3D localization of internal noise source based on Doppler effect

Jung-Ho Bae; Woojae Seong; Keunhwa Lee

doi:10.7776/ASK.2016.35.4.310

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2016 Vol.35, Issue 4 Preview Page Next Page

3D localization of internal noise source based on Doppler effect 도플러 효과를 기반으로한 내부 소음원의 3차원 위치 추정

31 July 2016. pp. 310-318

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Abstract

This study deals with a method to localize a noise source occuring in a marine vehicle in a 3D environment. Even when access to the noise source is limited for a marine vehicle, such as a ship or a submarine in operation, the signal received on a hydrophone located elsewhere contains Doppler effected noise by moving relatively. This study suggests noise localization algorithm in 3D based on Doppler effect by moving marine vehicle. Using a known source mounted on the vehicle, the noise source was estimated by reducing the range of Doppler center and closest point of approach via the least square method. The algorithm was verified through various simulations and it was shown that the noise could be localized in 3D based on Doppler effect by employing two fixed hydrophones located at the vehicle’s exterior points and a known reference signal generator located somewhere on the vehicle.

Keywords

Signal generator

Hydrophone

Doppler effect

Doppler center

Least square method

Closest point of approach

본 연구는 해상 운항체에서 발생하는 소음원의 위치를 3차원적으로 추정하는 방법에 대해 다루었다. 해상 운항체인 선박이나 잠수함의 내부에 존재하는 소음원과 같이 근접이 어려운 경우라도 상대적으로 이동한다면 외부의 수중청음기에 수신된 신호는 도플러 효과가 발생한다. 본 연구에서는 이동 물체에 의한 도플러 효과를 바탕으로 소음원의 3차원 위치 추정 알고리즘을 제안하였다. 해상 운항체의 알고 있는 위치에 추가의 음원을 설치하여 예상되는 도플러 중심의 범위와 최단 접근점의 범위를 점차 줄여가며 최소자승법을 통하여 내부 소음원의 위치를 추정하였다. 알고리즘을 통해 계산한 값과 이론값을 비교하여 효용성을 입증하였으며, 수치시험을 통해 고정된 두 개의 외부 수중청음기와 음원 역할을 하는 수중체에 고정시킨 한 개의 신호발생기로 도플러 효과를 기반으로한 소음원의 3차원 위치 추정이 가능함을 증명하였다.

키워드

신호발생기

수중청음기

도플러 효과

도플러 중심

최소자승법

최단접근점

References

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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 : 35
No :4
Pages :310-318
Received Date : 2016-03-03
Revised Date : 2016-05-17
Accepted Date : 2016-07-07
DOI :https://doi.org/10.7776/ASK.2016.35.4.310

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

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