Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on Simulation of Doppler Spectra in a Current Velocity Radar

유속 레이다에서의 도플러 스펙트럼 모의구현에 관한 연구

  • 이종길 (인천대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2012.05.29
  • Accepted : 2012.07.26
  • Published : 2012.10.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A current velocity measurement radar for a river or a stream estimates Doppler frequencies of return echoes to extract the corresponding surface velocity information. It is very important to maintain the reliability and accuracy of these velocity estimates for water resource management such as flooding or drought conditions. However, received Doppler spectra of water surface return echoes have very widely varying shapes according to different measurement environments and weather conditions. Therefore, serious problems may arise in maintaining the reliability and accuracy of velocity estimating algorithm in a radar sensor because of Doppler spectra which can have many different kind of shapes. Therefore, in this paper, an appropriate Doppler spectrum model is suggested to simulate many various Doppler spectra. This model can be very useful in validating the reliability and accuracy of surface velocity estimates.

하천 및 강등의 유속 측정을 위한 레이다에서는 수면에서 반사 또는 산란되는 전자파로부터 도플러 주파수를 추정함으로서 이에 대응하는 유속 정보를 추출하게 된다. 그러나 수면으로부터 수신되는 전자파 신호들의 도플러 스펙트럼은 측정 환경 및 기상 상태에 따라 매우 다른 형태를 나타낼 수 있다. 따라서 이러한 다양한 도플러 스펙트럼들의 존재로 인하여 레이다 센서에서의 유속정보 추출 알고리즘의 정확도 및 신뢰성에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 수면으로부터 수신되는 매우 다양한 도플러 신호 스펙트럼을 적절하게 모의 구현할 수 있는 도플러 스펙트럼 모델을 제안하였다.

Keywords

References

  1. G. L. Charvat and L. C. Kempel, "Synthetic aperture radar imaging using a unique approach to frequencymodulated continuous-wave radar design", IEEE Antennas and Propagation Magazine, pp. 171-177, vol. 48, no. 1, 2006.
  2. A. Tessmann et al., "Compact single-chip W-band FMCW radar modules for commercial applications", IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, pp. 2995-3001, vol. 50, no.12, 2002. https://doi.org/10.1109/TMTT.2002.805162
  3. Y. Doisy, "Theoretical accuracy of Doppler navigation sonars and acoustic Doppler current profilers", IEEE Journal of Oceanic Engineering, pp. 430-441, vol. 29, no. 2, 2004. https://doi.org/10.1109/JOE.2004.828201
  4. N. B. Melcher et al., "River discharge measurements by using helicopter-mounted radars", Geophys. Res. Lett., no. 22, vol. 29, pp. 2084-2084, 2002.
  5. W. J. Plant and W. C. Keller, "Evidence of bragg scattering in microwave Doppler spectra of sea return", J. Geophys. Res., pp. 16299-16310, vol. 95, no. C9-16, 1990. https://doi.org/10.1029/JC095iC09p16299
  6. R. F. Contreras and and W. J. Plant, "Ku-band backscatter from the Cowlitz River: Bragg scattering with and without rain", IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., pp. 1444-1449, vol. 42, no. 7, 2004. https://doi.org/10.1109/TGRS.2004.828921
  7. F. G. Bass et al., "Very high frequency radiowave scattering by a disturbed sea surface, part II: Scattering from an actual sea surface", IEEE Trans. Antennas and Propagation, pp. 560-568, vol. 16, no. 5, 1968. https://doi.org/10.1109/TAP.1968.1139244
  8. G. W. Snedecor, Statistical Methods, The Iowa State University Press, 1956.