수온약층이 존재하는 천해역에서 단기간 음속구조 변화가 음향 신호 전달 변동에 미치는 영향 연구 :A study on the effects of short-term variation of sound speed profiles on the underwater acoustic signal transmission in a shallow-water channel with thermocline

정동영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정동영 (과학기술연합대학원대학교, 과학기술연합대학원)

지도교수: 金是文

발행연도: 2015

저작권: 과학기술연합대학원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

수온약층이 존재하는 천해역에서 단기간 음속구조 변화가 음향 신호 전달 변동에 미치는 영향 연구

정동영 대학교 2015.01 학위논문

수온약층이 존재하는 천해역에서 단기간 음속구조 변화에 따른 음향 신호 전달 변동에 관한 연구

정동영 , 김시문 , 변성훈 외 1명 한국음향학회지 2015.01 학술저널

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수중음향 전달채널의 임펄스 응답은 음속구조의 영향을 받으며, 채널 임펄스 응답의 변화는 수중음향 모뎀의 성능에 중요한 영향을 미친다. 음속분포의 변화는 단기간 내에서도 나타날 수 있으며, 수중음향 모뎀 설계 시 반드시 고려되어야 한다. 본 연구는 2013년도 봄에 제주도 동방해역에서 수행된 JACE13에서 취득된 데이터를 기반으로 음선전달 수치해석을 통해 단기간 동안 시간에 따라 변화하는 음속구조가 음향 신호 전달에 미치는 영향을 통계적으로 분석한 결과를 제시한다. 분석결과 송·수신기 수심별로 채널 임펄스 응답의 변화가 다양하게 나타나며, 송·수신기 수심이 깊을수록 음속구조의 변동에 따른 음향신호 전달 양상의 변화는 작아지고, 신호 준위가 높게 나타난다. 본 연구에서의 다양한 거리, 송, 수신기 수심에 따라 얻어진 채널 임펄스 응답 추정 결과는 수온약층에서의 하방굴절로 인한 연속된 해저면 반사와 작은 해저면 반사손실이 장거리 신호 전파에 중요한 요인이 될 수 있음을 보여주며, 시변동성이 큰 해양환경에서의 수중 음향 통신은 시간에 따라서 성능이 충분히 달라질 수 있다는 것을 보여준다.

목 차
1.
서 론 ··················································
1
1.1
연구의 필요성 및 목적 ······································
1
1.2
논문의 구성····················································
3
2.
음파전달 모델링·············································
4
2.1
음선전달모델 BELLHOP ···································
4
2.2
기하학적 음선추적 모델링 ··································
7
2.2.1 전파하는 음선의 궤적 수학적 모델링 ··············
7
2.2.2 경계층에서의 음선의 반사각도 모델링 ·············
13
2.2.3 음선의 이동시간 수학적 모델링 ·····················
13
2.3
기하학적 음선추적 모델링 검증 ···························
15
2.3.1 Pekeris 환경에서의 비교 ·····························
15
2.3.2 천해역 수온약층 환경에서의 비교 ··················
18
3.
반사손실 모델··········································
20
3.1
해수면 반사손실 모델········································
20
3.2
해저면 반사손실 모델········································
21
4.
수치모의실험···········································
23
4.1
모의실험 목표···················································
23
4.2
JACE13 실험 환경 모의 구현·································
24
4.3
모의실험 방법 ··················································
27
5.
모의실험 결과 분석······································
29
5.1
JACE13 해역 음속구조를 이용한 고유음선 모델링 ·······
29
5.2
음속구조의 변화에 따른 채널 임펄스 응답의 영향 분석 ·
32
5.2.1 해수면, 해저면 반사손실 추정 ·························
33
5.2.2 전달손실 변동 추정 ·····································
36
5.2.4 전달시간 변동 추정 ·····································
39
5.3
JACE13 채널 임펄스 응답의 실측 결과 분석 ·············
44
6.
결론······························································
57
참고문헌···································································
59

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