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應用雷達技術於海象觀測作業化之校修與維運

應用雷達技術於海象觀測作業化之校修與維運

書籍介紹

本計畫之目標為建立一套高頻雷達資料處理及瀏覽系統,發展應用高頻雷達觀測臺灣海峽中部之海氣象資訊技術。本研究執行內容包含精進雷達訊號分析技術及解算最佳海氣象量值、雷達資料品質評估、雙雷達系統整合與驗證及建立海況資料展示系統。
本計畫於都卜勒距離譜之訊號方向定位技術使用波束合成演算法與多重訊號演算法,兩種方法在估算徑向速度方面效果都很好,但多重訊號演算法的不確定性要大於波束合成演算法。
本計畫使用調整之ImageFOL 來取得都卜勒距離譜之一階峰與二階峰的範圍來計算海氣象參數,其結果比其他研究之方法更加合適。本研究建立第1~3 級產品之資料品質評估平臺,使用都卜勒距離譜演算風波流等海氣象參數方法,並將演算結果與實測資料做比對。本研究徑向流速
演算結果良好,建議以波束合成演算法演算流場為優先;波浪參數經比例係數調整後,結果與現場量測一致;波譜演算方面發現傳遞函數對頻譜的修正有很好的作用;低於10 公尺/秒之風速演算結果不確定性較大,風向估算方面目前存在偏差,若臺中港雷達南站資料品質提升與更多
實測資料能進行比對,對演算精準度會有所幫助。本計畫於資料庫與展示介面建置部分,海流與波浪高度產品經過作業化品管與驗證,並初步完成展示系統的建置,提供臺中港港務分公司港灣環境資訊,做為決策應用與規劃設計使用,以及提出未來之即時資訊傳遞系統規劃與資訊硬體環境建置建議。

目次

中文摘要 ........................................................................................................ I
英文摘要 ...................................................................................................... II
圖目錄 ......................................................................................................... VI
表目錄 ......................................................................................................... XI
第一章 緒論 .............................................................................................. 1-1
1.1 計畫背景 ...................................................................................... 1-1
1.2 計畫目的與研究範圍 .................................................................. 1-3
1.3 主要工作目標與執行分項 ......................................................... 1-4
第二章 精進雷達訊號分析技術及解算最佳海氣象量值...................... 2-1
2.1 高頻陣列雷達背景與現況 .......................................................... 2-1
2.2 觀測資料說明:都卜勒距離譜 .................................................. 2-6
2.2.1 第0 與1 級產品說明 .......................................................... 2-6
2.2.2 訊號方向定位技術(DOA) ................................................ 2-13
2.3 海表參數分析方法 .................................................................... 2-22
2.3.1 海流分析方法 .................................................................... 2-26
2.3.2 波浪分析方法 .................................................................... 2-28
2.3.3 方向波譜分析方法 ............................................................ 2-31
2.3.4 風場分析方法 .................................................................... 2-38
第三章 雷達資料品質評估 ...................................................................... 3-1
3.1 第1 級產品品管 .......................................................................... 3-2
3.1.1 都卜勒頻譜訊噪比品管 ...................................................... 3-2
3.1.2 船舶雜訊移除品管 .............................................................. 3-9
3.2 第2 級產品品管 ........................................................................ 3-20
3.2.1 徑向流速品管 .................................................................... 3-20
3.2.2 波浪參數品管 .................................................................... 3-21
3.2.3 風參數品管 ........................................................................ 3-23
3.3 第3 級產品品管 ........................................................................ 3-24
3.3.1 流場品管 ............................................................................ 3-24
3.3.2 風、波場品管 .................................................................... 3-27
第四章 雙雷達系統整合與驗證 .............................................................. 4-1
4.1 第1 級產品:都卜勒距離譜演算結果 ...................................... 4-2
4.1.1 臺中港雷達北站 .................................................................. 4-2
4.1.2 臺中港雷達南站 .................................................................. 4-8
4.2 第2 級產品:海氣象參數演算結果 ........................................ 4-14
4.2.1 徑向流速結果與比較 ........................................................ 4-14
4.2.2 波浪參數結果與比較 ........................................................ 4-23
4.2.3 方向波譜結果與比較 ........................................................ 4-29
4.2.4 風場結果與比較 ................................................................ 4-33
4.3 第3 級產品:雙雷達系統之海氣象參數演算結果 ................ 4-37
4.3.1 流場結果與比較 ................................................................ 4-37
4.3.2 波場結果與比較 ................................................................ 4-38
4.3.3 風場結果與比較 ................................................................ 4-39
第五章 建立海況資料展示系統 .............................................................. 5-1
5.1 高頻雷達資料庫與展示規劃 ...................................................... 5-2
5.2 即時資訊傳遞系統規劃 .............................................................. 5-8
5.2.1 資訊傳遞網路通訊協定MQTT ......................................... 5-9
5.2.2 雷達現場站及中控資料展示站的MQTT 通訊架構 ...... 5-10
5.2.3 MQTT 主題(topic)設計 ..................................................... 5-11
5.2.4 MQTT 資料格式定義........................................................ 5-14
5.3 資訊硬體環境建置建議 ............................................................ 5-15
5.3.1 虛擬機備份伺服器 ............................................................ 5-19
5.3.2 磁碟陣列建置建議 ............................................................ 5-19
5.3.3 港研中心遠端中控站虛擬客體機建置建議 .................... 5-20
第六章 結論與建議 .................................................................................. 6-1

