CN113064130B - 粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品 - Google Patents

粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品。该方法包括：根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定第一功率谱分布和第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异；第一功率谱分布与大气垂直运动无关；根据多普勒速度差异和粒子下落速度差异确定第二高度上的大气垂直运动；根据第二功率谱分布和第二高度的大气垂直运动，确定第二高度的粒子谱分布。从而，提高了反演云中降水粒子谱分布的准确性。

Description

粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品
技术领域
本申请涉及大气主动遥感探测技术，尤其涉及一种粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品。
背景技术
利用雷达的探测数据准确获取降水云中的粒子谱分布，对于了解云中降水微物理过程以及对大气状态的正确模拟至关重要。
雷达探测得到的功率谱分布中，包括了大气湍流和粒子运动两种信息，为了准确获取粒子谱分布，通常需要采用两种不同频段的雷达进行联合反演，例如，采用降水频段雷达和短波长雷达联合反演。
这种降水频段雷达和短波长雷达联合反演的方法需要有足够大的雨滴以产生显著的米氏散射特征，但强降水又会引起较大的电磁衰减，导致短波长雷达探测能力较差，因此准确性较低。
发明内容
本申请提供一种粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品，提高了粒子谱分布的准确性。
第一方面，本申请提供一种降水云中的粒子谱分布确定方法，包括：
步骤A：根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在所述第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异；所述第一功率谱分布与大气垂直运动无关；
步骤B：根据所述多普勒速度差异和所述粒子下落速度差异确定所述第二高度上的大气垂直运动；
步骤C：根据所述第二功率谱分布和所述第二高度的大气垂直运动，确定所述第二高度的粒子谱分布，并将所述第二高度作为新的第一高度，将所述第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的第一功率谱分布，重复执行步骤A-步骤C，直至确定出预设高度的粒子谱分布。
在一种实施方式中，所述确定所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布中的多普勒速度差异和粒子下落速度差异，包括：
根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，使用代价函数确定所述普勒速度差异；
根据所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布确定所述第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异；
根据所述众数粒径差异确定所述粒子下落速度差异。
在一种实施方式中，所述代价函数是所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布和多普勒速度差异的函数；
所述根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，使用代价函数确定所述多普勒速度差异，包括：
根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，将使所述代价函数最小时的多普勒速度差异，确定为所述多普勒速度差异。
在一种实施方式中，所述根据所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布确定所述第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异，包括：
根据所述第一功率谱分布确定第一回波强度，以及所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和影响占比，并根据所述第二功率谱分布确定第二回波强度；
将所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响占比确定为所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，并根据所述第二回波强度和所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，确定所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响量；
根据所述第一回波强度、所述第二回波强度、所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响量，确定第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异。
在一种实施方式中，所述根据所述第二功率谱分布和所述第二高度的大气垂直运动，确定所述第二高度的粒子谱分布，包括：
根据所述第二高度的大气垂直运动和所述第二高度上的大气湍流谱展宽，确定所述第二高度的大气湍流谱分布；
采用所述第二高度的大气湍流谱分布对所述第二功率谱进行反卷积，得到所述第二高度的粒子谱分布。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
获取所述第二高度的水平风速；
根据所述第二高度的水平风速确定所述第二高度的大气湍流谱展宽。
第二方面，本申请提供一种降水云中的粒子谱分布确定装置，包括：
第一处理单元，用于执行步骤A：根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在所述第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异；所述第一功率谱分布与大气垂直运动无关；
第二处理单元，用于执行步骤B：根据所述多普勒速度差异和所述粒子下落速度差异确定所述第二高度上的大气垂直运动；
第三处理单元，用于执行步骤C：根据所述第二功率谱分布和所述第二高度的大气垂直运动，确定所述第二高度的粒子谱分布，并将所述第二高度作为新的第一高度，将所述第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的第一功率谱分布，重复执行步骤A-步骤C。
在一种实施方式中，所述第一处理单元用于：
