Inversión del período medio de olas con radar coherente de banda X integrando bosque aleatorio y regresión lineal

LIU Han ,  

WANG Suyue ,  

ZHANG Qinghe ,  

SHEN Zhaoyang ,  

摘要

Debido a la rotura y evolución de las olas, aparecen líneas de grupo y armónicos de orden superior en el espectro de número de onda-frecuencia, acompañados de una disminución de la energía de la onda principal. Las líneas de grupo suelen considerarse la principal causa de la sobreestimación del período de las olas obtenido por el radar coherente de microondas. Investigaciones previas han intentado eliminar parte o toda la energía de las líneas de grupo para mejorar la precisión en la estimación del período de las olas. Sin embargo, debido a la incertidumbre en la distribución de energía en el espectro de número de onda-frecuencia, siempre existe cierto sesgo al invertir el período de la ola desde el espectro. Por ello, este artículo propone un método para estimar el período medio de olas basado en un modelo integrado de bosque aleatorio y regresión lineal utilizando un radar coherente de banda X. Este método estima directamente el período de la ola a partir de las reglas del movimiento de las olas en la secuencia espacio-temporal de la velocidad; primero, se deriva la secuencia espacio-temporal de la velocidad del eco a partir del espectro Doppler temporal obtenido por el radar; segundo, se extraen características de la secuencia de velocidad y se construye un modelo con datos de ECMWF para predecir la distancia mínima entre picos, encontrando las posiciones correspondientes a crestas y valles de las olas; finalmente, utilizando la relación entre la longitud y el período de la ola, se invierte el período medio de la ola. La eficacia de este método se verificó mediante simulación. Además, se analizó un conjunto de datos de casi 3 días recogidos por un radar coherente de banda X desplegado en la costa de la provincia de Shandong, China, para invertir el período medio de la ola, con errores cuadráticos medios para las polarizaciones vertical (VV) y horizontal (HH) de 0,15 y 0,22 s respectivamente. Los resultados muestran que este método puede realizar una estimación en tiempo real de los parámetros de las olas marinas.

关键词

Radar coherente de banda X; período medio de olas; secuencia espacio-temporal de la velocidad; polarización vertical (VV); polarización horizontal (HH); bosque aleatorio; estimación en tiempo real

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