一种全国对流层大气折射率剖面的预测方法技术

本发明专利技术是一种全国大气折射率剖面的预测方法，我们建立的全国对流层大气折射率剖面预测数据库应当包含以下两个方面的内容：一是对全国大气环境按照一定的经纬度间隔进行栅格划分后各个栅格的经纬度信息；二是每个栅格中各个月份的大气分段剖面模型系数G、C1与地面折射率N0之间的关系系数。全国对流层大气折射率剖面的预测数据库建立所包含的步骤主要有：分析全国大气折射率的变化特点、地理栅格划分、基础探测数据的处理、大气分段模型参数的计算、野值处理、有效数据的整理、径向基函数插值、数据统计及数据库的建立。本发明专利技术能够从源头上提高折射误差修正精度；可以方便快捷的得到全国各个地区的折射率实时变化情况。

【技术实现步骤摘要】
一种全国对流层大气折射率剖面的预测方法
本专利技术属于大气折射误差修正
，具体涉及一种全国对流层大气折射率剖面的预测方法。
技术介绍
在无线电系统中信息的传递主要是靠电磁波来实现的，而电磁波在传递过程中会受到大气环境的影响产生折射误差，并且现在大气折射误差是雷达探测的主要误差来源，是影响雷达测量精度向前发展的瓶颈。为了使得雷达设备的精度能够得到进一步的改善，对不均匀大气造成的误差进行修正刻不容缓。由于在实际的空间环境中大气是分层的，所以电磁波在传播时其传播射线要发生不同程度的弯曲，由斯奈尔定律可知，大气折射率剖面是影响大气折射误差修正精度的关键因素之一。而我国目前能够进行长期大气参数探测的气象站数量有限，所以在全国范围内测量的大气折射率参数是很多离散的数据。因此，对于要求较高的雷达设备进行折射误差实时修正时通常使用大气剖面预测的方法，工程里经常见到的大气剖面预测模型包括线性模型、指数模型、双指数模型、Hopfield模型和分段模型。在常用的这些预测模型里，每个模型的系数通常由两种方法得到，一种是由我国的大气进行数据统计取得，这种方法对某一区域使用精度不高；二是对特定区域进行数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全国大气折射率剖面的预测方法，其特征在于：建立的全国对流层大气折射率剖面预测数据库应当包含以下两个方面的内容：一是对全国大气环境按照一定的经纬度间隔进行栅格划分后各个栅格的经纬度信息；二是每个栅格中各个月份的大气分段剖面模型系数G、C1与地面折射率N0之间的关系系数。

【技术特征摘要】
1.一种全国大气折射率剖面的预测方法，其特征在于：建立的全国对流层大气折射率剖面预测数据库应当包含以下两个方面的内容：一是对全国大气环境按照一定的经纬度间隔进行栅格划分后各个栅格的经纬度信息；二是每个栅格中各个月份的大气分段剖面模型系数G、C1与地面折射率N0之间的关系系数。2.根据权利要求1所述的全国大气折射率剖面的预测方法，其特征在于：首先根据我国的地理位置按照经度1°划分，纬度0.5°划分，将我国划分为5200个格栅，对于栅格内没有探空数据的栅格选用径向基函数插值算法求得该栅格内的大气剖面；其次选用精度较高的分段模型进行大气折射率预测，分段模型中的主要参数有：G为近地面1km大气层的折射率垂直梯度，C1为地面以上1km到9km大气层的指数衰减系数，C9为海拔9km高度以上大气层的指数衰减系数，因为C9在全国范围内的基本变化不大，因此直接使用C9＝0.1434，最后根据每一次探空数据统计出模型中的系数：G＝N1-N0，N0为地面折射率，N1为地面以上1km高度处的折射，根据10的探测数据对N0与G，N0与C1进行回归，建立一般情况下N0与G，N0与C1的关系式，再将每一个栅格中的关系式建库得到全国地面大气折射率与剖面模型系数关系数据库。3.根据权利要求1所述的全国大气折射率剖面的预测方法，其特征在于：全国对流层大气折射率剖面的预测数据库的建立所包含的步骤主要有：分析全国大气折射率的变化特点、地理栅格划分、基础探测数据的处理、大气分段模型参数的计算、野值处理、有效数据的整理、径向基函数插值、数据统计及数据库的建立。4.根据权利要求1所述的全国大气折射率剖面的预测方法，其特征在于：全国大气折射率的变化特点及地理环境栅格划分为：首先由我国常用雷达所处的位置可以确定我国的大气环境分布范围是：经度70°～135°，纬度15°～55°，另外，由无线电气象环境的变化特点可知，大气折射率随经度变化较小，随纬度变化较大，所以在全国大气环境范围内经度按照3°进行划分，纬度按照0.5°进行划分，这样一共将全国划分为5200个栅格，那就可以用该栅格中的大气折射率变化代表这一区域的变化，我国的地面大气探测站一共有500多个，而高空探测站有100多个，所以大多数栅格中是没有数据的，则这些栅格中参数就可用空间插值算法来得到。5.根据权利要求1所述的全国大气折射率剖面的预测方法，其特征在于：基础探测数据的处理为：本发明专利使用的是我国100多个高空探空站10年的有效探空数据，这些高空探测站每天零点探测一次，12点探测一次，探空站探测的是气压p、温度t、相对湿度RH等一些气象参数，因为对流层的折射率计算公式为：式中，N为大气折射率，单位为N；p为压强，单位为hPa；T表示的是热力学温度，其单位为K，它和摄氏温度之间的转换关系可写为T＝273+t；e为大气中水汽分压强，单位为hPa，我们可以看出在无线电波在对流层里面进行传播时受气压、温度及湿度的影响很大，因而，此时的折射率正是关于温度、气压、湿度的函数，所以我们第一步基础探测数据的处理就是要用探测的数据计算出海拔高度h处相对应的折射率N，计算步骤如下：(1).海拔高度h的计算h和地面上空的大气压强密切相关，对于同一个地方在不同时间，不同季节气压强都是不一样的，由于受到重力的影响，气压随高度呈现指数递减，令地面的大气压是P0，高度为h处的气压为P，则有由于在现实环境中大气潮湿的，因而在工程应用里必须将这一因素考虑进去，对上述式子进行修正，由于，空气压强和高度联系紧密，所以，高度值就可按照其与气压之间的联系进行计算，实际中经常见到的压高公式为：h＝hs+∑Δhii＝1,2,3……(3)式(3-6)中，hs为当地地面的海拔高度，单位为m；式(3-7)中为当地的经纬度，单位为rad；分别为两大气层间的温度、气压、湿度的平均值，pi及pi+1分别为第i、i+1层大气压强，(2).温度T的计算由对流层折射率计算公式(1)可以看出里面使用的是绝对温度T(K)，我们日常用的温度一般是℃，它们两者的相互换算如下所示：T＝273.16+t(5)(3).湿度e的计算大气折射率N的计算中使用的是水汽压e，其表示方法为：另外，当空气温度为露点温度td时，水汽压e为：一般如果一地区存在河流、湖泊则此区域的空气湿度通常很大；而在温度较高的沙漠地带空气的一般较小，从总体情况看的话，水汽压与高度呈现下式所示的关系：e＝e0×10h/6.3(8)在利用压高公式和对流层大气折射率公式计算得到各个站点每时对应的高度和折射率(原始探测数据为：温度t、气压p、和相对湿度RH)之后将各个探空站的数据文件按照月份进行整理，整理后文件格式为第i个探测站...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑜，李海涛，李盼盼，朱一帆，甘利萍，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41