고속 수중운동체 추적을 위한 일반화된 사인파 주파수 변조 기반 펄스 능동소나 (Pulsed Active Sonar based on Generalized Sinusoidal Frequency Modulation for High-Speed Underwater Moving Object Tracking)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보통신학회
· 수록지 정보 : 한국정보통신학회논문지 / 29권 / 5호 / 635 ~ 643페이지
· 저자명 : 하진용, 김근환, 홍정표, 석종원

초록

지난 수십 년 동안, 수동 소나로 고속 수중 운동체를 탐지하고 기만기를 사용하여 표적을 유인하는 소프트 킬 전략이 사용되어왔다. 그러나 최근에는 고속 수중 운동체에 대응하는 패러다임이 표적을 직접 차단하는 하드 킬 방법으로 전환되고 있다. 그로 인해 표적의 정확한 위치를 추정 가능한 능동 소나 탐지 및 추적 기술이 요구된다. 기존의 능동 소나를 사용한 탐지 및 추적 기술은 펄스를 시간 축 또는 주파수 축에서 분할하여 여러 방향으로 송신한다. 그러나 이는 시간-대역폭 곱의 감소를 초래하여 탐지 성능이 감소한다. 이전 연구 [13]에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 일반화된 사인파 주파수 변조(Generalized Sinusoidal Frequency Modulation, GSFM) 기반 펄스 송수신 소나(Pulse Active Sonar, PAS) (PAS-GSFM)를 제안하였다. 본 논문에서는 이전에 제안한 PAS-GSFM 방식을 고속 수중운동체 탐지 및 추적 환경에서 연속 송수신소나(Continuous Active Sonar, CAS)와의 성능 비교 분석에 중점을 두었다. 1000회의 시뮬레이션의 거리 및 속도 추정 오차를 평균하여 GSFM을 이용한 연속송수신소나 (CAS-GSFM)와 비교 분석함으로써, PAS-GSFM이 기존 CAS 방식에 비해 우수한 성능을 제공한다는 점을 확인하였다. 이를 통해 PAS-GSFM이 고속 수중 운동체 탐지 및 추적에서 CAS 방식의 효과적인 대안이 될 수 있음을 보여주었다.

영어초록

In decades, passive sonar has been a key method for detecting high-speed underwater objects, typically using soft-kill methods that include decoy usage. Recently, strategy has shifted toward hard-kill tactics involving direct interception of targets, increasing the demand for advanced active sonar capable of precise underwater target tracking. Traditional active sonar methods, which divide pulses in time or frequency domains, suffer from reduced time-bandwidth products, leading to degraded detection performance. To address this, a Pulse Active Sonar (PAS) system based on Generalized Sinusoidal Frequency Modulation (GSFM) was proposed in a previous study[13]. In this paper, we apply the PAS-GSFM method to a high-speed underwater tracking scenario and perform a comparative analysis with Continuous Active Sonar (CAS). Averaging the results from 1,000 simulations,, PAS-GSFM showed lower range and velocity estimation errors than CAS-GSFM. These results support the viability of PAS-GSFM as an effective alternative for detecting and tracking high-speed underwater targets.

참고자료

· 없음