KR20190057594A - Device and Method for Correction of Cross-correlation Coefficient Using Signal-to-noise Ratio and Recording Medium for Performing the Method - Google Patents

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KR20190057594A KR1020170154723A KR20170154723A KR20190057594A KR 20190057594 A KR20190057594 A KR 20190057594A KR 1020170154723 A KR1020170154723 A KR 1020170154723A KR 20170154723 A KR20170154723 A KR 20170154723A KR 20190057594 A KR20190057594 A KR 20190057594A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for correcting cross-correlation coefficients by using a signal-to-noise ratio, which are provided to obtain reliable cross-correlation coefficients even when the distance from a radar increased, and a recording medium. The apparatus comprises: an input unit receiving measured radar reflectivity and a configuration file; a radar constant determining unit determining a radar constant by using an excessive correction ratio of the cross-correlation coefficients; a signal-to-noise ratio calculating unit calculating a signal-to-noise ratio from the measured radar reflectivity transmitted from the input unit, the distance from a measured point to the radar, and the radar constant transmitted from the radar constant determining unit; a correction factor calculating unit calculating a correction factor for correcting the measured cross-correlation coefficients by using the signal-to-noise ratio transmitted from the signal-to-noise ratio calculating unit; and a cross-correlation coefficient correcting unit obtaining corrected cross-correlation coefficients by correcting the measured cross-correlation coefficients with the correction factor transmitted from the correction factor calculating unit.

Description

신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치, 방법 및 기록 매체{Device and Method for Correction of Cross-correlation Coefficient Using Signal-to-noise Ratio and Recording Medium for Performing the Method}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cross-correlation coefficient correction apparatus, a method, and a recording medium using a signal-to-

본 발명은 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치, 방법 및 기록 매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이더로부터 거리가 멀어지는 경우에도 신뢰할 수 있는 교차상관계수를 획득하도록 구현한 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치, 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for correcting cross-correlation coefficients using a signal-to-noise ratio, and more particularly, to a cross-correlation coefficient correction method and a recording medium using a signal-to- A correction method, a method, and a recording medium.

기상레이더는 비교적 짧은 관측주기와 높은 공간해상도의 강수자료를 제공할 수 있어 집중호우, 태풍 등과 같은 악기상 감시 및 예보에 활용되는 중요한 기상관측 장비이다. 특히, 이중편파레이더(dual-polarization radar) 도입을 통해 이중편파변수를 활용한 정량적 강수추정(Quantitative Precipitation Estimation, QPE), 강수시스템의 미세물리적(micro physical) 특성 분석, 대기수상체 분류 등과 같은 연구가 최근 활발히 이루어지고 있다. 단일편파레이더는 수평편파만을 사용하는데 반해 이중편파레이더는 수평편파와 수직편파를 함께 송수신하기 때문에 강수입자의 수평 및 수직 크기, 모양에 관한 특징을 관측할 수 있다.The weather radar is an important meteorological instrument that can provide precipitation data with a relatively short observation period and high spatial resolution and is used for monitoring and forecasting of the weather such as heavy rainfall, typhoon, In particular, the introduction of a dual-polarization radar, quantitative precipitation estimation (QPE) using dual polarization parameters, analysis of micro-physical characteristics of precipitation systems, classification of atmospheric aerosols Has recently been actively conducted. Since a single polarized radar uses only horizontal polarization, dual polarized radar transmits and receives both horizontal and vertical polarizations, so that the horizontal and vertical size and shape characteristics of a steel importer can be observed.

교차상관계수(cross-correlation coefficient, ρHV)는 수신된 수평편파와 수직편파 사이의 상관관계로 정의할 수 있다. 주어진 위치에서 레이더 관측볼륨 내에 눈 또는 비와 같은 강수입자의 형태가 고르게 분포하는 경우 교차상관계수의 값은 크게 나타나고, 지형, 새, 곤충과 같은 비기상물체(non-meteorological target)가 섞여 있는 경우 교차상관계수는 작게 나타난다. 또한 관측볼륨 내에 비기상물체가 없더라도 강수입자의 균질한 정도에 따라 교차상관계수의 값은 다양하게 분포한다. 따라서 이러한 특성을 이용하면, 강수/비강수 분류, 비기상에코 분류, 밝은 띠 탐지 등 레이더자료의 품질평가 및 분류에 활용이 가능하다.The cross-correlation coefficient (ρ HV ) can be defined as the correlation between the received horizontal polarization and vertical polarization. If the shape of a steel importer, such as snow or rain, is uniformly distributed within a radar observation volume at a given location, the value of the cross correlation coefficient is large and the non-meteorological objects such as terrains, birds, and insects are mixed The cross correlation coefficient is small. In addition, although there is no non - gaseous matter in the observation volume, the cross - correlation coefficient varies according to the homogeneity of the importer. Therefore, using these characteristics, it can be applied to the evaluation and classification of radar data such as precipitation / nasal water classification, non-meteorological echo classification, and bright band detection.

그렇지만, 레이더로부터 거리가 멀어질수록 수신된 기상신호의 강도는 작아진다. 따라서 관측된 교차상관계수는 입자의 특성에 관계없이 일반적으로 거리가 멀수록 작아지는 경향이 있다. 이것은 교차상관계수를 활용하는 사용자에게 잘못된 정보를 제공할 수 있기 때문에 해당영역의 교차상관계수 보정과 같은 적절한 조치가 필수적이다.However, the farther the distance from the radar is, the smaller the intensity of the received weather signal becomes. Therefore, the observed cross-correlation coefficient generally tends to be smaller as the distance increases, regardless of the characteristics of the particles. This may provide misleading information to users who utilize cross-correlation coefficients, so appropriate measures such as cross-correlation correction of the area are essential.

한국등록특허 제10-1437587호Korean Patent No. 10-1437587 한국등록특허 제10-1431707호Korean Patent No. 10-1431707

본 발명의 일측면은 이중편파레이더 자료로부터 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 산출하고, 산출된 신호대잡음비를 사용하여 교차상관계수의 가장 적정한 보정을 위한 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a method for calculating a signal to noise ratio (SNR) from dual polarized radar data and for correcting the cross correlation coefficient using the calculated signal to noise ratio.

본 발명의 다른 일측면은 이중편파레이더 자료로부터 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 산출하고, 산출된 신호대잡음비를 사용하여 교차상관계수의 가장 적정한 보정을 위한 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention provides an apparatus for calculating a signal-to-noise ratio (SNR) from dual polarized radar data and for correcting the cross correlation coefficient using the calculated signal-to-noise ratio.

