박쥐의 청각구조 모델링을 통한 다수 표적 탐지

Abstract

본 논문에서는 박쥐의 청각구조를 모델링하여 한개의 초음파 발생기와 2개의 초음파 센서를 이용해 다수의 표적을 탐지한다. 이러한 목적으로 초음파를 발생하고 반사신호를 탐지하는 실험용 하드웨어가 제작되었으며 이로부터 발생하는 데이터를 처리하는 전산 알고리즘이 제안된다. 행위의 목적에 따라 자유자재로 변화되는 박쥐의 울음소리를 흉내내어 본 시스템은 단일 주파수 대역만을 가진 신호와 일정한 대역폭을 확보하는 전대역신호를 발산한다. 단일 대역 신호는 주파수가 50kHz이며 전대역 신호는 65kHz에서 40kHz로 주파수 변조된다. 박쥐 울음소리에 따른 표적 탐지의 결과 비교와 더불어 박쥐의 와우각의 주파수 반응 특성을 모방한 필터뱅크가 제안되어 앞서의 두 결과에 비교된다. 발사된 신호와 표적에 되팅긴 반사신호간의 시간 지연을 추정키 위해 cross correlation과 deconvolution이 제안된다. 필터뱅크를 위해서는 4가지 종류의 필터군이 도입되었고 대역 통합을 위해서는 10여 가지의 다양한 조합이 제안되었다. 모든 조합의 실험 결과는 비교되어 최적의 조합을 선출하고 두개 표적에 대한 표적 국지화가 진행된다. 결국, 전대역 신호와 필터뱅크 조합이 가장 훌륭한 성능을 보이며 원인 분석이 제시된다. 또한 현 접근법의 한계가 분석되어지며 그 결과 역시 소개된다.