KR101272559B1

KR101272559B1 - Intelligent sonar systems

Info

Publication number: KR101272559B1
Application number: KR1020110136161A
Authority: KR
Inventors: 박승수
Original assignee: 소나테크 주식회사
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-10

Abstract

본 발명은 캐비테이션에 강인한 지능형 소나 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 다수의 엘리먼트를 배열하여 캐비테이션의 영향보다 넓은 범위에서 초음파 데이터를 수신하고, FPGA모듈을 이용해 각각의 엘리먼트에서 획득한 데이터 중 일정 시간범위 이내의 데이터를 캐비테이션으로 판단하여 제거하고, 상기의 캐비테이션의 범위를 추정하고, 캐비테이션 범위의 데이터 크기를 구분하여 신호처리 시 각각의 엘리먼트에 수신감도를 차등 적용함으로써 데이터를 평준화하여 획득 데이터의 신뢰성을 높이고 탐지 성능을 극대화하며, 고속 운행 시에도 캐비테이션의 영향을 최소화하면서 데이터를 안정적으로 획득하여 소나 시스템의 성능을 극대화할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an intelligent sonar system that is robust to cavitation. More specifically, the present invention relates to an intelligent sonar system, in which a plurality of elements are arranged to receive ultrasonic data in a wider range than the influence of cavitation, and a certain time range of data acquired from each element using an FPGA module. Determining and removing the data within the cavitation, estimate the range of the cavitation, classify the data size of the cavitation range, and equalize the data by differentially applying the reception sensitivity to each element during signal processing to improve the reliability of the acquired data It maximizes detection performance, maximizes the performance of sonar systems by acquiring data stably while minimizing the effects of cavitation even at high speeds.

Description

Intelligent sonar systems

본 고안은 캐비테이션(cavitation)에 강인한 지능형 소나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 엘리먼트(element)의 수신 데이터를 분석해 캐비테이션(cavitation) 영역을 제거하고, 다수의 엘리먼트(element)를 배열하여 트랜스듀서(transducer)표면의 캐비테이션(cavitation) 범위를 추정하고, 수신되는 데이터의 신호처리 시 상기 추정한 캐비테이션(cavitation)의 범위에 따라 각각의 엘리먼트(element)에 가중치를 차등 적용하여, 음파 송수신 시 캐비테이션(cavitation)의 영향을 최소화하고 획득 데이터의 신뢰성을 향상 시킬 수 있도록 한 것이다. The present invention relates to an intelligent sonar system that is robust to cavitation. More particularly, the present invention analyzes the received data of each element to remove the cavitation region, and arranges a plurality of elements to form a transducer. To estimate the cavitation range of the surface, and to differentially apply the weight to each element according to the estimated cavitation range in the signal processing of the received data, It is to minimize the effects of cavitation and improve the reliability of the acquired data.

수중 소나 시스템의 트랜스듀서(transducer)에 있어서, 표면의 압력이 그 부분의 수온에 대한 포화 압력 이하로 되면 고체 표면과 물 사이에 기포가 발생하여 빈 공간이 생기는 캐비테이션(cavitation)현상이 발생한다.{캐비테이션(cavitaion) 은 공동현상(空洞現像)의 동의어(同義語)이므로 본 발명에서는 캐비테이션(cavitaion)으로 총칭하여 설명한다.} 현상이 발생한다.In a transducer of an underwater sonar system, when the surface pressure is below the saturation pressure of the water temperature of the part, bubbles are generated between the solid surface and the water, thereby causing a cavitation phenomenon. {Cavitation is synonymous with cavitation, so in the present invention will be described collectively as cavitation.} The phenomenon occurs.

이와 같은 캐비테이션(cavitation) 현상에 의해 발생한 기포(氣泡)는 송신된 음파를 트랜스듀서(transducer)표면에서 강하게 반사하며, 엘리먼트(element)에 수신되는 데이터를 교란하여 획득한 데이터의 신뢰성을 저하시킨다.Bubbles generated by such a cavitation phenomenon strongly reflect the transmitted sound waves on the transducer surface, and deteriorate the reliability of the data obtained by disturbing the data received by the element.

