능동소나를 위한 가중 딕션너리를 사용한 두 수신기 간 신호 지연 추정 방법

임준석,김성일,Lim, Jun-Seok,Kim, Seongil 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.5

In active sonar, time delay estimation is used to find the distance between the target and the sonar. Among the time delay estimation methods for active sonar, estimation in the frequency domain is widely used. When estimating in the frequency domain, the time delay can be thought of as a frequency estimator, so it can be used relatively easily. However, this method is prone to rapid increase in error due to noise. In this paper, we propose a new method which applies weighted dictionary and sparsity in order to reduce this error increase and we extend it to two receivers to propose an algorithm for estimating the time delay between two receivers. And the case of applying the proposed method and the case of not applying the proposed method including the conventional frequency domain algorithm and Generalized Cross Correlation-Phase transform (GCC-PHAT) in a white noise environment were compared with one another. And we show that the newly proposed method has a performance gain of about 15 dB to about 60 dB compared to other algorithms.

공간 응답 변화량을 적용한 광대역 빔 형성기 설계법

임준석,이근화,안재균 한국음향학회 2020 韓國音響學會誌 Vol.39 No.3

본 논문은 공간 응답 변화량(Spatial Response Variation, SRV)을 사용한 광대역 빔 형성 방법을 제안한다. SRV를 정규화 항으로 적용하여 목표하는 주파수 대역에서 주 빔 폭의 변동이 약 1도 이내로 적은 양질의 광대역 빔 패턴을 얻도록 하였다. 설계 실험에서 제안 된 방법이 기존 방법보다 낫다는 것을 입증하였다. In this paper, we propose a broadband beamforming method using the Spatial Response Variation (SRV) which is defined to measure the fluctuation of the array spatial response within the desired frequency band. By applying the SRV to regularization term, we achieve a good quality main beam width variation less than 1 degree within the desired frequency band. In design experiments, we show that the proposed method is better than the existing method.

협대역 단일 주파수 신호 환경에서 일반 상호 상관 시간 지연 추정 향상을 위한 전처리기 연구

임준석,김성일 한국음향학회 2020 韓國音響學會誌 Vol.39 No.3

There are several methods for the time delay estimation between signals to two receivers. Among these methods, Generalized Cross Correlation (GCC), which estimates the relative delay from the cross- correlation between the different signals at the two receivers, is a traditionally well-known method. However, when using a narrow band Continuous Wave (CW) signal, the GCC method degrades the estimation performance from relatively higher signal-to-noise ratio than when using a wideband signal. To improve this phenomenon, this paper examines four different pre-processors for GCC using narrow band single frequency signals. Simulation shows that the performance gain of the preprocessed GCC is up to 9 dB for a 100 msec CW signal as well as up to 4 dB for a 1 s CW signal. 두 개 수신기에 도래한 신호 간의 시간 지연을 추정 방법에는 여러 가지가 존재한다. 그 중에서 두 수신기에 입력되는 서로 다른 신호간의 상호 상관으로부터 상대적인 지연을 추정하는 Generalized Cross Correlation(GCC) 방법은 안정적인 성능을 내는 전통적으로 유명한 방법이다. 그러나 GCC 방법은 단일 주파수 신호를 사용하는 경우에 일반 광대역 신호를 사용하였을 때보다 더 높은 신호 대 잡음비에서부터 추정 성능이 저하된다. 본 논문에서는 이 같은 현상을 개선하기 위해서 협대역 단일 주파수 신호에 대해 GCC를 위한 네 가지 전 처리기를 살펴본다. 시뮬레이션을 통해서 처리기를 사용하였을 때가 전 처리기를 전혀 사용하지 않았을 때보다 100 msec 길이 송신 신호에 대해서 최대 9 dB의 성능 이득을 얻었고, 1 s 길이 송신 신호에 대해서는 최대 4 dB의 성능 이득이 있음을 보인다.

