Wave measurement methods from moving vessels using GNSS Reflectometry

使用 GNSS 反射计测量移动船只的波浪方法

• 批准号: 21K19848
• 负责人: 市川 香
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19848/
• 关键词: GNSS; 海面反射波; 波浪; 有義波高; 有義周期; 干渉計; フェリー観測; 位相干渉計; 有義波高計測; GNSS-Reflectometry; 波浪計測; GNSS海面反射信号; 航走中船舶

GNSS衛星からの電波が海面で反射してからアンテナに到達する場合，最短距離である衛星からの直達信号よりも，常に長い経路長を通ることになる。このとき，同じGNSS衛星からの距離が異なって計測されてしまうため，GNSS測位手法においては，マルチパスとして忌諱されている。経路長が異なる直達波と反射波は，アンテナ到達時の電波の位相も異なるため，両者は位相干渉して受信合成波の強度が変化する。反射波の過剰経路長は，反射点の海面の高さに依存するので，波浪によって海面の高さが変わると，受信した信号強度も干渉によって強くなったり弱くなったりを繰り返す。つまり，経路長がGNSS電波の波長である約15～20cm変化する度に，干渉強度が周期的に変化する干渉縞が生じる。従って，GNSSアンテナで受信した信号強度の時間変化の回数を計測することで，海面高の干渉計として利用できる。本研究は，対馬海峡を毎日往復するフェリー「ニューかめりあ」に設置したGNSS受信アンテナのデータにこの原理を適用し，その解析により波浪の周期と波高を推定するものである。昨年度に測器を設置し観測を開始したので，そのデータの解析結果を検討したところ，干渉計として正確な測定を行うには，サンプリングを高頻度にする必要があることが判明した。そこで今年度は測器の限界である20Hzまで観測頻度を上げたところ，安定して推定ができるようになった。さらに，受信電波のシミュレーション結果から，計測データからの波浪周期と波高を推定には，波浪スペクトルのピーク周波数周りの形状に依存することが分かった。対馬海峡の観測データと日本気象協会の再解析データとの比較の結果，対馬海峡ではスペクトルが比較的幅の狭い分布を示す結果に近いことが推定された。今後，比較データ数を増やすとともに，同様の装置を別海域のデータに適用し，海域によるスペクトル依存性を検討する。

When the GNSS satellite's radio waves are reflected on the sea surface and the radio waves arrive, it is best to The short-distance satellite direct signal is the direct signal, and the long-distance signal is the long-distance signal.このとき, same as GNSS satellite からのdistance がdifferent なってmeasurementされてしまうため, the GNSS positioning technique is においては, and the マルチパスとしてtaboo is されている. The length of the road is the direct wave and the reflected wave, the phase of the radio wave when it arrives is different, and the phase coherence is the intensity of the received synthetic wave. The length of the reflected wave's path is long, the reflection point is high on the sea surface, and the wave is high on the sea surface.が変わると, trusted したsignal strengthも干渉によってstrongくなったりweakくなったりを缲り returnす.つまり, the wavelength of the GNSS radio wave is about 15~20cm, and the intensity of the interference is changed in the period of about 15~20cm.従って, the GNSS signal strength is trusted, the signal strength is changed over time, and the number of times is measured, and the high sea level is measured and used. For this study, the Tsuma Strait is operated daily and the GNSS trustworthy system is installed. The principle of テナのデータにこの is applicable, and the その analysis is the period of the wave and the high wave is estimated to be するものである. Yesterday's tester setting and measurement started, and the analysis results were analyzed, and the results were analyzed. It is necessary to measure the correctness of the calculation and the accuracy of the measurement, and to judge the accuracy of the high frequency. This year's tester limit is 20Hz, the frequency measurement frequency is high, and the stability is estimated to be stable.さらに, the result of receiving the radio wave のシミュレーションから, measuring the データからの wave period and wave height It is presumed that the shape of the wave depends on the shape of the wave. The results of the re-analysis and comparison of the Tsuma Strait's observation test by the Japanese Elephant Association, Tsuma Kai The results of the narrow distribution of the comparison of the narrow width of the gap are estimated. From now on, we will compare the number of データを嗗やすとともに, the same 様の device をdifferent sea area のデータに applicable し, and the sea area によるスペク トルdependence を検する.

项目成果

How frequently can we observe winds and waves for safer maritime transports?

为了更安全的海上运输，我们多久可以观察一次风和波浪？

• 发表时间: 2021
• 作者: Kaoru Ichikawa

Ship-board wave height measurements using GNSS-R

使用 GNSS-R 进行船上波高测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaoru Ichikawa;Jyoushiro Noda. Ryosuke Sakemi and Kei Yufu;JingQiao Zhu and Kaoru Ichikawa
• 通讯作者: JingQiao Zhu and Kaoru Ichikawa

Wave frequency estimation by satellite altimeters

通过卫星高度计估算波频率

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaoru Ichikawa;Jyoushiro Noda. Ryosuke Sakemi and Kei Yufu;JingQiao Zhu and Kaoru Ichikawa;Kaoru Ichikawa and XF Wang
• 通讯作者: Kaoru Ichikawa and XF Wang