주파수 해상도 증가를 위해 Zoom FFT 기법을 사용한ADCP 음향신호처리

Abstract

본 논문에서는 수심이 낮은 곳에서도 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 사용할 수 있도록 주파수 해상도를 높이는 음향신호처리 기법을 제안하였다. ADCP는 유속을 측정하는 장치이다. 일반적으로 바다에서 사용하는 ADCP는 수심의제약이 없어서 300K Hz 이하의 중심주파수를 사용할 수 있으나 하천의 경우는 가뭄이 길어지면 수심이 30cm 이하도 나타나기 때문에 사용하기 힘들다. 따라서 기존의 신호처리 방법으로는 수심이 낮은 하천에서 유속을 측정하기 매우 어렵다. 본 연구에서는 낮은 하천의 수심을 고려하여 Zoom FFT 방법을 이용하여 유속을 추정하는 연구를 시뮬레이션해본 결과 이론적으로는약 ±62 cm/s 정도의 오차를 줄일 수 있었고, 실험적으로는 약 ±93 cm/s 정도의 오차가 줄어들었다. 실험에서도 기존의 알고리즘으로 추정이 안 되었던 것이, 유속 20 cm/s 이상에서는 유속 추정이 가능하였다.