[发明专利]一种多个频率探测通道的线性加权求海面风速的方法

摘要

一种多个频率探测通道的线性加权求海面风速的方法，包括：选择六个频率通道；采用线性加权形式对海面风速进行反演；经过反演推导出不同卫星对应的海面风速补偿值；确定海面风速反演阈值，并根据雨标志的值确定是否结束海面风速反演；再计算得到海面风速。本方法能够克服传统微波辐射计海面风速难以反演大风区海面风速问题，能够适合我国风云卫星微波辐射计海面风速反演，反演风速范围0～45m/s；本方法还具有定义简单明确、计算量小以及且收敛速度较快的特点。实际应用中，反演精度高达10％：即风速10m/s时精度1m/s，风速40m/s时精度4m/s，具有广阔的适应性。

主权项

1.一种多个频率探测通道的线性加权求海面风速的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、选择六个频率通道；步骤一中的六个频率通道分别为：10GHz垂直极化通道、10GHz水平极化通道、19GHz垂直极化通道、21GHz水平极化通道、37GHz垂直极化通道、37GHz水平极化通道；步骤二、采用线性加权形式对海面风速进行反演；步骤二中所述的线性加权形式表达式如下式(1)：其中，WS是海面风速，单位是米/秒；Ci为第i个频率通道的系数，下标i的范围为1到6，C0是常数；TB(10V)为对应10GHz垂直极化通道的亮温，TB(10H)为对应10GHz水平极化通道的亮温，TB(19V)为对应19GHz垂直极化通道的亮温，TB(21V)为对应21GHz垂直极化通道的亮温，TB(37V)为对应37GHz垂直极化通道的亮温，TB(37H)为对应37GHz水平极化通道的亮温，上述各频率通道亮温的单位是开尔文，K；ΔW是海面风速补偿值，单位是米/秒；步骤二中采用线性加权形式对海面风速进行反演，具体步骤如下：步骤2.1)组建新反演方程模型；步骤2.2)对公式(1)中的系数C0到C6基于通道频率f、灵敏度NEDT、定标精度TK的阈值进行调整，其中，步骤2.2)中所述的调整如下公式(2)到(8)：C’0＝C0  (2)其中，fT10V代表TMI辐射计10GHz垂直极化通道频率，fM10V代表MWRI辐射计10GHz垂直极化通道频率，NEDTT10V代表TMI辐射计10GHz垂直极化通道灵敏度，NEDTM10V代表MWRI辐射计10GHz垂直极化通道灵敏度，TKT10V代表TMI辐射计10GHz垂直极化通道定标精度，TKM10V代表MWRI辐射计10GHz垂直极化通道定标精度，fT10H代表TMI辐射计10GHz水平极化通道频率，fM10H代表MWRI辐射计10GHz水平极化通道频率，NEDTT10H代表TMI辐射计10GHz水平极化通道灵敏度，NEDTM10H代表MWRI辐射计10GHz水平极化通道灵敏度，TKT10H代表TMI辐射计10GHz水平极化通道定标精度，TKM10H代表MWRI辐射计10GHz水平极化通道定标精度，fT19V代表TMI辐射计19GHz垂直极化通道频率，fM19V代表MWRI辐射计19GHz垂直极化通道频率，NEDTT19V代表TMI辐射计19GHz垂直极化极化通道灵敏度，NEDTM19V代表MWRI辐射计19GHz垂直极化通道灵敏度，TKT19V代表TMI辐射计19GHz垂直极化通道定标精度，TKM19V代表MWRI辐射计19GHz垂直极化通道定标精度，fT21V代表TMI辐射计21GHz垂直极化通道频率，fM21V代表MWRI辐射计21GHz垂直极化通道频率，NEDTT21V代表TMI辐射计21垂直极化通道灵敏度，NEDTM21V代表MWRI辐射计21GHz垂直极化通道灵敏度，TKT21V代表TMI辐射计21GHz垂直极化通道定标精度，TKM21V代表MWRI辐射计21GHz垂直极化通道定标精度，fT37V代表TMI辐射计37GHz垂直极化通道频率，fM37V代表MWRI辐射计37GHz垂直极化通道频率，NEDTT37V代表TMI辐射计37GHz垂直极化极化通道灵敏度，NEDTM37V代表MWRI辐射计37GHz垂直极化通道灵敏度，TKT37V代表TMI辐射计37GHz垂直极化通道定标精度，TKM37V代表MWRI辐射计37GHz垂直极化通道定标精度，fT37H代表TMI辐射计37GHz水平极化通道频率，fM37H代表MWRI辐射计37GHz水平极化通道频率，NEDTT37H代表TMI辐射计37水平极化极化通道灵敏度，NEDTM37H代表MWRI辐射计37GHz水平极化通道灵敏度，TKT37H代表TMI辐射计37GHz水平极化通道定标精度，TKM37H代表MWRI辐射计37GHz水平极化通道定标精度；步骤2.3)根据公式(2)到公式(8)的阈值调整得到每个对应新系数C’0到C’6的有限回归范围，即新系数取值范围如下：C”0∈[C0‑|C0‑C’0|，C0+|C0‑C’0|]  (9)C”1∈[C1‑|C1‑C’1|，C1+|C1‑C’1|]  (10)C”2∈[C2‑|C2‑C’2|，C2+|C2‑C’2|]  (11)C”3∈[C3‑|C3‑C’3|，C3+|C3‑C’3|]  (12)C”4∈[C4‑|C4‑C’4|，C4+|C4‑C’4|]  (13)C”5∈[C5‑|C5‑C’5|，C5+|C5‑C’5|]  (14)C”6∈[C6‑|C6‑C’6|，C6+|C6‑C’6|]  (15)其中，C”i分别代表6个通道更新后系数的取值范围，下标i的范围为1到6；|Ci‑C’i|表示Ci与C’i差的绝对值，下标i的范围为0到6；步骤2.4)应用更新后的模型计算海面风速WS，同时代入浮标风速真值WS’，然后两者相减得到ΔW，优化公式(2)到(8)的系数，找到ΔW最小值，如果通过则向下求系数平均值，得到新的系数，如果未通过，则返回初始状态迭代循环计算；其中，所述的更新后的模型表达如下(16)式：WS＝C’0+C’1TB(10V)+C’2TB(10H)+C’3TB(19V)+C’4TB(21V)+C’5TB(37V)+C’6TB(37H)  (16)其中，C’i代表6个通道各自通道对应的系数，下标i的范围为1到6；C’0为常数；TB(10V)为10GHz垂直极化通道的亮温，TB(10H)为10GHz水平极化通道的亮温，TB(19V)为19GHz垂直极化通道的亮温，TB(21V)为21GHz垂直极化通道的亮温，TB(37V)为37GHz垂直极化通道的亮温，TB(37H)为37GHz水平极化通道的亮温；步骤2.5)设置步骤一中六个频率通道的各个系数；其中，步骤2.5)所述系数如下表2所示：表2 更新参数后的模型系数值步骤三、经过反演推导出不同卫星对应的海面风速补偿值；步骤四、确定海面风速反演阈值，并根据雨标志的值判断是否放弃海面风速反演；步骤五、计算海面风速。