一种改进的大气波导修正折射率廓线融合处理方法

本发明涉及大气波导监测，具体涉及一种改进的大气波导修正折射率廓线融合处理方法。

背景技术：

1、对大气波导的有效监测需要准确掌握贴海面波导及非贴海面波导的结构特点，运用风云四号卫星虽然能够在一定程度上有效监测非贴海面波导数据，但使用该方法监测贴海面波导时却存在一定的困难。尽管可以利用贴海面波导模型计算得到的数据来弥补风云四号卫星监测贴海面波导能力弱的不足，但两者给出的大气修正折射率结果存在突变情况，与实际大气修正折射率的连续缓变特征存在不相符的情况。为了将风云四号卫星数据计算得到的大气修正折射率廓线和贴海面波导模型计算得到的大气修正折射率廓线融合，本专利提出了一种新的融合算法，并对所述融合方法不同滤波器的进行验证。试验结果表明，新的融合算法融合后的大气修正折射率与实际大气修正折射率较为一致，说明提出的融合算法可以有效提高运用风云四号卫星监测多类型大气波导的能力。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种改进的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，将风云四号卫星数据计算得到的大气修正折射率廓线和贴海面波导模型计算得到的大气修正折射率廓线融合，实现大海域范围的大气波导监测，提高运用风云四号卫星监测多类型大气波导的能力。

2、本发明公开了一种改进的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，所述方法包括：获得贴海面波导模型；基于所述贴海面波导模型，获得第二修正折射率廓线；基于风云四号卫星的气象数据，获得第一修正折射率廓线；通过基于余弦函数的滤波器，将所述第一修正折射率廓线和第二修正折射率廓线进行融合，获得融合廓线。

3、优选的，所述融合廓线表示为：

4、mblend(z)＝α(z)mlow(z)+(1-α(z))mupp(z)(zbl≤z≤z2)  (3)

5、其中，mblend(z)表示为融合廓线，mlow(z)表示为第二修正折射率廓线，mupp(z)为第一修正折射率廓线，z表示为高度，α(z)表示为基于余弦函数的滤波器，z2表示为融合区间的最高高度，zbl为融合区间的最低高度。

6、优选的，所述滤波器包括选自以下公式：

7、α(z)＝cos(απz)  (31)

8、α(z)＝(cos(απz)+1)/2  (32)

9、

10、其中，α表示为系数。

11、优选的，α选自以下数值：1/50、1/150、1/250、1/350、1/450、1/550和1/650。

12、优选的，基于贴海面波导模型，获得贴海面波导的第二修正折射率；并根据第二修正折射率，获得第二修正折射率廓线；

13、第二修正折射率的计算公式为：

14、

15、其中，z0为海面粗糙长度，rib为总体理查逊数，zd表示为贴海面波导高度，l表示为莫宁-奥布霍夫长度，ms表示为波导高度处的大气修正折射指数，m(z)表示为z高度的第二修正折射率；

16、函数通过下列方程式利用牛顿迭代法进行求解：

17、

18、优选的，当0≤rib≤1时

19、

20、当rib＜0时

21、

22、式中，δnp为海洋表面的大气折射率与海洋和大气边缘处大气折射率的差值，a＝-0.125b/δnp；b＝ln(z/z0)-ψ，ψ的计算公式为：

23、

24、优选的，获得第一修正折射率廓线的方法包括：

25、获取风云四号卫星的气象数据，所述气象数据包括水汽压、气压和温度；

26、对所述气象数据进行预处理，获得数据集；

27、根据所述数据集，获得第一修正折射率；

28、根据所述第一修正折射率，获得第一修正折射率廓线。

29、优选的，所述大气折射率的计算方式包括：

30、mupp(z)＝n+0.157z

31、

32、

33、其中，n表示为大气折射率，t为大气温度，p表示为大气压力，e为水汽压，q表示为比湿，d和e为常数。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

35、将基于贴海面波导模型的第二修正折射率廓线和基于气象数据的第一修正折射率廓线相融合，以提高融合廓线的准确性/有效性、提高基于气象数据的大气波导监测能力。

技术特征：

1.一种改进的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，所述融合廓线表示为：

3.根据权利要求2所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，所述滤波器选自以下公式：

4.根据权利要求3所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，α选自以下数值：

5.根据权利要求2所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，基于贴海面波导模型，获得贴海面波导的第二修正折射率；并根据第二修正折射率，获得第二修正折射率廓线；

6.根据权利要求5所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，获得第一修正折射率廓线的方法包括：

8.根据权利要求7所述的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，其特征在于，所述第一修正折射率的计算方式包括：

技术总结
本发明公开了一种改进的大气波导修正折射率廓线融合处理方法，属于大气波导监测技术领域，所述方法包括：获得贴海面波导模型；基于所述贴海面波导模型，获得第二修正折射率廓线；基于风云四号卫星的气象数据，获得第一修正折射率廓线；通过基于余弦函数的滤波器，将所述第一修正折射率廓线和第二修正折射率廓线进行融合，获得融合廓线。将基于贴海面波导模型的第二修正折射率廓线和基于气象数据的第一修正折射率廓线相融合，以提高融合廓线的准确性、提高基于气象数据的大气波导监测能力。

技术研发人员：田斌,李跃芳,宋伟,曾国栋,孙立东,范润龙,王望荣
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14