원형배열 센서에서 차주파수 빔형성 기법을 이용한 음원의 입사각 추정 성능 분석

Abstract

음원의 입사각을 추정하기 위한 대표적인 알고리듬으로 각 배열신호의 시간지연을 보정하는 시간지연합 빔형성기가 널리 사용되고 있으며, 해상도를 향상시키기 위하여 MVDR, WNGC, MUSIC과 같은 다양한 알고리듬이 소개된 바 있다. 기존에 사용되는 빔형성기 알고리듬은 공간상의 앨리어싱 오차를 방지하기 위하여 센서 사이의 간격이 반파장보다 작아야 한다는 조건이 필수적이다. 최근에 Abadi 등에 의해서 광대역 음원이 존재하는 경우 두 주파수에서 측정된 신호를 이용하는 차주파수 기법이 소개되었으며, 센서 사이의 간격이 반파장보다 큰 선형 배열 센서를 이용하는 경우에도 수중 음원의 정확한 위치 추정이 가능하였다. 본 연구에서는 입사각에 관계없이 해상도가 거의 일정하게 유지되는 원형의 배열센서에 대해서 차주파수 빔형성 기법을 이용하여 음원의 입사각을 추정하는 수치해석 분석 결과를 기술한다. 배열 센서의 개수, 배열의 반경, 음원의 주파수 특성, 빔형성기 알고리듬 종류 등의 조건을 변화시켜 가면서 빔형성기의 성능을 분석하고 있으며, 원형 배열의 반지름이 파장보다 큰 경우에도 음원의 입사각 추정이 가능함을 알 수 있다.