[发明专利]一种大气温度廓线的确定方法、装置及计算设备

权利要求书

1.一种大气温度廓线的确定方法，其特征在于，包括：

获取相同区域和相同时刻的天基大气温度廓线和地基大气温度廓线；所述天基大气温度廓线对应第一高度范围，所述地基大气温度廓线对应第二高度范围；

确定高度分割值和所需的最高高度值；

根据所述高度分割值和所述最高高度值对所述第一高度范围进行分割，得到第三高度范围；所述第三高度范围的两个端点分别为所述高度分割值和所述最高高度值；

根据所述高度分割值对所述第二高度范围进行分割，得到第四高度范围；所述第四高度范围的两个端点分别为0和所述高度分割值；

将所述第三高度范围的天基大气温度廓线和所述第四高度范围的地基大气温度廓线进行组合，得到确定的大气温度廓线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取相同区域和相同时刻的天基大气温度廓线，包括：

获取所述区域和所述时刻的天基红外光谱数据；

基于所述天基红外光谱数据，构建第一辐射传输方程；

构建所述第一辐射传输方程在第一约束矩阵下的最小二乘解的迭代方程；

求解所述迭代方程的收敛解，获得所述区域和所述时刻的天基大气温度廓线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一辐射传输方程为：

其中，为所述区域和所述时刻的天基红外光谱辐射亮度；T_s和ε分别为所述区域和所述时刻的地表温度和地表发射率；L_B为与T_s对应的黑体辐射亮度；τ为探测器视线角度下两个大气高度层间的大气透过率；z_s为地表的高度；z_∞为所述第一预设高度范围中最高层的高度；τ_s为探测器视线角度下整层大气的透过率；T_z为高度z处的大气温度；为光谱辐射亮度残差；

所述构建所述第一辐射传输方程在第一约束矩阵下的最小二乘解的迭代方程，包括：

构建所述第一辐射传输方程的简化方程：

L＝F(T)

其中，L为辐射亮度测量值构成的矩阵；T为按照大气高度网格离散后的大气温度廓线构成的矩阵；F为所述第一辐射传输方程构成的函数关系；

构建所述第一辐射传输方程的第一约束矩阵R；

其中，RR^T＝I，I为单位矩阵；

构建所述简化方程在所述第一约束矩阵下的最小二乘解方程：

其中，‖‖₂为矩阵的2阶范数；T₀为T的初始猜值廓线；λ为所述最小二乘解方程的正则化参数，L^m为辐射亮度测量值；

基于高斯-牛顿迭代法，构建所述最小二乘解方程的迭代方程：

其中，下标n代表第n次迭代；上标T代表矩阵转置；T_n是第n次迭代计算产生的大气温度廓线；K_n是第n次迭代计算得到的大气温度雅克比矩阵；S_m是误差协方差矩阵；为零阶正则化矩阵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取相同区域和相同时刻的地基大气温度廓线，包括：

获取所述区域和所述时刻的地基红外光谱数据；

基于所述地基红外光谱数据，构建第二辐射传输方程；

构建所述第二辐射传输方程在第二约束矩阵下的最小二乘解的迭代方程；

求解所述迭代方程的收敛解，获得所述区域和所述时刻的地基大气温度廓线。