ランダムフォレストと線形回帰を融合した一貫性のあるXバンドレーダー平均波周期反転

LIU Han ,  

WANG Suyue ,  

ZHANG Qinghe ,  

SHEN Zhaoyang ,  

摘要

波の破砕およびその進化により、波数周波数スペクトルに群線および高次高調波が現れ、主波のエネルギー減少を伴います。群線は、一貫したマイクロ波レーダーが波周期を過大評価する主な原因と考えられています。既存の研究では、波周期推定の精度を向上させるために群線エネルギーの一部または全部を除去しようとしています。しかし、波数周波数スペクトルにおけるエネルギー分布の不確実性のため、スペクトルの観点から波周期を反転する際には常に一定の偏差があります。そこで、本論文では、一貫したXバンドレーダーを用いたランダムフォレストと線形回帰の統合モデルに基づく平均波周期推定手法を提案します。この手法は、速度時空間系列の波浪運動規則から直接波周期を推定します。まず、レーダーで取得した時間ドップラースペクトルからエコー速度時空間系列を導出し、次に速度時空間系列から特徴を抽出し、ECMWFデータとともにモデルを構築して最小ピーク間隔を予測し、波の山と谷に対応する位置を特定します。最後に、波長と周期の関係を利用して平均波周期を反転します。シミュレーションにより本手法の有効性を検証しました。さらに、中国山東省沿岸に展開された一貫したXバンドレーダーで収集した約3日分のデータセットを用いて解析を行い、垂直偏波(VV)および水平偏波(HH)の二乗平均平方根誤差はそれぞれ0.15秒と0.22秒でした。結果は、本手法が海洋波パラメータのリアルタイム推定を実現できることを示しています。

关键词

一貫性のあるXバンドレーダー;平均波周期;速度時空間系列;垂直偏波(VV);水平偏波(HH);ランダムフォレスト;リアルタイム推定

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