수중 음원 위치 추정을 위한 강인 정합장 처리 기법 연구

Abstract

정합장 처리(Matched field processing)는 해양 도파관에서의 음파가 전달될 때 발생하는 공간적인 특성을 이용하여 음원의 위치를 추정하거나 해양 도파관의 환경 매개변수를 추정하는 배열 신호처리 기법이다[1]. 평면파 가정에 의존하지 않고 실제 해양도파관에서의 음파 전달 모델을 사용하므로 더 정확하게, 먼 거리의 음원의 위치를 추정할 수 있는 장점이 있다. 기본적으로 정합장 처리는 가정된 음원 위치와 해양 도파관 환경에 대해 음파 전달 계산을 수행하여 복제 음장(replica)을 만들고, 이를 실제 배열 센서에서 관측된 음장과 비교하여 가장 유사한 음장을 가지는 복제 음장의 음원 위치를 선정하는 방식을 사용한다. 따라서 복제 음장 계산 시 사용되는 해양 환경 매개변수가 실제 환경과 다르게 되면 오정합(mismatch) 문제가 발생하게 된다. 이러한 오정합 문제를 완화시키기 위하여 다양한 방법의 강인 정합장 처리 기법에 대한 연구 결과가 제시되어 왔다. 관련하여 [2]에서는 환경 매개변수 조건을 무작위로 변화시켜 복제 음장을 만들어 낸 후, 카루넨-루베 변환(Karhunen-Loeve Expansion)을 사용하여 추출한 복제 음장의 주요 성분을 실제 측정된 배엘 센서 음장과 비교하는 방법으로 환경 오정합의 영향을 감소시키는 방법을 제안한 바 있다. 본 발표에서는 [2]의 연구 결과를 되돌아보고, 이후 진행된 최신 정합장 처리 연구 동향을 살펴보고자 한다.