用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置以及基于这一采集装置的测量方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种气象信息处理与应用领域，特别是涉及用于双频、多频微波链路 测量降水量的信息处理与应用领域，更为具体的说是涉及用于双频、多频微波链路测量降 水量的采集装置W及基于送一采集装置的测量方法。
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【背景技术】
[0004] 利用微波链路测量降水是近年来提出的降水测量的最新方法，具有高时空分辨率 的独特优势。主要依据雨衰一降水量关系模型，通过实际测量降水时微波链路上的雨致信 号衰减，反演计算得到实际降水量。由于雨致衰减受雨滴谱分布、雨滴形状、雨滴温度等因 素影响，并且送些因素通常是未知的。为了在未知送些信息的情况下，获得更小的反演误 差，人们提出利用双频链路或多频链路测量降水量的思想，即近距离平行设置两条或多条 不同频段的试验链路，同时对降水进行观测。
[0005] 在试验过程中，由于试验链路上的每个频率均需要一套独立的发送及接收设备， 并且每间隔一段时间采集一次数据，利用双频/多频微波链路进行降水测量则需要2套或 多套信号发射及信号接收设备并行设置在试验链路的发送端和接收端，使用仪器较多，不 同频段的试验仪器为了避免相互影响还需要间隔一定距离，导致空间上采集数据的误差。
[0006] 因此目前关于利用双频或多频微波链路测量降水的研究主要停留在理论方面，没 有对该理论的实现技术进行专口探讨，尤其是实现自动化测量是将其推广应用的必要条 件。
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【发明内容】
[0008] 本发明正式基于送样的研究基础，创造性的公开了一种用于双频、多频微波链路 测量降水量的采集装置，并且配套的公开了基于送一采集装置的测量方法，从而实现了利 用双频链路或多频链路测量降水量的目的。更为重要的是，保证了采集过程中数据的可靠 性和准确性。
[0009] 本发明的发明目的之一，是公开一种将双频、多频微波链路测量降水量方法实现 的实验装置，而其中最为重要就是要保证采集过程中获得的数据的可靠性和准确性，为了 实现送一发明目的，本发明公开了用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置，所述采 集装置的组成部分如下，首先有一宽带信号发生器，W及与宽带信号发生器连接的发送端 微波电子开关，所述发送端微波电子开关处设置有n个不同频率的发送天线，所述发送天 线分别与发送端电子开关信号连接；其次有一宽带信号频谱分析仪，W及与宽带信号频谱 仪连接的接收端微波电子开关，所述接收端微波电子开关处设置有n个不同频率的接收天 线，所述接收天线与发送天线相互对应，并与接收端微波电子开关信号连接。
[0010] 宽带信号发生器用于产生双频、多频微波链路所需要的2个或者多个频率的微波 信号。发送端微波电子开关用W切换不同的发射频率，并通过与之信号连接的发送天线将 微波信号发射至空中。与发送天线对应的接收天线接收到来自空中的微波信号，并在接收 端微波电子开关的配合下，将接收到的微波信号传送至宽带信号频谱分析仪。
[0011] 至此，就完成了双频、多频微波链路测量降水量所需要的信号采集工作。
[0012] 进一步地，我们公开了还包括有微波电子开关控制器。从而可W实现不同频率之 间的自动切换。
[0013] 送里送个微波电子开关控制器可W用单片机电路实现，也可W选择PC机与外围 电路组合的方式实现，通过产生(T5V的定时方波信号，作为微波电子开关的输入控制信 号。发送端和接收端的微波电子开关定时信号必须保持同步。为了保证方波信号的统一调 配，我们可W直接利用单片机进行同步，也可W用PC机将多个外围方波发射电路统一联网 至PC机，利用PC机本身的时间统一'性，定时、统一开启方波发射电路。
[0014] 同时，作为一种自动记录的优选方式，我们还公开还包括有发送端记录仪、接收端 记录仪。
[0015] 记录仪可W选用PC机，测量仪器通过网口或者GPIB端口与PC机相连接，PC机通 过发送读取数据指令，获取测量仪器的输出数据，并保存在本地文件内。
