Estimation de la période moyenne des vagues par radar cohérent en bande X intégrant la forêt aléatoire et la régression linéaire

LIU Han ,  

WANG Suyue ,  

ZHANG Qinghe ,  

SHEN Zhaoyang ,  

摘要

En raison de la rupture des vagues et de leur évolution, des lignes de groupe et des harmoniques d'ordre supérieur apparaissent dans le spectre nombre d'onde-fréquence, accompagnées d'une diminution de l'énergie de la houle principale. Les lignes de groupe sont souvent considérées comme la principale cause de la surestimation de la période des vagues obtenue par radar micro-ondes cohérent. Des études antérieures ont tenté d'éliminer une partie ou la totalité de l'énergie des lignes de groupe afin d'améliorer la précision de l'estimation de la période des vagues. Cependant, en raison de l'incertitude de la distribution de l'énergie dans le spectre nombre d'onde-fréquence, il existe toujours un certain biais lors de l'inversion de la période des vagues à partir du spectre. À cette fin, cet article propose une méthode d'estimation de la période moyenne des vagues basée sur un modèle intégré de forêt aléatoire et de régression linéaire utilisant un radar cohérent en bande X. Cette méthode estime directement la période des vagues à partir de la séquence spatio-temporelle des vitesses des ondes ; d'abord, la séquence spatio-temporelle des vitesses des échos est dérivée du spectre Doppler temporel obtenu par le radar ; ensuite, les caractéristiques sont extraites de la séquence de vitesses spatio-temporelle et un modèle est construit avec les données ECMWF pour prédire la distance minimale entre les pics, afin de localiser les crêtes et les creux ; enfin, la période moyenne des vagues est inversée à l'aide de la relation entre la longueur d'onde et la période de la houle. L'efficacité de la méthode a été validée par simulation. De plus, une analyse a été réalisée sur un ensemble de données de près de 3 jours collecté par un radar cohérent en bande X déployé le long de la côte de la province du Shandong en Chine. L'erreur quadratique moyenne pour la polarisation verticale (VV) et horizontale (HH) était respectivement de 0,15 et 0,22 s. Les résultats montrent que la méthode permet une estimation en temps réel des paramètres des vagues.

关键词

Radar cohérent en bande X; Période moyenne des vagues; Séquence spatio-temporelle des vitesses; Polarisation verticale (VV); Polarisation horizontale (HH); Forêt aléatoire; Estimation en temps réel

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