그러나 현재 캐비테이션(cavitation)을 극복하는 방안이 없어 정상적인 데이터 획득을 위해서는 캐비테이션 현상이 발생하지 않도록 저속 운행해야 하므로 소나 시스템의 활용도가 떨어지는 단점이 있다.
However, there is no current method for overcoming cavitation, so that the normal speed of data acquisition requires low-speed operation so that cavitation does not occur.

본 발명은 수중에서 각 엘리먼트(element)의 수신 데이터를 분석해 캐비테이션(cavitation)영역을 제거하고, 트랜스듀서 표면에 발생하는 캐비테이션의 범위를 추정하고, 상기 추정한 캐비테이션(cavitaiton)의 범위에 가중치를 차등 적용하고 획득 데이터의 신뢰성을 높여 고속 운항시 캐비테이션(cavitaiton)의 영향을 최소화하여 데이터를 취득함으로 소나 시스템의 효율성을 극대화하는데 그 목적이 있다.
The present invention analyzes the received data of each element in water to remove the cavitation region, estimate the range of cavitation occurring on the transducer surface, and differentially weight the range of the estimated cavitation. Its purpose is to maximize the efficiency of sonar systems by acquiring data by minimizing the effects of cavitation during high-speed operation by increasing the reliability of acquired data.

본 발명은 상기의 과제를 해결하는 수단으로, 다수의 엘리먼트(element)를 배열하여 캐비테이션{(cavitaiton), 공동현상(空洞現像)의 동의어(同義語) 이므로 본 발명에서는 캐비테이션(cavitaiton)으로 총칭하여 언급한다}의 영향보다 넓은 범위에서 초음파 데이터를 수신하고, FPGA모듈(field-program mable gate array module)을 이용해 각각의 엘리먼트(element)에서 획득한 데이터 중 일정 시간범위 이내의 데이터를 캐비테이션(cavitaiton)으로 판단하여 제거하고, In order to solve the above problems, the present invention is a synonym of cavitation (cavitation) and cavitation by arranging a plurality of elements, so that the present invention is collectively referred to as cavitation (cavitaiton). Ultrasonic data is received in a wider range than the effect of the above mentioned method, and the cavitation is performed within a certain time range among data acquired at each element using an FPGA module (field-programmable gate array module). Judge and remove,

상기의 캐비테이션(cavitaiton)이 발생한 엘리먼트(element)를 분류하여 트랜스듀서(transducer) 표면에 발생하는 캐비테이션(cavitaiton)의 범위를 추정하고, 캐비테이션(cavitaiton)범위의 데이터 크기를 구분하여 신호처리 시 각각의 엘리먼트(element)에 수신감도를 차등 적용함으로써 획득하는 데이터를 평준화하여 탐지 신뢰성을 높인 지능형 소나 시스템을 제공하는 것이다.
By classifying the elements in which the cavitation occurs, the range of cavitation occurring on the surface of the transducer is estimated, and the data size of the cavitation range is classified to separate the respective cavities. The present invention provides an intelligent sonar system that increases the reliability of detection by equalizing data obtained by differentially applying reception sensitivity to an element.

본 발명은 캐비테이션의 발생 정도를 감지하여 신호처리시 캐비테이션(cavitaiton)영역을 제거하고 각각의 엘리먼트(element)에 수신감도를 차등 적용하므로, 획득데이터의 신뢰성을 높이고 탐지 성능을 극대화하며, 고속 운행 시에도 캐비테이션(cavitaiton)의 영향을 최소화하면서 데이터를 안정적으로 획득하여 소나 시스템의 성능을 극대화하는 효과가 있는 것이다.
The present invention detects the occurrence of cavitation, removes the cavitation area during signal processing, and differentially applies the reception sensitivity to each element, thereby increasing the reliability of the acquired data and maximizing detection performance, and at high speeds. In addition, it minimizes the effects of cavitation (cavitaiton), while reliably acquiring data to maximize the performance of the sonar system.

도 1 은 본 발명의 구성을 설명한 배치도.
도 2 는 본 발명의 구성을 설명한 흐름도.
도 3 은 본 발명의 사용 예시도.1 is a layout diagram illustrating a configuration of the present invention.
2 is a flow chart illustrating a configuration of the present invention.
3 is an exemplary use of the present invention.

