KR20170109127A - Uhf 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법 - Google Patents
Uhf 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170109127A KR20170109127A KR1020160032250A KR20160032250A KR20170109127A KR 20170109127 A KR20170109127 A KR 20170109127A KR 1020160032250 A KR1020160032250 A KR 1020160032250A KR 20160032250 A KR20160032250 A KR 20160032250A KR 20170109127 A KR20170109127 A KR 20170109127A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- representative
- data collection
- collection rate
- module
- probability error
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
- G01S13/951—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use ground based
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/14—Rainfall or precipitation gauges
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Abstract
본 발명은 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질을 검사하는 시스템 및 방법으로, 윈드프로파일러에서 관측되는 자료를 일관성 검사 및 자료 수집률 검사를 통해 각 검사의 품질을 평가하고, 이에따른 종합적인 품질을 평가하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질을 검사하는 시스템 및 방법으로, 윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 연속적 검사인 일관성 검사와 자료 수집률 검사를 통해 윈드프로파일러의 관측 품질을 검사하는, 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
윈드프로파일러(WPR)는 바람 벡터의 연직 프로파일을 결정하기 위하여 도플러 빔 방식을 사용하고, 고정된 방위각과 고도각에 따라 전자기 펄스파를 송신한다. 대기 산란 과정의 특징에 의해 수신된 신호는 도플러 지연에 따른 위상차가 발생하고 고속푸리에변환(Fast Fourier Trasnform, FFT)으로 산출된 도플러스펙트럼을 통해서 대기의 바람벡터 성분을 결정한다. 윈드프로파일러 자료는 펄스파의 송수신 과정에서 지형에코, 라디오간섭, 새에코, 복합적 에코와 같은 다양한 비대기 신호에 의해 오염될 수 있기 때문에 관측 자료의 품질 검사를 통해서 자료의 품질 정보를 확인해야 한다.
본 발명의 목적은 윈드프로파일러에서 관측되는 자료를 일관성 검사 및 자료 수집률 검사를 통해 품질을 평가하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 품질을 평가하는 품질 평가 모듈과 품질 평가 모듈에서 평가된 품질을 등급화하는 품질 등급 산출 모듈을 포함한다.
품질 평가 모듈은 윈드프로파일러의 확률오차()를 산출하는 일관성 검사 모듈과 일관성 검사 모듈에서 산출된 확률오차()의 고도별 평균인 대표 확률오차()을 산출하는 대표 확률오차 산출 모듈을 포함한다.
일관성 검사 모듈의 확률오차()는 자료 수집 시간 간격()에 따른 바람에 의한 대기 변동성()을 이용하여 산출되고, 대기 변동성()은 , 와 은 대기 변동성 계산을 위한 상수인 것을 특징으로 한다.
일관성 검사 모듈의 확률오차()는 이고, 는 시계열 시간 간격에 따른 윈드프로파일러 수평풍속() 자료의 순서쌍(, )에 대한 제곱근-평균-제곱오차(Root Mean Square Error, RMSE)인 것을 특징으로 한다.
품질 평가 모듈은 윈드프로파일러의 관측 고도의 변화에 따라 발생하는 신호대잡음비 및 수신전력()의 변화를 이용하여 자료 수집률()을 산출하는 자료 수집률 검사 모듈과 자료 수집률 검사 모듈에서 산출된 자료 수집률의 고도별 평균인 대표 자료 수집률()을 산출하는 대표 자료 수집률 산출 모듈을 더 포함한다.
품질 등급 산출 모듈은 대표 확률오차 산출 모듈의 대표 확률오차가 4 미만이고, 대표 자료 수집률 산출 모듈의 대표 자료 수집률이 90% 초과면 '우수', 대표 확률오차 산출 모듈의 대표 확률오차가 4 이상에서 8 미만이고, 대표 자료 수집률 산출 모듈의 대표 자료 수집률이 90% 이하에서 50% 초과면 '보통', 대표 확률오차 산출 모듈의 대표 확률오차가 8 초과이고, 대표 자료 수집률 산출 모듈의 대표 자료 수집률이 50% 이하면 '미흡'으로 품질의 등급을 산출하는 것을 특징으로 한다.
윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 품질을 품질 평가 모듈에서 평가하는 품질 평가 단계와 품질 평가 단계에서 평가된 품질을 등급화하는 품질 등급 산출 단계를 포함한다.
품질 평가 단계는 윈드프로파일러의 확률오차()를 산출하는 일관성 검사 단계와 일관성 검사 단계에서 산출된 확률오차의 고도별 평균인 대표 확률오차()를 대표 확률오차 산출 모듈에서 산출하는 대표 확률오차 산출 단계를 포함한다.
