日期： 106 年 10 月 16 日
計畫編號 NSC 105-2221-E-006-137
計畫名稱 高頻雷達測流系統應用於海面船舶偵測與追蹤 (III)
出國人員
姓名 陳禹儒 服務機構
及職稱
國立成功大學海洋科技與事務 研究所博士班研究生 會議時間 106 年 6 月 19日至
106 年 6 月 22 日 會議地點 英國亞伯丁(Aberdeen)
會議名稱 (中文)
(英文) OCEANS'17 MTS/IEEE Aberdeen
發表論文 題目
(中文) 岸基高頻雷達雜訊與電離層指標之相關性分析 (英文) Correlation Analysis of Ionospheric Clutter and Noise
Using SeaSonde HF Radar
一、參加會議經過
2017 OCEANS 會議有兩個海洋雷達遙測議題之場次，本次研討會發表之文章於 2017 年 6 月 20 日下午之第一場次 Remote Sensing: Coastal Radars 1 進行發表，發表之文 章為岸基高頻雷達雜訊與電離層指標之相關性分析有關之研究，論文名稱為「The correlation analysis of ionospheric clutter and noise using SeaSonde HF radar」，發表大致內 容如下：高頻測流雷達具有超視距的特性，利用垂直偏極化電磁波與導電海水進行耦 合，可進行全天候的海域監控。然而，各式各樣的雜訊可能會限制雷達偵測之效能，
其中具時空變異特性之電離層為最主要干擾因素。因此，本研究探討長期雷達雜訊的 時空分布，結果顯示電離層指標與雜訊準位均有日變化之規律性，兩參數呈現高度負 相關性。對於現今環台高頻測流雷達於臺灣地區電離層強烈干擾的當下，此研究結果 可以將助於釐清雜訊成因與雜訊抑制方法開發。
本次研究議題個人報告結束後，在問題與討論時間，會場來自各國雷達專家學者 針對本研究議題討論熱烈，首先是來自加拿大之學者 Prof. Gill 針對雜訊與電離層指數 層現負相關性之結果提出問題與建議。專門研究高頻雷達測波浪之美國學者 Prof.Wyatt 也詢問研究選用電離層濃度指標 I95 做為比較之參考用意為何。澳洲雷達監測網總主持 人 Prof. Heron 為該會議之主席(Chairman)，首先贊同本次研究成果並給予高頻雷達雜訊 可與其他電離層指標進行比較之建議。在各國學者的問題與建議之下，也漸漸釐清研 究未來需要改進以及發展的方向。
接在本研究議題之後報告的是同樣來自臺灣的陳振雄教授(Prof. Jenn-Shyong Chen)，發表 VHF 陣列雷達波束成形技術，論文名稱為「Sea Surface Observations Using a VHF Radar With Multireceiver Beamforming Technique」，其內容談及利用源自日本學 者所發展之 capon beamforming method 進行特高頻雷達方位辨識技術十分有價值，與現 有之 SeaSonde 高頻雷達領域所使用方位辨識方法的方位辨識技術-多重訊號分類演算 (Multiple Signal Classification, MUSIC)的不同處在於無需預先假設訊號源(signal source) 單複數量，即可進行方位辨識，這提供了我們在方位辨識演算法領域上不同思維與選 擇，也萌生出下一個研究方向。
德 國 著 名 雷 達 學 者 Jochen Horstmann 同 樣 於 該 場 次 進 行 發 表 ， 他 服 務 於 Helmholtz-Zentrum Geesthacht 實驗室，該實驗室也是目前國內幾位任職於研究機構的 研究員先前出國進修所選擇學習的單位之一，可見其於微波雷達研究之領先地位。Dr.
Horstmann 主要講述利用 X-Band 微波雷達進行波高的量測，並展示其量測波高隨著實 測資料之變化相當吻合，進一步證實 X-Band 雷達之廣泛用途，如:估測海面波流資
作，因此，對台灣目前之研究近況亦相當了解；此外，本次研討會還有 Pro.Wyatt 分享 利用高頻雷達進行波能評估的探討，對未來在高頻雷達應用開發上提供了一個新方 向；來自台灣中央大學的錢樺教授報告由其團隊聯合開發的新型漂流浮標引起各國學 者高度的興趣，並於 Q&A 時間討論激烈。
在該場次結束之後，也主動與各國學者交換名片並針對剛剛學者們的報告提出不 懂之處，教授們也都很有耐心的替我講解並給予我正向的回饋。其中印象最深刻的是 會議之主席 Prof. Heron，針對剛剛會議中他提出的建議再次詢問細節，教授從背包拿 出紙筆細心得替我們講解，並且給予我們可以比對電離層的網址，提攜我們可以朝著 個方向去嘗試，將會是一個很不錯的方向。此外，也到進駐廠商的會場觀看目前最新 的海洋觀測儀器，包括水下滑翔機 Sea Glider 以及一些接觸型的海洋觀測儀器等等。
本次出國行程共計停留愛丁堡、亞伯丁(研討會會場)、倫敦。也利用空檔參訪愛 丁堡、亞伯丁等當地大學，會議結束後，於亞伯丁最後一晚整理這次在研討會的收穫 及記錄研究方向，隔日早上即搭火車前往倫敦搭機經阿布達比、曼谷轉機後返國，於 6 月 27 日當日晚間返抵國門。
