The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
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Retrieval of Radial Velocity and Moment Based on the Power Spectrum Density of Scattered 1290 MHz Signals with Altitude

1290 MHz 산란 신호의 고도별 파워 스펙트럼 밀도에 기반한 시선 속도와 모멘트 산출

  • 조원기 (부경대학교 지구환경시스템과학부) ;
  • 권병혁 (부경대학교 환경대기과학과) ;
  • 윤홍주 (부경대학교 공간정보시스템공학과)
  • Received : 2018.11.09
  • Accepted : 2018.12.15
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

The wind profiler radar provides a standing profile of the wind vector and the atmospheric physical signal for the fixed point. Since the wind vector is calculated by the manufacturer's data processing program, the quality control of the date is limited. Therefore, understanding and exploiting the raw spectrum data need to improve the quality of the wind vector. The raw data of the wind vector is the power spectral density stored in binary form. In this study, an algorithm was completed to transform the raw data into the real spectral density, and the use of raw data was evaluated by retrieving zero-order and first-order moments of the spectral based on the spectrum quality control.

윈드프로파일러 레이더는 고정점에서 대기물리 신호와 바람 벡터의 연직 프로파일을 제공한다. 바람 벡터는 제조사의 자료 처리 프로그램으로 산출되기 때문에 품질 관리에 한계가 있다. 따라서 바람 벡터의 품질을 향상시키기 위해서 원시 스펙트럼 자료의 이해와 활용이 이루어져야 한다. 바람 벡터의 원시 자료는 바이너리 형태로 저장되는 파워 스펙트럼 밀도이다. 본 연구에서는 원시 자료를 실수형 스펙트럼 밀도로 변환하는 알고리즘을 완성하고 스펙트럼 기반 0차와 1차 모멘트를 구현하여 원시 자료의 활용을 평가하였다.

Keywords

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그림 1. 리틀-엔디안 구조 Fig. 1 Structure of Little-endian

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그림 3. 스펙트럼 모멘트(Pr : 수신 전력, Vr, fd : 시선 속도, σw : 스펙트럼 폭, PN : 잡음 전력) Fig. 3 Spectral moments (Pr : Received power, Vr : Radial velocity, σw : Spectral width, PN : Noise power)

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그림 4. (a) 고도 300 m와 (b) 고도 1,000 m에서 산출한 파워 스펙트럼 밀도 분포 Fig. 4 Power spectrum density distribution (a) at the altitude of 300 m and (b) 1,000 m

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그림 5. 각 고도에서 표준화된 PSD의 첨두로 결정된 시선 속도(+). (a) 비기상 신호에 의해 오염된 PSD (b) 비기상 신호 제거된 PSD Fig. 5 Radial velocity (+) as the peak from normalized PSD. (a) PSD contaminated by non meteorological signal and (b) PSD eliminated non meteorological signal

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그림 6. LAP3000의 소프트웨어 SRun으로 산출한 스펙트럼 모멘트와 원시 자료로 산출한 스펙트럼 모멘트의 비교 (a) 수신 전력(0차 모멘트), (b) 시선 속도(1차 모멘트) Fig. 6 Comparison spectral moments between from the software SRun of LAP3000 and from the raw data. (a) received power, (b) radial velocity

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그림 2. IEEE 754 실수 변환 포맷 Fig. 2 IEEE 754 floating-point format

표 1. LAP3000의 장비 사양 Table 1. Basic specifications for LAP3000

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표 2. 소프트웨어 SRun 사양 Table 2. Software SRun specifications

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표 3. 원시 파일에 저장된 변수 Table 3. Variables in raw file

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