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研究生:王健任
研究生(外文):Chien-Jen Wang
論文名稱:海洋環境噪音預估經驗公式可信度之研究
論文名稱(外文):The Credibility Study of Ocean Ambient Noise Prediction Equation
指導教授:魏瑞昌
指導教授(外文):Wei, Ruey-Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海下科技暨應用海洋物理研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:判定係數海洋環境噪音線性迴歸統計特性預估經驗公式
外文關鍵詞:Ocean Ambient NoiseCoefficient of DeterminationEmpirical EquationLinear RegressionStatistical Properties
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在聲納方程式中,目標訊號之外有很大部分都屬於海洋環境噪音(Ocean Ambient Noise)的範疇,其牽涉層面廣泛且複雜性高,為影響聲納效能的重要參數之一。對於噪音位準值之預估,利用風與環境噪音,經線性迴歸得到的經驗公式是其中一種常見的方法。在本研究中,使用2006與2007年分別於台灣西南以及東北海域長時間記錄的環境噪音資料,配合由氣象局取得相同時段風速資料,觀察其時間序列的變動,比對環境噪音與風速之間的關連,更從平均值、標準差等統計方法來了解其特性。接下來利用風速與環境噪音作線性迴歸,得到用來預估環境噪音的經驗公式,並且使用統計學中檢驗簡單線性迴歸的指標:判定係數(Coefficient of Determination, r2)以及迴歸斜率之F檢定,進一步檢視評估經驗公式是否有足夠可信度。分析結果發現,在高風速樣本數足夠前提下,r2值在各頻率之分布有明顯地區特色。東北海域實驗期間的高風速資料比例相當高,除了西南海域夏季少數幾個頻率之外,其r2值皆明顯高於西南海域四季之結果,最高可達0.45左右,因此在東北海域較適合用經驗公式來預估環境噪音。除了在西南海域秋冬季以外,所有季節迴歸曲線斜率之統計檢定,結果皆為顯著,表示噪音與風速從統計觀點來看是有明顯相關性的。在引入這兩種參考指標後,對兩海域環境噪音特性有了不同面向的瞭解,並且建立一個提供經驗公式使用時的參考指標,讓環境噪音的預估能夠更加準確,進一步對聲納效能運用有實質貢獻。
Ocean Ambient Noise covers wide range except target signal in the sonar equation and is an influential parameter in sonar performance. Empirical equation obtained from linear regression of wind speed and ambient noise data is a common method to predict the noise level. Both ambient noise and wind speed data collected from experiments in southwest and northeast Taiwan sea were analyzed in statistics and time series. Experiment data was also used for prediction equations and further analysis. Coefficient of determination (r2) and F-test for the slope of the regression line were used to estimate how noise fit with wind speed data and the credibility of the regression. The result of the analysis was that the distribution of r2 changes with regions. The values of r2 calculated from northeast experiment data are higher than southwest because of the high percentage of high wind speed. The data from the northeast experiment is considered more appropriate for the prediction of noise level because the higher value of r2. All results of F-test showed the correlation between wind speed are statistically significant except the winter data in the southwest experiment. By using these two indicators, the credibility of the prediction equation can be realized and the prediction performance of sonar is promoted.
摘要 .................................................................................................... i
Abstract ............................................................................................... ii
目錄 .................................................................................................... iii
符號索引.............................................................................................. vi
表目錄 ................................................................................................ vii
圖目錄 ................................................................................................ x
第一章 緒論 ...................................................................................... 1
1.1 文獻回顧 ............................................................................... 2
1.2 研究背景 ............................................................................... 6
1.3 研究目的 ............................................................................... 7
1.4 論文大網 ............................................................................... 8
第二章 實驗介紹與相關理論 .......................................................... 9
2.1 實驗儀器與資料 ................................................................... 9
2.1.1 錄音資料 ....................................................................... 9
2.1.2 風速資料 ....................................................................... 11
2.2 西南海域實驗 ....................................................................... 12
2.3 東北海域實驗 ....................................................................... 15
2.4 統計假設檢定 ....................................................................... 17
2.5 迴歸分析 ............................................................................... 19
2.6 迴歸模型之評估 ................................................................... 21
2.6.1 判定係數 ....................................................................... 21
2.6.2 斜率之F檢定 ................................................................ 23
第三章 資料統計與處理流程 .......................................................... 24
3.1 西南海域環境噪音之統計特性 ........................................... 24
3.2 東北海域環境噪音之統計特性 ........................................... 29
3.3 線性迴歸分析流程 ............................................................... 33
3.3.1 噪音之每小時平均 ....................................................... 33
3.3.2 風速之門檻 ................................................................... 35
第四章 迴歸結果分析 ...................................................................... 36
4.1 兩海域實驗各季節之線性迴歸 ........................................... 36
4.2 環境噪音預估公式之可信度 ............................................... 40
4.2.1 西南海域實驗預估公式之可信度 ............................... 41
4.2.2 東北海域實驗預估公式之可信度 ............................... 44
4.3 風速門檻對預估公式可信度之影響 ............................... 46
4.4 不同地點風速資料對預估公式可信度之影響 ................... 56
第五章 結論與建議 .......................................................................... 62
5.1 結論 ....................................................................................... 62
5.2 建議 ....................................................................................... 63
參考文獻 ............................................................................................ 64
附錄一.................................................................................................. 66
附錄二.................................................................................................. 68
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