[发明专利]一种基于导航卫星掩星资料同化的SPSA气象参数解算方法

说明书

技术领域

本发明属于GPS气象学领域，具体地说是一种基于导航卫星掩星资料同化的SPSA气象 参数解算方法。

背景技术

无线电掩星观测技术是GPS气象学的一个重要学科，是利用信号的延迟和弯曲来分析大 气参数。GPS导航卫星连续发射L1和L2两个波段的载波信号。载波信号穿过大气层时会发 生延迟和弯曲，被低轨道卫星上的卫星接收机接。在信号接收端对两个波段的载波信号进行 线性组合，可以消除电离层的影响，并计算出中性大气层引起的信号传输延迟量和信号弯曲 角廓线；进一步通过Abel积分变换可以得到大气折射率廓线。弯曲角和大气折射率就是最常 用的GPS掩星资料，它们具有精度高、时间分辨率高、垂直分辨率高、全球覆盖、全天候观 测、易于在业务应用中普及等优点。这些掩星资料同化进数值天气预报模式中，可以明显改 善数值天气预报的初始场，提高数值天气预报的预报能力。掩星资料同化技术中代价函数求 解是关键问题。

现有技术中，一般采用LM迭代法或准牛顿迭代法求解代价函数最优解。这两种方法都 必须先求解代价函数的一阶导数和二阶导数，然后对矩阵方程进行迭代计算，直至达到停止 条件。当观测算子比较复杂时，无法直接计算出一阶导数和二阶导数。需要先设计出观测算 子的切线性算子及其伴随算子，再利用LM迭代法或拟牛顿方法求解。该过程大大增加了算 法的复杂度，而且切线性算子和伴随算子的设计是个难点。

发明内容

本发明是为克服上述现有技术的不足之处，提出了一种基于导航卫星掩星资料同化的 SPSA气象参数求解算法，以期避免设计观测算子的切线性算子和伴随算子，极大地简化代价 函数的求解算法，从而提高求解大气状态向量的效率和可行性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于导航卫星掩星资料同化的SPSA气象参数解算方法的特点是按如下步骤 进行：

步骤1、建立如式(1)所示的掩星资料同化的代价函数J(x)：

J(x)=12(x-xb)TB-1(x-xb)+12(yo-H(x))TR-1(yo-H(x))---(1)]]>