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KR20120086918A - Method for detecting mine like object of the sea bottom using side scan sonar - Google Patents

Method for detecting mine like object of the sea bottom using side scan sonar Download PDF

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KR20120086918A
KR20120086918A KR1020110008267A KR20110008267A KR20120086918A KR 20120086918 A KR20120086918 A KR 20120086918A KR 1020110008267 A KR1020110008267 A KR 1020110008267A KR 20110008267 A KR20110008267 A KR 20110008267A KR 20120086918 A KR20120086918 A KR 20120086918A
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signal scattered
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김영신
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A method for detecting a seabed contact object is provided to automatically detect the seabed contact object by measuring energy of a signal scattered from a seabed and energy of a signal scattered from a contact object. CONSTITUTION: A side scan sonar signal is received(110). Energy of a signal scattered from a seabed is measured in the received signal(210). Energy of a signal scattered from a contact object is measured based on the energy of the signal scattered from the seabed(220). Whether the contact object exists or not is determined by using the energy of the signal scattered from the contact object(240). The contact object is discriminated by analyzing the property of the signal scattered from the contact object when it is determined that the contact object exists.

Description

측면 주사 음향 탐사기를 이용한 해저 접촉물 탐지 방법{Method for detecting mine like object of the sea bottom using side scan sonar}Method for detecting mine like object of the sea bottom using side scan sonar}

본 발명은 해저 접촉물 탐지 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 측면 주사 음향 탐사기를 이용한 해저 접촉물 탐지 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for detecting underwater contact, and more particularly, to a method for detecting underwater contact using a side scanning acoustic probe.

측면 주사 음향 탐사기(side scan sonar)는 음파를 해저 바닥에 비스듬히 보내서 그 반사파를 이용하여 해저면의 형태를 음향학적으로 영상화하는 장비이다. 즉, 음파가 측면방향(side)으로 넓게 주사(scan)되는 음향장비(sonar)이다. 마치 육상지형을 항공사진으로 촬영하듯이 해저면을 음파로 촬영하는데, TV 화면을 주사선으로 채우는 것과 비슷한 개념으로 해저면을 얇고 긴 띠 모양으로 주사하여 연속적으로 모아 놓은 형태가 해저면으로 영상화된다. 측면 주사 음향 탐사기는 침선, 장애물, 해저전선, 해저파이프라인, 어초 등의 해저면에 놓여 있는 물체나 구조물의 확인, 그리고 해저지형과 지질구조, 해저퇴적물의 분포형태와 범위 등의 해저지리, 지형 정보를 조사하는 분야에서 주로 사용된다. A side scan sonar is a device that sends sound waves at an angle to the bottom of an ocean floor and acoustically visualizes the shape of the ocean floor using the reflected waves. That is, it is a sonar in which sound waves are scanned in a wide side. Like shooting aerial terrain with aerial photographs, the ocean floor is photographed with sound waves. A similar concept of filling a TV screen with a scanning line scans the ocean floor into thin, long bands, which are collected continuously into the ocean floor. The side scan acoustic probe is used to identify objects or structures lying on the seabed such as needles, obstacles, submarine cables, subsea pipelines, and reefs, and the geography and topography of submarine topography, geological structure, and distribution of submarine sediments. It is mainly used in the field of researching information.

군사적으로, 측면 주사 음향 탐사기는 기뢰 및 해저장애물 등의 탐지 및 식별을 위해 사용되는데, 종래에는 측면 주사 음향 탐사기로 얻어진 2차원 영상을 육안으로 판독하여 영상 내에 기뢰나 해저장애물을 탐지하고 식별한다. 도 1은 이러한 과정을 나타낸 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 측면 주사 음향 탐사기 신호를 수신하고(110단계), 수신된 신호를 이용하여 2차원 영상을 생성한 다음(120단계), 2차원 영상을 운용자에게 디스플레이한다(130단계). 운용자는 디스플레이된 영상에 기뢰 또는 해저장애물과 같은 접촉물(mine like object)이 있는지 육안으로 판독한다(140단계). 이때 접촉물이 있는 것으로 판단되면, 판독된 접촉물을 영상에 마크하고(150단계), 그 접촉물의 위치를 계산한다(160단계). 그리고 다른 정보 및 다른 센서를 이용하여 해당 접촉물의 정보를 확인한다(170단계). Militaryly, the side scan acoustic probe is used for detection and identification of mines and submarine obstacles, etc. Conventionally, two-dimensional images obtained by the side scan acoustic probe are visually read to detect and identify mines or submarine obstacles in the image. 1 is a flowchart illustrating this process. Referring to FIG. 1, a side scan sound probe signal is received (step 110), a 2D image is generated using the received signal (step 120), and a 2D image is displayed to an operator (step 130). The operator visually reads whether there is a mine like object in the displayed image, such as a mine or an underwater obstacle. If it is determined that there is a contact, the read contact is marked on the image (step 150), and the position of the contact is calculated (step 160). Then, the information of the contact is checked using other information and other sensors (step 170).

상기된 종래의 접촉물 탐지 방법은 운용자가 영상을 육안으로 직접 확인하여 접촉물을 판독하는 것이므로 자동 탐지 및 식별을 할 수 없으며, 운용자의 능력 및 상황에 따라 접촉물의 탐지 및 식별 성능이 크게 좌우되는 문제가 있다. The conventional contact detection method described above cannot automatically detect and identify the operator because the operator directly checks the image with the naked eye, and the detection and identification performance of the contact depends greatly on the operator's ability and situation. there is a problem.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 측면 주사 음향 탐사기를 이용하여 해저 접촉물을 자동으로 탐지 및 식별할 수 있는 접촉물 탐지 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a contact detection method capable of automatically detecting and identifying a seabed contact by using a side scanning acoustic probe.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 접촉물 탐지 방법은, 측면 주사 음향 탐사기 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 신호에서 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 측정하는 단계; 상기 측정된 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 기초로, 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 측정하는 단계; 상기 측정된 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 이용하여 접촉물이 있는 지 여부를 판단하는 단계; 및 접촉물이 있는 것으로 판단되면, 상기 측정된 접촉물로부터 산란된 신호의 특성을 분석하여 접촉물을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the contact detection method according to the present invention comprises the steps of: receiving a side scanning acoustic probe signal; Measuring the energy of the signal scattered from the bottom of the received signal; Measuring the energy of the signal scattered from the contact based on the energy of the signal scattered from the measured sea floor; Determining whether there is a contact using the energy of the signal scattered from the measured contact; And if it is determined that there is a contact, analyzing the characteristic of the signal scattered from the measured contact to identify the contact.

상기된 본 발명에 의하면, 측면 주사 음향 탐사기 신호를 이용하여 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지와 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 측정함으로써 해저 접촉물을 자동으로 탐지 및 식별할 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to automatically detect and identify the seabed contact by measuring the energy of the signal scattered from the contact and the energy of the signal scattered from the seabed using the side scan acoustic probe signal.

도 1은 종래의 측면 주사 음향 탐사기 영상을 이용한 접촉물 탐지 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 주사 음향 탐사기를 이용한 접촉물 탐지 방법의 흐름도이다. 1 is a flowchart of a contact detection method using a conventional side scan acoustic probe image.
2 is a flowchart of a contact detection method using a side scan acoustic probe according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면 주사 음향 탐사기를 이용한 해저 접촉물 탐지 방법의 흐름도이다. 본 실시예에 따른 해저 접촉물 탐지 방법은 도시된 바와 같이, 측면 주사 음향 탐사기로 얻어진 2차원 영상을 이용한 종래의 해저 접촉물 탐지 방법(110단계 내지 170단계)의 구성을 포함하여 이루어질 수 있다.1 is a flowchart of a subsea contact detection method using a side scan acoustic probe according to an embodiment of the present invention. As illustrated, the seabed contact detection method according to the present embodiment may include a configuration of a conventional seabed contact detection method (steps 110 to 170) using a two-dimensional image obtained by a side scanning acoustic probe.

110단계에서, 측면 주사 음향 탐사기 신호가 수신되면, 수신 신호의 에너지를 측정한다(210단계). 수신 신호의 에너지는 측면 주사 음향 탐사기가 보낸 음파가 해저면에서 반사 및 산란되어 돌아온 신호의 에너지에 해당한다.In step 110, when the side scan sound probe signal is received, the energy of the received signal is measured (210). The energy of the received signal corresponds to the energy of the signal returned by the reflection and scattering of the sound waves sent from the side scanning acoustic probe at the sea bottom.

다음으로, 수신 신호 중 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 측정한다(220단계). 210단계에서 얻어진 수신 신호에는 해저면으로부터 산란된 신호와 접촉물로부터 산란된 신호가 모두 포함되어 있다. 따라서 본 단계에서는 그 중 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 측정하게 된다. 해저면으로부터 산란된 신호 성분은 수신 신호에서 화이트 노이즈 성분에 해당한다. 따라서 수신 신호에서 화이트 노이즈 성분의 에너지를 측정함으로써 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 측정할 수 있다. 여기서 측정된 에너지는 다음 단계에서 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 구하기 위한 기준값이 된다.Next, the energy of the signal scattered from the bottom of the received signal is measured (step 220). The received signal obtained in step 210 includes both the signal scattered from the sea bottom and the signal scattered from the contact. Therefore, in this step, the energy of the signal scattered from the sea bottom is measured. The signal component scattered from the sea bottom corresponds to the white noise component in the received signal. Therefore, by measuring the energy of the white noise component in the received signal it is possible to measure the energy of the signal scattered from the bottom. The energy measured here is a reference value for obtaining the energy of the signal scattered from the contact in the next step.

다음으로, 접촉물(mine like object)로부터 산란된 신호의 에너지를 측정한다(230단계). 엄밀하게 말하면, ‘접촉물일 가능성이 있는 물체’로부터 산란된 신호의 에너지를 측정한다. 해저의 접촉물은 진흙이나 모래로 이루어진 해저면과는 다른 산란 특성을 가지므로, 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지는 해저면에서 산란된 신호의 에너지보다 에너지 레벨이 높게 나타난다. 따라서 수신 신호에서 상기 220단계에서 구해진 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지보다 높은 레벨의 에너지가 나타나는 부분이 접촉물로부터 산란된 신호에 해당하게 된다. 이 부분의 에너지를 측정하고, 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 빼면 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 구할 수 있다.Next, the energy of the signal scattered from the contact (mine like object) is measured (step 230). Strictly speaking, it measures the energy of a signal scattered from a "probable object." The contact of the seabed has a scattering characteristic different from that of mud or sand, so the energy of the signal scattered from the contact is higher than the energy of the signal scattered from the seabed. Therefore, a portion of the received signal in which energy of a level higher than that of the signal scattered from the sea bottom obtained in step 220 corresponds to the signal scattered from the contact. By measuring the energy of this part and subtracting the energy of the scattered signal from the sea floor, the energy of the scattered signal from the contact can be found.

다음으로, 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 기준값과 비교하여 접촉물이 있는지 판단한다(240단계). 본 실시예에서, 접촉물의 종류와 특성은 미리 데이터베이스화되고, 접촉물마다 그로부터 산란된 신호의 에너지 레벨이 기준값으로 미리 정의된다. 본 단계에서는, 이렇게 미리 정의된 기준값과 230단계에서 측정된 에너지 레벨을 비교하여 유사하거나 매칭되는지 판단하여, 그러한 경우 접촉물이 있는 것으로 판단하고 그렇지 않는 경우 접촉물이 없는 것으로 판단한다.Next, it is determined whether there is a contact by comparing the energy of the signal scattered from the contact with a reference value (step 240). In this embodiment, the type and characteristics of the contact are previously databased, and the energy level of the signal scattered therefrom for each contact is predefined as a reference value. In this step, the predefined reference value is compared with the energy level measured in step 230 to determine whether there is a similar or match, in which case it is determined that there is a contact, otherwise it is determined that there is no contact.

