交通部運輸研究所

    隨著極端氣候事件發生頻率增加，以及港區與航道船舶活動日益複雜，港灣航行安全管理面臨更高之即時監測與風險掌握需求。為提升港區船舶監測能力並補足既有監控系統之不足，交通部運輸研究所自 107 年起於臺中港建置海洋陣列高頻雷達系統，持續發展海流、波浪及船舶觀測等應用技術。本年度做為臺中港海洋陣列雷達訊號應用分析系列計畫之最後一年，研究重點聚焦於船舶偵測與航跡分析方法之建立與驗證。
    本計畫由原始雷達接收訊號處理出發，透過取樣、濾波與雜波抑制技術，降低一階布拉格散射所造成之海雜波干擾，並結合波束成型技術重建距離與方位角二維空間域圖譜，以強化船舶回波於空間域中之可視化表現。進一步透過輪廓線擷取、回波中心定位及連續圖譜分析方法，推估船舶位置與航跡變化，建立由雷達訊號處理至船舶回波辨識與航跡判釋之分析流程。此外，為驗證分析成果之可靠性，本計畫以雷達偵測結果與船舶自動識別系統(AIS)軌跡資料進行比對。結果顯示，雷達推估之船舶位置與航跡走向，與 AIS 資訊具有良好一致性，顯示本計畫所建立之船舶偵測與航跡分析方法，已具備應用於港區船舶監測之可行性與穩定性。此外，本計畫亦初步導入 MATLAB 環境下之 YOLOv4 深度學習架構，針對雷達距離與方位角空間亮度分布圖進行船舶辨識測試，結果顯示機器學習方法初步具備辨識船舶目標之可行性，可做為後續智慧化應用之基礎。
    研究成果顯示海洋陣列高頻雷達可做為港區船舶監控之輔助觀測工具，未來可持續整合雷達、AIS 與機器學習技術，發展智慧化港灣船舶監測與航安管理應用，強化我國商港營運安全，並支援海域治理及港航數位轉型等政策推動。