Abstract
In order to estimate the radial speed of an underwater object so-called target with active sonar, Continuous Wave (CW) pulse is generally used, but if a target is slow and at near distance, it is not easy to estimate the radial velocity of the target due to acoustic reverberation in the ocean. In 2017, Wang et al. utilized broadband signal of two Hyperbolic Frequency Modulation (HFM) pulses, which is known as a doppler-invariant pulse, with equal frequency band and in opposite sweep directions to overcome this problem and successfully estimate the radial speed of slow-moving nearby target. They demonstrated the estimation of the radial velocity with computer simulation using the parameters of two HFM starting time differences and receiving times. However, for it uses two HFM pulses with equal frequency, cross-correlation between the two pulses negatively affect the detection performance. To mitigate this cross-correlation effect, we suggest using two different band HFM with the opposite sweep directions. In this paper, a method of radial velocity estimation is derived and simulated using two HFM pulses with the pulse length of 1 second and bandwidth of 400 Hz. Applying the suggested method, the radial velocity was estimated with approximately 6 % of relative error in the simulation.
능동소나를 이용하여 수중물체의 속도를 추정하려면 Continuous Wave(CW) 펄스를 이용하는 것이 일반적이나, 수중물체의 속도가 느리고 근거리의 해양에서는 잔향음의 영향으로 수중물체의 속도 추정이 용이하지 않다. 2017년도에 Wang 연구진은 이를 극복하고자 수중물체의 속도에 의한 도플러 변이에 둔감한 광대역 신호인 Hyperbolic Frequency Modulation(HFM) 펄스 두 개를 상반된 스윕방향으로 이용하였다. 두 펄스 간 송신 시간간격과 탐지시간 차이의 변화를 통하여 수중물체 속도 추정이 가능하다는 것을 시뮬레이션으로 제시하였다. 하지만 동일한 대역을 이용하므로 상호상관성에 의해서 수중물체 탐지 성능이 영향을 받을 수 밖에 없다. 상호상관성에 의한 수중물체 탐지 성능저하를 방지하기 위하여 대역이 분리된 상반된 스윕방향의 두 HFM 펄스 이용을 제안한다. 본 논문에서는 상반된 스윕방향의 두 대역 HFM을 이용하여 수중물체의 시선속도 추정에 관한 이론을 도출하였고, 펄스길이와 대역폭이 1 s와 400 Hz인 HFM 펄스로 시뮬레이션을 수행하였다. 제안한 방법을 이용하여 수중물체의 시선속도를 추정하면 약 6 %의 오차로 표적 속도 추정이 가능하다는 것을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.