음향 도파관 불변성 특성을 활용한 듀얼 하이드로폰 기반 음원 거리 추정

Abstract

본 논문에서는 저전력 수중 센서 환경에서 효과적인 음원 거리 추정을 수행할 수 있는 듀얼 하이드로폰(Dual Hydrophone) 기반 거리 추정 알고리즘을 개발하고 검증하였다. 기존의 다중 센서 배열 기반 거리 추정 방법은 구현 복잡성과 높은 전력 소모라는 한계를 가진다. 이를 극복하기 위해 최소한의 센서 수(듀얼 하이드로폰)를 활용하고, 도파관 불변성 이론을 기반으로 한 음원 이동 경로 추적 기법을 제안하였다. 일반적인 도파관 환경을 가정하며, 도파관 불변량 ？를 1로 설정한다. 이동하는 음원의 위치와 속도의 최적 파라미터를 Striation curve를 통해 도출하고 이를 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter, EKF)에 적용하여 최종 거리 추정을 수행하였다. 수치 시뮬레이션 및 SAVEX15 실험 데이터를 활용하여 알고리즘을 검증하였다.