본 발명의 또 다른 일측면은 이중편파레이더 자료로부터 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 산출하고, 산출된 신호대잡음비를 사용하여 교차상관계수의 가장 적정한 보정을 위한 기록 매체를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a recording medium for calculating a signal-to-noise ratio (SNR) from dual polarized radar data and correcting the cross correlation coefficient using the calculated SNR.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems which are not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법은, 관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 읽는 단계; 교차상관계수의 과대보정비율을 이용하여 레이더상수를 결정하는 단계; 상기 관측된 레이더 반사도, 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리 및 상기 레이더상수로부터 신호대잡음비를 산출하는 단계; 산출된 상기 신호대잡음비를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하기 위한 보정인자를 계산하는 단계; 및 상기 보정인자를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하여 보정된 교차상관계수를 획득하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of correcting a cross-correlation coefficient using a signal-to-noise ratio, comprising: reading an observed radar reflectivity and an environment setting file; Determining a radar constant using an over correction ratio of the cross correlation coefficient; Calculating a signal-to-noise ratio from the observed radar reflectivity, the distance from the observation point to the radar, and the radar constant; Calculating a correction factor for correcting the observed cross correlation coefficient using the calculated S / N ratio; And correcting the observed cross correlation coefficient using the correction factor to obtain a corrected cross correlation coefficient.

일 실시예에서, 상기 레이더상수를 결정하는 단계는, 교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율을 계산하는 단계; 상기 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과할 때까지 레이더상수를 변경하는 단계; 및 상기 과대보정비율이 상기 한계비율을 초과하게 한 레이더상수를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of determining the radar constant comprises: calculating an over correction ratio with overcorrection of the cross correlation coefficient; Changing the radar constant until the over correction ratio exceeds a predetermined limit ratio; And selecting a radar constant such that the over correction ratio exceeds the limit ratio.

일 실시예에서, 상기 과대보정비율은, 교차상관계수가 1보다 큰 영역의 비율일 수 있다.In one embodiment, the over correction ratio may be a ratio of regions where the cross correlation coefficient is greater than one.

일 실시예에서, 상기 레이더상수를 변경하는 단계는, 한계비율을 0.8 내지 1.2%로 정의할 수 있다.In one embodiment, modifying the radar constant may define a marginal ratio of 0.8 to 1.2%.

일 실시예에서, 상기 레이더상수를 변경하는 단계는, 레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가면서 변경할 수 있다.In one embodiment, the step of changing the radar constant may change the magnitude of the radar constant by changing the radar constant at intervals of 5 dB.

일 실시예에서, 상기 레이더상수를 선택하는 단계는, 고도각별로 레이더상수를 달리 선택할 수 있다.In one embodiment, the step of selecting the radar constants may select radar constants differently for different altitudes.

일 실시예에서, 상기 레이더상수를 결정하는 단계는, 과대보정비율은 0.65 내지 0.74%이며, 레이더상수는 45dB를 선택할 수 있다.In one embodiment, in determining the radar constant, the over correction ratio may be 0.65 to 0.74%, and the radar constant may be selected to be 45 dB.

일 실시예에서, 상기 신호대잡음비를 산출하는 단계는, 다음의 수학식을 통해 신호대잡음비를 산출할 수 있다.

Figure pat00001
여기서, Z는 관측된 레이더 반사도, R은 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리, C는 레이더상수이다.In one embodiment, the step of calculating the S / N ratio may calculate a signal-to-noise ratio using the following equation.
Figure pat00001
Where Z is the observed radar reflectivity, R is the distance from the observation point to the radar, and C is the radar constant.

일 실시예에서, 상기 보정된 교차상관계수를 획득하는 단계는, 다음의 수학식을 통해 보정된 교차상관계수를 획득할 수 있다.

Figure pat00002
여기서, ρ(c)는 보정된 교차상관계수, ρ(m)는 관측된 교차상관계수,
Figure pat00003
은 보정인자이다.In one embodiment, the step of obtaining the corrected cross-correlation coefficient may obtain a corrected cross-correlation coefficient through the following equation.
Figure pat00002
Here, ρ (c) is the corrected cross correlation coefficient, ρ (m) is the observed cross correlation coefficient,
Figure pat00003
Is a correction factor.

또한, 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.There is also provided a computer-readable recording medium on which a computer program for performing a cross correlation coefficient correction method using a signal-to-noise ratio is recorded.

본 발명의 일 실시예에 따른 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치는, 관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 입력받는 입력부; 교차상관계수의 과대보정비율을 이용하여 레이더상수를 결정하는 레이더상수 결정부; 상기 입력부로부터 전달되는 관측된 레이더 반사도, 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리 및 상기 레이더상수 결정부로부터 전달되는 레이더상수로부터 신호대잡음비를 산출하는 신호대잡음비 산출부; 상기 신호대잡음비 산출부로부터 전달되는 신호대잡음비를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하기 위한 보정인자를 계산하는 보정인자 계산부; 및 상기 보정인자 계산부로부터 전달되는 보정인자를 이용해 관측된 교차 교차상관계수를 보정하여 보정된 교차상관계수를 획득하는 교차상관계수 보정부를 포함한다.An apparatus for correcting cross-correlation coefficients using a signal-to-noise ratio according to an embodiment of the present invention includes an input unit for receiving an observed radar reflectivity and an environment setting file; A radar constant determining unit for determining a radar constant using an over correction ratio of the cross correlation coefficient; A signal-to-noise ratio calculation unit for calculating a signal-to-noise ratio from the observed radar reflection transmitted from the input unit, a distance from the observation point to the radar, and a radar constant transmitted from the radar constant determination unit; A correction factor calculator for calculating a correction factor for correcting the observed cross correlation coefficient using the signal-to-noise ratio delivered from the signal-to-noise ratio calculator; And a cross correlation coefficient corrector for correcting the observed cross correlation coefficient using the correction factor transmitted from the correction factor calculator to obtain a corrected cross correlation coefficient.

일 실시예에서, 상기 레이더상수 결정부는, 교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율을 계산하는 과대보정비율 계산부; 상기 과대보정비율 계산부에서 계산된 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과할 때까지 레이더상수를 변경하는 레이더상수 변경부; 및 상기 레이더상수 변경부에서 변경되는 레이더상수 중 과대보정비율이 한계비율을 초과하게 한 레이더상수를 선택하는 레이더상수 선택부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the radar constant determination unit includes an over correction ratio calculation unit for calculating an over correction ratio in which the cross correlation coefficient is over-corrected; A radar constant changing unit for changing the radar constant until the over correction ratio calculated by the over correction ratio calculating unit exceeds a predetermined limit ratio; And a radar constant selecting unit for selecting a radar constant whose radar constant is changed by the radar constant changing unit so that an over correction ratio exceeds a limit ratio.

일 실시예에서, 상기 과대보정비율은, 교차상관계수가 1보다 큰 영역의 비율일 수 있다.In one embodiment, the over correction ratio may be a ratio of regions where the cross correlation coefficient is greater than one.

일 실시예에서, 상기 레이더상수 변경부는, 한계비율을 0.8 내지 1.2%로 정의할 수 있다.In one embodiment, the radar constant changing unit may define a limit ratio of 0.8 to 1.2%.

일 실시예에서, 상기 레이더상수 변경부는, 레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가면서 변경할 수 있다.In one embodiment, the radar constant changing unit may change the magnitude of the radar constant by changing the radar constant at intervals of 5 dB.

일 실시예에서, 상기 레이더상수 변경부는, 고도각별로 레이더상수를 달리 선택할 수 있다.In one embodiment, the radar constant changing unit may select the radar constant differently for each altitude.