일관성 검사 단계의 확률오차()는 자료 수집 시간 간격()에 따른 바람에 의한 대기 변동성()을 이용하여 산출되고, 대기 변동성()은 이고, 와 은 대기 변동성 계산을 위한 상수인 것을 특징으로 한다.
일관성 검사 단계의 확률오차()는 이고, 는 시계열 시간 간격에 따른 윈드프로파일러 수평풍속() 자료의 순서쌍(, )에 대한 제곱근-평균-제곱오차(Root Mean Square Error, RMSE)인 것을 특징으로 한다.
품질 평가 단계는
윈드프로파일러의 관측 고도의 변화에 따라 발생하는 신호대잡음비 및 수신전력()의 변화를 이용하여 자료 수집률 검사 모듈에서 자료 수집률()을 산출하는 자료 수집률 검사 단계와 자료 수집률 검사 단계에서 산출된 자료 수집률의 고도별 평균인 대표 자료 수집률()을 대표 자료 수집률 산출 모듈에서 산출하는 대표 자료 수집률 산출 단계를 더 포함한다.
본 발명은 윈드프로파일러에서 관측되는 자료를 일관성 검사 및 자료 수집률 검사를 통해 각 검사의 품질을 평가하고, 이에 따른 종합적인 품질을 평가하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 방법의 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 품질을 평가하는 품질 평가 모듈(100)과 품질 평가 모듈(100)에서 평가된 품질을 등급화하는 품질 등급 산출 모듈(200)을 포함한다.
품질 평가 모듈(100)은 윈드프로파일러의 확률오차()를 산출하는 일관성 검사 모듈(110)과 일관성 검사 모듈(110)에서 산출된 확률오차의 고도별 평균인 대표 확률오차()를 산출하는 대표 확률오차 산출 모듈(120)을 포함한다.
윈드프로파일러는 10분 이내의 간격으로 바람을 관측하기 때문에, 연속적인 시계열을 생성할 수 있다. 따라서, 윈드프로파일러의 연속적인 시계열 자료는 확률오차(Random Error, )를 추정할 때 이용되며, 확률오차를 통해서 윈드프로파일러 관측 자료의 연속성을 검사할 수 있다.
일관성 검사 모듈(110)에서 산출되는 윈드프로파일러의 확률오차는 아래의 수학식 1과 수학식 2에 의해 산출된다. 여기서 수학식 1은 시간 변화에 대기 변동성을 의미하고, 수학식 2는 대기 변동성을 고려하여 산출되는 확률오차를 의미한다.
[수학식 1]
[수학식 2]
는 바람에 의한 대기 변동성을 의미하고, 는 함수에 대한 시계열 자료 간의 시간 간격이며, 30분, 60분, 120분 및 240분으로 실시하였다. 이는 해당 시간으로 제한하는 것이 아니며, 임의의 시간 간격을 의미한다.
와 는 대기 변동성 계산을 위한 상수이며, 는 , 및 에 의해 대기 변동성을 의미하는 상수로 결정된다. 대기 변동성을 나타내는 는 윈드프로파일러의 확률오차이며, 는 시계열 시간 간격에 따른 윈드프로파일러 수평풍속() 자료의 순서쌍(, )에 대한 제곱근-평균-제곱오차(Root Mean Square Error, RMSE)이다.
수학식 1의 과 는 윈드프로파일러의 관측 기간과 연직 해상도에 의존하는데, 일반적으로 은 0.5에서 0.6 사이의 범위를 갖고, 는 에 영향이 미미한 변수로서, 본 발명에서는 1의 값에 해당하며, 이에 제한하지 않는다.
[수학식 3]
또한, 본 발명에서 윈드프로파일러의 확률오차는 시계열 자료의 시간 간격에 따른 바람의 나타내는 지표로 이용하였으며, 확률오차의 크기가 작을수록 윈드프로파일러 관측 자료의 연속성이 높은 것을 나타낸다.
품질 평가 모듈(100)은 윈드프로파일러의 관측 고도의 변화에 따라 발생하는 신호대잡음비 및 수신전력()의 변화를 이용하여 자료 수집률()을 산출하는 자료 수집률 검사 모듈(130)을 포함한다.
자료 수집률 검사는 윈드프로파일러로 수신되는 시계열 신호가 대기 신호와 더불어 윈드프로파일러 시스템의 전기 잡음, 대기 중의 배경 잡음 등과 섞여서 나타나는 것을 이용한다. 이러한 무작위 잡음은 정확한 대기 신호 추출에 있어서 방해 요소로 작용하고, 수신전력이 약해질수록 대기 신호의 세기도 약해지기 때문에 무작위 잡음 속에서 뚜렷한 대기 신호를 찾기가 더욱 어려워진다. 따라서, 무작위 잡음을 최대한 줄여야만 뚜렷한 대기 신호를 구분할 수 있는데, 이 때 대기 신호와 잡음이 섞여있는 비율을 나타낸 값인 신호대잡음비(SNR)이다. 윈드프로파일러는 관측 고도가 높아질수록 신호대잡음비와 수신전력이 점차 감소하는 특징을 보이며, 이에 따라 대기 상층으로 갈수록 수집되는 자료수도 점차 감소하는 점을 이용하여, 윈드프로파일러의 신호대잡음비와 수신전력에 따른 고도별 자료 수집률을 이용하여 윈드프로파일러 관측 자료의 품질을 나타내는 척도로 이용한다.
