【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氣象雷達(dá)，尤其是涉及一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、隨著技術(shù)的發(fā)展，合成孔徑雷達(dá)(synthetic?aperture?radar，sar)的出現(xiàn)為降水測量提供了更便捷的方式，搭載在星載平臺上的sar具備“全天時”特性，因此為其執(zhí)行降水測量任務(wù)提供了可能，研究表明，工作頻率在x波段的sar比低頻sar對降水更敏感，可見sar在降雨測量上具有良好的利用價值。
2、常見的利用sar的降雨測量方法大多通過基于沃爾塔積分方程(volterraintegral?equation，vie)的反演算法和面向模型統(tǒng)計(model-oriented?statistical，mos)的降雨反演算法，其中vie算法雖然推導(dǎo)嚴(yán)密但其需要降雨必須垂直分布，而mos算法雖對降雨分布沒有特定要求但其需要大量數(shù)據(jù)對先驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，現(xiàn)有技術(shù)中，為了避免上述問題提出了一種方法將vie和mos各自的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，提出了面向模型統(tǒng)計和沃爾塔積分方程(model-oriented?statistical?and?volterra?integration,mosvi)反演算法，雖避免了單獨(dú)使用vie和mos的缺陷，但并無法反演較為復(fù)雜的降雨；另一種方法使用線性的散射衰減關(guān)系，將單層的vie算法推廣到考慮以凍結(jié)高度為分界線的雙層模型中，但該算法仍無法避免降雨垂直均勻分布；綜上現(xiàn)有技術(shù)中降雨預(yù)測的缺點(diǎn)為：只對特定類型的降雨反演結(jié)果較好，對其他特殊類型的降雨繁衍效果不佳。
3、因此，提供一種能夠廣泛適用
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
3、根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，該方法包括：
4、根據(jù)雷達(dá)回波的斜率反演出雷達(dá)回波終點(diǎn)，根據(jù)反演出的雷達(dá)回波終點(diǎn)矯正雷達(dá)回波信號覆蓋水平范圍內(nèi)的雷達(dá)回波；
5、基于校正后的雷達(dá)回波，利用雙層vie算法反演出降雨范圍內(nèi)的地面降雨量函數(shù)和降雨終點(diǎn)；
6、利用所述的地面降雨量函數(shù)和降雨終點(diǎn)反演降雨起點(diǎn)，并采用最小距離法與先驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行比較反演出降雨水平函數(shù)；
7、利用所述的降雨水平函數(shù)和地面降雨量函數(shù)計算得到地面降雨量。
8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的根據(jù)雷達(dá)回波的斜率反演出雷達(dá)回波終點(diǎn)包括：
9、獲取星載合成孔徑雷達(dá)的遠(yuǎn)點(diǎn)和星下點(diǎn)，將遠(yuǎn)點(diǎn)向星下點(diǎn)移動，并對移動軌跡進(jìn)行采樣；
10、計算目標(biāo)采樣點(diǎn)前兩個采樣點(diǎn)和后兩個采樣點(diǎn)的歸一化雷達(dá)散射截面的一階導(dǎo)數(shù)并將計算得到的一階導(dǎo)數(shù)作為歸一化雷達(dá)散射截面的斜率，若前兩個采樣點(diǎn)的歸一化雷達(dá)散射截面的斜率均為0且后兩個采樣點(diǎn)的歸一化雷達(dá)散射截面的斜率均不為0，則所述的目標(biāo)采樣點(diǎn)即為雷達(dá)回波終點(diǎn)；
11、反之則重新選取目標(biāo)采樣點(diǎn)，直至得到雷達(dá)回波終點(diǎn)。
12、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的根據(jù)反演出的雷達(dá)回波終點(diǎn)矯正雷達(dá)回波信號覆蓋水平范圍內(nèi)的雷達(dá)回波包括：
13、對云體進(jìn)行縱向采樣，計算采樣區(qū)間的平均降雨量，其表達(dá)式為：
14、
15、其中，表示采樣區(qū)間的平均降雨量，δh表示采樣區(qū)間，zt表示降雪層頂部高度，v(z)表示垂直降雨函數(shù)，i表示選取的采樣區(qū)間的個數(shù)；
16、根據(jù)采樣區(qū)間的平均降雨量計算原始雷達(dá)回波，并提取第一中間函數(shù)；
17、利用第一中間函數(shù)矯正雷達(dá)回波信號覆蓋水平范圍內(nèi)的雷達(dá)回波，表達(dá)式為：
18、σmsardb(xlast-iδx)＝σ0db+f(iδx)+…+f(δx)，
19、其中，σmsardb表示矯正雷達(dá)回波的db形式，xlast表示雷達(dá)回波終點(diǎn)，f(iδx)表示第一中間函數(shù)，xr表示降雨終點(diǎn)，h(x)表示水平降雨函數(shù)，v(0)表示地表最大降雨量，σ0db表示不受降雪層衰減影響的雷達(dá)回波的db形式。
20、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的第一中間函數(shù)表達(dá)式為：
21、
22、其中，δx表示采樣區(qū)間且δx＝δh?tanθ，θ表示雷達(dá)的入射角，xr表示原始降雨終點(diǎn)，h(x)表示水平降雨函數(shù)，v(0)表示地面最大降雨量。
23、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，反演所述的地面降雨量函數(shù)和降雨終點(diǎn)的步驟包括：