일 실시예에서, 상기 레이더상수 결정부는, 과대보정비율은 0.65 내지 0.74%이며, 레이더상수(C)는 45dB를 선택할 수 있다.In one embodiment, in the radar constant determining section, the over correction ratio is 0.65 to 0.74%, and the radar constant (C) is 45 dB.

일 실시예에서, 상기 신호대잡음비 산출부는, 다음의 수학식을 통해 신호대잡음비를 산출할 수 있다.

Figure pat00004
여기서, Z는 관측된 레이더 반사도, R은 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리, C는 레이더상수이다.In one embodiment, the signal-to-noise ratio calculator may calculate a signal-to-noise ratio (SNR) using the following equation.
Figure pat00004
Where Z is the observed radar reflectivity, R is the distance from the observation point to the radar, and C is the radar constant.

일 실시예에서, 상기 교차상관계수 보정부는, 다음의 수학식을 통해 보정된 교차상관계수(ρ(c))를 획득할 수 있다.

Figure pat00005
여기서, ρ(c)는 보정된 교차상관계수, ρ(m)는 관측된 교차상관계수,
Figure pat00006
은 보정인자이다.In one embodiment, the cross correlation coefficient corrector may obtain the corrected cross correlation coefficient p (c) through the following equation.
Figure pat00005
Here, ρ (c) is the corrected cross correlation coefficient, ρ (m) is the observed cross correlation coefficient,
Figure pat00006
Is a correction factor.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 레이더로부터 거리가 얼어져 수신된 기상신호의 강도가 작은 경우에도 신뢰할 수 있는 교차상관계수를 제공함으로써 교차상관계수를 활용하는 사용자에게 올바른 정보를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to provide correct information to a user utilizing the cross correlation coefficient by providing a reliable cross correlation coefficient even when the distance from the radar is frozen and the strength of the received weather signal is small .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교차상관계수 보정 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 관악산 이중편파레이더의 관측된 반사도와 반사도로부터 계산된 신호대잡음비의 PPI(Plan Position Indicator) 이미지이다.
도 3은 수학식 1을 이용하여 산출된 신호대잡음비와 동일 시간의 제작사제공 신호대잡음비를 비교한 것이다.
도 4는 계산된 신호대잡음비와 제작사제공 신호대잡음비를 사용하여 산출된 보정인자이다.
도 5는 관측된 교차상관계수에 각각의 보정인자를 적용한 교차상관계수 보정 결과이다.
도 6은 교차상관계수 보정 전/후를 비교한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 교차상관계수 보정 전/후 이미지이다.
도 8은 도 7의 결과를 신호대잡음비에 따른 산포도로 나타낸 것이다.
도 9는 고도각별로 도출된 레이더상수의 일변동을 나타낸 것이다.
도 10은 도 1에 있는 레이더상수 결정부를 설명하는 도면이다.
도 11은 레이더상수의 크기를 바꿔가며 산출된 각 레이더상수별 교차상관계수 보정 결과이다.
도 12는 본 발명에 의한 보정방법과 1%의 한계비율을 사용하여 도출된 고도각별 레이더상수의 일변동을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 14는 도 13에 있는 레이더상수를 결정하는 단계를 설명하는 순서도이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a cross-correlation coefficient correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a PPI (Plan Position Indicator) image of the signal-to-noise ratio calculated from the observed reflectivity and reflectivity of the Kwanak Mountain dual polarized radar.
3 compares the signal-to-noise ratio calculated using Equation (1) with the producer-provided signal-to-noise ratio at the same time.
4 is a correction factor calculated using the calculated signal-to-noise ratio and the manufacturer-provided signal-to-noise ratio.
FIG. 5 is a cross-correlation coefficient correction result obtained by applying the respective correction factors to the observed cross-correlation coefficients.
FIG. 6 compares before / after cross correlation coefficient correction.
7 is a cross-correlation coefficient correction before / after image according to the present invention.
FIG. 8 shows the result of FIG. 7 as a scatter diagram according to a signal-to-noise ratio.
Fig. 9 shows a variation of the radar constant derived from each elevation angle.
FIG. 10 is a diagram for explaining the radar constant determination unit shown in FIG. 1. FIG.
11 is a result of cross correlation coefficient correction for each radar constant calculated by changing the magnitude of the radar constant.
Fig. 12 shows one day variation of the radar constants for each altitude sketch obtained using the correction method according to the present invention and the 1% limit ratio.
13 is a flowchart illustrating a cross-correlation coefficient correction method using a signal-to-noise ratio according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart for explaining a step of determining the radar constant in Fig.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교차상관계수 보정 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a cross-correlation coefficient correction apparatus according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 교차상관계수 보정 장치는, 입력부(100), 레이더상수 결정부(200), 신호대잡음비 산출부(300), 보정인자 계산부(400) 및 교차상관계수 보정부(500)를 포함한다.In more detail, the apparatus for correcting cross-correlation coefficients according to an embodiment of the present invention includes an input unit 100, a radar constant determining unit 200, a signal-to-noise ratio calculating unit 300, a correction factor calculating unit 400, And a correction unit 500.

입력부(100)는, 관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 입력받으며, 해당 자료를 필요로 하는 레이더상수 결정부(200), 신호대잡음비 산출부(300), 보정인자 계산부(400) 또는 교차상관계수 보정부(500)로 전달한다.The input unit 100 receives the observed radar reflectivity and the environment setting file and generates a radar constant determining unit 200, a signal-to-noise ratio calculating unit 300, a correction factor calculating unit 400, And transmits it to the coefficient corrector 500.

레이더상수 결정부(200)는, 교차상관계수의 과대보정비율을 이용하여 레이더상수를 결정한 후 신호대잡음비 산출부(300)로 전달한다.The radar constant determining unit 200 determines the radar constant using the over correction ratio of the cross correlation coefficient, and then transmits the determined radar constant to the signal to noise ratio calculating unit 300.

신호대잡음비 산출부(300)는, 입력부(100)로부터 전달되는 관측된 레이더 반사도, 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리 및 레이더상수 결정부(200)로부터 전달되는 레이더상수로부터 신호대잡음비를 산출한 후 보정인자 계산부(400)로 전달한다.The SNR calculator 300 calculates the SNR from the observed radar reflectivity transmitted from the input unit 100, the distance from the observation point to the radar and the radar constant transmitted from the radar constant determining unit 200, And transmits it to the calculation unit 400.

레이더 시스템은, 관측된 신호대잡음비를 사용하여 반사도로 변환하고, 여러 가지 자료처리를 통해 강수강도 등의 산출물을 생산하나, 해당 레이더 시스템의 특성에 따라 신호대잡음비가 제공되지 않는 경우 후술할 수학식 1을 사용하여 관측된 반사도로부터 추정이 가능하다.The radar system uses the observed signal-to-noise ratios to convert to reflectivity and produces outputs such as precipitation intensity through various data processing. If the signal-to-noise ratio is not provided according to the characteristics of the radar system, Can be estimated from the observed reflectivity.

일 실시예에서, 신호대잡음비 산출부(300)는, 다음의 수학식 1을 통해 신호대잡음비를 산출할 수 있다.In one embodiment, the signal-to-noise ratio calculator 300 may calculate the signal-to-noise ratio (SNR) using the following equation (1).

