[发明专利]基于频率-精度映射的毫米波衰减信号采集系统及方法

权利要求书

1.基于频率-精度映射的毫米波衰减信号采集系统的采集方法，该采集系统构成包括地面监测站、终端服务器、毫米波发射器、信号采集器和信号发射器，地面监测站将预报信息和实测值发送到终端服务器，终端服务器与毫米波发射器信号连接，毫米波发射器发射的毫米波通过信号采集器采集，信号采集器与信号发射器连接，信号发射器将毫米波信号发送到终端服务器，包括以下步骤：

（1）地面监测站将各环境要素的预报信息和真实监测值发送到终端服务器；预报信息可初步提供环境要素的预报强度，采用数据库当前存储的最佳毫米波发射频率作为初始监测频率来监测单个环境要素，毫米波发射器发射3次信号用来监测该环境要素，并记录下3次的毫米波信号衰减值，若数据库中没有存储最佳毫米波发射频率，当前环境要素的毫米波发射频率选用38Ghz作为初始监测频率发射3次信号用来监测该环境要素，并记录下3次的毫米波信号衰减值；

（2）引入评价不同毫米波频率下监测环境要素精度的函数，函数中Y表示步骤（1）中通过毫米波监测频率下监测3次得到的毫米波信号衰减值的算术平均值通过反演后得到的环境要素的强度，R表示地面监测站提供的该毫米波发射器发射3次信号时间段的环境要素的真实强度，I表示环境要素在不同的毫米波监测频率下的监测精度，建立一个因变量为监测精度I，自变量为微波发射频率x的函数，建立评价函数，从而建立毫米波监测频率和精度的映射关系，设定初始目标监测精度；

（3）进行正向搜索，正向搜索方式如下：若，则终端服务器先记录该环境要素在该强度和当前监测频率的映射关系，并在数据库中更新为该环境要素在该强度的最佳监测频率，同时，在附近取两点和，即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算数平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，以交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；若，则在附近取两点和，即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算数平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，以交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；以作为发射频率监测三次该环境要素，通过监测三次的毫米波衰减值的算术平均值反演得到该环境要素的强度，求得；若，则终端服务器先记录该环境要素在该强度和当前监测频率的映射关系，并在数据库中更新为该环境要素在该强度的最佳监测频率，同时，在附近取两点和，即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算术平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，以交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；若，则即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算术平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；

（4）反复进行步骤（3）操作，当没找到比目标监测精度更高的毫米波发射频率时，即在当前目标监测精度下利用差商作为斜率做直线找下一个监测频率100次以上并在30-300Ghz毫米波频率之间的没有找寻到监测该环境要素的最佳毫米波发射频率，则认为在毫米波发射频段内无法找到满足当前设定目标监测精度的毫米波发射频率，并暂时终止在当前设定目标监测精度下的搜寻，随后立即将设定目标精度降低一个百分点，继续重复步骤（3）操作，当监测环境要素精度高于99%时自动停止搜寻，当监测环境要素精度低于80%时，进入步骤（5）；

（5）进行逆向搜索，逆向搜索方式如下：当初始目标监测精度已经降低到时且当前毫米波衰减值反演后的监测精度为时，将目标监测精度升高一个百分点，令，在附近取两点和，即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算数平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，以交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；以作为发射频率监测三次该环境要素，通过监测三次的毫米波衰减值的算术平均值反演得到该环境要素的强度，求得；若，则终端服务器先记录该环境要素在该强度和当前监测频率的映射关系，并在数据库中更新为该环境要素在该强度的最佳监测频率，在附近取两点和，即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算术平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，以交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；若，则即以为基准增加和减少0.1Ghz来监测该环境要素，分别记录下用和作为发射频率下监测三次该环境要素在该强度下的算术平均反演值和，并用，，三点做二阶差商代替导数，以点（，）作一条斜率为的直线与直线相交，交点（，）的横坐标确定作为下一个监测频率；反复进行以上操作，在当没找到比目标监测精度更高的毫米波发射频率时，即在当前目标监测精度下利用差商作为斜率做直线找下一个监测频率100次以上并在30-300Ghz的毫米波频率之间没有找寻到监测该环境要素的最佳毫米波发射频率，则认为暂时在毫米波发射频段内无法找到满足当前设定目标监测精度的毫米波发射频率，并暂时终止在当前设定目标监测精度下的搜寻，随后立即将设定目标精度升高一个百分点，随后不断升高目标监测精度继续重复进行上述逆向搜寻最佳毫米波发射频率的步骤，当将目标监测精度升高到99%时依然无法找到该环境要素在该强度下的最佳毫米波发射频率时，重复步骤（3），目标监测精度在80%到99%之间利用差商代替斜率做直线的方法交替使用正向搜寻和逆向搜寻来找该环境要素在该强度下的最佳毫米波发射频率。