[发明专利]一种用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算方法

权利要求书

1.一种用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算方法，该方法的输入为雷达反射率因子，输出为待反演的卷云微物理参数，包括冰晶粒子的粒子几何平均直径、粒子数密度和粒子谱分布宽度，其特征在于，包含步骤：

S1、利用DDA算法来计算太赫兹频段的粒子散射特性数据，令D_a为粒子直径，N(D_a)为设定的卷云冰晶粒子分布函数，D_ga、N_Ta和σ_a分别表示N(D_a)中的粒子几何平均直径、粒子数密度和粒子谱分布宽度，计算得到卷云中冰水含量IWC_a和卷云有效粒子半径r_ea，以及米散射雷达反射率因子Z_{e_a}；

S2、计算瑞利散射下的雷达反射率因子Z_{Ray_a}，令f_a＝Z_{e_a}/Z_{Ray_a}；

S3、将f_a作为修正参数，建立修正后的太赫兹频段卷云粒子前向物理模型，y＝F(x)＝Z_dB，其中

Z_Ray为瑞利反射率因子，K_ice为冰介电常数，K_liq为水介电常数，x为待计算量，其中D_g、N_T和σ分别表示待反演的冰晶粒子的粒子直径、粒子数密度和粒子谱分布宽度；

S4、计算x与先验数据x_a的差值，以该差值的转置和先验数据协方差S_a逆矩阵的乘积为权值；计算10log₁₀Z_{e_a}与前向物理模型值Z_dB的差值，以该差值的转置和系统误差协方差S_y逆矩阵的乘积为权值；两个差值分别加权后求和，得到代价函数；最小化代价函数，得到待反演变量的迭代公式；将S1中设置的D_ga、N_Ta和σ_a加上随机误差作为迭代初值，设置收敛条件和迭代次数上限，求得卷云微物理参数D_g、N_T和σ的反演结果；其中

2.如权利要求1所述的用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算方法，其特征在于，步骤S2中，通过计算的米散射的雷达反射率因子Z_{e_a}和瑞利散射下雷达反射率因子Z_{Ray_a}建立的前向模型修正参数f_a具体为，

其中λ为太赫兹雷达发射信号的波长，D_min和D_max分别为的卷云冰晶粒子直径的最小值和最大值，D为卷云冰晶粒子直径，σ_bk(D)表示直径为D的冰晶粒子的后向散射截面，N(D)为设定的卷云冰晶粒子谱分布函数。