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, Z는 관측된 레이더 반사도, R은 레이더 빈까지 떨어진 거리, C는 레이더상수이다.Where Z is the observed radar reflectivity, R is the distance to the radar bin, and C is the radar constant.

레이더상수는, 각 레이더 시스템에 따라 정해지는 고유한 값이다. 그러나 일반적으로 실제 레이더상수와 제작사가 제공하는 값이 서로 상이할 수 있기 때문에 정확한 레이더상수의 값을 결정하는 것은 많은 어려움이 있다.The radar constant is a unique value determined by each radar system. However, in general, it is difficult to determine the exact radar constant value because the actual radar constant and the value provided by the manufacturer may be different from each other.

도 2는 관악산 이중편파레이더의 관측된 반사도와 반사도로부터 계산된 신호대잡음비의 PPI(Plan Position Indicator) 이미지로서, 도 2(a)는 반사도이고, 도 2(b)는 계산된 신호대잡음비이다. 동일한 거리에서 반사도의 크기가 작을수록 신호대잡음비는 작게 산출되고, 동일한 크기의 반사도를 가질 때 레이더로부터 거리가 멀수록 기상신호의 강도가 작아지기 때문에 신호대잡음비가 작게 산출되는 것을 볼 수 있다.2 is a PPI (Plan Position Indicator) image of the signal-to-noise ratio calculated from the observed reflectivity and reflectivity of the Kwanak Mountain double polarized radar, where FIG. 2A is the reflectivity and FIG. 2B is the calculated signal-to-noise ratio. The signal-to-noise ratio is calculated as the smaller the reflectivity at the same distance, and the smaller the signal-to-noise ratio is because the intensity of the signal increases as the distance from the radar increases.

도 3은 수학식 1을 이용하여 산출된 신호대잡음비와 동일 시간의 제작사제공 신호대잡음비를 비교한 것으로, 도 3(a)는 계산된 신호대잡음비, 도 3(b)는 제작사제공 신호대잡음비, 도 3(c)는 신호대잡음비 비교 산포도이다. 대부분의 영역에서 계산된 신호대잡음비가 제작사제공 신호대잡음비에 비해 크게 산출되었다. 이때 교차상관계수는 0.997로 둘 사이의 상관성은 매우 높지만, 약 1.52dB의 평균편의(mean bias)가 존재하는 것으로 나타났다.FIG. 3 is a graph showing a comparison between the signal-to-noise ratio calculated using Equation 1 and the producer-provided signal-to-noise ratio at the same time. FIG. 3A shows the calculated SNR, FIG. (c) is a signal-to-noise ratio comparison scatter diagram. The calculated signal - to - noise ratio in most areas is calculated to be larger than the signal - to - noise ratio provided by the manufacturer. At this time, the cross correlation coefficient was 0.997, and the correlation between the two was very high, but there was a mean bias of about 1.52dB.

제작사제공 신호대잡음비와 수학식 1을 이용하여 계산된 신호대잡음비의 차이는 사용된 레이더상수가 서로 다르기 때문이다. 또한 신호대잡음비가 60dB 이상인 범위는 과대모의하고, 1dB 이하의 범위에서는 계산된 신호대잡음비가 과소모의하는 경향이 있다. 이것은 각 레이더 빈에서 사용된 잡음수준(noise level)이 다르기 때문인 것일 수 있다. 실제로 레이더 시스템에 따라 동일한 잡음수준을 사용하거나 각 레이더 빈마다 서로 다른 잡음수준을 사용하는 것으로 알려져 있다. The difference between the signal-to-noise ratio provided by the manufacturer and the signal-to-noise ratio calculated using Equation (1) is different from the radar constants used. Also, the range of signal - to - noise ratio over 60dB is oversimplified and the calculated signal - to - noise ratio tends to underestimate within 1dB range. This may be due to the different noise levels used in each radar bin. Indeed, it is known that radar systems use the same noise level or use different noise levels for each radar bin.

보정인자 계산부(400)는, 신호대잡음비 산출부(300)로부터 전달되는 신호대잡음비를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하기 위한 보정인자를 계산한 후 교차상관계수 보정부(500)로 전달한다.The correction factor calculation unit 400 calculates a correction factor for correcting the observed cross correlation coefficient using the signal-to-noise ratio transmitted from the signal-to-noise ratio calculation unit 300, and then transmits the correction factor to the cross correlation coefficient correction unit 500.

교차상관계수 보정부(500)는, 보정인자 계산부(400)로부터 전달되는 보정인자를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하여 보정된 교차상관계수를 획득한다.The cross correlation coefficient correction unit 500 corrects the observed cross correlation coefficient using the correction factor transmitted from the correction factor calculation unit 400 to obtain a corrected cross correlation coefficient.

일 실시예에서, 교차상관계수 보정부(500)는, 레이더 반사도로부터 산출된 신호대잡음비를 이용하여 보정인자(correction factor)를 계산한 후, 수학식 2의 과정을 통해 교차상관계수를 보정할 수 있다.In one embodiment, the cross correlation coefficient corrector 500 calculates a correction factor using the signal-to-noise ratio calculated from the radar reflectivity, and then corrects the cross correlation coefficient through the process of Equation (2) have.

일 실시예에서, 교차상관계수 보정부(500)는, 다음의 수학식 2를 통해 보정된 교차상관계수(ρ(c))를 획득할 수 있다.In one embodiment, the cross correlation coefficient correction unit 500 may obtain the corrected cross correlation coefficient p (c) through the following equation (2).

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, ρ(c)는 보정된 교차상관계수, ρ(m)는 관측된 교차상관계수,

Figure pat00009
은 보정인자, SNR은 신호대잡음비이다.Here, ρ (c) is the corrected cross correlation coefficient, ρ (m) is the observed cross correlation coefficient,
Figure pat00009
Is the correction factor, and SNR is the signal-to-noise ratio.

즉, 신호대잡음비가 작은 영역은 보정인자가 크게 산출되어 상대적으로 많이 보정될 수 있음을 알 수 있다.That is, it can be seen that the correction factor is calculated to be relatively large in the region where the signal-to-noise ratio is small.

도 4는 계산된 신호대잡음비와 제작사제공 신호대잡음비를 사용하여 산출된 보정인자로서, 도 4(a)는 보정인자(계산된 신호대잡음비), 도 4(b)는 보정인자(제작사 신호대잡음비)이다. 이때 신호대잡음비 계산을 위해 사용된 레이더상수는 40.3dB이다. 보정인자 계산식과 도 3을 통해 알 수 있듯이 제작사제공 신호대잡음비가 계산된 신호대잡음비에 비해 상대적으로 작기 때문에 제작사제공 신호대잡음비를 이용한 보정인자가 대부분의 영역에서 더 크게 계산되었다. 특히 이러한 차이는 레이더로부터 거리가 멀수록 더욱 뚜렷하게 나타났다.4 is a correction factor calculated using the calculated signal-to-noise ratio and the manufacturer-provided signal-to-noise ratio, in which FIG. 4A is a correction factor (calculated signal-to- noise ratio) and FIG. 4B is a correction factor . The radar constant used to calculate the SNR is 40.3 dB. As can be seen from the correction factor calculation formula and FIG. 3, since the manufacturer-provided signal-to-noise ratio is relatively small compared to the calculated signal-to-noise ratio, correction factors using the manufacturer-provided signal-to- Especially, the difference is more apparent as the distance from the radar increases.

