랜덤 포레스트와 선형 회귀를 융합한 일관성 있는 X밴드 레이더 평균 파주기 역산

LIU Han ,  

WANG Suyue ,  

ZHANG Qinghe ,  

SHEN Zhaoyang ,  

摘要

파도 깨짐 및 진화로 인해 파수-주파수 스펙트럼에 군선 및 고차 고조파가 나타나고 주파 에너지가 감소한다. 군선은 일관성 마이크로파 레이더가 파주기를 과대평가하는 주요 원인으로 간주된다. 기존 연구들은 파주기 추정 정확성을 높이기 위해 일부 또는 전체 군선 에너지를 제거하려 시도했다. 그러나 파수-주파수 스펙트럼 내 에너지 분포의 불확실성으로 인해 스펙트럼 관점에서 파주기를 역산할 때 항상 일정한 편차가 존재한다. 이에 본 논문은 일관성 있는 X밴드 레이더를 기반으로 한 랜덤 포레스트와 선형 회귀의 앙상블 모델을 활용한 평균 파주기 추정 방법을 제안한다. 이 방법은 속도 시공간 시퀀스에서 파동 운동 규칙을 직접 추정한다; 먼저 레이더에서 획득한 시간 도플러 스펙트럼으로부터 반사파 속도 시공간 시퀀스를 도출하고; 두 번째로 속도 시공간 시퀀스에서 특징을 추출하고 ECMWF 데이터와 함께 모델을 구축하여 최소 피크 간격을 예측하며 파봉과 파골의 위치를 찾는다; 마지막으로 파장과 주기의 관계를 이용하여 평균 파주기를 역산한다. 시뮬레이션을 통해 방법의 유효성을 검증하였다. 또한 중국 산둥성 해안에 배치된 일관성 X밴드 레이더가 수집한 약 3일간의 데이터 세트를 활용하여 평균 파주기를 역산하였으며, 수직 편광(VV)과 수평 편광(HH)의 평균 제곱근 오차는 각각 0.15초와 0.22초였다. 결과는 이 방법이 해양 파라미터의 실시간 추정을 가능하게 함을 보여준다.

关键词

일관성 X밴드 레이더; 평균 파주기; 속도 시공간 시퀀스; 수직 편광(VV); 수평 편광(HH); 랜덤 포레스트; 실시간 추정

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