55 research outputs found

    Growing a Distributed Ocean Observatory: Our View from the COOL Room

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    Coastal high-frequency radars in the Mediterranean - Part 1: Status of operations and a framework for future development

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    Due to the semi-enclosed nature of the Mediterranean Sea, natural disasters and anthropogenic activities impose stronger pressures on its coastal ecosystems than in any other sea of the world. With the aim of responding adequately to science priorities and societal challenges, littoral waters must be effectively monitored with high-frequency radar (HFR) systems. This land-based remote sensing technology can provide, in near-real time, fine-resolution maps of the surface circulation over broad coastal areas, along with reliable directional wave and wind information. The main goal of this work is to showcase the current status of the Mediterranean HFR network and the future roadmap for orchestrated actions. Ongoing collaborative efforts and recent progress of this regional alliance are not only described but also connected with other European initiatives and global frameworks, highlighting the advantages of this cost-effective instrument for the multi-parameter monitoring of the sea state. Coordinated endeavors between HFR operators from different multi-disciplinary institutions are mandatory to reach a mature stage at both national and regional levels, striving to do the following: (i) harmonize deployment and maintenance practices; (ii) standardize data, metadata, and quality control procedures; (iii) centralize data management, visualization, and access platforms; and (iv) develop practical applications of societal benefit that can be used for strategic planning and informed decision-making in the Mediterranean marine environment. Such fit-for-purpose applications can serve for search and rescue operations, safe vessel navigation, tracking of marine pollutants, the monitoring of extreme events, the investigation of transport processes, and the connectivity between offshore waters and coastal ecosystems. Finally, future prospects within the Mediterranean framework are discussed along with a wealth of socioeconomic, technical, and scientific challenges to be faced during the implementation of this integrated HFR regional network

    Coastal high-frequency radars in the Mediterranean ??? Part 1: Status of operations and a framework for future development

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    Due to the semi-enclosed nature of the Mediterranean Sea, natural disasters and anthropogenic activities impose stronger pressures on its coastal ecosystems than in any other sea of the world.With the aim of responding adequately to science priorities and societal challenges, littoral waters must be effectively monitored with high-frequency radar (HFR) systems. This land-based remote sensing technology can provide, in near-real time, fine-resolution maps of the surface circulation over broad coastal areas, along with reliable directional wave and wind information. The main goal of this work is to showcase the current status of the Mediterranean HFR network and the future roadmap for orchestrated actions. Ongoing collaborative efforts and recent progress of this regional alliance are not only described but also connected with other European initiatives and global frameworks, highlighting the advantages of this cost-effective instrument for the multi-parameter monitoring of the sea state. Coordinated endeavors between HFR operators from different multi-disciplinary institutions are mandatory to reach a mature stage at both national and regional levels, striving to do the following: (i) harmonize deployment and maintenance practices; (ii) standardize data, metadata, and quality control procedures; (iii) centralize data management, visualization, and access platforms; and (iv) develop practical applications of societal benefit that can be used for strategic planning and informed decision-making in the Mediterranean marine environment. Such fit-for-purpose applications can serve for search and rescue operations, safe vessel navigation, tracking of marine pollutants, the monitoring of extreme events, the investigation of transport processes, and the connectivity between offshore waters and coastal ecosystems. Finally, future prospects within the Mediterranean framework are discussed along with a wealth of socioeconomic, technical, and scientific challenges to be faced during the implementatio

    Remote Sensing of the Oceans

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    This book covers different topics in the framework of remote sensing of the oceans. Latest research advancements and brand-new studies are presented that address the exploitation of remote sensing instruments and simulation tools to improve the understanding of ocean processes and enable cutting-edge applications with the aim of preserving the ocean environment and supporting the blue economy. Hence, this book provides a reference framework for state-of-the-art remote sensing methods that deal with the generation of added-value products and the geophysical information retrieval in related fields, including: Oil spill detection and discrimination; Analysis of tropical cyclones and sea echoes; Shoreline and aquaculture area extraction; Monitoring coastal marine litter and moving vessels; Processing of SAR, HF radar and UAV measurements

    High frequency surface wave radar demonstrator

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    High Frequency Surface Wave Radar (HFSWR) is used around the globe for the mapping of sea currents and coastal monitoring of the Exclusive Economic Zone. Decision to build an HF radar at the University of Cape Town (UCT) was made by Daniel O’Hagan and Andrew Wilkinson in February 2015 immediately after seeing a demonstration of the CODAR system at IMT. Their intention was subsequently discussed at several meetings, including a South African Radar Interest Group (SARIG) meeting and one at IMT in order to gauge interest and raise funding. There was both interest (mainly for ocean current monitoring) and scepticism (expressed by CSIR and SARIG members) of the value of HF radar for ship monitoring. This reports the design, construction, test, and evaluation of the UCT HFSWR demonstrator. A modular approach was taken in its design and construction making it easy to replicate and upscale. A pillar of this work is to prove the feasibility of a software defined radar (SDR) based HF radar demonstrator. Every part of the demonstrator was designed and constructed from scratch as UCT had no prior HF activities, and therefore no legacy antennas or components to utilise. A low-cost RF frontend follows the HF antennas, which were also designed for this project. Combined with an SDR platforn known as the Red Pitaya (RP), a complete HF radar demonstrator was assembled and trials were conducted at the UCT rugby field and at the IMT facilities in Simon’s Town. A preliminary assessment of the results reveal the effects of Bragg resonance scatter and detection of two stationary targets (mountains) distinguishable by both range and azimuth. This assessment of the results indicates that the demonstrator is operational

    Maritime Moving Target Detection, Tracking and Geocoding Using Range-Compressed Airborne Radar Data