도 5는 관측된 교차상관계수에 각각의 보정인자를 적용한 교차상관계수 보정 결과로서, 도 5(a)는 교차상관계수 보정 결과(계산된 신호대잡음비), 도 5(b)는 교차상관계수 보정 결과(제작사 신호대잡음비)이다. 레이더로부터 약 100km 이내의 영역은 두 결과가 유사하고, 전체적으로 제작사제공 신호대잡음비를 이용했을 때 상대적으로 더 많이 보정되는 것을 볼 수 있다.FIG. 5A is a cross-correlation coefficient correction result (calculated signal-to-noise ratio), FIG. 5B is a cross-correlation coefficient correction result obtained by applying a correction factor to each of the observed cross- The result (producer signal to noise ratio) is. In the region within about 100 km from the radar, the two results are similar and can be seen to be relatively more corrected using the manufacturer-provided signal-to-noise ratio.

도 6은 교차상관계수 보정 전/후를 비교한 것으로, 도 6(a)는 교차상관계수 보정 결과(계산된 신호대잡음비), 도 6(b)는 교차상관계수 보정 결과(제작사 신호대잡음비)이다. 대체로 신호대잡음비가 작은 영역에서 보정효과가 큰 것을 볼 수 있다. 계산된 신호대잡음비를 사용했을 때 교차상관계수의 값이 1보다 큰 비율은 약 0.92%이며 제작사제공 신호대잡음비를 사용했을 때 약 8.5%의 과대보정 비율을 보였다.6A and 6B are cross-correlation coefficient correction results (cross-correlation coefficient correction result) (FIG. 6A) and cross-correlation coefficient correction result (producer signal-to-noise ratio) . In general, it can be seen that the correction effect is large in the region where the signal-to-noise ratio is small. Using the calculated signal - to - noise ratios, the ratio of cross - correlation coefficients greater than 1 was about 0.92% and the over - correction ratio was about 8.5% when using the manufacturer - provided signal - to - noise ratio.

도 7은 본 발명에 의해 수행된 2017년 4월 5일 1000 KST 시간의 용인테스트베드 레이더의 교차상관계수 보정 전/후 이미지로서, 도 7(a)는 보정 전, 도 7(b)는 보정 후이다. 적정한 레이더상수 도출을 위해 30에서 50dB 까지 0.1dB 간격으로 1%의 한계비율을 적용하였으며 해당 관측시간의 도출된 레이더상수는 40.3dB 이다. 먼 거리의 푸른색 계열의 교차상관계수 값이 붉은색 계열로 증가하는 것을 볼 수 있다.FIG. 7 is a cross-correlation coefficient correction before / after image of an allowable test bed radar of 1000 KST on April 5, 2017 according to the present invention. FIG. 7 (a) After. For deriving proper radar constants, a 1% limit is applied from 30 to 50dB in 0.1dB steps, and the derived radar constant for the observation time is 40.3dB. It can be seen that the cross-correlation coefficient value of the blue color series at a long distance increases in the red color series.

도 8은 도 7의 결과를 신호대잡음비에 따른 산포도로 나타낸 것이다. 이때 한계비율을 1%로 사용했기 때문에 알고리즘 적용 결과 과대 보정된 비율은 1%이며 신호대잡음비가 작은 영역에서 과대보정 되었음을 알 수 있다.FIG. 8 shows the result of FIG. 7 as a scatter diagram according to a signal-to-noise ratio. In this case, since the threshold ratio is 1%, the over-compensated ratio is 1% and the over-correction is obtained in the region where the signal-to-noise ratio is small.

도 9는 동일한 보정방법을 하루 동안의 용인테스트베드 레이더 관측자료에 적용하고, 고도각별로 도출된 레이더상수의 일변동을 나타낸 것이다. 동일한 고도각에서 최적의 레이더상수가 시간에 따라 약 ±1dB의 범위로 변동하는 것을 볼 수 있다. 이것은 시간별 강수시스템의 공간 변동과 관련이 있을 것으로 추론된다.Figure 9 shows the daily variation of the radar constants derived for each altitude by applying the same calibration method to the daytime tolerance test bed radar observations. It can be seen that the optimum radar constant at the same elevation angle varies in the range of about ± 1 dB over time. This is inferred to be related to the spatial variation of the hourly precipitation system.

도 10은 도 1에 있는 레이더상수 결정부를 설명하는 도면이다.FIG. 10 is a diagram for explaining the radar constant determination unit shown in FIG. 1. FIG.

상술한 바와 같이 레이더상수(C)는 레이더 시스템의 고유한 값이지만 제작사가 제공하는 레이더상수를 정확히 결정하는 것은 쉽지 않다. 그렇지만 수학식 1을 이용한 신호대잡음비 산출을 위해서는 레이더상수가 반드시 결정되어야 한다.As described above, although the radar constant C is a unique value of the radar system, it is difficult to accurately determine the radar constant provided by the manufacturer. However, in order to calculate the signal-to-noise ratio using Equation (1), the radar constant must be determined.

또한, 주어진 위치에서 신호대잡음비의 크기는 레이더 상수에 따라서 다르게 산출되는 것을 수학식 1을 통해 알 수 있다. 만일 너무 작은 레이더상수가 사용되면 신호대잡음비가 작게 산출되어 과대보정될 가능성이 있고, 반대로 너무 큰 레이더상수를 사용하면 과소보정될 가능성이 있기 때문에 가장 적정한 레이더상수를 결정하는 것은 매우 중요하다.Also, the magnitude of the signal-to-noise ratio at a given position is calculated differently according to the radar constant. If too small radar constants are used, it is very important to determine the most suitable radar constants since the signal-to-noise ratio may be small and over-compensated, and conversely, too large a radar constant may be under-corrected.

도 10을 참조하면, 레이더상수 결정부(200)는, 과대보정비율 계산부(210), 레이더상수 변경부(220) 및 레이더상수 선택부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the radar constant determining unit 200 includes an over correction ratio calculating unit 210, a radar constant changing unit 220, and a radar constant selecting unit 230.

과대보정비율 계산부(210)는, 교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율을 계산한다.The over-correction ratio calculation unit 210 calculates an over-correction ratio in which the cross-correlation coefficient is excessively corrected.

일 실시예에서, 과대보정비율은, 교차상관계수가 1보다 큰 영역의 비율일 수 있다.In one embodiment, the over correction ratio may be the ratio of the area where the cross correlation coefficient is greater than one.

레이더상수 변경부(220)는, 과대보정비율 계산부(210)에서 계산된 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과할 때까지 레이더상수를 변경한다.The radar constant changing unit 220 changes the radar constant until the over correction ratio calculated by the over correction ratio calculating unit 210 exceeds a preset limit ratio.

