[发明专利]一种基于船载、车载移动平台的微波辐射计自适应反演算法

说明书

本发明公开了一种基于船载、车载移动平台的微波辐射计自适应反演算法，包括如下步骤：步骤1，根据微波辐射计预计移动区域所在经纬度进行样本数据的选取；步骤2，计算出各层对应的高度、温度、相对湿度；步骤3，分别对三个参数在两层之间进行线性插值，以得到压强，温度和相对湿度值；步骤4，模式的正演：步骤5，建立具备网格点对应位置的模式库；步骤6，模式参数保存在工控机上供微波辐射计软件调用；步骤7，进行模式的调用、观测数据的输出。本发明所公开的算法，可以解决基于船载、车载移动平台的微波辐射计在观测路径上探空布点稀少的问题，满足微波辐射计在移动过程中的高精度探测要求。

技术领域

本发明属于大气参数反演领域，特别涉及该领域中的一种基于船载、车载移动平台的微波辐射计自适应反演算法。

背景技术

微波辐射计是一种被动式地基遥感观测设备，通过接收机获取的大气辐射亮温信息及地面温湿压等要素，经过反演算法运算得到大气温湿度廓线等气象参数。其中，反演算法是微波辐射计的核心组成部分，直接影响了微波辐射计的探测精度。

目前微波辐射计常见的观测方式以地基固定式为主，但随着气象探测业务的发展，基于船载、车载等移动平台进行微波辐射计观测的需求越来越多。应用于地基固定观测方式的反演模式，所选取的训练样本为固定探空站的历史数据，此类算法模式适用于固定式微波辐射计，但对于移动式微波辐射计，由于移动路径上的气象特征多变，这种模式算法适用性较差，直接使用是不妥当的。同时，微波辐射计移动路径上可能会出现附近探空站稀少的情况，例如船载微波辐射计受限于海上基本无探空的现状，目前传统的反演模式已无法满足观测需求。

发明内容

本发明提供了一种基于微波遥感技术和船载、车载移动平台的微波辐射计自适应反演算法，用于解决微波辐射计在移动路径上的反演计算技术问题。

本发明采用如下技术方案：

一种基于船载、车载移动平台的微波辐射计自适应反演算法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，根据微波辐射计预计移动区域所在经纬度

进行样本数据的选取，剔除掉雨天的数据，保留晴天和阴天的数据；

步骤2，通过已有的压强、温度和露点温度，进行相应的转换，计算出各层对应的高度、温度、相对湿度；

步骤3，分别对三个参数在两层之间进行线性插值，以得到特定高度上的压强，温度和相对湿度值；

步骤4，模式的正演：

根据大气辐射传输方程，可以得到天顶方向接收到的亮度温度的通用表达式：

式(1)中T_Bg是亮度温度，T(r)是高度r处的大气温度，k_e(r)是高度r处介质的体衰减系数，τ是地面与高度r之间天顶方向大气的光学厚度；

选择有效的观测数据，根据大气辐射传输方程，地面微波辐射计向上观测时所测大气向下辐射亮度温度为：

式(2)中：T_DN为大气向下辐射亮度温度，θ为天顶角，T_EXTRA是外层空间的亮度温度，z为高度，k_a(z)为大气吸收系数，T(z)为大气的物理温度，为外层空间的亮度温度到达高度z处时的衰减；

步骤5，模式的反演，建立具备网格点对应位置的模式库：

将样本数据的90％作为训练数据，剩下的10％作为测试数据，根据初始设定的均方差要求，利用神经网络方法，训练数据，建立数据与反演参数之间的网络，并使用测试数据进行测试，如果达到均方差要求，则网络训练完成，可以输出，如果未达到要求，则继续进行训练，直到达到要求为止；