一种边界层温度廓线精确反演的估计算法
【专利摘要】本发明公开了一种边界层温度廓线精确反演的最优估计算法，所述估计算法是通过结合微波辐射计观测的天顶亮温和斜路径亮温数据建立的，可以精确反演晴空大气边界层温度廓线，并且能够有效的反映边界层温度廓线的逆温现象，对于环境监测具有重要的意义。
【专利说明】-种边界层温度廓线精确反演的估计算法
【技术领域】
[0001] 本专利涉及大气微波遥感领域，特别是涉及一种边界层温度廓线精确反演的估计 算法，是一种边界层大气温度廓线的反演技术。
【背景技术】
[0002] 对流层大气的边界层（约2km W下）是大气主要污染区，风环流会导致边界层内 大气污染混合输送或水平对流，进一步导致大气垂直温度廓线不断发生变化。因此，大气边 界层的温度监测在气象与环境保护等领域具有重要的意义。利用微波福射计对大气温度廓 线进行观测，一般是利用天顶方向的亮温，采用回归统计或神经网络等方法进行反演，本发 明结合微波福射计观测的天顶亮温和斜路径亮温数据，建立了一种最优估计方法，可W精 确反演晴空大气边界层温度廓线，并且能够有效的反映边界层温度廓线的逆温现象，对于 环境监测具有重要的意义。
【发明内容】
[0003] 针对某种非线性模型，可W近似简化为线性的泰勒级数问题，如：
[0004] y = Yi+Ki (x-Xi)+e (1)
[000引式中y表示物理量的真实输出值，y,为由初始值计算得到的值，X为真实输入值， Xi为输入初始值，e为误差。K是雅克比矩阵：
[0006]
【权利要求】
1. 一种边界层温度廓线精确反演的最优估计算法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 该算法的微波辐射计反演大气边界层温度廓线的表达式为： tb=F(Xa)+Ki (x-xa)+e，所述公式中，tb表示微波福射计测量的真实亮温值，F(Xa)为由 探空计算得到的初始仿真亮温值，X为真实边界层温度廓线，Xa为边界层温度廓线初值，e为 微波辐射计亮温测量误差； (2) 通过迭代公式的算法得出tb=F(Xa)+Ki (X-Xa)+e的最优解，所选用的迭
表示先验信息，分别为历史温度平均值和温度协方差矩阵。KnT为第n次计算所得的雅克比 矩阵，^为第n次计算所得的边界层温度估计值，Se为微波辐射计亮温测量误差的协方差 矩阵。 (3) 将输出分辨率设置为O?2km之间100米一层，加上地面层共计21层，则得到如下
(4) 步骤（3)表达式中的协方差采用适于正态分布的无偏估计： Cov(X1,x2) -E((xj-u(x2-U2)) (5) 不同频率的测量误差不相关，则辐射计测量误差的协方差矩阵Se可以简化为对角
温信息。 (6) 将步骤（2)中所用迭代公式所得的温度廓线代入步骤（1)的表达式中，并进行反复 迭代，最终得到收敛的最优解。
2. 根据权利要求1所述的边界层温度廓线精确反演的最优估计算法，其特征在于，所 述迭代的截止条件为上一次的温度估计值与本次的温度估计值相差小于事先设定的阈值。
【文档编号】G01V3/38GK104504256SQ201410771179
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】李江漫, 晁坤, 陈后财, 刘萱, 黄传禄 申请人:中国电子科技集团公司第二十二研究所