일 실시예에서, 레이더상수 변경부(220)는, 한계비율을 0.8 내지 1.2%로 정의할 수 있으며, 바람직하게는 1.0%로 정의됨이 타당하다.In one embodiment, the radar constant changing unit 220 can define the marginal ratio as 0.8 to 1.2%, and is preferably defined as 1.0%.

일 실시예에서, 레이더상수 변경부(220)는, 레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가면서 변경할 수 있다.In one embodiment, the radar constant changing unit 220 can change the magnitude of the radar constant by changing the radar constant at intervals of 5 dB.

일 실시예에서, 레이더상수 변경부(220)는, 고도각별로 레이더상수를 달리 선택할 수 있다.In one embodiment, the radar constant changing unit 220 may select a radar constant differently for each altitude.

레이더상수 선택부(230)는, 레이더상수 변경부(220)에서 변경되는 레이더상수 중 과대보정비율이 한계비율을 초과하게 한 레이더상수를 선택한다.The radar constant selector 230 selects a radar constant whose radar constant is changed by the radar constant changing unit 220 so that the over correction ratio exceeds the limit ratio.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 레이더상수 결정부(200)는, 가장 적정한 레이더상수를 찾기 위해 교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율(ρHV > 1)을 계산하고, 이 비율이 사용자가 정의한 한계비율에 이를 때까지 레이더상수를 조금씩 바꿔가는 방법을 사용하였다.The radar constant determination unit 200 having the above-described configuration calculates the over correction ratio (ρ HV > 1) in which the cross correlation coefficient is excessively corrected to find the most suitable radar constant, The radar constant was gradually changed until the ratio was reached.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 레이더상수 결정부(200)는, 과대보정비율은 0.65 내지 0.74%, 또는 바람직하게는 0.7%, 레이더상수(C)는 45dB를 선택할 수 있다.In the radar constant determination unit 200 having the above-described configuration, the over correction ratio can be selected from 0.65 to 0.74%, or preferably 0.7%, and the radar constant C is 45 dB.

도 11은 레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가며 산출된 각 레이더상수별 교차상관계수 보정 결과이다. C=45dB를 사용했을 때 과대보정된 비율은 약 0.7% 였으며 가장 적정한 보정결과를 보여주었다.FIG. 11 is a result of cross correlation coefficient correction for each radar constant calculated by changing the magnitude of the radar constant by an interval of 5 dB. When C = 45dB was used, the over-compensated ratio was about 0.7% and showed the most appropriate correction result.

본 발명에서는 도 8의 결과를 기반으로 가장 최적의 한계비율을 1%로 정의하였다. 이 한계비율과 레이더상수 크기 변화폭은 레이더시스템 또는 사용자의 경험에 따라 다르게 정의할 수 있다.In the present invention, the optimal limit ratio is defined as 1% based on the result of FIG. This limit ratio and radar constant size variation can be defined differently depending on the experience of the radar system or the user.

도 12는 상술한 보정방법과 1%의 한계비율을 사용하여 도출된 고도각별 레이더상수의 일변동을 나타낸 것이다. 여기서 0.5에서 12.5는 레이더 관측 고도각을 의미한다. 대체로 고도각이 높을수록 도출된 레이더상수가 큰 값으로 산출되는 것을 알 수 있다.Fig. 12 shows the daily variation of the altitude-specific radar constants derived using the above-described correction method and the 1% limit ratio. Where 0.5 to 12.5 means the radar observation elevation angle. In general, it can be seen that the higher the elevation angle, the larger the derived radar constant.

본 발명의 교차상관계수 보정 방법은 큰 레이더상수를 사용할 때 과소보정 되는 효과가 있기 때문에 만일 동일한 레이더상수를 사용하였다면, 높은 고도각은 과소보정 되고, 낮은 고도각은 과대보정될 가능성이 있다. 따라서 고도각별로 최적의 레이더상수를 적용하여 적절한 보정을 해주어야 한다.Since the cross correlation coefficient correction method of the present invention has an effect of undercorrection when using a large radar constant, if the same radar constant is used, the high altitude angle is undercorrected and the low altitude angle is likely to be overcorrected. Therefore, it is necessary to apply appropriate radar constants to each altitude to make appropriate corrections.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법을 설명하는 순서도이다.13 is a flowchart illustrating a cross-correlation coefficient correction method using a signal-to-noise ratio according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법은, 먼저, 입력부(100)가 관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 읽어 들인다(S1310).Referring to FIG. 13, in the cross-correlation coefficient correction method using the signal-to-noise ratio, first, the input unit 100 reads the observed radar reflectivity and the configuration file (S1310).

상술한 단계 S1310에서 관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 읽어들인 후, 레이더상수 결정부(200)가 교차상관계수의 과대보정비율을 이용하여 레이더상수를 결정하게 된다(S1320).After reading the observed radar reflectivity and configuration file in step S1310, the radar constant determination unit 200 determines the radar constant using the over correction ratio of the cross correlation coefficient (S1320).

상술한 단계 S1320에서 레이더상수를 결정한 후, 신호대잡음비 산출부(300)가 관측된 레이더 반사도, 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리 및 레이더상수로부터 신호대잡음비를 산출하게 된다(S1330).After determining the radar constants in step S1320, the signal-to-noise ratio calculator 300 calculates the signal-to-noise ratio from the observed radar reflectivity, the distance from the observation point to the radar, and the radar constant (S1330).

일 실시예에서, 신호대잡음비를 산출하는 단계(S1330)는, 상술한 수학식 1을 통해 신호대잡음비를 산출할 수 있다.In one embodiment, the step S1330 of calculating the signal-to-noise ratio may calculate the signal-to-noise ratio using Equation (1).

상술한 단계 S1330에서 신호대잡음비를 산출한 후, 보정인자 계산부(400)가 산출된 신호대잡음비를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하기 위한 보정인자를 계산한다(S1340).After calculating the signal-to-noise ratio in step S1330, the correction factor calculation unit 400 calculates a correction factor for correcting the observed cross correlation coefficient using the calculated signal-to-noise ratio (S1340).

상술한 단계 S1340에서 보정인자를 계산한 후, 교차상관계수 보정부(500)가 보정인자를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하여 보정된 교차상관계수를 획득하게 된다.(S1350)After the correction factor is calculated in step S1340, the cross correlation coefficient correction unit 500 corrects the cross correlation coefficient using the correction factor to obtain the corrected cross correlation coefficient (S1350).

일 실시예에서, 보정된 교차상관계수를 획득하는 단계(S1350)는, 상술한 수학식 2를 통해 보정된 교차상관계수를 획득할 수 있다.In one embodiment, the step of obtaining a corrected cross-correlation coefficient (S1350) may obtain the corrected cross-correlation coefficient through the above-described equation (2).

도 14는 도 13에 있는 레이더상수를 결정하는 단계를 설명하는 순서도이다.14 is a flowchart for explaining a step of determining the radar constant in Fig.

도 14를 참조하면, 레이더상수를 결정하는 단계(S1320)는, 먼저 과대보정비율 계산부(210)가 교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율을 계산한다(S1321).Referring to FIG. 14, in the step of determining the radar constant (S1320), the over-correction ratio calculation unit 210 first calculates an over correction ratio in which the cross-correlation coefficient is excessively corrected (S1321).

