[发明专利]一种基于星地链路衰减效应的降雨强度测量方法

权利要求书

1.一种基于星地链路衰减效应的降雨强度测量方法，其特征在于，包括步骤：

(1)确定卫星信号源，在地面架设用于接收卫星信号的卫星天线，建立卫星信号源与卫星天线之间的星地链路；

(2)利用卫星天线在非降雨时和降雨时分别接收卫星信号源发出的卫星信号，记录非降雨和降雨状态下所接收到的卫星信号的强度，将两次信号强度求差，即可得到卫星强度因降雨产生的损耗，即雨致衰减A_rain；从降雨时接收到的卫星信号中提取出卫星信号的频率f、极化方式；

(3)建立雨致衰减与降雨强度关系模型：

A_rain＝aR^βl (1)

其中，α和β为幂律关系系数，l表示卫星信号在降雨区域中的等效传播路径长度，R表示降雨强度；所述α和β的确定方法为：

1)当极化方式为水平线极化时，α和β的计算公式为：

其中，a_i、b_i、c_i、m_α、c_α、a_j、b_j、c_j、m_β、c_β是与极化方式有关的参数，通过查询表1得到：

表1

2)当极化方式为垂直线极化时，α和β的计算公式为：

其中，a_i、b_i、c_i、m_α、c_α、a_j、b_j、c_j、m_β、c_β通过查询表2得到：

表2

3)当极化方式为其它角度线极化或圆极化时，α和β的计算方法为：

首先根据公式(2)、(3)、(4)、(5)分别计算出α_H，β_H，α_V，β_V，然后计算：

α＝[α_H+α_V+(α_H-α_V)cos²θcos2τ]/2 (6)

β＝[α_Hβ_H+α_Vβ_V+(α_Hβ_H-α_Vβ_V)cos²θcos2τ]/2α (7)

其中，θ为星地链路路径的仰角，τ为星地链路信号相对于水平方向的极化偏角，当极化方式为其它角度线极化时，τ为信号相应的极化角，当极化方式为圆极化时，τ＝45°；

(4)计算卫星信号在雨区中的等效传播路径l：

其中，h_R表示雨顶高度，h_s表示天线海拔高度，θ表示卫星天线仰角，k表示等效地球半径因子，a表示平均地球半径；

(5)将步骤(2)得到的雨致衰减A_rain和步骤(4)得到的等效传播路径长度l代入步骤(3)建立的雨致衰减与降雨强度关系模型，得到降雨强度R。

2.根据权利要求1所述的一种基于星地链路衰减效应的降雨强度测量方法，其特征在于，所述步骤(4)中的雨顶高度的获取方法为：通过雷达实测获得，或通过Stutzman模型计算得到。

3.根据权利要求1所述的一种基于星地链路衰减效应的降雨强度测量方法，其特征在于，所述卫星天线为固定天线或自动跟踪天线，能够接收静止或极轨卫星的信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于星地链路衰减效应的降雨强度测量方法，其特征在于，所述卫星包括广播卫星、通信卫星或海事卫星，所述卫星信号包括L、S、C、X、Ku或Ka波段下行信号。