[发明专利]一种微波辐射计自动化定标的方法

说明书

本发明公开了一种微波辐射计自动化定标的方法，包括如下步骤：步骤1，构造大气辐射亮温与地面温度、相对湿度、气压以及红外测云温度的关系表达式；步骤2，通过微波辐射计配置的红外测云传感器实时监测大气中云的红外辐射温度，步骤3，将实测晴空大气辐射亮温作为初始亮温输入值代入以下步骤进行迭代计算。本发明所公开的方法，解决了地基微波辐射计标定时需要提前准备液氮、需要人工参与、以及无法全天时自动化定标的问题。可使地基微波辐射计在长期无人值守时，通过其自带的传感器，自动监测定标时机，并进行自动化的定标，保证长期工作的探测精度。

技术领域

本发明属于大气微波遥感领域，特别涉及该领域中的一种微波辐射计自动化定标的方法。

背景技术

微波辐射计是一种通过被动遥感的方式测量大气的辐射亮温，并通过神经网络等方法反演得到大气温度廓线、相对湿度廓线等大气参数的设备。微波辐射计需要每隔数月进行一次标定，从而保证设备整体所测量的辐射亮温的绝对精度在1K以内(通常允许每月漂移0.1K)。

目前，公知的微波辐射计一般通过液氮定标的方式进行标定。此种方法通过将液氮和常温黑体作为参考源，进行一定的计算得到微波辐射计的增益和底噪声变化，从而实现对微波辐射计进行整机标定。此种方法存在需要提前准备液氮、人工进行操作、受天气和地域影响等问题。因此，建立一种能够择机进行微波辐射计自动化标定的方法具有重要的实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种微波辐射计自动化定标的方法，能在无人值守时提高微波辐射计定标的精度和自动化程度。

本发明采用如下技术方案：

一种微波辐射计自动化定标的方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，构造大气辐射亮温与地面温度、相对湿度、气压以及红外测云温度的关系表达式(1)，再利用晴空的探空数据样本作为真值对关系表达式中的未知参数进行计算和调整；

T_BTK＝a*P+b*T+c*RH+d*T*RH+e*T_C      (1)

式(1)中，T_BTK表示利用探空数据通过大气传输模型计算得到的大气辐射亮温；P、T、RH分别表示地面的气压、温度、相对湿度；Tc表示通过探空数据估算的红外测云温度，使用5年以上的探空数据资料，通过统计回归的方法，得到式(1)中的常数项a、b、c、d、e；

步骤2，通过微波辐射计配置的红外测云传感器实时监测大气中云的红外辐射温度T_CR，当监测出晴空，即T_CR小于-45℃时，认为具备自动定标的天气条件，利用式(1)计算得到实时晴空天顶方向的大气辐射亮温，以计算得到的实时晴空天顶方向的大气辐射亮温作为冷源、常温黑体作为热源，进行外定标，得到微波辐射计的系统增益G和热噪声T_r，则微波辐射计实测的亮温表示为：

T_sky＝T_r+G*V                 (2)

其中，T_sky为实测晴空大气辐射亮温，V为辐射计接收机的输出电压值；

步骤3，将式(2)得到的实测晴空大气辐射亮温T_sky作为初始亮温输入值代入以下步骤进行迭代计算：

步骤31，微波辐射计将测量的天顶角设置成θ，进行不同天顶角测量，测得的大气辐射亮温为T_sky(θ)，将各个天顶角下的亮温T_sky(θ)和平均辐射亮温T_m(θ)代入式(3)求出各个天顶角下的大气总衰减：