(센서) 합성개구소나, SAS(Synthetic Aperture Sonar)

합성개구레이더와 유사한 방식으로 작동되는데, 레이더 대신 소나를 이용하여 수중환경에서 다수의 음향 Ping을 수집한다.

다수의 음향 Ping을 쏘는 것이 특징이며, 수집한 다수의 음향 데이터를 분석, 결합하여 매우 정교하게 처리한 뒤 높은 해상도의 이미지를 구현한다.

일반적으로 잠수함에서는 SSS(Side Scan Sonar)를 사용하여 해저 지형을 탐색하고 영상으로 구현하는데, SAS 합성개구소나는 SSS 대비 10배 정도 좋은 해상도의 이미지 구현이 가능하다고 한다.

SAS를 이용한 높은해상도의 난파선 탐색 이미지 - 콩스버그

+작동원리

수중 소나의 경우 트랙에 따른 방위각 해상도는 음향 파장과 배열 길이 사이의 비율로 계산이 가능하다.

일반적 SSS 경우 비율이 1:60(60m 범위에서 1m 해상도) ~ 1:400 정도의 해상도를 가지며, 소나 배열 길이가 길수록 더 높은 해상도 비율을 갖지만, 긴 어레이(배열)를 구성하는 것은 잠수함 혹은 무인잠수정에서 물리적 한계가 있다.

이를 극복하기 위해 더 높은 주파수를 이용하면 해상도 비율이 증가하지만, 이와 동시에 수중 흡수율이 높아져 운용 범위가 제한된다.

SAS는 이러한 SSS의 물리적 한계를 극복하기 위해 다수의 연속 Ping을 방출하여 탐색체로부터 더 많은 데이터를 수집하고, 이를 조합하여 해상도가 더 높은 영상을 구현한다.

SAS는 다수의 연속 Ping을 차례로 방출하여 조합하기 때문에, Ping 간격당 수신 어레이 길이의 절반이상을 이동할 수 없는 한계가 있다.

SAS의 최대 범위는 수신어레이 길이에 비례하고 플랫폼 속도에 반비례하며, SAS의 이론적인 방위각 분해능은 모든 범위에서 수신어레이에 있는 각 요소 길이의 절반이다.

+SSS, SAS 특징

1) SSS, Side Scan Sonar

- 약 1m의 배열센서를 Beam Forming 하여 10~30cm의 해상도 송출
- 해저지형 측량이나 수중 구조물 구조 및 구난에 사용


2) SAS, Synthetic Aperture Sonar

- SSS가 갖는 배열 센서의 길이 방향 물리적 한계를 극복하기 위해 여러 개의 개구를 합성하여 긴 합성 개구를 얻어내고, 이를 조합하여 영상 해상도를 SSS보다 10배 이상 높게 구현

- 실제 해저면에서 장비 운용 시, 같은 지점을 다수의 Ping으로 쏘면서 소나를 이동하는데, 직선을 따라 이동하면서 수집한 데이터를 분석하고 조합하여 영상 송출

- 기뢰 혹은 소형 잠수정을 탐색하거나, 정확한 해저 지형 측량이 가능하게 해 주며, 미해군에서는 SSS를 SAS로 대체하는 중

- 최근에는 주로 무인잠수정에 탑재하여 기뢰를 탐색/식별하는 용도로 주로 활용

<참고자료>
https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE08008051&googleIPSandBox=false&mark=0&ipRange=false&accessgl=Y&language=ko_KR&hasTopBanner=true

DBpia

https://www.kongsberg.com/maritime/products/ocean-science/mapping-systems/sonars/SAS/

Synthetic Aperture Sonar