또한, 품질 평가 모듈(100)은 자료 수집률 검사 모듈(130)에서 산출된 자료 수집률()의 고도별 평균인 대표 자료 수집률()을 산출하는 대표 자료 수집률 산출 모듈(140)을 포함한다.
여기서, 대표 자료 수집률은 아래의 수학식 4에 의해 산출된다.
[수학식 4]
품질 등급 산출 모듈(200)은 대표 확률오차 산출 모듈(120)의 대표 확률오차가 4 미만이고, 대표 자료 수집률 산출 모듈(140)의 대표 자료 수집률이 90% 초과면 '우수'로 품질의 등급을 산출한다.
또한, 대표 확률오차 산출 모듈(120)의 대표 확률오차가 4 이상에서 8 미만이고, 대표 자료 수집률 산출 모듈(140)의 대표 자료 수집률이 90% 이하에서 50% 초과면 '보통'으로 품질의 등급을 산출한다.
또한. 본 발명은 윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 품질을 품질 평가 모듈(100)에서 평가하는 품질 평가 단계와 품질 평가 단계에서 평가된 품질을 등급화하는 품질 등급 산출 단계(S3)를 포함한다.
품질 평가 단계는 윈드프로파일러의 확률오차()를 산출하는 일관성 검사 단계(S1-1a)와 일관성 검사 모듈(110)에서 산출된 확률오차의 고도별 평균인 대표 확률오차()를 산출하는 대표 확률오차 산출 단계(S1-1b)를 포함한다.
또한, 품질 평가 모듈(100)은 윈드프로파일러의 관측 고도의 변화에 따라 발생하는 신호대잡음비 및 수신전력()의 변화를 이용하여 자료 수집률()을 산출하는 자료 수집률 검사 단계(S2-1a)를 포함한다.
대표 확률오차 산출 단계(S1-1b)에서 산출한 대표 확률오차()와 대표 자료 수집률 산출 단계(S2-1b)에서 산출한 대표 자료 수집률()은 품질 등급 산출 단계(S3)에서 등급화된다.
품질 등급 산출 단계(S3)는 대표 확률오차 산출 단계(S1-1b)의 대표 확률오차가 4 미만이고, 대표 자료 수집률 산출 단계(S2-1b)의 대표 자료 수집률이 90% 초과면 '우수'로 품질의 등급을 산출한다.
또한, 대표 확률오차 산출 단계(S1-1b)의 대표 확률오차가 4 이상에서 8 미만이고, 대표 자료 수집률 산출 단계(S2-1b)의 대표 자료 수집률이 90% 이하에서 50% 초과면 '보통'으로 품질의 등급을 산출한다.
대표 확률오차 산출 단계(S1-1b)의 대표 확률오차가 8 초과이고, 대표 자료 수집률 산출 단계(S2-1b)의 대표 자료 수집률이 50% 이하면 '미흡'으로 품질의 등급을 산출한다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100
: 품질 평가 모듈
110 : 일관성 검사 모듈
120 : 대표 확률오차 산출 모듈
130 : 자료 수집률 검사 모듈
140 : 대표 자료 수집률 산출 모듈
200 : 품질 등급 산출 모듈
S1-1a : 일관성 검사 단계
S1-1b : 대표 확률오차 산출 단계
S2-1a : 자료 수집률 검사 단계
S2-1b : 대표 자료 수집률 검사 단계
S3 : 품질 등급 산출 단계
110 : 일관성 검사 모듈
120 : 대표 확률오차 산출 모듈
130 : 자료 수집률 검사 모듈
140 : 대표 자료 수집률 산출 모듈
200 : 품질 등급 산출 모듈
S1-1a : 일관성 검사 단계
S1-1b : 대표 확률오차 산출 단계
S2-1a : 자료 수집률 검사 단계
S2-1b : 대표 자료 수집률 검사 단계
S3 : 품질 등급 산출 단계
Claims (16)
- 윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 품질을 평가하는 품질 평가 모듈; 및
상기 품질 평가 모듈에서 평가된 품질을 등급화하는 품질 등급 산출 모듈;을 포함하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템. - 제 7항에 있어서,
상기 품질 등급 산출 모듈은 상기 대표 확률오차 산출 모듈의 상기 대표 확률오차가 4 미만이고, 상기 대표 자료 수집률 산출 모듈의 상기 대표 자료 수집률이 90% 초과면 '우수',
상기 대표 확률오차 산출 모듈의 상기 대표 확률오차가 4 이상에서 8 미만이고, 상기 대표 자료 수집률 산출 모듈의 상기 대표 자료 수집률이90% 이하에서 50% 초과면 '보통',
상기 대표 확률오차 산출 모듈의 상기 대표 확률오차가 8 초과이고, 상기 대표 자료 수집률 산출 모듈의 상기 대표 자료 수집률이 50% 이하면 '미흡'으로 품질의 등급을 산출하는 것을 특징으로 하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템. - 윈드프로파일러에서 관측되는 자료의 품질을 품질 평가 모듈에서 평가하는 품질 평가 단계; 및
상기 품질 평가 단계에서 평가된 품질을 등급화하는 품질 등급 산출 단계;를 포함하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 방법. - 제 15항에 있어서,
상기 품질 등급 산출 단계는 상기 대표 확률오차 산출 단계의 상기 대표 확률오차가 4 미만이고, 상기 대표 자료 수집률 산출 모듈의 대표 자료 수집률이 90% 초과면 '우수',
상기 대표 확률오차 산출 단계의 상기 대표 확률오차가 4 이상에서 8 미만이고, 상기 대표 자료 수집률 산출 모듈의 대표 자료 수집률이 90% 이하에서 50% 초과면 '보통',