240단계에서 접촉물이 있는 것으로 판단되면, 접촉물로부터 산란된 신호의 특성을 분석한다(250단계). 여기서, 접촉물의 사이즈와 재질 등을 분석할 수 있다. 접촉물의 사이즈는 수신된 신호에서 접촉물로부터 산란된 신호에 해당하는 부분의 듀레이션(duration)을 통하여 분석할 수 있고, 접촉물의 재질은 측면 주사 음향 탐사기에서 보낸 신호와 수신된 신호의 레벨 차이(비율)를 통하여 분석할 수 있다. If it is determined in step 240 that there is a contact, the characteristics of the signal scattered from the contact is analyzed (250). Here, the size and material of the contact can be analyzed. The size of the contact can be analyzed by the duration of the portion of the received signal that corresponds to the signal scattered from the contact, and the material of the contact is the level difference (ratio) between the signal sent from the side scanning acoustic probe and the received signal. ) Can be analyzed.

다음으로, 250단계에서 분석된 결과를 토대로 해당 접촉물을 식별한다(260단계). 이미 설명한 바와 같이, 접촉물의 종류와 특성은 미리 데이터베이스화되어 있다. 250단계에서 분석된 결과와 데이터베이스화되어 있는 접촉물의 종류와 특성을 비교하여 유사하거나 매칭되는 것이 있으면 해당 접촉물을 식별할 수 있다. Next, the contact is identified based on the result analyzed in step 250 (step 260). As already explained, the types and properties of the contacts are previously databased. The result analyzed in step 250 and the type and characteristics of the contacts in the database can be compared to identify the corresponding contact if there is a similar or match.

다음으로, 해당 접촉물의 위치를 계산한다(270단계). 식별되어진 접촉물의 위치는 측면 주사 음향 탐사기가 생성한 2차원 화면을 이용하여 계산될 수 있다.Next, the position of the contact is calculated (step 270). The location of the identified contact can be calculated using a two-dimensional screen generated by the side scan acoustic probe.

다음으로, 다른 정보 및 다른 센서를 이용하여 해당 접촉물의 정보를 확인한다(170단계). 여기서, 다른 정보란 레이더 등의 다른 탐사 장비를 이용하여 식별되거나 마크된 접촉물 정보를 의미하고, 다른 센서란 본 실시예에서 사용되는 측면 주사 음향 탐사기 외의 가용할 수 있는 다른 탐지 센서를 의미한다. Next, using the other information and the other sensor to check the information of the contact (step 170). Here, the other information means contact information identified or marked using other exploration equipment such as a radar, and the other sensor means other detection sensors available other than the side scan acoustic probe used in the present embodiment.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (1)

측면 주사 음향 탐사기 신호를 수신하는 단계;
상기 수신 신호에서 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 측정하는 단계;
상기 측정된 해저면으로부터 산란된 신호의 에너지를 기초로, 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 측정하는 단계;
상기 측정된 접촉물로부터 산란된 신호의 에너지를 이용하여 접촉물이 있는 지 여부를 판단하는 단계; 및
접촉물이 있는 것으로 판단되면, 상기 측정된 접촉물로부터 산란된 신호의 특성을 분석하여 접촉물을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 주사 음향 탐사기를 이용한 접촉물 탐지 방법.Receiving a side scan acoustic probe signal;
Measuring the energy of the signal scattered from the bottom of the received signal;
Measuring the energy of the signal scattered from the contact based on the energy of the signal scattered from the measured sea floor;
Determining whether there is a contact using the energy of the signal scattered from the measured contact; And
If it is determined that there is a contact, analyzing the characteristics of the signal scattered from the measured contact to identify the contact.
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