[0016] 本发明的另一发明目的，是在实现双频、多频微波链路测量降水量方法的基础上， 进一步简化整个测量结构，合理利用测量时间，做到准确、高效的数据获取。为了实现送一 目的，本发明进一步公开一种基于前述用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置的 降水量测定方法，包括W下步骤： 步骤1，确定用于测量降水量的微波链路的测量频率个数为n个，确定信号采集的个数 为m个/分钟，设定发送端微波电子开关的切换频率为砂/次； 步骤2,发送端微波电子开关每间隔砂在n个测量频率间顺序切换一次发送频率，并记 录发射时间、发射频率、发射功率； 步骤3,接收端微波电子开关与发送端微波电子开关保持同步，每间隔砂在n个频率间 顺序切换一次对应的接收频率，并记录接收时间、接收频率、接收电平； 发送端和接收端微波电子开关控制器可与发送端和接收端记录仪相连接，由其提供统 一的控制器开启信号，保证开关控制器同步。
[0017] 步骤4,比对发送端记录下的发射时间与接收端记录下的接收时间，确定时间的同 步与否；如果时间一致，则为有效数据；如果时间不一致，则认为是无效数据，丢弃数据，同 时进行发送端与接收端的时间同步调整； 送里我们所说的进行发送端与接收端的时间同步调整，其方法是： 可W在测量初期采用手动调整办法，对比发送端与接收端的时间，将两部记录仪的时 钟调为一致。
[001引在运行期间也可采用自动调整办法，将两台记录仪同时接入互联网，利用Internet时间服务器达到同步。
[0019] 步骤5,针对步骤4中认为是有效数据的部分，进一步比对发送端记录下的发射频 率与接收端记录下的接收频率，如果频率一致，则认为数据有效；如果频率不一致，则丢弃 数据，同时进行发送端与接收端的频率同步调整； 送里我们所说的进行发送端与接收端的频率同步调整，其方法是： 将两台记录仪同时接入互联网，发送端记录仪向接收端记录仪发送当前发送频率，接 收端记录仪收到后，通过GPIB端口或者网口向测量仪器发送频率调整指令实现频率同步 调整。
[0020] 步骤6,将通过步骤5后仍认为是有效数据的部分作为计算样本，利用发射功率、 接收电平，按照多频微波链路测量降水的算法计算该路径上的平均降水量。
[0021] 具体的降水量计算方法，可W参考姜世泰等人发表的《基于微波链路的降雨场反 演方法研究》（物理学报，V〇162,No. 15(2013) 154303-广 154303-8)。
[0022] 基于本发明所公开的技术方案，可W实现长时间、自动化的降水测量，更为重要地 是可W准确、长时、高效地获得检测数据，对理论测定方法的实际应用与推广具有重要地意 义。
[0023]
【附图说明】 图1为用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置示意图； 图2为基于用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置的降水量测定方法流程 图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明进行进一步的阐述。
[0025] 实施例1 如图1所示，用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置，所述采集装置的组成 部分如下，首先有一宽带信号发生器1，W及与宽带信号发生器连接的发送端微波电子开关 2,所述发送端微波电子开关处设置有n个不同频率的发送天线3,所述发送天线3分别与发 送端电子开关2信号连接；其次有一宽带信号频谱分析仪4,W及与宽带信号频谱仪4连接 的接收端微波电子开关5,所述接收端微波电子开关5处设置有n个不同频率的接收天线 6,所述接收天线6与发送天线3相互对应，并与接收端微波电子开关5信号连接。
[0026] 宽带信号发生器1用于产生双频、多频微波链路所需要的2个或者多个频率的微 波信号。发送端微波电子开关2用W切换不同的发射频率，并通过与之信号连接的发送天 线3将微波信号发射至空中。与发送天线3对应的接收天线6接收到来自空中的微波信号， 并在接收端微波电子开关5的配合下，将接收到的微波信号传送至宽带信号频谱分析仪4。
[0027] 从而完成了双频、多频微波链路测量降水量所需要的信号采集。
[002引 实施例2 在实施例1的基础上，我们还进一步公开有微波电子开关控制器，并且分别将送一微 波电子开关控制器配置在发送端和接收端，从而形成发送端微波电子开关控制器71、接收 端微波电子开关控制器72。本实施例中微波电子开关控制器可W用单片机电路实现，也可 W选择PC机与外围电路组合的方式实现，通过产生(T5V的定时方波信号，作为微波电子开 关的输入控制信号。发送端和接收端的微波电子开关定时信号必须保持同步。为了保证方 波信号的统一调配，我们可W直接利用单片机进行同步，也可W用PC机将多个外围方波发 射电路统一联网至PC机，利用PC机本身的时间统一性，定时、统一开启方波发射电路。
[002引 实施例3 更为优选的方式，是在实施例1或者实施例2的基础上，我们进一步