표제지
목차
요약문 4
SUMMARY 5
제1장 연구개발과제의 개요 8
제1절 연구개발 목적 8
제2절 연구개발의 필요성 8
제3절 연구개발의 중요성 10
제4절 연구개발 대상의 핵심기술 11
제5절 연구개발 범위 12
1. 연구개발의 목표 및 내용 12
2. 연구개발 성과 목표 14
3. 연구개발 로드맵 15
제2장 국내외 기술 개발 현황 16
제1절 국내ㆍ외 기술 개발 현황 및 수준 16
제2절 국내ㆍ외 시장현황 16
제3절 국내ㆍ외 경쟁 기관 17
제4절 지식재산권 현황 18
제3장 연구 수행 내용 및 성과 19
제1절 연구 수행 내용 19
1. 방향성 탐지 수중청음기 센서부 통합 및 시제품 제작 19
2. 개발 시스템 성능 및 개발 장비의 신뢰성 시험 41
제4장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 97
제1절 목표 달성도 97
제2절 관련 분야 기여도 99
제5장 연구개발성과의 활용계획 101
제1절 연구개발 성과의 활용방안 101
제2절 기대효과 102
제6장 연구개발성과의 보안등급 103
제7장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설ㆍ장비 현황 104
제8장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 105
제9장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 107
제10장 기타 사항 108
제11장 참고문헌 109
표 2-1. Ultra Electornics사가 개발한 DIFAR 센서 16
표 2-2. 국외 기업에서 개발한 방향성 수중청음기 예 18
표 3-1. 수중청음기 주요사양 29
표 3-2. 자세센서 주요사양 30
표 3-3. 수심 및 수온센서 주요사양 30
표 3-4. 공간 배열센서 운동 시 자이로 회전변환 보정 34
표 3-5. 시험항목과 평가지표 관련성 요약 42
표 3-6. 시험절차서 식별자 43
표 3-7. 방위추적 알고리즘 비교 시험 결과 49
표 3-8. 방향성 탐지용 수중청음기 시스템 주요사양 50
표 3-9. 신호처리 제어부 H/W 세부사양 51
표 3-10. 방향성 탐지용 수중청음기 센서 세부사양 51
표 3-11. 실시간 신호처리 소프트웨어 세부사양 52
표 3-12. 초기 제작된 방향성 청음기 수조시험 환경 및 운영 시스템 56
표 3-13. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 지점별 방위 오차 시험 결과 57
표 3-14. 방향성 청음기 최종 시제품 수조시험 환경 및 운영 시스템 62
표 3-15. 청음기 6개의 센서 조합 구성도 및 조합된 센서 형상 64
표 3-16. 방향성 청음기 최종 시제품 시험지점별 방위탐지 및 방위오차 시험 결과 71
표 3-17. 복수의 수중음원 탐지 알고리즘 시험 환경 및 운영 시스템 76
표 3-18. 방향성 청음기 주파수 탐지시험 환경 및 시험 모식도 78
표 3-19. 방향성 청음기 주파수 탐지 시험 결과 79
표 3-20. 방향성 청음기 실해역 고정음원 방위탐지 시험 환경 및 시험 모식도 81
표 3-21. 방향성 청음기 실해역 고정음원 방위탐지 해상시험 방법 83
표 3-22. 방향성 청음기 실해역 고정음원 방위탐지 시험 결과 84
표 3-23. 방향성 청음기 실해역 기동음원 방위탐지 시험 환경 및 내용 86
표 3-24. 방향성 청음기 실해역 기동음원 방위탐지 해상시험 방법 87
표 3-25. 방향성 청음기 실해역 기동음원 방위탐지 시험 결과 88
표 3-26. 항만지역 선박탐지 및 내압시험 환경 및 내용 91
표 3-27. 항만지역 선박탐지 및 내압시험 방법 93
표 3-28. 항만지역 선박탐지 및 내압시험 결과 95
표 4-1. 관련분야 기술개발 비교 100
그림 1-1. 제품 시스템 개념도 8
그림 1-2. (a) Teledyne Reson사가, (b) B&K사가, (c) High-Tech사가 개발한 무지향성 수중청음기 8
그림 1-3. KIOST 도입한 Wave glider와 방향성 수중청음기 9
그림 1-4. 단일 vs. 방향성 하이드로폰의 수신 신호 차이 10
그림 1-5. 방향성 하이드로폰 적용 가능한 수상/수중 무인자율비행체 예 11
그림 1-6. 방향성 탐지용 수중청음기 개발 핵심기술 구성도 11
그림 2-1. (a) 군용하이드로폰 수요, (b) 수중청음기 시장 증가 추세(2014-2016 증가기준) 17
그림 3-1. 배열센서 배치안 19
그림 3-2. (a) 1차년도 공간배열 형상 (b) 1차년도 제작품 21
그림 3-3. (a) 2차년도 공간배열 형상 (b) 2차년도 제작품 21
그림 3-4. 1차년도 방향성 수중청음기 시제품 22
그림 3-5. 1차년도 공간배열 센서 고정프레임 22
그림 3-6. 1차년도 일체형 이중 케이블 방식 23
그림 3-7. (a) 1차년도 전치증폭기 (b) 1차 년도비음향 통신보드 23
그림 3-8. (a) 2차년도 시제품 단면도 (b) 2차년도 시제품 사진 23
그림 3-9. (a) 최종 배열센서 배치안 (b) 센서 고정프레임 모델링 24
그림 3-10. (a) 최종 배치안 수조시험 (b) 센서 고정 프레임 사진 24
그림 3-11. (a) 외부 하우징 치수 (b) 외부 하우징 사진 25
그림 3-12. 외부 하우징(하우징 볼) 수지금형 조립도 25
그림 3-13. 외부 하우징(하우징 볼) 수지금형 사진 25
그림 3-14. (a) 자체압력시험 (b) KOLAS 공인인증 시험 26
그림 3-15. 자체 제작 케이블 단면도 26
그림 3-16. 케이블 노이즈 영향 시험 구성도 27
그림 3-17. 케이블 노이즈 영향 시험 비교 결과 27
그림 3-18. 자체개발 수밀 커넥터 사진 27
그림 3-19. 음향 및 비음향 보드 실물 사진 28
그림 3-20. 통합보드 회로 구성도 28
그림 3-21. 전치증폭기 회로도 29
그림 3-22. 1차년도 신호처리 제어부 31
