[发明专利]基于单站多星与多站组网的近地面二维降雨场重构方法及系统

权利要求书

1.基于单站多星与多站组网的近地面二维降雨场重构方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

(1)在探测区域的地面布设单站多星接收站，每个单站多星接收站通过配置的多个固定天线分别接收多颗卫星的下行信号，n个单站多星和m颗卫星之间的星地链路路径互相交叉，形成具有n×m条星地链路的密集网络；

(2)在降雨器件，设置采样时间点，记采样时间点总数为T；在每个采样时间点t采集各星地链路上卫星的下行信号，并根据卫星信号频率f和采样得到的信号强度信息P_r计算各星地链路上的雨致衰减；

(3)将探测区域近地面二维平面划分为多个互不重叠的矩形方格，计算每条星地链路在各个矩形方格中的投影分量；

(4)构建雨衰方程组：

Dγ＝A_r

A_r＝[A_rain，1(1，f₁)，…，A_rain，1(T，f₁)，A_rain，2(1，f₂)，…，A_rain，2(T，f₂)，…，…，A_rain，n×m(T，f_n×m)]^T

γ＝[γ₁，γ₂，γ₃，…，γ_N×M]

D＝[D₁(1)，…，D₁(T)，D₂(1)，…，D₂(T)，…，D_n×m(1)，…，D_n×m(T)]^T

其中，A_rain，i(t，f_i)表示第i条星地链路在采样时间点t雨致衰减，f_i表示第i条星地链路上卫星的信号频率，i∈[1，2，…，n×m]；γ为待解降雨特征衰减向量，γ_j是第j个矩形方格内的降雨特征衰减，j∈[1，2，…，N×M]；D_i(t)＝[d_i，1(t)，d_i，2(t)，d_i，3(t)，…，d_i，N×M(t)]，d_i，j(t)表示采样时间点t第i条星地链路在第j个矩形方格上的投影分量，若第i条星地链路未经过第j个矩形方格，则d_i，j(t)＝0；

(5)求解雨衰方程组，得到降雨特征衰减向量γ；由雨强和降雨特征衰减的关系重构降雨强度分布矩阵：

R＝f(γ)

其中，f()表示雨强和降雨特征衰减的函数关系；

(6)将步骤(5)中得到的降雨强度与各矩形方格对应，完成近地面二维降雨场的重构。

2.根据权利要求1所述的基于单站多星与多站组网的近地面二维降雨场重构方法，其特征在于：

计算星地链路上的雨致衰减的方法为：

A_rain(t，f)＝P_tran+G_tran+G_r-A_sci(t，f)-A_gas(t，f)-A_cloud(t，f)-P_r(t)

其中，A_rain(t，f)表示采样时间点t的降雨衰减；P_tran，Gtran和G_r为常值，P_tran表示星地链路上卫星的发射功率，G_tran表示卫星的天线增益，G_r表示星地链路上地面接收天线的增益；A_sci(t，f)表示采样时间点t对流层内湍流引起的闪烁衰减，A_gas(t，f)表示采样时间点t水汽和氧气引起的气体衰减，A_cloud(t，f)表示在采样时间点i云引起的衰减；P_r(t)表示星地链路中的单站多星接收站在采样时间点t接收到的卫星下行信号的信号强度信息。