Elastic Net를 이용한 시간 지연 추정 알고리즘

임준석,이근화 한국음향학회 2023 韓國音響學會誌 Vol.42 No.4

Time-delay estimation between two receivers is a technique that has been applied in a variety of fields, from underwater acoustics to room acoustics and robotics. There are two types of time delay estimation techniques: one that estimates the amount of time delay from the correlation between receivers, and the other that parametrically models the time delay between receivers and estimates the parameters by system recognition. The latter has the characteristic that only a small fraction of the system’s parameters are directly related to the delay. This characteristic can be exploited to improve the accuracy of the estimation by methods such as Lasso regularization. However, in the case of Lasso regularization, the necessary information is lost. In this paper, we propose a method using Elastic Net that adds Ridge regularization to Lasso regularization to compensate for this. Comparing the proposed method with the conventional Generalized Cross Correlation (GCC) method and the method using Lasso regularization, we show that the estimation variance is very small even for white Gaussian signal sources and colored signal sources. 두 개 수신기에 들어오는 신호 간의 시간 지연 추정 기술은 수중 음향 뿐만 아니라 실내 음향 및 로보틱스에이르기까지 다양한 분야에서 응용되고 있는 기술이다. 시간 지연 추정 기술에는 수신기 사이 상호 상관으로부터 시간지연량을 추정하는 방법이 한 기술 부류이고, 수신기 사이의 시간 지연을 파라메트릭 모델링을 하여 그 파라미터를 시스템 인식의 방법으로 추정하는 기술 부류가 있다. 두 부류 중 후자의 경우 시스템의 파라미터 중에서 지연과 직접 관련있는 파라미터는 전체 중 극히 일부라는 특성이 있다. 이 특성을 이용하여 Lasso 정규화 같은 방법으로 추정 정확도를높이기도 한다. 그러나 Lasso 정규화의 경우 필요한 정보가 소실되는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 이를 보완하기위해서 Lasso 정규화에 Ridge 정규화를 덧붙인 Elastic Net을 사용한 방법을 제안한다. 제안한 방법을 기존의 일반 상호 상관(Generalized Cross Correlation, GCC) 방법 및 Lasso 정규화를 사용한 방법과 비교하여, 백색 가우시안 신호원 및 유색 신호원에서도 추정 오차가 매우 적음을 보인다.

반복형 위너 필터 방법에 기반한 재귀적 완전 최소 제곱 방법을 사용한 시간 지연 추정 알고리즘

임준석,Lim, Jun-Seok 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.5

Estimating the mutual time delay between two acoustic sensors is used in various fields such as tracking and estimating the location of a target in room acoustics and sonar. In the time delay estimation methods, there are a non-parametric method, such as Generalized Cross Correlation (GCC), and a parametric method based on system identification. In this paper, we propose a time delay estimation method based on the parametric method. In particular, we propose a method that considers the noise in each receiving acoustic sensor. Simulation confirms that the proposed algorithm is superior to the existing generalized cross-correlation and adaptive eigenvalue analysis methods in white noise and reverberation environments.

RLS (Recursive Least Squares)와 RTLS (Recursive Total Least Squares)의 결합을 이용한 새로운 FIR 시스템 인식 방법

임준석,편용국,Lim, Jun-Seok,Pyeon, Yong-Gook 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.6

잡음이 섞인 입출력 신호를 갖는 시스템 인식 문제는 완전 최소 자승법 (Total Least Squares (TLS))으로 알려져 있다. 완전 최소 자승법의 성능은 입력 신호 부가 잡음 파워와 출력 신호 부가 잡음간의 분산비에 매우 민감하다. 본 논문에서는 TLS의 성능 향상을 위해서 LS (Least Squares)와의 결합을 제안한다. 그 한 형태로 재차적인 TLS (Recursive TLS)와 재차적인 LS (Recursive Least Squares)간의 결합 알고리즘을 제안한다. 이 결합은 잡음간 분산비에 강인한 결과를 낳았다. 모의실험을 통해 얻은 결과로부터 입력 신호에 신호대 잡음비가 5dB를 유지히는 잡음을 부가할 경우 입력 잡음과출력 잡음의 비 $\gamma$가 약 20 정도까지로 적용 범위가 확대되는 결과를 얻었다. 따라서 제안된 결합 방법이 기존의 TLS의 적용 범위를 넓힐 수 있음을 알 수 있다. It is known that the problem of FIR filtering with noisy input and output data can be solved by a total least squares (TLS) estimation. It is also known that the performance of the TLS estimation is very sensitive to the ratio between the variances of the input and output noises. In this paper, we propose a convex combination algorithm between the ordinary recursive LS based TLS (RTLS) and the ordinary recursive LS (RLS). This combined algorithm is robust to the noise variance ratio and has almost the same complexity as the RTLS. Simulation results show that the proposed algorithm performs near TLS in noise variance ratio ${\gamma}{\approx}1$ and that it outperforms TLS and LS in the rage of 2 < $\gamma$ < 20. Consequently, the practical workability of the TLS method applied to noisy data has been significantly broadened.