상기 대표 확률오차 산출 단계의 상기 대표 확률오차가 8 초과이고, 상기 대표 자료 수집률 산출 모듈의 대표 자료 수집률이 50% 이하면 '미흡'으로 품질의 등급을 산출하는 것을 특징으로 하는 UHF 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160032250A KR20170109127A (ko) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Uhf 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160032250A KR20170109127A (ko) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Uhf 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170109127A true KR20170109127A (ko) | 2017-09-28 |
Family
ID=60035931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160032250A KR20170109127A (ko) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Uhf 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20170109127A (ko) |
-
2016
- 2016-03-17 KR KR1020160032250A patent/KR20170109127A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8704706B2 (en) | Radar return signal processing apparatus and method | |
US9097805B2 (en) | Systems and methods for calibrating dual polarization radar systems | |
US6894638B2 (en) | Radar signal processing unit and radar signal processing method for abnormal signal extraction | |
Vulpiani et al. | Characterization of Mediterranean hail-bearing storms using an operational polarimetric X-band radar | |
AU2010222857B2 (en) | Method of detecting and compensating for precipitation in sodar systems | |
CN109884605B (zh) | 云雨对雷达信号的吸收衰减和米氏散射衰减的提取方法 | |
KR101892502B1 (ko) | 윈드프로파일러를 이용한 srh 산출 시스템 및 이를 이용한 srh 산출 방법 | |
KR20170109127A (ko) | Uhf 윈드프로파일러의 관측 품질 검사 시스템 및 방법 | |
de Paolo et al. | Improving SeaSonde radial velocity accuracy and variance using radial metrics | |
CN113534090B (zh) | 一种云中液态水含量的反演方法及装置 | |
JP3702347B2 (ja) | ウィンドプロファイラにおける信号処理方法及びそのプログラムと装置 | |
Gutierrez et al. | Performance evaluation of a floating Doppler wind lidar buoy in mediterranean near-shore conditions | |
KR20170104100A (ko) | 윈드프로파일러의 지형클러터 제거 시스템 및 그 방법 | |
Wang et al. | Errors in radial velocity variance from Doppler wind lidar | |
CN116184342B (zh) | 一种基于多雷达组网的测云雷达数据校准方法及系统 | |
JP2017529720A5 (ko) | ||
McCaffrey et al. | A comparison of vertical velocity variance measurements from wind profiling radars and sonic anemometers | |
Averyanova et al. | Simulations of multi polarization measurements and reflected signal magnitude variations caused by turbulence | |
Alattabi et al. | Ocean Wave Spectra Estimates from High Frequency Beam-Forming Radars in the South Atlantic Bight | |
CN116125406A (zh) | 一种基于snr估计和点迹航迹报的对空监视雷达性能评估方法 | |
Medina et al. | BOUNDARY LAYER DEPTH MEASUREMENT DISPARITIES DURING THE EVENING TRANSITIONAL PERIOD. | |
CN117348116A (zh) | 一种基于非锋性斜压带的局地强对流天气预报方法 | |
Benito et al. | Inversion of OTH radar backscatter ionograms obtained by scanning in elevation | |
Naumenko et al. | Classification of atmosphere formations by bicoherence estimation of backscattered radar signals | |
CN113820674A (zh) | 一种雷达截面积实时估计算法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |