基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法、系统及产品与流程

本发明涉及冰晶粒子观测仪器数据分析，尤其涉及一种基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法、系统及产品。

背景技术：

1、冰云主要受潜在的物理过程影响，对大气中潜热释放和辐射传输过程有着重要影响。卷云是冰云中最常见的形式，覆盖面积约为地球表面的20%。开展冰晶粒子的观测对于气象科学和环境研究具有重要意义。首先，冰晶粒子的形状和分布直接影响云的微物理结构，通过观测和分类冰晶粒子，可以更好地理解云的形成、发展和降水机制。其次，冰晶粒子的存在对天气和气候模拟具有重要影响，准确观测冰晶粒子有助于改善天气预报和气候模型的精度。在环境污染方面，冰晶粒子在大气中吸附和传播污染物，通过了解其分布和特性，可以更好地评估环境污染的影响。在航行安全方面，冰晶粒子对飞机和航空器的飞行安全至关重要。观测冰晶粒子有助于预测结冰条件，以便采取相应的措施。

2、在自然云中，水汽或液态水在冰核上通过凝华或凝结形成冰晶，冰晶进一步在空气中增长，其粒子直径分布范围可从几十微米至10000微米。随着观测技术的发展，冰晶粒子的观测经历了从手工收集到自动收集的转变，所能观测到的粒径范围也在不断扩大，获取到的粒子信息也逐渐丰富。但是，不同仪器的观测范围存在较大的差距，例如，二维立体成像探针(2-d stereo probe，2d-s)和降水成像探针（precipitation imaging probe，pip）观测的冰晶粒子的直径范围不同。目前在计算冰晶粒子数浓度谱分布数据时，只使用一种冰晶粒子观测仪器的观测数据，粒径范围不够理想。

技术实现思路

1、本发明旨在解决无法利用多种冰晶粒子观测仪器的观测数据计算冰晶粒子数浓度谱分布数据的问题。为此，本发明提供一种基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法、系统及产品，将不同冰晶粒子观测范围的冰晶粒子观测仪器的观测数据融合在一起，可以为了解冰晶粒子分布提供更丰富的数据，提高对冰晶粒子特性的理解，进而提高微物理过程在模式中的参数化的准确率，改善数值预报结果。

2、本发明提供基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，采用的技术方案如下：包括：

3、获取多种冰晶粒子观测仪器的观测数据和观测准确性；

4、根据每种所述冰晶粒子观测仪器的观测数据，分别计算冰晶粒子数浓度谱分布；

5、根据所述冰晶粒子观测仪器的观测准确性，对多个所述冰晶粒子数浓度谱分布进行融合，得到融合的冰晶粒子数浓度谱分布。

6、进一步的，所述观测数据是多种冰晶粒子观测仪器在相同采样时间对相同区域的观测数据。

7、进一步的，所述冰晶粒子数浓度谱分布的融合次数为一次以上，每次融合两个所述冰晶粒子数浓度谱分布。

8、进一步的，融合两个所述冰晶粒子数浓度谱分布的计算公式为：

9、

10、其中，表示融合后的冰晶粒子数浓度谱分布，和分别表示参与融合的两个冰晶粒子数浓度谱分布，表示冰晶粒子的直径，表示的观测准确性优于的观测准确性的冰晶粒子直径阈值，表示的观测准确性优于的观测准确性的冰晶粒子直径阈值，表示权重系数，

11、。

12、进一步的，所述冰晶粒子观测仪器的种类的数量为两个以上。

13、进一步的，所述冰晶粒子观测仪器的种类包括二维立体成像探针、降水成像探针、云粒子探针、云粒子图像探头和前散射径谱计观测器。

14、进一步的，根据所述冰晶粒子观测仪器的观测数据，计算冰晶粒子数浓度谱分布的过程为：

15、所述冰晶粒子观测仪器的观测数据包括二维粒子平面图像、采样时间和采样过程的气流通过速率；

16、根据所述二维粒子平面图像，统计得到冰晶粒子的直径和数量；

17、根据所述冰晶粒子的直径、数量和采样时间，计算得到单位时间内的采样冰晶粒子个数；

18、根据所述采样过程的气流通过速率，以及冰晶粒子观测仪器的采样探针的截面面积，计算得到单位时间内的采样体积；

19、根据所述单位时间内的采样冰晶粒子个数和单位时间内的采样体积，计算得到冰晶粒子在单位时间单位空间内的数浓度分布；

20、设定粒子直径步长间距，根据所述冰晶粒子在单位时间单位空间内的数浓度分布，计算得到冰晶粒子数浓度谱分布，所述冰晶粒子数浓度谱分布表示单位时间单位空间内的冰晶粒子的数浓度在每一个单位粒子直径步长间距内的数量。

