[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

说明书

本发明公开一种面向飞行器导航制导的单层云云底高度估计方法，包括：利用Aqua卫星中不同波段的数据将云层分为不同属性的云；从卫星数据库中获取Cloudsat中的云层数和Aqua中的云顶温度、光学厚度；将经纬度相同的Cloudsat卫星数据与Aqua卫星数据进行匹配；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；利用训练好的模型对以不同属性的云进行判断是否为单层云；利用物理数学模型计算出单层低云的云层厚度，并将计算结果与Cloudsat中的数据作对比调整模型中的参数；利用修改过参数的模型重新计算云底高度；利用云顶高度减去云层厚度就可以得到云底高度。本发明可算出单层云的云底高度，降低算法的复杂度，扩大云底高度计算范围。

技术领域

本发明涉及飞行器制导与大气探测学结合的交叉科学技术领域，更具体地，涉及一种面向飞行器导航制导的单层云云底高度估计方法。

背景技术

以往人们认为只要飞行器的自动化的无需人工干预的光学导航制导系统在有云层覆盖的区域就无法对导航制导路线下的区域进行图像制导，因为它无法获得区域的图像。但只要覆盖探测地区的云层是中云或者高云就不会对飞行器产生大的影响。因此，在飞行器出发前要获取前往的导航制导区域的云底高度的信息。利用气象卫星的各种气象云图和气象资料，开展对飞行器飞行路线区域的气象分析可用于图像制导条件的研究。

由于云层对于自动化光学导航制导系统的阻碍作用，各类气象条件中，对图像制导的主要影响因素之一是云层分布条件。云的种类有很多，通过云底高度可将云分为低云、中云和高云。通过云的层数可将云分为单层云和多层云。各种云属常见云底高度如表1所示，而影响自动化光学导航制导系统图像制导工作和检测识别的主要为云底平均高度低于2.5km低云云层。根据卫星获得的云图分布，识别各类云层，判断飞行器飞行路线经过地区云的类别，若为中云或高云天气则可对该地区进行探测，若为低云天气，则自动化光学导航制导系统不宜使用。

表1各云属常见云底高度范围

目前已有相关文献报道云底高度计算的方法，但是该类方法都是针对降雨量与云底高度之间的关系做大范围的统计，没有对特定的小范围做计算，且在计算云底高度之前都假设该区域的云为单层云，没有判别是单层云还是多层云的步骤。会将多层云和单层云一起考虑，这样一来计算的误差就会比较大。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有云底高度计算的方法，在计算云底高度之前都假设该区域的云为单层云，没有判别是单层云还是多层云的步骤，使得计算误差比较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种面向飞行器导航制导的单层云云底高度估计方法，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；