[发明专利]一种面向飞行器导航制导的单层云云底高度估计方法

权利要求书

1.一种面向飞行器导航制导的单层云云底高度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用Aqua卫星中不同波段可检测的云层的属性将云层划分为不同种类；

(2)获取Cloudsat卫星数据和Aqua卫星数据，所述Cloudsat卫星数据包括云层数，所述Aqua卫星数据包括云顶温度和光学厚度；

(3)将经纬度相同的Cloudsat卫星数据与Aqua卫星数据进行匹配，利用Cloudsat卫星数据中的云层数给Aqua卫星数据中的云顶温度、光学厚度数据做标记；

(4)将匹配好的数据分为两组，第一组作为训练数据，第二组作为测试数据；

(5)根据训练数据和测试数据之间的欧式距离，确定距离每个测试数据最近的多个训练数据，并根据这多个训练数据对应的云层类别确定每个测试数据对应的云层类别；

(6)当测试数据对应的云层类别为单层云时，利用物理数学模型根据Aqua卫星数据计算出单层云的云层厚度，并将计算出来的结果与Cloudsat卫星数据作对比进而调整物理数学模型中的参数；

(7)利用调整过参数的物理数学模型计算云层厚度；

(8)利用云顶高度减去步骤(7)计算的云层厚度得到云底高度。

2.根据权利要求1所述的单层云云底高度估计方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括：

计算训练数据和测试数据的欧式距离；

圈定距离测试数据最近的k个训练数据作为测试数据的近邻；

在k个近邻中出现次数最多的训练数据的云的类别为测试数据的云的类别。

3.根据权利要求2所述的单层云云底高度估计方法，其特征在于，所述步骤(6)具体包括：

确定云的消光系数，所述消光系数与云中水密度、云的有效粒子半径以及单位体积内云水含量有关；

确定云的光学厚度、云的厚度与云的消光系数的关系；

确定云中液态水路径、液态水含量与云的厚度的关系；

结合Aqua卫星数据中的光学厚度以及云的有效粒子半径的反演结果，确定云中液态水路径；

根据云中液态水路径和液态水含量确定云的厚度。

4.根据权利要求3所述的单层云云底高度估计方法，其特征在于，在云粒子的消光效率因子为2时，所述云的消光系数β_e为：

其中，ρ_ω为云中水密度，r_e为有效粒子半径，W为单位体积内云水含量；

其中，n(r)为云滴谱分布，r为云粒子半径。

5.根据权利要求4所述的单层云云底高度估计方法，其特征在于，云的光学厚度τ与云的消光系数β_e的关系为：

其中，Z₁为云底高，Z₂为云顶高，ΔZ为云厚，为云层垂直方向平均消光系数，光学厚度τ，指在计算辐射传输时，单位截面积上吸收和散射物质产生的总衰弱；

云中液态水路径LWP和云中液态水含量LWC与云厚ΔZ的关系为：

LWP＝LWC×ΔZ

结合云的消光系数β_e：

结合Aqua卫星数据对云的光学厚度和有效粒子半径的反演结果，得到LWP；

最后求得云厚ΔZ：

ΔZ＝LWP/LWC。

6.根据权利要求1至5任一项所述的单层云云底高度估计方法，其特征在于，所述云底高度Z₂为云顶高度Z₁减去云的厚度ΔZ。