음파가 입사하는 방향을 영역 개념을 이용하여 추정하는 방법

Abstract

지연-합 빔형성 방법(delay and sum beamforming method)은 음파의 입사 방향 혹은 음원의 위치 추정을 하는 데에 잘 알려진 방법이다. 만약 우리가 음파의 파면을 평면파라고 가정하면, 우리가 추정하고자 하는 것은 음파의 입사 방향이 된다. 이 때 추정하고자 하는 총 영역을 일정 각도 분해능으로 나누어서 빔파워가 최대인 방향을 음파의 입사 방향으로 추정한다. 하지만, 모든 방향에 대해 추정하는 이 방법은 각 방향에 대해 빔파워를 계산해야 하는 한계가 있다. 만약 우리가 총 추정 영역을 두 개로 나누어 각 영역의 빔파워를 비교하는 방법을 생각해 보는 것은 어떨까? 다시 말해, 이분법의 개념을 적용하여 음파의 입사 방향을 포함하는 영역을 추정하는 것이다. 이 경우 기존의 빔파워는 영역의 개념이 없으므로, 공간 평균 빔파워(spatial averaged beampower)라는 값을 도입하여 이 값의 대소를 비교하는 방법을 제안한다. 제안 방법은 두 개로, 원하는 영역의 공간 평균 빔파워를 최대로 하는 방법과 원하는 영역과 원하지 않는 영역간의 공간 평균 빔파워 비를 최대로 하는 방법이다. 그리고 이 방법들을 적용하여 어떻게 음파의 입사 방향을 추정할지를 제안한다. 이에 대한 컴퓨터 모사 실험과 실험도 논문에 기술한다.