[发明专利]利用GNSS信号极化相移的降雨强度山基测量方法

摘要

本发明公开了一种利用GNSS信号极化相移的降雨强度山基测量方法。首先，确定实验地点，架设GNSS双极化接收机，并采集GNSS信号；接着，计算该信号对应的水的相对复介电常数；之后，根据雨滴形状模型和瑞利散射近似的非球形粒子散射算法，获取该信号入射到不同半径的单一雨滴之后的前向散射极化特性；随后，结合雨滴谱分布和信号穿过雨区的过程，获取路径群雨滴对该信号的极化相移，以及该极化相移和降雨强度的数学关系；最后，根据极化相移的实测值，和已获取的数学关系，得到降雨强度。本发明拓展了GNSS信号的应用方向，丰富了降雨强度的获取手段，为降雨强度的区域、实时、被动测量提供新的方法。

主权项

1.一种利用GNSS信号极化相移的降雨强度山基测量方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一，在山顶架设GNSS双极化接收机，该接收机采集穿过降雨区域后的GNSS卫星的前向散射信号，并利用该信号的频率，结合此时的大气温度，计算在该温度和频率条件下的水的相对复介电常数；所述GNSS双极化接收机的天线是圆锥喇叭天线，接收GNSS信号的水平极化分量和垂直极化分量，并将水平极化分量和垂直极化分量的相位相减，得到极化相移测量值Δφ；步骤二，根据获取的水的相对复介电常数，结合雨滴形状模型，利用非球形粒子散射算法，计算该GNSS信号入射到单一雨滴后水平方向的前向散射振幅fh和垂直方向的前向散射振幅fv；步骤三，根据获取的GNSS信号入射到单一雨滴后水平方向的前向散射振幅fh和垂直方向的前向散射振幅fv，结合雨滴谱分布模型，计算GNSS信号经过群雨滴后的差分传播相移KDP；步骤四，根据获取的GNSS信号经过群雨滴后差分传播相移KDP，结合GNSS信号穿过降雨介质的物理过程，得到GNSS极化相移Δφ与降雨强度R的Δφ‑R理论模型；步骤五，根据GNSS双极化接收机测量的极化相移Δφ值和Δφ‑R理论模型，获取降雨强度。