[发明专利]基于GNSS信号去极化效应的降雨强度地基监测方法

权利要求书

1.一种基于GNSS信号去极化效应的降雨强度地基监测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1，利用Ray公式，计算雨滴的相对复介电常数，根据实际雨滴形状近似模型，采用瑞利近似椭球形粒子散射算法，计算GNSS信号入射到不同半径的单一雨滴后水平方向的前向散射振幅f_h和垂直方向的前向散射振幅f_v；

步骤2，根据步骤1所获取的GNSS信号入射到不同半径的单一雨滴后水平方向的前向散射振幅f_h和垂直方向的前向散射振幅f_v，利用雨滴谱分布，计算GNSS信号经过群雨滴后水平方向的传播常数k_h和垂直方向的传播常数k_v；

步骤3，根据步骤2所获取的GNSS信号经过群雨滴后水平方向的传播常数k_h和垂直方向的传播常数k_v，采用数值模拟，获取描述GNSS信号去极化效应的交叉极化分辨率XPD与降雨强度R的XPD-R关系模型；

步骤4，利用GNSS极化信号接收机测量的交叉极化分辨率XPD值，根据步骤3获取的交叉极化分辨率XPD与降雨强度R的XPD-R关系，得到降雨强度。

2.根据权利要求1所述的基于GNSS信号去极化效应的降雨强度地基监测方法，其特征在于：所述步骤1中，所用Ray公式为

ϵ'=ϵ∞+(ϵs-ϵ∞)[1+(λsλ)1-αsin(απ2)]1+2(λsλ)1-αsin(απ2)+(λsλ)2(1-α)]]>

ϵ''=(ϵs-ϵ∞)(λsλ)1-αcos(απ2)1+2(λsλ)1-αsin(απ2)+(λsλ)2(1-α)+σλ18.8496×1010]]>

其中

σ＝12.5664×10⁸

ε_∞＝5.27134+2.16474×10^-2t-1.31198×10^-3t²

α=16.8129t+273+6.09265×10-2]]>

上述式中λ为工作波长(cm)，t为温度(℃)，该公式适用范围为-20℃到50℃的温度；

实际雨滴形状近似模型为，

ab=]]>

1req≤0.51.0048+0.0114*req10-10.512*(req10)2+29.456*(req10)3-26.832*(req10)40.5<req≤4.5]]>

其中,a是雨滴短半轴(cm)，b是雨滴长半轴(cm)，r_eq是和实际雨滴等体积的球体等效半径(cm)；

瑞利近似椭球形粒子散射算法公式为

m=ba,A1=12(m2-1)(m2m2-1tan-1m2-1-1),A2=1-2A1]]>

fh=k2ab23ϵ-11+(ϵ-1)A1]]>

fv=k2ab23[ϵ-11+(ϵ-1)A1cos2α+ϵ-11+(ϵ-1)A2sin2α]]]>

其中，a是雨滴短半轴，b是雨滴长半轴，k为自由空间传播常数，α为入射角。