장거리 수중통신 모뎀 플랫폼 구현 및 데이터 취득 응용 구현을 통한 기능 검증

Abstract

본 논문에서는 장거리 수중통신 모뎀 플랫폼 구현과 구현한 플랫폼을 이용한 데이터 취득 응용 구현에 대해 설명한다. 구현한 장거리 수중통신 모뎀 플랫폼은 송/수신용 배열 음향 센서, 음향 센서를 구동하는 송신 증폭기 보드, 아날로그 신호처리보드, 주제어보드, FPGA보드, 인터페이스보드, 전원공급보드 등으로 구성된다. 제작한 배열 음향 센서는 수평방향으로는 무지향성 빔패턴을 가지며, 5kHz～8kHz대역에서 사용하기에 적합하도록 개발되었다. 제작한 장거리 수중통신 모뎀 플랫폼용 보드들은 수밀구조를 갖는 원통형 하우징에 설치된다. 구현한 장거리 수중통신 모뎀 플랫폼의 기능 검증을 위해 데이터 취득 응용을 구현하였다. 데이터 취득 응용은 운용 GUI, 데이터 교환 서버, 데이터 취득 DSP 프로그램으로 구성되며, 100kHz로 샘플링된 신호를 연속적으로 송신하거나, 4개의 센서에서 수신한 신호를 100kHz로 동시에 샘플링하여 저장할 수 있다. 구현한 데이터 취득 응용은 실해역 데이터 취득을 통해 통신 신호처리 알고리즘 개선에 활용할 수 있다.

In this paper, implementations of a long-range underwater acoustic modem platform and a data acquisition application on the implemented platform are described. The implemented long-range underwater acoustic modem platform is composed of an acoustic array sensor used for transmitting and receiving acoustic signal, two transmit amplifier boards for driving the acoustic array sensor, an analog signal processing board, a main control board, a FPGA board, an interface board and a power supply board. The implemented array acoustic sensor has an omni-directional beam pattern in the azimuth direction and operates properly over 5kHz∼8kHz frequency range. The implemented electric boards are installed in a waterproof cylindrical housing. To verify the function of the implemented long-range underwater acoustic modem platform, a data acquisition application is implemented. The implemented data acquisition application is composed of a control and monitoring GUI, a data exchange server and a data acquiring DSP program, and it can repeatedly transmit a signal at 100 kHz sample rate or can save synchronously sampled received signal from 4 acoustic sensors at 100 kHz sample rate. It can be used to improve modem signal processing algorithms with the acquired real-sea data.