21、本发明还提供基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合系统，采用的技术方案如下：包括：数据获取模块、冰晶粒子数浓度谱分布计算模块和融合模块，所述数据获取模块分别与所述冰晶粒子数浓度谱分布计算模块、融合模块连接，所述冰晶粒子数浓度谱分布计算模块与所述融合模块连接，

22、所述数据获取模块，用于获取多种冰晶粒子观测仪器的观测数据和观测准确性；

23、所述冰晶粒子数浓度谱分布计算模块，用于根据每种所述冰晶粒子观测仪器的观测数据，分别计算冰晶粒子数浓度谱分布；

24、所述融合模块，用于根据所述冰晶粒子观测仪器的观测准确性，对多个所述冰晶粒子数浓度谱分布进行融合，得到融合的冰晶粒子数浓度谱分布。

25、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法。

26、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

27、1.本发明对多种不同冰晶粒子观测仪器观测的冰晶粒子数据进行融合处理，得到较大冰晶粒子直径范围的冰晶粒子数浓度分布，可以为了解冰晶粒子分布提供更丰富地数据，增强对冰晶粒子特性地理解，进而提高微物理过程在模式中参数化的准确率。

28、2.本发明通过对比不同冰晶粒子观测仪器的观测准确性，确定观测准确性较高的冰晶粒子的直径的范围，以及观测准确性相当的冰晶粒子的直径的范围。对于观测准确性相当的冰晶粒子的直径的范围，本发明采用线性权重，对冰晶粒子数浓度谱分布进行融合，融合结果准确，且融合结果不受融合次数、顺序的影响，可以以任意顺序融合多种冰晶粒子观测仪器的冰晶粒子数浓度谱分布。

29、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，所述观测数据是多种冰晶粒子观测仪器在相同采样时间对相同区域的观测数据。

3.如权利要求1所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，所述冰晶粒子数浓度谱分布的融合次数为一次以上，每次融合两个所述冰晶粒子数浓度谱分布。

4.如权利要求3所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，融合两个所述冰晶粒子数浓度谱分布的计算公式为：

5.如权利要求1-4任一项所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，所述冰晶粒子观测仪器的种类的数量为两个以上。

6.如权利要求5所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，所述冰晶粒子观测仪器的种类包括二维立体成像探针、降水成像探针、云粒子探针、云粒子图像探头和前散射径谱计观测器。

7.如权利要求1所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，其特征在于，根据所述冰晶粒子观测仪器的观测数据，计算冰晶粒子数浓度谱分布的过程为：

8.基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合系统，其特征在于，用以执行如权利要求1至7任一项所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法，包括：数据获取模块、冰晶粒子数浓度谱分布计算模块和融合模块，所述数据获取模块分别与所述冰晶粒子数浓度谱分布计算模块、融合模块连接，所述冰晶粒子数浓度谱分布计算模块与所述融合模块连接，

9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法。

技术总结本发明涉及冰晶粒子观测仪器数据分析技术领域，具体公开了基于多种冰晶粒子观测仪器的数据融合方法、系统及产品，方法包括：获取多种冰晶粒子观测仪器的观测数据和观测准确性；根据每种所述冰晶粒子观测仪器的观测数据，分别计算冰晶粒子数浓度谱分布；根据所述冰晶粒子观测仪器的观测准确性，对多个所述冰晶粒子数浓度谱分布进行融合，得到融合的冰晶粒子数浓度谱分布。本发明将不同冰晶粒子观测范围的冰晶粒子观测仪器的观测数据融合在一起，可以为了解冰晶粒子分布提供更丰富的数据，提高对冰晶粒子特性的理解，进而提高微物理过程在模式中的参数化的准确率，改善数值预报结果。技术研发人员：胡亚超,蔡俊华,李进梁受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/20