The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

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An analysis of the moving speed effect of the receiver array on the passive synthetic aperture signal processing

수동형 합성개구 신호처리에서 수신 배열 센서의 이동 속도에 대한 영향 분석

  • 김시문 (한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소 해양시스템연구부) ;
  • 변성훈 (한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소 해양시스템연구부) ;
  • 오세현 (한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소 해양시스템연구부)
  • Received : 2016.10.05
  • Accepted : 2015.12.18
  • Published : 2016.03.31
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Abstract

In order to obtain high-resolution seafloor images, research on SA (Synthetic Aperture) processing and the development of related underwater systems have been performed in many countries. Recently the SA processing is also recognized as an important technique in Korea and researchers started related basic study. However, most previous studies ignored the Doppler effect by a moving receiver array. In this paper reconstructed SAS (Synthetic Aperture Sonar) images and position errors are analyzed according to the speed of a moving array for understanding its moving effect on the SAS images. In the analysis the spatial frequency domain interpolation algorithm is used. The results show that as the moving speed of the array increases the estimated position error also increases and image distortion gets worse when we do not consider the array motion. However, if the compensated receiver signals considering the array motion are used the position error and image distortion can be eliminated. In conclusion a signal processing scheme which compensates the Doppler effect is necessary especially in the condition where the array speed is over 1 m/s.

최근 고해상도의 해저면 영상을 취득하기 위한 합성개구 신호처리 및 수중 시스템 개발 연구가 여러 국가에서 활발히 진행 중에 있다. 국내에서도 합성개구소나의 필요성 및 중요성을 인식하여 기초적인 관련 연구가 시작되었으나 수신 배열 센서의 이동 속도에 의한 도플러 효과가 대부분 무시되어 왔다. 본 논문에서는 수신 배열 센서의 이동 속도에 따른 영향을 확인하기 위하여 공간 주파수 영역 보간법을 이용한 수동형 합성개구 신호처리 결과의 영상 왜곡 및 오차를 분석한다. 센서의 이동을 고려하지 않은 원래의 송신 신호만을 사용하는 경우 센서의 이동 속도가 증가함에 따라 음원의 위치 추정 오차가 증가하며 영상 왜곡이 현상이 뚜렷하게 나타난다. 센서의 이동을 고려하여 보정된 신호를 사용하는 경우 정확한 위치 추정이 가능하며 영상 왜곡 현상은 나타나지 않는다. 결론적으로 1 m/s 이상의 속도에서는 센서의 이동에 의한 도플러 현상을 보정하기 위한 알고리듬 적용이 필수적이다.

Keywords

References

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