[논문]국내 운용 UHF-윈드프로파일러 레이더의 원시 스펙트럼 분석

이경훈; 권병혁; 김유진; 이건명

doi:10.13067/jkiecs.2022.17.5.767

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국내 운용 UHF-윈드프로파일러 레이더의 원시 스펙트럼 분석
Raw Spectrum Analysis of operated UHF-Wind Profiler Radar in South Korea 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.17 no.5, 2022년, pp.767 - 774

이경훈 (부경대학교 지구환경시스템과학부) , 권병혁 (부경대학교 환경대기과학과) , 김유진 (부경대학교 지구환경시스템과학부) , 이건명 (부경대학교 지구환경시스템과학부)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 우리나라에서 운용 중인 4개 제조사 윈드프로파일러의 성능 평가 및 품질관리의 방향성을 제시하기 위해 원시 스펙트럼 자료를 분석하였다. 계절별로 평균한 스펙트럼의 프로파일과 파워 스펙트럼 밀도(PSD, Power Spectrum Density)로 산출한 4가지 통계값(최소, 평균, 중앙, 최댓값)의 프로파일을 활용하였다. 스펙트럼 자료의 품질은 LAP-3000이 가장 우수하였고, YKJ3, PCL-1300, CLC-11-H가 뒤를 이었다. 철원과 추풍령에 설치된 PCL-1300은 지형과 비기상 신호로 인한 스펙트럼의 변동성이 커서 지형 클러터 제거와 이동평균, 멀티피크 등의 신호처리 과정이 요구되었다. 군산과 파주에 설치된 CLC-11-H는 직류 치우침과 전파거리 접힘 현상이 발견되어 직류 치우침 제거와 관측 유효 고도 제한이 선행될 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper raw spectrum data were analyzed to suggest the moving forward of performance evaluation and quality control of wind profilers of four manufacturers operating in South Korea. For the analysis, the profile of the spectrum averaged by season and the profile of four statistical values (minimum, average, median, and maximum) calculated by Power Spectrum Density (PSD) were used. The quality of spectrum data was the best for LAP-3000, followed by YKJ3, PCL-1300, and CLC-11-H. In Cheorwon and Chupungnyeong, where PCL-1300 was installed, the variability of the spectrum due to ground clutter and non-meteorological signals was large, so ground clutter removal and signal processing such as moving average and multi-peak were required. In Gunsan and Paju, where CLC-11-H was installed, DC (Direct Current) bias and propagation folding were found, so it is necessary to remove the DC bias and limit the effective altitude for observation.

주제어

표/그림 (12)

그림 그림 1. 국내 윈드프로파일러 운영 지점 Fig. 1 Wind profiler radar operating site in South Korea
표 표 1. 국내 윈드프로파일러 사양 Table 1. Specification of the wind profiler radars in South Korea
그림 그림 2. 추풍령 PCL-1300의 가을철 고층 모드 평균 스펙트럼 프로파일. Fig. 2 Averaged high mode spectrum profile of PCL-1300 at chupungnyeong in autumn.
그림 그림 3. 추풍령 PCL-1300의 가을철 고층 모드 PSD 프로파일. Fig. 3 High mode PSD profile of PCL-1300 at Chupungnyeong in autumn.
그림 그림 4. 여름철 고층 모드 평균 스펙트럼 프로파일: 왼쪽부터 PCL-1300, YKJ3, LAP-3000, CLC-11-H. Fig. 4 Averaged spectrum profile of high mode: PCL-1300, YKJ3, LAP-3000, and CLC-11-H from left.
그림 그림 5. 여름철 고층 모드 평균 PSD 프로파일: 왼쪽부터 PCL-1300, YKJ3, LAP-3000, CLC-11-H. Fig. 5 Averaged PSD profile of high mode: PCL-1300, YKJ3, LAP-3000, and CLC-11-H from left.
그림 그림 6. 철원(왼쪽)과 추풍령(오른쪽)의 가을철 고층 모드 평균 스펙트럼 프로파일. Fig. 6 Averaged spectrum profile of high mode at Cheorwon (left) and Chupungnyeong (right) in autumn.
그림 그림 7. 군산(왼쪽)과 파주(오른쪽)의 봄철 고층 모드 평균 스펙트럼 프로파일. Fig. 7 Averaged spectrum profile of high mode at Gunsan (left) and Paju (right) in spring.
그림 그림 8. 군산 봄철 고층 모드(H-L) 평균 PSD 프로파일의 일부분(4-6 km). Fig. 8 Averaged PSD profile (4-6 km) of high mode (H-L) at Gunsan in spring.
그림 그림 10. 확대된 YKJ3의 스펙트럼 중심으로부터 V 형태로 선형 내삽된 흔적. Fig. 10 An enlarged view of the spectrum of YKJ3: linear interpolation traces in V-shape from the center.
그림 그림 9. (a) 윈드프로파일러의 일반적인 신호 송수신 과정. (b) 전파 거리 접힘(초록색 파선). Fig. 9 (a) General process of transmission and reception in wind profiler radar. (b) aliasing (dashed green).
그림 그림 11. 강릉(왼쪽)과 창원(오른쪽)의 봄철 저층 모드 평균 스펙트럼 프로파일. 파란색 사각형은 강수 신호와 기상 신호가 이중으로 구분된 영역. Fig. 11 Averaged spectrum profile of low mode at Gangneung (left) and Changwon (right) in spring.

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