[发明专利]一种基于聚类雨衰关系的雨强自适应估计系统及方法

权利要求书

1.一种基于聚类雨衰关系的雨强自适应估计系统，其特征在于，包括依次连接的：微波通信网、数据采集处理终端、聚类单元、雨强反演单元；

其中，所述微波通信网包括若干条链路，每条所述链路包括接收端和发射端；

所述数据采集处理终端基于微波通信网中各链路发射端和接收端的电平信号，分别获取待测区域的雨致衰减率以及若干组历史降雨时段中的雨致衰减率，并将若干组历史降雨时段中的雨致衰减率构建为降雨样本集，具体包括如下步骤：

S1.1、在区域内的微波通信网中选择n条链路，n条链路所发射的微波频率分别为，单位GHz，极化方式分别为，，…，；同一时刻，n条链路的发射电平分别为，，…，，单位dB，经过降雨空间后，接收电平分别为，单位dB；

S1.2、基于各链路的发射电平和接收电平，计算各链路的总衰减 ,单位dB，如下式所示：

；

其中，；

S1.3、基于各链路的总衰减，提取各链路的平均雨致衰减率，如下式所示：

其中，表示第i条链路的参考衰减值，单位dB，表示第i条链路的长度，；

所述聚类单元将各链路的所述雨致衰减率作为特征量，采用聚类方法将所述降雨样本集中的降雨样本划分为k类；所述聚类单元还基于各类的聚类中心，根据距离最小原则对待测区域的雨致衰减率进行自动归类；

所述雨强反演单元利用最小二乘法对降雨样本集中的各类降雨样本分别建立雨衰关系，具体方法如下所示：

其中，α和β为雨衰系数，和分别为某类降雨样本中第t个降雨样本的雨强估计值和真值，s为某类降雨样本的数量，其中和的单位为：；

所述雨强反演单元还基于待测区域雨致衰减率的自动归类结果，采用相应的雨衰关系对待测区域进行降雨强度反演。

2.根据权利要求1所述的基于聚类雨衰关系的雨强自适应估计系统，其特征在于，所述数据采集处理终端包括依次连接的数据获取单元、链路衰减获取单元、雨致衰减率获取单元；所述数据获取单元分别与所述微波通信网中各链路的接收端和发射端连接，所述雨致衰减率获取单元与所述聚类单元连接；

其中，所述数据获取单元用于获取微波通信网中各链路的微波频发射电平、接收电平；

所述链路衰减获取单元基于各链路的发射电平和接收电平，计算各链路的总衰减；

所述雨致衰减率获取单元基于各链路的总衰减，提取各链路的平均雨致衰减率。

3.根据权利要求1所述的基于聚类雨衰关系的雨强自适应估计系统，其特征在于，微波通信网中链路的条数包括但不限于1条。

4.一种基于聚类雨衰关系的雨强自适应估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用数据采集处理终端获取若干组历史降雨时段内微波通信网的链路接收端和发射端电平信号，基于微波通信网的链路接收端和发射端电平信号提取雨致衰减率，具体包括如下步骤：

S1.1、在区域内的微波通信网中选择n条链路，n条链路所发射的微波频率分别为，单位GHz，极化方式分别为,,…，；同一时刻，n条链路的发射电平分别为,,…，，单位dB，经过降雨空间后，接收电平分别为，单位dB；

S1.2、基于各链路的发射电平和接收电平，计算各链路的总衰减 ,单位dB，如下式所示：

其中，；

S1.3、基于各链路的总衰减，提取各链路的平均雨致衰减率，如下式所示：

其中，表示第i条链路的参考衰减值，单位dB，表示第i条链路的长度，其中，；

S2、将各链路的雨致衰减率作为特征量，采用聚类方法将降雨样本集中的降雨样本划分为k类；

S3、利用最小二乘法，对降雨样本集中的各类降雨样本分别建立雨衰关系；其中，对降雨样本集中的各类降雨样本分别建立雨衰关系的方法如下式所示：

其中，α和β为雨衰系数，和分别为某类降雨样本中第t个降雨样本的雨强估计值和真值，s为某类降雨样本的数量，其中和的单位为：；

S4、获取待测区域的雨致衰减率，基于步骤S2中各类的聚类中心，根据距离最小原则对待测区域的雨致衰减率进行自动归类，基于归类结果，采用相应的雨衰关系对待测区域进行降雨强度反演。