[发明专利]一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演方法与系统

权利要求书

1.一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演方法，其特征在于，包括：

使用大气参数、观测地点的经纬度和观测日计算先验信息，所述先验信息包括先验O2廓线协方差矩阵，二维风场先验协方差矩阵；

用辐射传输模型对所述先验信息、大气参数、背景辐射、模拟传输过程进行正演得到模拟亮温；

使用仪器对观测地点的高度层进行扫描获取实际亮温；

根据实际亮温生成仪器观测协方差矩阵；

根据所述模拟亮温和所述仪器观测到的实际亮温所构建的仪器观测协方差矩阵来构建代价函数；

对所述代价函数进行求解得到目标高度层的实际风速。

2.根据权利要求1所述的一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演方法，其特征在于，所述先验O2廓线协方差矩阵为：

其中，S_a表示先验O2廓线协方差矩阵，代表第一个方位角处的氧气廊线分布，代表第M个方位角处的氧气廊线分布，代表第一个方位角与第M个方位角廊线之间大气的相关性，代表第M个方位角与第一个方位角廊线之间大气的相关性。

3.根据权利要求2所述的一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演方法，其特征在于，所述根据实际亮温生成仪器观测协方差矩阵，包括：

采用公式：

生成仪器观测协方差矩阵；其中，S_y表示仪器观测协方差矩阵，表示通道一所测量的亮温，表示通道二所测量的亮温，表示通道三所测量的亮温，表示通道四所测量的亮温。

4.根据权利要求3所述的一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演方法，其特征在于，所述根据所述正演模型、所述反演先验信息和所述仪器观测协方差矩阵构建代价函数，包括：

根据贝叶斯理论使用所述正演模型、所述反演先验信息和所述仪器观测协方差矩阵构建代价函数；其中所述代价函数为：

其中，P(x|y)表示给定y情况下x的条件概率密度函数，x表示待反演的风场廊线，y表示带有噪声的观测亮温，F(x)表示正演模型，x_a表示先验风场廊线，c表示观测误差。

5.根据权利要求4所述的一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演方法，其特征在于，所述对所述代价函数进行求解得到目标高度层的实际风速，包括：

使用最小二乘优化方法对所述代价函数进行求解得到目标高度层的视线风速；

根据视线中心与水平夹角对所述视线风速进行转换得到目标高度层的风场在水平和垂直两个方向的反演廊线。

6.一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演系统，其特征在于，包括：

先验信息获取模块，用于使用大气参数、观测地点的经纬度和观测日计算先验信息，所述先验信息包括先验O2廓线协方差矩阵，二维风场先验协方差矩阵；

用辐射传输模型对所述先验信息、大气参数、背景辐射、模拟传输过程进行正演得到模拟亮温；

实际亮温获取模块，用于使用仪器对观测地点的高度层进行扫描获取实际亮温；

仪器观测协方差矩阵计算模块，用于根据实际亮温生成仪器观测协方差矩阵；

代价函数构建模块，用于根据所述模拟亮温和所述仪器观测到的实际亮温所构建的仪器观测协方差矩阵来构建代价函数；

求解模块，用于对所述代价函数进行求解得到目标高度层的实际风速。

7.根据权利要求6所述的一种基于艇载毫米波测风仪的风场反演系统，其特征在于，所述先验O2廓线协方差矩阵为：

其中，S_a表示先验O2廓线协方差矩阵，代表第一个方位角处的氧气廊线分布，代表第M个方位角处的氧气廊线分布，代表第一个方位角与第M个方位角廊线之间大气的相关性，代表第M个方位角与第一个方位角廊线之间大气的相关性。