24、令降雨在垂直方向上均勻分布，并將所述的矯正后的雷達(dá)回波函數(shù)改寫為包含降雪衰減系數(shù)、降雨衰減系數(shù)、降雪雷達(dá)反射率和降雨雷達(dá)反射率的第一雷達(dá)回波函數(shù)，其表達(dá)式為：
25、
26、其中，σ0(x)表示不受降雪層衰減影響的水平雷達(dá)回波，θ表示雷達(dá)入射角，z0表示雨雪邊界層高度，ks表示降雪衰減系數(shù)，kr表示降雨衰減系數(shù)，δ，x，ξ均表示積分路徑中的中間坐標(biāo)，ηs表示降雪雷達(dá)反射率，ηr表示降雨雷達(dá)反射率；
27、提取第二中間函數(shù)，表達(dá)式為：其中，u和m為參數(shù)無實(shí)際意義；并以第二中間函數(shù)表示降雨衰減系數(shù)、降雪雷達(dá)反射率、降雨雷達(dá)反射率和降水垂直分布均勻時的降水量，表達(dá)式為：
28、
29、
30、其中，px'(x)為p(x)的導(dǎo)數(shù)，r(x)為降雨量，jr和br表示雨的相關(guān)系數(shù)，js和bs分別為雪的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，ar表示降雨衰減系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，as表示降雪衰減系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；
31、基于以第二中間函數(shù)表示降雨衰減系數(shù)、降雪雷達(dá)反射率、降雨雷達(dá)反射率和降水垂直分布均勻時的降水量，獲取第二雷達(dá)回波函數(shù)，表達(dá)式為：
32、
33、其中，px′(x)是p(x)的導(dǎo)數(shù)，x表示積分路徑中的中間坐標(biāo)，g1為參數(shù)且g2為參數(shù)且p(x)表示第二中間函數(shù)；
34、根據(jù)降雪層頂部高度和雷達(dá)入射角對第二雷達(dá)回波函數(shù)沿x軸平移，得到第三雷達(dá)回波函數(shù)，并提取中間參數(shù)，所述的第三雷達(dá)回波函數(shù)表達(dá)式為：
35、
36、所述的中間參數(shù)的表達(dá)式為：
37、h＝x-[zt-(x-x-zttanθ)tanθ]tanθ，
38、則dx＝cos2θdh；
39、根據(jù)中間參數(shù)改寫第三雷達(dá)回波函數(shù)得到第四雷達(dá)回波函數(shù)，其表達(dá)式為：
40、
41、其中，k1(x)表示參數(shù)無實(shí)際意義且k2(x)表示參數(shù)無實(shí)際意義且x(x,h)表示參數(shù)無實(shí)際意義且x(x,h)＝hcos2θ+xsin2θ+zttanθ；
42、根據(jù)第四雷達(dá)回波函數(shù)，將第二中間函數(shù)以第二類沃爾塔積分形式表示，其表達(dá)式為：
43、
44、其中，且無實(shí)際意義，k3(x)為參數(shù)無實(shí)際意義且k4(x)表示參數(shù)無實(shí)際意義且λ1為參數(shù)無實(shí)際意義且λ2為參數(shù)無實(shí)際意義且
45、當(dāng)降雨量為0時，第二中間函本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，所述的根據(jù)雷達(dá)回波的斜率反演出雷達(dá)回波終點(diǎn)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，所述的根據(jù)反演出的雷達(dá)回波終點(diǎn)矯正雷達(dá)回波信號覆蓋水平范圍內(nèi)的雷達(dá)回波包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，所述的第一中間函數(shù)表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，反演所述的地面降雨量函數(shù)和降雨終點(diǎn)的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，反演所述的降雨起點(diǎn)的方法為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，反演所述的降雨水平函數(shù)的方法為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，反演所述的地面降雨量的方法為根據(jù)反演得
9.一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的方法。
10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，所述的根據(jù)雷達(dá)回波的斜率反演出雷達(dá)回波終點(diǎn)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，所述的根據(jù)反演出的雷達(dá)回波終點(diǎn)矯正雷達(dá)回波信號覆蓋水平范圍內(nèi)的雷達(dá)回波包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，所述的第一中間函數(shù)表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降雨反演方法，其特征在于，反演所述的地面降雨量函數(shù)和降雨終點(diǎn)的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于星載合成孔徑雷達(dá)的降...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉鵬飛，
申請(專利權(quán))人：上海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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