Side Scan Sonar 자료처리에서 수중예인체의 절대위치

Absolute Sonar Position on Side Scan Sonar Data Processing

  • 발행 : 2003.08.30

초록

사이드 스캔 소-나를 이용한 해저면 음향영상자료의 처리과정에서 가장 첫 번째 단계는 수중예인체의 절대위치를 결정하는 것이다. 예인체를 조사선박에 부착하지 않고 후미에서 수중예인하기 때문이다. 수중에서 음향을 이용하여 위치를 추적하는 장치나 예인체의 움직임을 관측하는 추가적인 지원장비 없이도 절대위치를 계산할 수 있는 기술적인 알고리즘이 제안되었다. 예인항적으로 작성된 모자이크 결과도면에서, 인접한 측선 간의 불일치나 모호하게 접합되는 해저형태를 발견할 수 없었다. 절대위치 계산과정에서 수중예인체의 진행방향이 부드럽게 되는 부차적인 효과가 있다. 그 결과 진행방향에 대하여 수직으로 분포하는 영상자료의 펼침형태가 안정적으로 배열되며 음향조사역(音響照射域)의 평면투영에서 자료의 유실현상도 현저하게 줄어든다. 수중에서 예인하는 방식의 다른 분야 해양조사에서도 이 연구결과의 적절한활용이 기대된다.

For the seafloor acoustic image mapping of side scan sonar, the beginning step of the procedure is to fix the absolute sonar (tow-fish) position since the sonar is not hull mounted but towed astern. The technical algorithm used to calculate the actual sonar position without any other additional sub-system, i.e., the underwater acoustic position tracking system or the sonar attitude measuring device, was proposed. In the seafloor image mosaic mapping results using the sonar track (not ship track) developed in this study, any ambiguity or inconsistency of seafloor features was not found. The incidental effect from the sonar position determination procedure orients the towing direction of sonar to be smooth, consequently the swath pattern on the across-track direction becomes stable and the blanking phenomenon of the insonification area is reduced conspicuously. This technical method is considered to be an useful tool when applied toother underwater towing vehicle surveys.

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참고문헌

  1. 과학기술처, 1993, 해양지구물리 탐사기술개발 연구(Ⅲ). BSPN 00182-602-5, 378 p
  2. 김성렬, 유홍룡, 박건태, 이용국, 안충현, 1987, Side Scan Sonar 탐사자료의 영상처리와 해저면 backscattering 음향특성. 한국햐양학회지, 22(3), 143-152
  3. 김성렬, 박건태, 이용국, 1994, 천해용 105kHz 해저면 탐사장비 송신 빛 수신신호 제어에 관한 연구. 한국해양연구소, BSPE 00416-700-5, 75 p
  4. 김성렬, 석봉출, 이용국, 박건태, 정백훈, 장재경, 1995, 해저면 탐사자료의 계수화처리 및 해석기법에 관한 연구. 한국해양연구소, BSPE 00472-817-5, 62 p
  5. 김성렬, 박건태, 이용국, 석봉출, 최동림, 한상준, 유해수, 1997, Side Scan Sonar 해저면탐사 자료로부터 수심계산 및 Tow-Fish 위치보정의 검증. 해양연구, 19(2), 91-104
  6. 김성렬, 2000, Side Scan Sonar를 이용한 해저면탐사: 영상 처리에서의 예인센서의 절대위치 보정. 제 1회 ITRC-SILC 학술발표회 논문집, 고해상 천부 영상화 기술, 137-150
  7. 김성렬, 우한준, 이용국, 정갑식, 제종길, 박건태, 정백훈, 조진형, 2002, 신두리 해안 Side Scan Sonar 해저면 음향영상과 해저퇴적물. 한국지구과학회지, 23(8), 707-721
  8. 박한일, 류창혁, 1998, 사이드스캔 소나 예인케이블에 걸리는 장력 및 형상 해석. 해양안전학회지, 4(2), 63-68
  9. 박한일, 정동호, 2002, 유한차분법을 이용한 저장력 예인케이블의 비선형 동적해석. 대한조선학회논문집, 39(1), 28-37 https://doi.org/10.3744/SNAK.2002.39.1.028
  10. 신현경 김덕수, 1996, 내파성 가리비 연승식 양식시설에 관한 연구()-케이블-부이-중량물 계류시스템의 3차원 비선형 정적해석-. 한국해양공학회지, 10(1), 92-99
  11. 정동호, 김종규, 박한일, 2003. 해양탐사장비 에인케이블의 3차원 동적해석에 관한 연구. 한국해양학회지 바다, 8(2), 203-209
  12. Ablow, C.M. and Schechter, S., 1983, Numerical simulation of undersea cable dynamics. Ocean Engineering, 10(6), 443-457 https://doi.org/10.1016/0029-8018(83)90046-X
  13. Buckhan, B., Nahon, M., Seto, M., Zhao, X., and Lambert, C., 2003, Dynamics and control of a towed underwater vehicle system, part I: model development. Ocean Engineering, 30(4), 453-470 https://doi.org/10.1016/S0029-8018(02)00029-X
  14. Chapman, D.A., 1984, Towed cable behaviour during ship turning manoeuvers. Ocean Engineering, 11(4), 327-361 https://doi.org/10.1016/0029-8018(84)90010-6
  15. Clay, C.S., and Medwin, H., 1977, Acoustical oceanography: principles and applications. A Wiley-Interscience Publication, John Wiley & Sons, Inc., 544 p
  16. Davis, J.C., 1973, Statistics and data analysis in geology. John Willey & Sons, Inc., 378 p
  17. Driscoll, R., Lueck, R., and Nahon, M., 2000, Development and validation of a lumped-mass dynamics model of a deep sea ROV system. Applied Ocean Research, 22(3), 169-182 https://doi.org/10.1016/S0141-1187(00)00002-X
  18. EG&G, 1981, SMS960 Seafloor Mapping System. Instruction Manual, EG&G Environment Equipment
  19. EG&G, 1989a, Model 260 Image Correcting Side Scan Sonar. Instruction Manual. EG&G Marine Instruments
  20. EG&G, 1989b, Model 272-TD Dual-Frequency Tow Fish with TVG. Instruction Manual, EG&G Marine Products
  21. Huang, S., 1994, Dynamics analysis of three-dimensional marine cables. Ocean Engineering, 21(6), 587-605 https://doi.org/10.1016/0029-8018(94)90008-6
  22. Jones, E.J.W., 1999, Marine Geophysics. John Wiley & Sons. New York, USA, 466 p
  23. Leonard, J.W. and Recker, W.W., 1972, Nonlinear dynamics of cables with low initial tension. Journal of the Engineering Mechanics Division, Proceedings of American Society of Civil Engineers, 98(2), 293-309
  24. Malinverno, A., Edwards, M.H., and Ryan, W.B.F., 1990, Processing of SeaMARC swath sonar data. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 15(1), 14-23 https://doi.org/10.1109/48.46832
  25. Mazel, C., 1985, Side scan sonar record interpretation. Klein Associates, Inc., Undersea Search and Survey, 144 p
  26. Paul, B. and Soler, A.I., 1972, Cable dynamics and optimum towing strategies for submerdibles. Marine Technology Society Journal, 6(2), 34-42
  27. Sanders, J.V, 1982, A three dimensional dynamic analysis of a towed system. Ocean Engineering, 9(5), 483-499 https://doi.org/10.1016/0029-8018(82)90038-5
  28. Walton, T.S. and Polacheck, H., 1960, Calculation of transient motion of submerged cables. Mathematics of Computation, 14(69), 27-46 https://doi.org/10.2307/2002982