로그-합 규준화와 정준형 상관 분석을 이용한 시간 지연 추정에 관한 연구

임준석,편용국,이석진,정명준,Lim, Jun-Seok,Pyeon, Yong-Gook,Lee, Seokjin,Cheong, MyoungJun 한국음향학회 2017 韓國音響學會誌 Vol.36 No.4

음원 위치 추정은 여러 방면에서 쓰임이 있는 응용 기술이다. 음원의 위치를 추정하기 위한 기본 기법 중에는 시간 지연 추정 기법이 있다. 이 기법에선 음원의 위치를 추정하기 위해서 두 개 또는 그 이상의 수신기에 들어오는 신호간의 상대적 시간 지연을 알아내야 한다. 시간 지연 추정 기법에는 일반화 된 상호 상관(Generalized Cross-Correlation, GCC) 대표적이지만, 정준형 상관 분석(Canonical Correlation Analysis, CCA)을 이용한 방법도 있다. 본 논문에서는 시간 지연 추정용 정준형 상관 분석의 고유벡터의 희소성을 이용하기 위해 새로운 알고리즘을 제안한다. 이를 위해서 로그-합(log-sum) 정규화를 이용한다. 본 논문에서는 서로 다른 여러 신호 대 잡음비 환경 하에서 비교 모의실험을 하였고, 이 비교 실험을 통하여 얻는 데이터를 통해서 제안한 새 정준형 상관 분석 기반 알고리즘이 이전의 정준형 상관분석 기반 알고리즘이나 기존 GCC보다 더 우수하다는 것을 보인다. The localization of sources has a numerous number of applications. To estimate the position of sources, the relative time delay between two or more received signals for the direct signal must be determined. Although the GCC (Generalized Cross-Correlation) method is the most popular technique, an approach based on CCA (Canonical Correlation Analysis) was also proposed for the TDE (Time Delay Estimation). In this paper, we propose a new adaptive algorithm based on CCA in order to utilized the sparsity in the eigenvector of CCA based time delay estimator. The proposed algorithm uses the eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue with log-sum regularization in order to utilize the sparsity in the eigenvector. We have performed simulations for several SNR(signal to noise ratio)s, showing that the new CCA based algorithm can estimate the time delays more accurately than the conventional CCA and GCC based TDE algorithms.