그림 3-23. 신호처리 제어부 회로 구성도 32
그림 3-24. 신호처리 제어부 마더보드 사진 32
그림 3-25. 신호처리 제어부 수신앰프 사진 32
그림 3-26. (a)신호처리 제어부 운용구성 (b)신호처리 제어부 측면도 33
그림 3-27. GPS 안테나 케이스 33
그림 3-28. 자이로 회전 34
그림 3-29. 자이로 회전 변환 34
그림 3-30. 공간 배열센서 운동 시 표적 신호 방위 탐지 36
그림 3-31. 공간 배열센서 GPS 위치 36
그림 3-32. 방위추정 알고리즘 모식도 37
그림 3-33. 복수 수중음원 알고리즘 모식도 38
그림 3-34. 실시간 데이터 수집 및 신호처리 소프트웨어 메인화면 39
그림 3-35. 소프트웨어 GUI 기능 설명 39
그림 3-36. 실시간 방위 추적기능 40
그림 3-37. 시간 영역 확인 기능 40
그림 3-38. 주파수 영역 확인 기능 40
그림 3-39. 탐지각도분포 GUI 41
그림 3-40. 비음향 데이터 도시 GUI 41
그림 3-41. 방향성 탐지용 수중청음기 시스템 성적서 44
그림 3-42. (a)센서부 외부 하우징 지름 측정 (b)센서부 외부 하우징 높이 측정 45
그림 3-43. 센서부 하우징 볼 자체 압력 시험 45
그림 3-44. 전치증폭기 주파수 응답특성 46
그림 3-45. 신호처리 제어부 주파수 응답특성 46
그림 3-46. 전치증폭기 주파수 응답특성 47
그림 3-47. 전치증폭기 주파수별 이득오차 47
그림 3-48. 수신앰프 주파수 응답특성 48
그림 3-49. 전치증폭기 주파수별 이득오차 48
그림 3-50/그림 3-51. 공기 중 검사장치 구성도 49
그림 3-51/그림 3-52. (a)절연유 충진 전 시험 (b)절연유 충진 후 시험환경 (c)절연유 충진 후 시험환경 확대 50
그림 3-52/그림 3-53. (a)방위 탐지 시험 (b)극성 확인 시험 50
그림 3-53/그림 3-54. (a)수조시험구 Top View (b)수조시험구성 Side View 53
그림 3-54/그림 3-55. (a)전자부 구성 (b)센서 수조 설치 구성 53
그림 3-55/그림 3-56. 수조시험 결과 53
그림 3-56/그림 3-57. (a) 2차년도 방향성 청음기 초기 제작품, (b) 초기 제작된 방향성 청음기와 음향신호 수신 케이블, (c) 방향성 청음기 신호처리 제어부 H/W 54
그림 3-57/그림 3-58. KIOST에서 보유하고 있는 대형 담수 수조 55
그림 3-58/그림 3-59. (a) 1차 수조시험 송신부 및 수신부 운영(2019년 6월 중순), (b) 1차 수조시험 전경 55
그림 3-59/그림 3-60. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.1) 57
그림 3-60/그림 3-61. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.2) 58
그림 3-61/그림 3-62. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.3) 58
그림 3-62/그림 3-63. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.4) 59
그림 3-63/그림 3-64. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.5) 59
그림 3-64/그림 3-65. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.6) 60
그림 3-65/그림 3-66. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.7) 60
그림 3-66/그림 3-67. 초기 제작 방향성 청음기 방위탐지 시험 결과(Pos.8) 61
그림 3-67/그림 3-68. 방향성 청음기 최종 시제품 구성 61
그림 3-68/그림 3-69. 방위탐지 시험 전체 송신신호 형태 63
그림 3-69/그림 3-70. 수신기에 수신된 송신신호의 직접파 및 경계면 반사파 구역 63
그림 3-70/그림 3-71. (a) 방향성 청음기의 센서 구성 및 (b) 청음기 센서 번호 64
그림 3-71/그림 3-72. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.1) 71
그림 3-72/그림 3-73. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.2) 72
그림 3-73/그림 3-74. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.3) 72
그림 3-74/그림 3-75. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.4) 73
그림 3-75/그림 3-76. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.5) 73
그림 3-76/그림 3-77. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.6) 74
그림 3-77/그림 3-78. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.7) 74
그림 3-78/그림 3-79. 방향성 청음기 최종 시제품 방위탐지 시험 결과(Pos.8) 75
그림 3-79/그림 3-80. CW 음원신호 이동음원 방위탐지 결과 76
그림 3-80/그림 3-81. FM 음원신호 이동음원 방위탐지 결과 76
그림 3-81/그림 3-82. 배열신호 실시간 데이터 수집 및 신호처리 S/W의 복수음원 탐지 결과 77
그림 3-82/그림 3-83. (a) 방위탐지 시험에 사용된 2kHz CW 수중음원 수신신호 예, (b) 수신신호 주파수 분석 예 82
그림 4-1. 개발된 방향성 수중청음기 시스템 99
그림 5-1. 방향성 수중청음기의 활용 구성도 예 101