상술한 단계 S1321에서 과대보정비율을 계산한 후, 레이더상수 변경부(220)가 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과할 때까지 레이더상수를 변경한다(S1322).After calculating the over correction ratio in step S1321, the radar constant changing unit 220 changes the radar constant until the over correction ratio exceeds the preset limit ratio (S1322).

일 실시예에서, 과대보정비율은, 교차상관계수가 1보다 큰 영역의 비율일 수 있다.In one embodiment, the over correction ratio may be the ratio of the area where the cross correlation coefficient is greater than one.

일 실시예에서, 레이더상수를 변경하는 단계(S1322)는, 한계비율을 0.8 내지 1.2%, 바람직하게는 1.0%로 정의할 수 있다.In one embodiment, the step of changing the radar constant (S1322) may define a marginal ratio of 0.8 to 1.2%, preferably 1.0%.

일 실시예에서, 레이더상수를 변경하는 단계(S1322)는, 레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가면서 변경할 수 있다.In one embodiment, the step of changing the radar constant (S1322) may be changed by changing the size of the radar constant at intervals of 5 dB.

상술한 단계 S1322에서 레이더상수를 변경하는 도중 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과하게 되면(도 14의 S1323의 Yes의 경우), 레이더상수 선택부(230)가 과대보정비율이 한계비율을 초과하게 한 레이더상수를 선택하게 된다(S1324).When the excessive correction ratio exceeds the preset limit ratio (Yes in S1323 in Fig. 14), the radar constant selection unit 230 determines that the over correction ratio exceeds the threshold ratio (Step S1324).

일 실시예에서, 레이더상수를 선택하는 단계(S1323)는, 고도각별로 레이더상수를 달리 선택할 수 있다.In one embodiment, the step of selecting a radar constant (S1323) can select a radar constant differently for each altitude.

상술한 바와 같은 단계를 가지는 레이더상수를 결정하는 단계(S1320)는, 과대보정비율은 0.65 내지 0.74%, 바람직하게는 0.7%이며, 레이더상수는 45dB를 선택할 수 있다.In the step S1320 of determining the radar constant having the steps as described above, the over correction ratio is 0.65 to 0.74%, preferably 0.7%, and the radar constant can be selected to be 45 dB.

상기와 같은 본 발명은 이중편파레이더 교차상관계수의 특성을 이용한 강수/비강수 분류, 대기수상체 분류, 강수추정 등 교차상관계수를 활용하는 다양한 분야에서, 교차상관계수의 잘못된 정보로 인한 오류를 줄이고 강수신호 활용도 증대에 도움을 줄 수 있다. 이중편파레이더의 반사도를 사용하여 최적의 신호대잡음비를 산출하고 산출된 신호대잡음비로부터 가장 적정한 비율로 교차상관계수를 보정한다. 최적의 보정인자 도출은 레이더시스템 또는 사용자 경험에 의한 한계비율과 레이더상수 변화폭 조정을 통해 이루어질 수 있다. The present invention as described above can be applied to a variety of applications utilizing cross correlation coefficients such as precipitation / nasal water classification, atmospheric water body classification, and precipitation estimation using the characteristics of dual polarization radar cross correlation coefficients, And it can help to increase the utilization of precipitation signals. Using the reflectivity of the dual polarized radar, the optimum signal to noise ratio is calculated and the cross correlation coefficient is corrected at the optimum ratio from the calculated signal to noise ratio. The derivation of the optimal correction factor can be done by adjusting the radar system or the user-experience limit ratio and radar constant variation.

상술한 바와 같은 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.The cross correlation coefficient correction method using the signal-to-noise ratio as described above can be implemented in an application or implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be ones that are specially designed and configured for the present invention and are known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CDROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CDROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, , And hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

이중편파레이더는 강수추정 및 초단기예보에 필수적인 강수시스템의 미세물리, 기상학적 정보를 제공할 수 있기 때문에 방재기관을 비롯한 연구소 및 민간기관에서 이중편파레이더를 활용한 실황 예보에 관심이 높아 시장성과 해당 기술에 대한 전망이 밝다. 이에 따라, 본 발명은 기상, 소방방재, 수문기상, 항공기상 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.Dual radar radars are very interested in real-time forecasts using dual-polar radars in disaster prevention research institutes and private institutes because they can provide microphysical and meteorological information of precipitation systems essential for precipitation estimation and short-term forecasting. The prospects for technology are brilliant. Accordingly, the present invention is expected to be utilized in various fields such as weather, fire prevention, hydrometeorological, and aviation.

100: 입력부
200: 레이더상수 결정부
210: 과대보정비율 계산부
220: 레이더상수 변경부
230: 레이더상수 선택부
300: 신호대잡음비 산출부
400: 보정인자 계산부
500: 교차상관계수 보정부100: Input unit
200: Radar constant determination unit
210: Excess correction ratio calculation unit
220: radar constant changing section
230: Radar constant selection unit
300: Signal to noise ratio calculation unit
400: correction factor calculation unit
500: Cross correlation coefficient correction unit

Claims (19)

관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 읽는 단계;
교차상관계수의 과대보정비율을 이용하여 레이더상수를 결정하는 단계;
상기 관측된 레이더 반사도, 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리 및 상기 레이더상수로부터 신호대잡음비를 산출하는 단계;
산출된 상기 신호대잡음비를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하기 위한 보정인자를 계산하는 단계; 및
상기 보정인자를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하여 보정된 교차상관계수를 획득하는 단계를 포함하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
Reading the observed radar reflectivity and configuration file;
Determining a radar constant using an over correction ratio of the cross correlation coefficient;
Calculating a signal-to-noise ratio from the observed radar reflectivity, the distance from the observation point to the radar, and the radar constant;
Calculating a correction factor for correcting the observed cross correlation coefficient using the calculated S / N ratio; And
And correcting the observed cross correlation coefficient using the correction factor to obtain a corrected cross correlation coefficient.
제1항에 있어서, 상기 레이더상수를 결정하는 단계는,
교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율을 계산하는 단계;
상기 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과할 때까지 레이더상수를 변경하는 단계; 및
상기 과대보정비율이 상기 한계비율을 초과하게 한 레이더상수를 선택하는 단계를 포함하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
2. The method of claim 1, wherein determining the radar constant comprises:
Calculating an over correction ratio in which the cross correlation coefficient is excessively corrected;
Changing the radar constant until the over correction ratio exceeds a predetermined limit ratio; And
And selecting a radar constant such that the over correction ratio exceeds the limit ratio.
제2항에 있어서, 상기 과대보정비율은,
교차상관계수가 1보다 큰 영역의 비율인 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
3. The method according to claim 2,
Wherein the cross correlation coefficient is a ratio of a region where the cross correlation coefficient is larger than 1.
제2항에 있어서, 상기 레이더상수를 변경하는 단계는,
한계비율을 0.8 내지 1.2%로 정의하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
3. The method of claim 2, wherein changing the radar constant comprises:
Wherein the threshold ratio is defined as 0.8 to 1.2%.
제2항에 있어서, 상기 레이더상수를 변경하는 단계는,
레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가면서 변경하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
3. The method of claim 2, wherein changing the radar constant comprises:
Wherein the radar constant is changed while changing the radar constant at intervals of 5 dB.
제2항에 있어서, 상기 레이더상수를 선택하는 단계는,
고도각별로 레이더상수를 달리 선택하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
3. The method of claim 2, wherein selecting the radar constant further comprises:
And selecting a different radar constant for each altitude.
제2항에 있어서, 상기 레이더상수를 결정하는 단계는,
과대보정비율은 0.65 내지 0.74%이며, 레이더상수는 45dB를 선택하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
3. The method of claim 2, wherein determining the radar constant comprises:
Wherein the over correction ratio is 0.65 to 0.74%, and the radar constant is selected to be 45 dB.
제1항에 있어서, 상기 신호대잡음비를 산출하는 단계는,
다음의 수학식을 통해 신호대잡음비를 산출하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
Figure pat00010