Basis pursuit denoising을 사용한 두 수신기 간 시간 지연 추정 알고리즘

임준석,정명준,Lim, Jun-Seok,Cheong, MyoungJun 한국음향학회 2017 韓國音響學會誌 Vol.36 No.4

두 개 수신기에 들어오는 신호 간의 시간 지연 값을 추정하기 위한 방법들이 연구되고 있다. 그중에서 채널 추정 기법을 기반으로 한 방법의 경우는 두 수신기의 입력 신호간의 상대적인 지연을 채널의 임펄스 응답처럼 추정하는 방법이다. 이 경우에는 해당 채널의 특성이 희소 채널의 특성을 가지고 있다. 기존의 방법들은 채널의 희소성을 이용하지 못하고 있는 방법이 대부분이다. 본 논문에서는 채널의 희소성을 이용하기 위하여 희소 신호 최적화 방법의 하나인 BPD(Basis Pursuit Denoising) 최적화 기법을 사용한 시간 지연 추정 방법을 제안한다. 제안한 방법을 기존의 일반 상호 상관(Generalized Cross Correlation, GCC) 방법과 적응 소유치 분해법 및 희소 신호 추정법의 일종인 RZA-LMS(Reweighted Zero-Attracting Least Mean Square)들과 비교하여, 백색 가우시안 신호원과 유색 신호원 및 해양 포유류 신호원에 대해서 비교 실험을 하였다. 그 결과 갑자기 추정성능이 열화되는 문턱 현상이 늦게 나타나거나 훨씬 줄어드는 것을 보였다. Many methods have been studied to estimate the time delay between incoming signals to two receivers. In the case of the method based on the channel estimation technique, the relative delay between the input signals of the two receivers is estimated as an impulse response of the channel between the two signals. In this case, the characteristic of the channel has sparsity. Most of the existing methods do not take advantage of the channel sparseness. In this paper, we propose a time delay estimation method using BPD (Basis Pursuit Denoising) optimization technique, which is one of the sparse signal optimization methods, in order to utilize the channel sparseness. Compared with the existing GCC (Generalized Cross Correlation) method, adaptive eigen decomposition method and RZA-LMS (Reweighted Zero-Attracting Least Mean Square), the proposed method shows that it can mitigate the threshold phenomenon even under a white Gaussian source, a colored signal source and oceanic mammal sound source.

Reliability and Validity of the Korean Version of Obsessive- Compulsive Inventory-Revised in a Non-clinical Sample

임준석,김세주,전우택,차경렬,박준형,김찬형 연세대학교의과대학 2008 Yonsei medical journal Vol.49 No.6

Purpose: The reliability and validity of a Korean version of the Obsessive-Compulsive-Inventory-Revised (OCI-R) was examined in non-clinical student samples. Materials and Methods: The Korean version of OCI-R was administered to a total of 228 Korean college students. The Maudsley Obsessive Compulsive Inventory (MOCI), Beck's Depression Inventory (BDI), and Beck's Anxiety Inventory (BAI) were administered to 228 students. Results: The total and each of subscale of the Korean OCI-R demonstrated excellent internal consistency, good test-retest reliability, moderate convergent validity and good divergent validity. Conclusion: It was concluded that the Korean version of the OCI-R has strong psychometric properties as the original version.

음향 통신 채널 추정기를 이용한 대수학적 스텝크기 least mean fourth 알고리즘

임준석,Lim, Jun-Seok 한국음향학회 2016 韓國音響學會誌 Vol.35 No.1

The least-mean fourth (LMF) algorithm is well known for its fast convergence and low steady-state error especially in non-Gaussian noise environments. Recently, there has been increasing interest in the least mean square (LMS) algorithms with variable step size. It is because the variable step-size LMS algorithms have shown to outperform the conventional fixed step-size LMS in the various situations. In this paper, a variable step-size LMF algorithm is proposed, which adopts an algebraic optimal step size as a variable step size. It is expected that the proposed algorithm also outperforms the conventional fixed step-size LMF. The superiority of the proposed algorithm is confirmed by the simulations in the time invariant and time variant channels. LMF(Least Mean Fourth) 알고리즘은 특히 비정규 잡음 상황에서 빠른 수렴성을 나타낼 뿐만 아니라 추정 오차도 낮은 것으로 잘 알려져 있다. 최근 LMS(Least Mean Square) 알고리즘 분야에서는 가변 스텝 크기를 적용한 알고리즘들에 대한 관심이 증대되어 왔다. 그 이유는 가변 스텝 크기 LMS가 다양한 환경에서 고정 스텝 크기 LMS보다 우수한 결과를 내기 때문이다. 본 논문에선 LMF에 대한 가변 스텝 크기의 한 방법으로 대수학적 스텝 크기를 사용하는 가변 스텝 크기 LMF 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 가변 스텝 크기 LMS와 마찬가지로 고정 스텝 크기 LMF보다 우수할 것이 예상된다. 본 논문은 그 우수성을 시불변 채널과 시변 채널 각각의 채널 환경하에서 시뮬레이션을 통하여 보인다.