동해 묵호항 근처에서의 난류세기인자에 따른 음향수신신호의 위상분산 추정

Estimation of Phase Variance of Acoustic Signals Depending on Turbulence Strength Near the Mukho Port in the East Sea of Korea

음향수신신호의 위상은 매질에 대한 정보를 포함하고 있기 때문에 위상 변동을 연구하는 것은 매질에 대한 연구와 동반 되어야 한다. 또한 SAS (Synthetic Aperture Sonar)나 수중통신 등의 신호처리 시 수신신호의 위상변동 보정이 필요하다. 본 연구에서는 미세구조 난류에 의한 수신신호의 위상분산을 고찰하였다. 국지적으로 등방성이고 균질한 난류 환경 하에서 난류세기인자를 구하였고 음파 전달경로에 따라 난류세기가 미치는 영향을 고려하여 위상분산을 계산하였다. 난류세기 계산에 필요한 CTD자료와 ADCP자료는 묵호항 근처에 설치된 부표에서 획득하였으며 음파 전달경로는 Bellhop알고리즘을 이용한 음선 모델을 사용하였다. 결과적으로 난류세기인자는 주로 수온과 유속의 변화에 의해 결정되었으며 수신신호의 위상분산에 영향을 주었다. 이러한 위상분산은 소나 운용에 고려되어야 할 사항으로 여겨진다.

Phase variance of the acoustic signals has to be investigated with the research of the medium, because the phase of the acoustic signals carries the information of the medium. The phase compensation of the received signals is required for the signal processing of SAS (Synthetic Aperture Sonar) and underwater communication. In this paper, the phase variance of the acoustic signals was studied depending on the micro-scale-turbulence of ocean. The turbulence strength of the locally isotropic and homogeneous turbulence was calculated, and the phase variance affected by the turbulence strength was computed along the ray paths. The CTD and ADCP data were acquired from a buoy system near the Mukho port in the East Sea of Korea and the ray paths were calculated by the Bellhop algorithm. As a result, the turbulence strength was mainly determined by the variation of temperature and flow speed, changing the phase variance of the received signals. Hence, we thought the phase variance should be considered in the sonar operating system.