본 발명은 트랜스듀서(transducer)에 다수의 엘리먼트(element)(2)를 배열하여 캐비테이션(cavitaiton)의 영향보다 넓은 범위에서 초음파 데이터를 수신하고, The present invention arranges a plurality of elements (2) in a transducer to receive ultrasonic data in a wider range than the effects of cavitation (cavitaiton),

FPGA모듈(field-program mable gate array module)(4)를 이용해 각각의 엘리먼트(element)(2)에서 획득한 데이터 중 일정 시간범위 이내의 데이터를 캐비테이션(cavitaiton)으로 판단하여 제거하고, 캐비테이션(cavitaiton)기포(氣泡)(6)의 범위를 추정하고,Using a field-programmable gate array module (4), the data within a certain time range of the data acquired from each element (2) is determined as a cavitation and removed, and the cavitation (cavitaiton) ) Estimate the range of bubbles (6),

캐비테이션(cavitaiton) 범위의 크기를 구분하여 FPGA모듈(field-program mable gate array module)(4)에서 신호처리 시 각각의 엘리먼트(element)(2)에 수신감도를 차등 적용함으로써 획득하는 데이터를 평준화하여 캐비테이션(cavitaiton)의 영향을 최소화하는 것을 특징으로 하는 것이다.
By dividing the size of the cavitation range, the field-programmable gate array module (4) equalizes the data obtained by differentially applying the reception sensitivity to each element (2) during signal processing. It is characterized by minimizing the effects of cavitation (cavitaiton).

본 발명은 고속 운항시 트랜스듀서(transducer)(1) 표면에 캐비테이션(cavitaiton)기포(氣泡)(6)가 발생하여도 FPGA모듈(field-program mable gate array module)(4)에서 감지하고 해당 범위 내의 엘리먼트(element)(2)들의 캐비테이션(cavitaiton) 영역을 제거하고 수신 감도를 차등 적용하여 획득데이터를 평준화할 수 있어, 소나 시스템의 신뢰성과 효율성을 극대화하는 것이다. According to the present invention, the field-programmable gate array module 4 detects and detects a range of cavitation bubbles 6 on the surface of the transducer 1 at high speed. By eliminating the cavitation area of the elements 2 and applying the received sensitivity differentially, the obtained data can be equalized to maximize the reliability and efficiency of the sonar system.

당해 분야의 기술을 숙지하는 것이 이해될 수 있도록 본 발명에 가장 적합한 실시형태를 전술한 바와 같이 개시하였으나, 이것들은 결코 본 발명에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지와 영역을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 각종의 변경이나 수정을 가할 수 있다. 따라서 본 발명의 특허청구범위 청구항의 범위는 이러한 변경이나 수정을 포함하여 넓게 해석되어야만 한다.
Embodiments that are best suited for the present invention have been disclosed as described above so that it is understood that the art of the art will be understood, but these are by no means limited to the present invention. Various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the claims of the present invention should be construed broadly, including such changes or modifications.

1 트랜스듀서(transducer)
2 엘리먼트(element)
3 엘리먼트부 (element part)
4 FPGA모듈(field-program mable gate array module)
5 배선부
6 캐비테이션(cavitaiton)기포(氣泡)
7 수중물체1 transducer
2 element
3 element part
4 FPGA module (field-programmable gate array module)
5 Wiring
6 cavitation bubbles
7 Underwater Objects

Claims

In an intelligent sonar system using the transducer 1 composed of the element portion 3, the wiring portion 5, and the FPGA module 4,
An element part 3 arranged in a plurality of elements 2 in a wider range than the cavitation area inside the transducer 1,
A wiring portion 5 connecting each element 2 and the FPGA module 4,
In the FPGA module 4, the data acquired from each element 2 is received, and the data within a predetermined time range are classified and removed by cavitation,
An intelligent sonar system, characterized by classifying elements (2) affected by cavitation to estimate the cavitation range, applying the received sensitivity differential, and leveling the acquired data to minimize the effects of cavitation.