Approximation of a Warship Passive Sonar Signal Using Taylor Expansion

Wooyoung Hong; Youngcheol Jung; Jun-seok Lim; Woojae Seong

doi:10.7776/ASK.2014.33.4.232

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2014 Vol.33, Issue 4 Preview Page Next Page

Approximation of a Warship Passive Sonar Signal Using Taylor Expansion 테일러 전개를 이용한 함정 수동 소나 신호 근사

31 July 2014. pp. 232-237

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Abstract

A passive sonar of warship is composed of several directional or omni-directional sensors. In order to model the acoustic signal received into a warship sonar, the wave propagation modeling is usually required from arbitrary noise source to all sensors equipped to the sonar. However, the full calculation for all sensors is time-consuming and the performance of sonar simulator deteriorates. In this study, we suggest an asymptotic method to estimate the sonar signal arrived to sensors adjacent to the reference sensor, where it is assumed that all information of eigenrays is known. This method is developed using Taylor series for the time delay of eigenray and similar to Fraunhofer and Fresnel approximation for sonar aperture. To validate the proposed method, some numerical experiments are performed for the passive sonar. The approximation when the second-order term is kept is vastly superior. In addition, the error criterion for each approximation is provided with a practical example.

Keywords

Passive sonar

Sonar simulator

Fraunhofer approximation

Fresnel approximation

Taylor series

함정의 수동소나는 여러 개의 지향성과 무지향성 센서로 구성되어 있다. 함정 소나에 수신되는 음향 신호를 모의할 때, 일반적으로 임의의 소음원으로부터 소나에 장착된 모든 센서간의 음파 전달 모델링이 필요하다. 그러나 모든 센서에 대한 통합적인 계산은 시간이 많이 소모되며 소나 시뮬레이터의 성능을 저하시킨다. 본 연구에서는 음선 정보가 알려진 기준 센서가 존재한다고 할 때 그에 인접한 센서 위치에서의 소나 신호를 추정하는 근사적인 방법을 제안한다. 이 방법은 음선의 도달 시간에 대한 테일러 급수를 이용하여 개발되었으며 소나 개구면에 대한 Fraunhofer와 Fresnel 근사와 유사하다. 제안된 기법을 검증하기 위해 수동 소나에 대해 여러 수치실험이 수행되었다. 2차 항까지 테일러 근사를 적용한 근사법이 보다 우수한 결과를 보였다. 추가적으로 각각의 근사 해에 대한 오차 한계가 제시되었다.

키워드

수동소나

소나 시뮬레이터

Fraunhofer 근사

Fresnel 근사

Taylor 급수

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Information

Publisher :The Acoustical Society of Korea
Publisher(Ko) :한국음향학회
Journal Title :The Journal of the Acoustical Society of Korea
Journal Title(Ko) :한국음향학회지
Volume : 33
No :4
Pages :232-237
Received Date : 2014-05-08
Accepted Date : 2014-06-17
DOI :https://doi.org/10.7776/ASK.2014.33.4.232

The Journal of the Acoustical Society of KoreaISSN:1225-4428(Print) 2287-3775(Online)한국음향학회

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