[发明专利]基于粒子滤波的红外卫星辐射率资料云检测质量控制方法

摘要

本发明涉及基于粒子滤波的红外卫星辐射率资料云检测质量控制方法，具体步骤如下：(1)构建一个卫星视场，定义模式层及各模式层的云覆盖比例；(2)拟合全天空辐射率值；(3)对所有粒子进行更新并作归一化处理；(4)比对模拟的亮温和晴空亮温，判别通道是否为为不受云影响的通道，从而完成基于粒子滤波的红外卫星辐射率资料云检测质量的控制。本发明由于其非参数化的特点，有效避免了在处理非线性滤波问题时随机量必须满足高斯分布的条件制约，进而能表达比高斯模型更广泛的分布，也对变量参数的非线性特征有更强的建模能力。本发明的算法快速有效，得到云检测标识能为业务识别天气系统，数值资料同化提供有效的参考信息。

主权项

1.基于粒子滤波的红外卫星辐射率资料云检测质量控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)构建一个卫星视场，在视场内构建初始的云量廓线粒子，并定义每个粒子为一组完整的模式层云覆盖百分比组合，并以c＝c¹,c²,...,cⁿ代表所述卫星视场中各个模式层的有效云覆盖比例，其中，c⁰为晴空比例，n为模式层数，在卫星视场中，模式层第k层的云覆盖比例为c^k，晴空区域的云覆盖比例为1‑c^k；对首个时次进行反演，设置云等概率均匀地分布在各个模式层，公式为：其中，试验其他时次的背景场由前一个时次反演结果经过模式预报得到。(2)通过步骤(1)中定义的每个模式层的有效云覆盖比例，拟合得到全天空辐射率值表示为：其中，总的模式层数目为n+1，即粒子总数目为n+1，包括n个模式层的有效云覆盖比例c¹,...,cⁿ以及晴空百分比c⁰；(3)第k层的模式层上的粒子c^k的后验概率为则该粒子c^k的更新方程为：其中，σ为观测误差，为在波数v处观测的辐射率，为假设在模式层第k层处放入黑体云时，辐射传输模式CRTM在波数v处模拟的辐射率值；粒子c⁰的后验概率为则c⁰的更新方程为：其中，是晴空条件下，辐射传输模式计算得到的辐射率值；在对各粒子进行更新后，对所有粒子进行归一化处理来保证各个模式层的云覆盖比例和晴空比例总和为1，对所有粒子进行归一化处理采用公式为：(4)对于任意通道，若基于云参数反演方法在有云条件下模拟得到的亮温和晴空条件下的模拟的亮温差异小于晴空条件下亮温的1％，即可以判别该通道为不受云影响的通道，从而完成基于粒子滤波的红外卫星辐射率资料云检测质量的控制。