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ランダムフォレストと線形回帰を融合したコヒーレントXバンドレーダー平均波周期の逆推定
LIU Han
,
WANG Suyue
,
ZHANG Qinghe
,
SHEN Zhaoyang
,
DOI:
10.11834/jrs.20254569
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う。群線はしばしばコヒーレントマイクロ波レーダーによる波周期の過大評価の主な原因と考えられている。既存の研究では、波周期推定の精度向上のために部分的または全ての群線エネルギーを除去しようと試みている。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により、スペクトルから波周期を逆推定する際には常に一定の偏差が存在する。これに対し、本稿では、コヒーレントXバンドレーダーに基づくランダムフォレストと線形回帰のアンサンブルモデルを用いた平均波周期推定手法を提案する。本手法は速度の時空間系列における波の運動規則から波周期を直接推定する。まず、レーダーで得られた時間ドップラースペクトルからエコー速度の時空間系列を導出し、次に速度時空間系列から特徴抽出を行い、ECMWFデータと組み合わせて最小ピーク間距離を予測し、波の山と谷の対応位置を特定する。最後に、波長と周期の関係を利用して平均波周期を逆推定する。シミュレーションによって本手法の有効性を検証した。また、中国山東省沿岸に設置されたコヒーレントXバンドレーダーで収集した約3日間のデータセットを用いて解析を行い、平均波周期を逆推定し、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秒であった。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可能であることを示している。
关键词
コヒーレント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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