攝於 OCEANS'17 MTS/IEEE Aberdeen 研討會會場
研討會議程 二、與會心得
本次 OCEANS'17 MTS/IEEE Aberdeen 是我第一次參加在國外舉辦的國際研討會，
會議內容包羅萬象，除了上台報告研究成果外，我主要是參加測流雷達與海洋聲學領 域的研討場次為主。透過各場次的研究題目與內容增廣自己的見聞，同時也看到各國 學者在國際會議中的簡報模式與內容安排得宜恰當，給了自己學習的楷模與憧憬的典 範
在高頻雷達研究領域上 CODAR 公司之 SeaSonde 高頻雷達能夠達到近乎即時獲取 大範圍海洋表面流場資訊，且資料除了可應用於海洋科學研究外，亦可提供於海上搜 尋與救難大範圍的流場資料，協助判定人員機具落海可能之去向，系統可全天候運作 進行連續觀測，其用途甚廣且具有高度效益成本比，故為被各國官方採購與架設之儀 器設備。由於國際各國較早擁有此雷達設備與技術，固其發展與應用層面也較深遠。
我國目前已有環台測流系統，主要由兩個單位共同構成。最先採購 CODAR 公司之
表面參數觀測，負責提供東北海域大範圍海洋資訊。國家實驗研究院台灣海洋科技研 究中心經多年的努力，完成臺灣環島雷達站的架設，資料品質與應用在研究院中的 博、碩士研究員共同努力之下正大幅精進中。
此外，為提升高頻雷達之附加應用價值，國內研究團隊也致力於開發船舶偵測技 術，畢竟各項儀器均有其優越特性，監偵系統之整合是國際間共同之趨勢，高頻雷達 因偵測距離能夠突破地球曲率之限制，可成為監控設備提前預警之重要環節，搭配 VHF 頻段之 AIS 資料或更近岸高解析精度的 X-band 微波雷達，透過各儀器設備的整合 可為國防安全在海事監控奠定重要基礎。
在研討會期間向各學者請教目前研究上的概況，教授們也不吝嗇的分享其經驗與 未來可以進行的研究方向，單就目前的船舶偵測與電離層雜訊分析兩塊主要研究來 說，其認為船舶偵測若能比較不同方位辨識演算法並且從中找出適合的方法，搭配自 主化的程式以及自動追蹤的演算法，並與 AIS 資料進行比對，是能夠從頻譜上萃取出 較可信的船舶訊號，若技術成熟可提供長程預警之功效。在電離層研究中可比較不同 的電離層指數，因目前是使用原廠之雷達雜訊定義準則，未必適合台灣之環境。未來 甚至可找到一套理論方法自行從頻譜中定義雜訊在進行電離層指數比較也可成為一塊 方向。透過參加國際會議激勵出不同火花，相較於埋頭研究，透過在研討會的討論交 流可刺激不同的想法與待改進之區塊，甚至透過不同領域學者檢視自己的研究，能夠 釐清並補足不足之處。也期許自己在此學術會議的氣息薰陶之下，能方面吸取各方面 的知識，不僅侷限於自己的領域內，能夠多聽多看從更多元的角度來思考研究的結 果。
三、發表論文全文或摘要
發表題目：Correlation Analysis of Ionospheric Clutter and Noise Using SeaSonde HF 發表時間：Tuesday 30 4:00 PM to 6:00 PM
發表場次：4.4.1 Remote Sensing: Coastal Radars 1 內容摘要：
高頻測流雷達具有超視距的特性，利用垂直偏極化電磁波與導電海水進行耦合，
可進行全天候的海域監控。然而，各式各樣的雜訊可能會限制雷達偵測之效能，其中 具時空變異特性之電離層為最主要干擾因素。因此，本研究探討長期雷達雜訊的時空 分布，結果顯示電離層指標與雜訊準位均有日變化之規律性，兩參數呈現高度負相關
性。對於現今環台高頻測流雷達於臺灣地區電離層強烈干擾的當下，此研究結果可以 將助於釐清雜訊成因與雜訊抑制方法開發
論文全文詳見附錄。
四、建議
1 在本次研討會中，個人發現雷達領域的應用已不單單只是收集海洋波流參數而已，
其應用已逐漸結合衛星遙測海表溫資料、水下滑翔機資料、ADCP 或者是漂浮浮標 之資料，一部分提供驗證資料用於修正雷達參數用，另一主要功用可應用於數值模 式之資料同化，獲取更多的海洋資訊，提供後端數值預報、海況預測、海域搜救等 功用。此外，國外學者亦開發新的訊號處理技術，提升測流雷達功能，或者測流雷 達開發波能評估功能。上述之所見，個人認為是未來研究能夠加強之處。
2 在高頻雷達方位辨識技術中，SeaSonde 高頻雷達系統原先使用 MUSIC 演算法進行 目標物之方位估測(包括海流或船舶偵測)，但其必須先假設訊號源之數量，參加完 此次研討會了解另一項無須事先假設訊號源即可進行方位估測的 Capon 演算法，
未來可嘗試利用不同的演算法進行目標物方位辨識，檢視其結果，甚至可擷取各演 算法之優點，從中發展更適合之方位辨識技術。
3 此次為本人第一次參加國外舉辦之國際研討會，能夠參與相關領域的專家學者齊聚 一堂的研討會，從交流與討論中刺激新的想法，獲益良多。也會更激勵自己在研究
3 此次為本人第一次參加國外舉辦之國際研討會，能夠參與相關領域的專家學者齊聚 一堂的研討會，從交流與討論中刺激新的想法，獲益良多。也會更激勵自己在研究