[发明专利]一种检测多源被动微波资料无线电频率干扰的方法

说明书

本发明公开了一种检测多源被动微波资料无线电频率干扰的方法，包括检测部分与反演部分，检测部分负责一维变分迭代计算收敛度量，迭代结束后，根据收敛度量值检测出无线电频率干扰信号的分布和强度；反演部分负责计算所需要的地球物理参数。本发明方法可检测不同表面类型、不同微波传感器观测资料中的无线电频率干扰信号的空间分布，可以量化多源微波资料中无线电频率干扰信号的强度；本发明结合无线电频率干扰信号订正算法，可重新使用卫星微波资料同化中因误差较大而被剔除的数据，提高星载微波数据在资料同化和数值天气预报中的利用率；本发明用一维变分反演地球物理参数反推出微波亮温数据中存在的无线电频率干扰信号，方法简单，计算量小。

技术领域

本发明属于大气微波遥感领域，涉及一种检测多源被动微波资料无线电频率干扰的方法。

背景技术

微波观测资料可以提供各种天气条件下的陆表和大气信息，星载被动微波传感器在数值天气预报模式及资料同化中占有愈来愈重要的地位。然而，由于近年来无线电频谱的科学和商业用户之间的冲突日益加剧，无线电频率干扰对被动和主动微波遥感的影响日益严重。主动微波传感器发射信号或表面反射辐射信号很容易覆盖地表产生的相对较弱的热发射辐射信号，使得微波传感器接收的信息混杂了来自真实地表状况以外的辐射信息。因此，给被动微波传感器设定专门的保护频段，让它们在这些频段内优先工作，而国际法规则会禁止主动微波发射机在这些波段内发出超过规定的能量。尽管如此，这些在微波波段的受保护的频段很少，其中一些频段很窄。然而，由于微波频段在商业活动中的应用越来越广泛，微波观测数据正越来越多地受到无线电频率干扰的影响。目前，在日常业务中正广泛使用的星载微波传感器，诸如卫星EOS/Aqua上的AMSR-E、卫星Coriolis上的WindSat、卫星FY-3上的MWRI和卫星GCOM-W1上的AMSR-2等，均不同程度地受到无线电频率的干扰，特别是微波低频观测通道受到干扰较为严重。而且，低频微波资料的准确性很大程度上影响着地表参数(如地表温度、土壤湿度、植被、雪盖、海冰)反演的精度。如果不能准确地检测和剔除，这种干扰往往导致较大的反演误差，从而显著降低现有以及将来被动微波资料的使用效率。

以往的研究开发了各种各样的检测星载微波辐射计资料中无线电频率干扰信号的方法。Li等(2004)最初提出了用频谱差法来检测无线电频率干扰，确定了AMSR-E在C和X波段的观测值中无线电频率干扰信号的强度和分布范围，随后进一步提出了用主成分分析法来分析陆地区域的无线电频率干扰分布特征；Njoku等(2005)提出了统计平均值和标准差分析法，得出的研究结果是AMSR-E在6.925GHz和10.67GHz通道受无线电频率干扰影响的区域分别处于不同的地理位置；Li等(2006)接着又提出了可以用多通道回归算法来识别WindSat数据中分布于洋面上的无线电频率干扰信号；Lacava等(2016)用多时相法分析了AMSR-E C波段的陆面无线电频率干扰；Zou等(2012)提出用主成分分析法可以检测MWRI陆地表面的无线电频率干扰分布；Zhao等(2013)改进了主成分分析法，提出用双主成分分析法分析WindSat资料在积雪覆盖地区的无线电频率干扰分布；官莉等(2014)提出可用简化的主成分分析法对欧洲陆地区域的AMSR-E无线电频率干扰进行检测。而对于多样的地表覆盖状况，不同检测方法的效果对不同的地表状况有局限性，有的甚至完全不适用于另一种地表状况。因此，本发明提供的一种检测多源被动微波资料无线电频率干扰的方法可以很好地在晴空/有云大气状况下，针对多种地表覆盖状况，对多种星载微波传感器资料中的无线电频率干扰进行检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种检测多源被动微波资料无线电频率干扰的方法，以采用一种通用的检测方法即可检测不同表面类型(裸地表面、不同植被覆盖陆地表面、积雪覆盖表面、冰盖表面、洋面)不同微波传感器观测资料(AMSR-E、MWRI、Windsat、AMSR-2)中的无线电频率干扰信号。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：