선박기적음 위치검출에 관한 연구 II

A Study on Position Detection System using Vessel Whistle Blast II

일반적으로 항해 중 상대선박이 발신하는 기적음은 그 기적음에 대한 정보의 한계성 및 애매모호성 때문에, 항해자가 기적음을 이용하여 일련의 의사결정을 하기에는 여러 가지 어려움이 따르고, 기적에 대한 효용성은 더욱 저하되고 있다. 본 연구는 상대선박이 발신하는 기적음을 3개의 마이크로폰 센서를 통하여 수신하고 일련의 신호처리를 함으로서, 상대선박의 위치를 자동적으로 검출하는 시스템을 개발하고자 하는 것이다. 본 논문에서는 각 센서로부터 수신된 신호음을 통하여 도달시간차를 측정하는 원리와 연산법으로 상호상관분석법 및 차분법을 비교하여 보았다. 또한, 본 실험에서 구현한 실험계의 구성과 그 특징 및 역할에 대하여 기술하였고, 디지털 신호처리를 위하여 3가지 디지털 필터를 설계하였다. 그리고, 설계된 디지털 필터를 이용하여 각 센서로부터 수신된 신호를 필터링하여 신호음원의 거리와 방위를 측정하고, 필터링 방법에 따른 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 카이저 창함수법으로 설계된 비재귀형 저역통과필터는 거리검출에 적합하고, 방위검출에는 역체브체프 저역통과필터가 정도가 좋음을 알 수 있었다.

Navigators have some difficulties in making decisions of safety sailing through the whistle blast sounded by another vessel and ignore the using of whistle blast, because whistle blast can be heard by human hearing sense and not be easily done owing to the distance between vessels, the noise around bridge. If the range and relative bearing of signal source can be detected automatically, it would be very useful system for preventing marine casualties making a lot of economic loss and environment pollution. We have reported the algorithm of sound source tracking system that can trace the sound source 2-dimensionally. This paper describes the method which can obtain the time lag between three signals and the theory of cross-correlation analysis and subtraction method for calculating the time lag by using the digital signal data sequences. And also the new system's constitution and the function of each parts are showed. Specially three digital filters were designed and applied to the digital signal processing part. And a series of experiments were carried out with the source's distance 9.53meters and the random bearing interval within the limits of 0° ~180° . As a result, we have recognized that the accuracy of measurements were differentiated by the methods what kind of digital filter were adopted and would be possible to reduce the position error.