微波通讯链路测量降水

发布时间：2020-05-27 17:48

【摘要】：本文是在中国国家自然科学基金(项目编号:41605122)的资助下完成的。随着第五代无线通信技术的发展,毫米波无线电频段将是未来5G通信网络研究的重要环节。微波通信链路在世界范围内已广泛分布。论文从国际电联建议书(ITU-R)模型出发,利用建议书中微波雨衰特性和Laws-Parsons雨滴谱模型建立的微波链路降雨衰减反演模型。利用微波衰减反演降水可以作为传统降雨测量的补充,从而对进一步提高传统降雨观测的准确度,对实现降水精细化预报及其他气象要素的监测具有非常重要的意义。本文研究的主要内容如下所示:(1)2016年09月,首次在中国科学院大气物理研究所搭建了路径约为0.08km,频段为25 GHz视距模拟信号链路,完成对温度、湿度以及降雨的观测试验;2017年06月,搭建长度约为0.7 km视距模拟微波链路,频段分别为23 GHz、25GHz、28 GHz、38 GHz。利用视距模拟链路主要监测了不同降雨强度,不同频段下微波信号的衰减。利用不同频段下微波信号的衰减值,通过微波降雨反演模型反演计算出雨强,完成与雨滴谱仪测量雨强对比,揭示其准确性。研究发现:当出现降雨时,微波信号衰减显著,雨强越大,微波信号衰减越强。利用雨衰模型反演雨强结果表明:微波链路反演雨强与传统测量雨强相有较好的相关性。(2)利用爱立信、瑞典Hi3G和瑞典气象和水文研究所(SMHI)提供的商用微波(81.625 GHz/71.625 GHz)链路数据,分析计算3.0 km链路上的降雨强度反演计算。研究发现:当商用微波链路长度为3.0 km时,不同商用微波链路反演降雨强度与实际测量相比较,降雨过程反演准确,降雨强度更为接近。与模拟微波链路相比较,商用微波链路反演降雨强度与传统测量降雨强有更好的相关性。并在下一步的研究中,尝试分析试验中误差的原因,从而提高这种检测方法的准确性。
【图文】：

电信,频谱计,美洲国家,邮电

1-1 CEPT（欧洲邮电主管部门大会）,CITEL（美洲国家电信委员会）,APT（亚太电织)三个国际电信组织的 5G 频谱计划[84]以色列、荷兰等国的气象专家验证了利用微波通信链路测量雨强的可行此，未来广泛覆盖的微波通信链路可以被认为是一个地表大气观测网络。络基础设施可以被看作是一个环境传感器网络，每一对相邻移动网络基站一个虚拟环境传感器,无须过多管理而可进行实时观测，在近地面提供准确估计。现有的移动微波通讯链路具有以下优点：（1）覆盖范围广：无线通信网络已在全球广泛部署。网络覆盖广泛的区括在复杂地形上的难以接近的地区，其中使用传统观测大气的方法（雨量象雷达）是不切实际的或在技术上不可能的，特别是在偏远农村地区。利通信网络测量降雨，，可以替代现有技术或与它们协作以实现更好的性能。（2）对象多样性：它是地面附近大气信息的一个新的准确来源，微波通对环境监测的潜力不限于降雨测量，固体颗粒，雾，雪，雨夹雪，冰雹和未来也可能通过无线链路检测, 并且可以用于作为未来研究水蒸汽的价值3]

趋势图,衰减率,趋势图,频率变化

第 13 页共 69 页图 2.1 衰减率与频率变化趋势图（10.5 g / m3）[71]水汽密度为 13 g / m3，大气压强 p=1013 hPa，温度 t=20气衰减、水汽衰减与总衰减都小于 0.1 dB。
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P412

【参考文献】