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    Eine regelmäßige und großflächige überwachung des Schiffsverkehrs gewinnt zunehmend an Bedeutung, vor allem auch um maritime Gefahrenlagen und illegale Aktivitäten rechtzeitig zu erkennen. Heutzutage werden dafür überwiegend das automatische Identifikationssystem (AIS) und stationäre Radarstationen an den Küsten eingesetzt. Luft- und weltraumgestützte Radarsensoren, die unabhängig vom Wetter und Tageslicht Daten liefern, können die vorgenannten Systeme sehr gut ergänzen. So können sie beispielsweise Schiffe detektieren, die nicht mit AIS-Transpondern ausgestattet sind oder die sich außerhalb der Reichweite der stationären AIS- und Radarstationen befinden. Luftgestützte Radarsensoren ermöglichen eine quasi-kontinuierliche Beobachtung von räumlich begrenzten Gebieten. Im Gegensatz dazu bieten weltraumgestützte Radare eine große räumliche Abdeckung, haben aber den Nachteil einer geringeren temporalen Abdeckung. In dieser Dissertation wird ein umfassendes Konzept für die Verarbeitung von Radardaten für die Schiffsverkehr-überwachung mit luftgestützten Radarsensoren vorgestellt. Die Hauptkomponenten dieses Konzepts sind die Detektion, das Tracking, die Geokodierung, die Bildgebung und die Fusion mit AIS-Daten. Im Rahmen der Dissertation wurden neuartige Algorithmen für die ersten drei Komponenten entwickelt. Die Algorithmen sind so aufgebaut, dass sie sich prinzipiell für zukünftige Echtzeitanwendungen eignen, die eine Verarbeitung an Bord der Radarplattform erfordern. Darüber hinaus eignen sich die Algorithmen auch für beliebige, nicht-lineare Flugpfade der Radarplattform. Sie sind auch robust gegenüber Lagewinkeländerungen, die während der Datenerfassung aufgrund von Luftturbulenzen jederzeit auftreten können. Die für die Untersuchungen verwendeten Daten sind ausschließlich entfernungskomprimierte Radardaten. Da das Signal-Rausch-Verhältnis von Flugzeugradar-Daten im Allgemeinen sehr hoch ist, benötigen die neuentwickelten Algorithmen keine vollständig fokussierten Radarbilder. Dies reduziert die Gesamtverarbeitungszeit erheblich und ebnet den Weg für zukünftige Echtzeitanwendungen. Der entwickelte neuartige Schiffsdetektor arbeitet direkt im Entfernungs-Doppler-Bereich mit sehr kurzen kohärenten Verarbeitungsintervallen (CPIs) der entfernungskomprimierten Radardaten. Aufgrund der sehr kurzen CPIs werden die detektierten Ziele im Dopplerbereich fokussiert abgebildet. Wenn sich die Schiffe zusätzlich mit einer bestimmten Radialgeschwindigkeit bewegen, werden ihre Signale aus dem Clutter-Bereich hinausgeschoben. Dies erhöht das Verhältnis von Signal- zu Clutter-Energie und verbessert somit die Detektierbarkeit. Die Genauigkeit der Detektion hängt stark von der Qualität der von der Meeresoberfläche rückgestreuten Radardaten ab, die für die Schätzung der Clutter-Statistik verwendet werden. Diese wird benötigt, um einen Detektions-Schwellenwert für eine konstante Fehlalarmrate (CFAR) abzuleiten und die Anzahl der Fehlalarme niedrig zu halten. Daher umfasst der vorgeschlagene Detektor auch eine neuartige Methode zur automatischen Extraktion von Trainingsdaten für die Statistikschätzung sowie geeignete Ozean-Clutter-Modelle. Da es sich bei Schiffen um ausgedehnte Ziele handelt, die in hochauflösenden Radardaten mehr als eine Auflösungszelle belegen, werden nach der Detektion mehrere von einem Ziel stammende Pixel zu einem physischen Objekten zusammengefasst, das dann in aufeinanderfolgenden CPIs mit Hilfe eines Bewegungsmodells und eines neuen Mehrzielverfolgungs-Algorithmus (Multi-Target Tracking) getrackt wird. Während des Trackings werden falsche Zielspuren und Geisterzielspuren automatisch erkannt und durch ein leistungsfähiges datenbankbasiertes Track-Management-System terminiert. Die Zielspuren im Entfernungs-Doppler-Bereich werden geokodiert bzw. auf den Boden projiziert, nachdem die Einfallswinkel (DOA) aller Track-Punkte geschätzt wurden. Es werden verschiedene Methoden zur Schätzung der DOA-Winkel für ausgedehnte Ziele vorgeschlagen und anhand von echten Radardaten, die Signale von echten Schiffen beinhalten, bewertet

    NASA thesaurus. Volume 2: Access vocabulary

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    The Access Vocabulary, which is essentially a permuted index, provides access to any word or number in authorized postable and nonpostable terms. Additional entries include postable and nonpostable terms, other word entries, and pseudo-multiword terms that are permutations of words that contain words within words. The Access Vocabulary contains 40,738 entries that give increased access to the hierarchies in Volume 1 - Hierarchical Listing

    NASA thesaurus. Volume 2: Access vocabulary

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    The access vocabulary, which is essentially a permuted index, provides access to any word or number in authorized postable and nonpostable terms. Additional entries include postable and nonpostable terms, other word entries and pseudo-multiword terms that are permutations of words that contain words within words. The access vocabulary contains almost 42,000 entries that give increased access to the hierarchies in Volume 1 - Hierarchical Listing

    Final Report DE-EE0005380: Assessment of Offshore Wind Farm Effects on Sea Surface, Subsurface and Airborne Electronic Systems

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