一种估算和预测超过时间概率制造技术

本发明专利技术公开了一种估算和预测超过时间概率

【技术实现步骤摘要】
一种估算和预测超过时间概率50
％
的近地面或海面大气折射率梯度年平均值的方法


[0001]本专利技术属于气象预测和无线电
，特别涉及该领域中的一种估算和预测赤道一线超过时间概率
50
％的近地面或海面
65m
大气折射率梯度年平均值的方法
。

技术介绍

[0002]在现代电子信息技术中，对流层电波环境特性是影响雷达
、
通讯
、
导航等电子信息系统有效发挥效能的重要因素
。
无线电信息系统规划
、
设计需要开展电波环境统计特性研究
。
电波环境作为无线电信息系统环境的重要组成部分，在系统的规划
、
设计和运行保障中是必须要考虑的因素，应该建立和提升该区域信息化体系
、
网络化体系作战能力，建立和提升通讯
、
探测等电子系统的自适应能力建设
。
如果低估了电波传播的影响，轻则影响系统可靠性，重则可能导致系统失效，但如果高估了电波传播的影响，就会增加系统负荷和复杂度，既造成浪费，也增加技术难度，同时也会造成对其它系统的不必要干扰
。
[0003]对流层对电波传播的影响取决于对流层本身的电气特性，大气折射是表征这种电气特性对电波传播影响的重要无线电气象参数
。
在超短波
、
微波频段，对流层折射指数仅取决于空气的介电常数，而介电常数又是大气的气温
、
气压和湿度的函数，因此可通过大气温
、
压
、
湿参数计算折射指数
。
对流层折射对传播的影响主要在1～
2km
高度以下低层大气，而低层大气的折射指数梯度是传播效应计算用到的主要参数，视距传播特别是地面或海面视距传播涉及到近地面或海面
65m
折射指数梯度，近地面或海面
65km
折射率梯度是研究地面或海面视距传播需要考虑的主要环境影响因素
。
[0004]视距传播是指在发射天线和接收天线间能相互“看见”的距离内，电波直接从发射点传播到接收点
(
有时包括有地面反射波
)
的一种传播方式，又称为直射波或空间波传播
。
视距传播按收发天线所处的空间位置不同，大体上可分为三类：第一类是指地面或海面视距传播，例如中继通信
、
电视
、
广播以及地面上的移动通信等；第二类是指地
(
海
)—
空视距传播，例如雷达探空
、
通信卫星等；第三类是指空
—
空视距传播，例如飞机间
、
宇宙飞行器间的电波传播等，这些传播途径至少有部分是在对流层中，将会引起电波的折射等传播效应
。
在一般大气情形下，无线电系统收发天线之间的直达波最远距离为视距
。
[0005]对于无线电信息系统的规划和论证，对流层电波环境特性研究很大程度上依赖于对流层电波环境参数的获取和统计
。
超过时间概率
50
％的近地面或海面
65m
大气折射率梯度是大气折射率随高度分布的一种很重要的统计参量，它代表近地面或海面
65m
大气折射率梯度参数时间累积
50
％出现的梯度值，近似代表中值状态，该参量需要大量的多年近地面或海面
65m
大气折射率梯度统计而得
。
而近地面或海面
65m
大气折射率梯度过去只能依靠气象梯度仪
、
系留飞艇或高空探空气球进行大气折射率梯度探测，耗费人力物力，而且从快速反应时间来看，因观测时间太长，并且不安全等因素
。
对于大洋
、
大海这样的区域，不可能经常性架设气象梯度仪，施放系留飞艇或高空探空气球，观测条件不容易达到，也不能满足要求
。
因此获取大量的多年近地面或海面
65m
大气折射率梯度值比较困难
。
[0006]国际上主要针对信息系统规划设计，以电波环境特性的统计和电波传播预测的长期统计模式为主，形成了适用于不同频段
、
不同工作方式的电波环境统计模型和传播预测模式
。
这些长期的研究成果在国际上集中反映在国际电信联盟无线通信局
(ITU
‑
R)ITU
‑
R P.453
系列标准等建议中
。
[0007]ITU
‑
R P.453
‑
11
建议书中对海平面折射率
N0、N
S
计算统计利用来自约
1000
个地面站为期5年
(1955
‑
1959
年
)
的表面探测站点数据；
N
S
中的湿项中值和
65m
折射率梯度计算统计使用欧洲中期天气预报中心
(ECMWF)
为期两年
(1992
‑
1993
年
)
的数值天气预报初始化气象数据
(
一天四次
)。
数据范围在经度方面从0°
～
360
°
，在纬度方面从
+90
°
～
‑
90
°
，分辨率为
1.5
°
，
ITU
‑
R P.453
‑
13
建议书中分辨率已提高到
0.75
°
。
不同于网格点的位置的折射率湿项可利用四个最近的网格点值通过双线性插值推导出来
。
数据文件可从无线电通信局获取
。1000m、100m
折射率梯度计算统计使用
99
个探空站为期5年
(1955
‑
1959
年
)
的高空探测数据
。
[0008]除了以国际电信联盟为代表的研究进展外，国际上一些代表性人物及其成果也影响深远
。
通过气象参数直接计算大气折射率的计算公式首先由
B.R.Bean.
和
E.J.Dutton
在其专著
《Radio Meteorlogy》
中系统完整给出
。
这个公式对于频率高于
30GHZ
的电磁波，在通常所遇的气压
、
气温和相对湿度范围内，计算的大气折射率误差在
0.5
％以内
。
科学家们结合无线电信息系统的需求进一步分析发现，对无线电气象影响超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种估算和预测超过时间概率
50
％的近地面或海面大气折射率梯度年平均值的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，以欧洲中尺度天气预报中心的
ERA5
再分析数据为基础，完成赤道一线逐年每一网格点全球超过时间概率
50
％的近地面或海面
65m
大气折射率梯度统计值：基于欧洲中尺度天气预报中心的
ERA5
再分析数据，获取若干年若干个时次的近地面或海面
65m
大气折射率梯度参量，
ERA5
再分析数据的水平分辨率为
0.25
°
，意味着全球被分为
720*1440
个网格点，沿赤道一线被分为
1*1440
个网格点，每一个网格点含有不同高度处的气温
、
气压和湿度；通过
ERA5
再分析数据直接提供的该网格点各高度处的气温
、
气压和湿度，基于大气折射率计算公式计算出各高度处的大气折射率值，然后通过高度内插获取每个网格点每个时次近地面或海面
65m
大气折射率梯度参数；对于单个网格点，将全年每个时次的近地面或海面
65m
大气折射率梯度参数进行累积统计，形成一个超过时间概率
50
％的统计值，重复如此步骤，将赤道一线
1*1440
个网格点的逐年超过时间概率
50
％的近地面或海面
65m
大气折射率梯度统计值求出；步骤2，在赤道一线逐年每一网格点统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉生，郭相明，蔡海强，赵振维，康士峰，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：