編/著/譯者簡介

本所主辦單位:港研中心
主管: 蔡立宏
計畫主持人:李俊穎
研究人員:林受勳、李政達
合作研究單位:國立中央大學
計畫主持人:錢樺
研究人員:陶瑞全、魏世聰

序言/導讀

本計畫之目標為建立一套高頻雷達資料處理及瀏覽系統,發展應用高頻雷達觀測臺灣海峽中部之海氣象資訊技術。本研究執行內容包含精進雷達訊號分析技術及解算最佳海氣象量值、雷達資料品質評估、雙雷達系統整合與驗證及建立海況資料展示系統。 本計畫於都卜勒距離譜之訊號方向定位技術使用波束合成演算法與多重訊號演算法,兩種方法在估算徑向速度方面效果都很好,但多重訊號演算法的不確定性要大於波束合成演算法。 本計畫使用調整之ImageFOL 來取得都卜勒距離譜之一階峰與二階峰的範圍來計算海氣象參數,其結果比其他研究之方法更加合適。本研究建立第1~3 級產品之資料品質評估平臺,使用都卜勒距離譜演算風波流等海氣象參數方法,並將演算結果與實測資料做比對。本研究徑向流速 演算結果良好,建議以波束合成演算法演算流場為優先;波浪參數經比例係數調整後,結果與現場量測一致;波譜演算方面發現傳遞函數對頻譜的修正有很好的作用;低於10 公尺/秒之風速演算結果不確定性較大,風向估算方面目前存在偏差,若臺中港雷達南站資料品質提升與更多 實測資料能進行比對,對演算精準度會有所幫助。本計畫於資料庫與展示介面建置部分,海流與波浪高度產品經過作業化品管與驗證,並初步完成展示系統的建置,提供臺中港港務分公司港灣環境資訊,做為決策應用與規劃設計使用,以及提出未來之即時資訊傳遞系統規劃與資訊硬體環境建置建議。

分類 其他詳細資訊
  • 適用對象:成人(學術性)
  • 關鍵詞:海洋高頻陣列雷達、海氣象參數、波束合成演算法、多重訊號演算法
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:188
授權資訊
  • 著作財產權管理機關或擁有者:交通部運輸研究所
  • 取得授權資訊:聯絡處室:交通部運輸研究所港灣技術研究中心 姓名:周于楨 電話:04-26587150 地址:台中市梧棲區中橫十路2號