A Comparative Study on the Methods Estimating Wave Directional Spectrum

파향스펙트럼 추정법의 비교 연구

Wave directional spectrum estimation methods for irregular waves were considered in this study. Until now, the Longuet-Higgins Method (LHM) initiated by Longuet-Higgins et al. (1963) has been widely used, but resolutions of the estimation were found to be low. Kobune's Maximum Entropy Method (MEM) for the estimation of wave directional spectrum, bas-ed on the entropy Principle showed higher resolutions comparing with the LHM . If the wave directional spectrum is of Delta functions, the MEM is exact in its estimation. It was also found that for a unimodal spectrum, if the Mitsuyasu's spreading coefficient is above 5, the estimation resolutions were high. In bimodal spectrum, as the angle difference between the two peaks increased, the resolution improved. The energy seems to transfer to the smoother peak in the smoothing of peak's peakedness. LHM has a tendency to estimate bimodal spectrum as a unimodal spectrum ； thus, except for its computational speed, the resolution of LHM falls far below that of MEM.

불규칙 파랑의 파향스펙트럼 추정법에 대하여 고찰하였다. 파향스펙트럼 추정이론의 근간은 Longuet-Higgins et al.(1963)이 제시한 방법으로 현재 많이 이용되고 있으나 추정정도가 매우 낮은 것으로 나타났다. 그리고 파향스펙트럼을 ［0, 2$\pi$］에서의 확률밀도함수로 간주하고 Entropy 법칙을 응용한 Kobune et al.(1986)의 최대 엔트로피법 (MEM)은 Longuet-Higgins et al.의 방법 (LHM)에 비해 파향의 분석능이 매우 좋은 것으로 나타났다. 특히 MEM은 파향스펙트럼이 Delta 함수민 경과에는 그 파향스펙트럼을 정확하게 추정하며, 단봉형 스펙트럼의 경과에도 Mitsuyasu의 방향분산계수(spreading coefficient)가 5 이상이면 정도가 매우 좋은 것으로 나타났다. 또한, 쌍봉형 파향스펙트럼의 경과에는 두 peak를 이루는 파향의 각도차가 클수록 분해능이 양호하며, peak의 첨예도(peakedness)가 큰 쪽이 평활화(smoothing)되어 이 부분의 에너지 일부가 첨예도가 작은 peak쪽으로 이동하는 것을 알 수 있었다. 한편 LHM은 쌍봉형의 경과에도 단봉형으로 추정하는 경향이 뚜렷하며, 계산시간이 빠른 점을 제외하면 MEM에 비해 분해능이 매우 뒤떨어지는 방법이라 할 수 있다.