여기서, Z는 관측된 레이더 반사도, R은 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리, C는 레이더상수이다.
2. The method of claim 1, wherein the step of calculating the SNR comprises:
Wherein the signal-to-noise ratio is calculated by the following equation.
Figure pat00010

Where Z is the observed radar reflectivity, R is the distance from the observation point to the radar, and C is the radar constant.
제1항에 있어서, 상기 보정된 교차상관계수를 획득하는 단계는,
다음의 수학식을 통해 보정된 교차상관계수를 획득하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법.
Figure pat00011

여기서, ρ(c)는 보정된 교차상관계수, ρ(m)는 관측된 교차상관계수,
Figure pat00012
은 보정인자, SNR은 신호대잡음비이다.
2. The method of claim 1, wherein obtaining the corrected cross-
Wherein the corrected cross correlation coefficient is obtained through the following equation.
Figure pat00011

Here, ρ (c) is the corrected cross correlation coefficient, ρ (m) is the observed cross correlation coefficient,
Figure pat00012
Is the correction factor, and SNR is the signal-to-noise ratio.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium on which a computer program is recorded for performing a method of correcting cross-correlation coefficients using a signal-to-noise ratio according to any one of claims 1 to 9.
관측된 레이더 반사도 및 환경설정 파일을 입력받는 입력부;
교차상관계수의 과대보정비율을 이용하여 레이더상수를 결정하는 레이더상수 결정부;
상기 입력부로부터 전달되는 관측된 레이더 반사도, 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리 및 상기 레이더상수 결정부로부터 전달되는 레이더상수로부터 신호대잡음비를 산출하는 신호대잡음비 산출부;
상기 신호대잡음비 산출부로부터 전달되는 신호대잡음비를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하기 위한 보정인자를 계산하는 보정인자 계산부; 및
상기 보정인자 계산부로부터 전달되는 보정인자를 이용해 관측된 교차상관계수를 보정하여 보정된 교차상관계수를 획득하는 교차상관계수 보정부를 포함하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
An input unit for receiving the observed radar reflectivity and configuration file;
A radar constant determining unit for determining a radar constant using an over correction ratio of the cross correlation coefficient;
A signal-to-noise ratio calculation unit for calculating a signal-to-noise ratio from the observed radar reflection transmitted from the input unit, a distance from the observation point to the radar, and a radar constant transmitted from the radar constant determination unit;
A correction factor calculator for calculating a correction factor for correcting the observed cross correlation coefficient using the signal-to-noise ratio delivered from the signal-to-noise ratio calculator; And
And a cross correlation coefficient corrector for correcting the observed cross correlation coefficient using the correction factor transmitted from the correction factor calculator to obtain a corrected cross correlation coefficient.
제11항에 있어서, 상기 레이더상수 결정부는,
교차상관계수가 과대보정된 과대보정비율을 계산하는 과대보정비율 계산부;
상기 과대보정비율 계산부에서 계산된 과대보정비율이 기 설정된 한계비율을 초과할 때까지 레이더상수를 변경하는 레이더상수 변경부; 및
상기 레이더상수 변경부에서 변경되는 레이더상수 중 과대보정비율이 한계비율을 초과하게 한 레이더상수를 선택하는 레이더상수 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
12. The radar apparatus according to claim 11,
An over correction ratio calculation unit for calculating an over correction ratio in which the cross correlation coefficient is over compensated;
A radar constant changing unit for changing the radar constant until the over correction ratio calculated by the over correction ratio calculating unit exceeds a predetermined limit ratio; And
And a radar constant selecting unit for selecting a radar constant whose radar constant is changed by the radar constant changing unit so that an over correction ratio exceeds a limit ratio.
제12항에 있어서, 상기 과대보정비율은,
교차상관계수가 1보다 큰 영역의 비율인 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
13. The method of claim 12, wherein the over-
Wherein the cross correlation coefficient is a ratio of a region where the cross correlation coefficient is larger than 1.
제12항에 있어서, 상기 레이더상수 변경부는,
한계비율을 0.8 내지 1.2%로 정의하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
14. The radar apparatus according to claim 12,
Wherein the threshold ratio is defined as 0.8 to 1.2%.
제12항에 있어서, 상기 레이더상수 변경부는,
레이더상수의 크기를 5dB 간격으로 바꿔가면서 변경하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
14. The radar apparatus according to claim 12,
Wherein the radar constant is changed while changing the radar constant at intervals of 5 dB.
제12항에 있어서, 상기 레이더상수 변경부는,
고도각별로 레이더상수를 달리 선택하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
14. The radar apparatus according to claim 12,
Wherein a radar constant is selected differently for each altitude.
제12항에 있어서, 상기 레이더상수 결정부는,
과대보정비율은 0.65 내지 0.74%이며, 레이더상수(C)는 45dB를 선택하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
13. The radar apparatus according to claim 12,
Wherein the over correction ratio is 0.65 to 0.74%, and the radar constant (C) is selected to be 45 dB.
제11항에 있어서, 상기 신호대잡음비 산출부는,
다음의 수학식을 통해 신호대잡음비를 산출하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
Figure pat00013

여기서, Z는 관측된 레이더 반사도, R은 관측지점으로부터 레이더까지 떨어진 거리, C는 레이더상수이다.
12. The apparatus of claim 11, wherein the signal-
Wherein the signal-to-noise ratio is calculated by the following equation.
Figure pat00013

Where Z is the observed radar reflectivity, R is the distance from the observation point to the radar, and C is the radar constant.
제11항에 있어서, 상기 교차상관계수 보정부는,
다음의 수학식을 통해 보정된 교차상관계수(ρ(c))를 획득하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 교차상관계수 보정 장치.
Figure pat00014

여기서, ρ(c)는 보정된 교차상관계수, ρ(m)는 관측된 교차상관계수,
Figure pat00015
은 보정인자, SNR은 신호대잡음비이다.
The apparatus of claim 11, wherein the cross-
Wherein the corrected cross correlation coefficient? (C ) is obtained through the following equation.
Figure pat00014

Here, ρ (c) is the corrected cross correlation coefficient, ρ (m) is the observed cross correlation coefficient,
Figure pat00015
Is the correction factor, and SNR is the signal-to-noise ratio.
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