(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211051813.4 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 姚海峰　曹玉玺　张雷　张恒　 佟首峰　郝群　常帅　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 孙莉莉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种普适性的修正Hufnagel-Valley模型湍 流廓线反演计算方法 (57)摘要 本发明提出一种普适性的修正Hufnagel ‑ Valley模型湍流廓线反演计算方法。 本发明所述 方法包括： 利用测量仪器获取该地区的大气相干 程度数据； 根据大气相干长度数据求得最小数据 方差的r0值； 确定广义Hufnagel ‑Valley模型的 七个参数的取值范围， 精确度G， 比例因子M； 利用 上述参数代入仿真公式求得广义Hufnagel ‑ Valley模型的七个参数值； 由七个参数值得到 该 地区的湍流廓线及大气等晕角廓线。 上述方法通 过基于单一数据获取了有效的湍流廓线信息， 除 了得到湍流廓线外， 还可计算得到大气等晕角； 上述方式无需大量的气象数据作为输入， 避免了 数据采集、 处理的繁琐性， 在实际工程应用中具 有更广泛的适用性。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115544720 A 2022.12.30 CN 115544720 A 1.一种普适性的修正Hufn agel‑Valley模型湍流廓线反演计算方法， 其特征在于， 具体 包括： 利用测量仪器获取某地区的大气相干程度数据； 根据大气相干 长度数据求得最小数据方差的r0值； 确定广义Hufna gel‑Valley模型的七个参数的取值范围、 精确度G和比例因子 M； 利用上述确定的参数代入仿真公式求得广义Hufna gel‑Valley模型的七个参数值； 由七个参数值得到该地区的湍流廓线及大气等晕角廓线。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述利用测量仪器获取某地 区的大气相干 程度数据包括： 利用大气相干长度数据的大气相干长度测量仪、 大气相干长度及等晕角测量仪和激光 雷达仪器准确 测量出该地区的大气相干 长度数据， 记为r0。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据大气相干长度数据求得最小数据 方差的r0值的公式为： 式中： N是样本数据方差； n代表全天的样本数据 值； r0i代表第i个r0数据值； R代表使N达 到最小值时的r0值； 计算可知当 时， 全天r0数据的方差N 最小。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述确定广义Hufnagel ‑Valley模型的七 个参数的取值范围、 精确度G和比例因子 M包括： 广义Hufna gel‑Valley模型的理论公式如下： 式中： a1、 b1、 c三者共同表征对流层顶及以上区域的湍流强度变化情况； a2、 b2二者共同 表征对流层范围的湍流强度变 化情况； a3、 b3二者组合在一起表征边界层层湍流强度变 化情 况； a2表示对流层起始处的湍流强度， a3代表了近地面湍流变 化情况， b1、 b2、 b3代表各湍流层 随高度增 加而衰减的快慢； h是高度。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 根据 该地区的历史湍流廓线数据确定上述 a1、 c、 b1、 a2、 b2、 a3、 b3七个参数的取值范围； 精确度G小于等于0.0001； 比例因子M由该地区平 均大气相干 长度与大气等晕角的比值确定 。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述利用上述确定参数代入仿真公式求得 广义Hufna gel‑Valley模型的七个参数值包括： 首先是仿真公式的确立， 等晕角 θ0和大气相干长度r0都能表征传输路径的大气湍流强 度的强弱变 化情况， r0表示光波通 过大气湍流传播后的衍射极限， θ0表示信标光通 过大气湍 流传播后波前的角度相关性， 二 者都包含 的路径积分项， 整层大气相干 长度、 整层大气等 晕角理论公式如下： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115544720 A 2式中： k＝2π/λ， k是波数， λ是波长； z是传输路径； h是高度； 将式(2)分别代入式(3)、 式 (4)， 求得整层r0、 θ0的展开式如下： 运用式(7)对式(5)、 (6)进行化简， Γ(z)函数 是Gamma函数， 化简结果如下： 联立式(8)、 (9)得： 由上式(10)可知整层大气相干长度与整层大气等晕角之间存在一定关系； 将式(10)变 形如下： 由式(11)即可求 解出θ0。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 通过r0求解出θ0， 前提是要确定a1、 c、 b1、 a2、 b2、 a3、 b3七个参数的值， 所述七个参数的值求解方法具体为： 已知某一天的r0数据值， 首先 通过式(1)求出N达到最小值时的R值， 再输入选定的a1、 c、 b1、 a2、 b2、 a3、 b3七个参数范围、 比 例因子M的取值范围和精确度G， 由式(12)即可仿真得 出七个参数值： 式中： Ri是计算得到的第 i个r0值； θi是计算得到的第 i个θ0值； G是精确度； Mmax、 Mmin分别 是比例因子 M的上下限。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述由七个参数值得到该地 区的湍流廓线权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115544720 A 3