根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，使用代价函数确定所述普勒速度差异；
根据所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布确定所述第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异；
根据所述众数粒径差异确定所述粒子下落速度差异。
在一种实施方式中，所述代价函数是所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布和多普勒速度差异的函数；
所述第一处理单元用于：
根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，将使所述代价函数最小时的多普勒速度差异，确定为所述多普勒速度差异。
在一种实施方式中，所述第一处理单元用于：
根据所述第一功率谱分布确定第一回波强度，以及所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和影响占比，并根据所述第二功率谱分布确定第二回波强度；
将所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响占比确定为所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，并根据所述第二回波强度和所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，确定所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响量；
根据所述第一回波强度、所述第二回波强度、所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响量，确定第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异。
在一种实施方式中，所述第三处理单元用于：
根据所述第二高度的大气垂直运动和所述第二高度上的大气湍流谱展宽，确定所述第二高度的大气湍流谱分布；
采用所述第二高度的大气湍流谱分布对所述第二功率谱进行反卷积，得到所述第二高度的粒子谱分布。
在一种实施方式中，所述第三处理单元用于：
获取所述第二高度的水平风速；
根据所述第二高度的水平风速确定所述第二高度的大气湍流谱展宽。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器连接；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于在所述计算机程序被执行时，实现如第一方面或第一方面的实施方式中任一项所述的方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上如第一方面或第一方面的实施方式中任一项所述的方法。
第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面或第一方面的实施方式中任一项所述的方法。
本申请提供一种粒子谱分布的确定方法、装置、存储介质及程序产品，采用一部单频雷达在相邻高度的功率谱分布数据进行反演，反演过程中不需要借助其他假设条件或模型，也不需要多部不同频段雷达联合反演，与多频雷达系统联合反演相比，本申请实施例的方法不受多频雷达探测能力差异大的影响、波束宽度差异影响、不同波长雷达的粒子衰减影响以及不同雷达系统的标定差异影响，不涉及复杂的多频雷达协同观测以及数据协同处理，观测系统统一，结果准确性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的粒子谱分布的确定方法的流程示意图；
图2为本申请另一实施例提供的粒子谱分布的确定方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的粒子谱分布的确定装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
利用雷达的探测数据准确获取降水云中的粒子谱分布，对于了解云中降水微物理过程以及对大气状态的正确模拟至关重要。水蒸气冷凝、液滴间碰撞和结合、蒸发等微物理过程以及非饱和空气和水滴破裂等垂直分布特征，直接影响地面降水、平均雨滴直径等降水参量，通过潜热、冷却直接影响降水系统演变。因此，如何准确获取降水云中的粒子谱分布是气象雷达遥感研究的一个重要课题。
由于雷达探测得到的功率谱分布中，包括了大气湍流和粒子运动两种信息，为了准确获取粒子谱分布，相关技术中通常需要采用两种不同频段的雷达进行联合反演。例如，采用降水频段雷达和短波长雷达联合反演，这种降水频段雷达和短波长雷达联合反演的方法需要有足够大的雨滴以产生显著的米氏散射特征，但强降水又会引起较大的电磁衰减，导致短波长雷达探测能力较差，因此准确性较低，并且应用场景也受到限制。
此外，还有采用甚高频雷达与降水频段雷达进行联合反演的方法，但是甚高频雷达与降水频段雷达的波束空间的时空尺度差异较大，导致这种反演方法的准确性也较低。
从以上介绍可以看出，采用两种不同频段的雷达进行联合反演的方法存在各种缺陷导致准确性较差。因此，亟需一种更为准确的方法。地基垂直探测雷达的功率谱分布是反演粒子谱分布的一个可行的探测数据，由于功率谱分布中包括了大气湍流和粒子运动两种信息，因此存在的问题就是如何从探测得到的功率谱分布中剔除大气湍流影响。
大气湍流运动对功率谱分布的影响包括大气垂直运动的多普勒速度改变，而雷达探测接近地面的初始高度上的功率谱分布数据没有大气垂直运动影响，因此，可以将初始高度上的功率谱分布作为粒子谱分布，通过计算相邻高度之间的功率谱分布中的多普勒速度差异，再对多普勒速度差异中的粒子下落速度改变影响进行订正后提取相邻高度中的大气垂直运动，从而根据得到的大气垂直运动在功率谱分布中剔除大气湍流影响，得到粒子谱分布，对相邻高度进行迭代，从而利用一个雷达的功率谱分布即可完成液态区的全部高度反演。
下面，将通过具体的实施例对本申请提供的粒子谱分布的确定方法进行详细地说明。可以理解的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本申请实施例提供的粒子谱分布的确定方法的流程示意图。该方法的执行主体为粒子谱分布的确定装置，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现。如图1所示，该方法包括：
S101、根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定第一功率谱分布和第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异。
其中，第一功率谱分布与大气垂直运动无关。
雷达探测接近地面的初始高度上的功率谱分布数据没有大气垂直运动影响，因此，可以将初始高度上的功率谱分布作为粒子谱分布。本实施中，在对第一个相邻高度进行迭代时，第一高度即为雷达探测的接近地面的初始高度，第二高度为第一高度之上的相邻高度。本申请实施例中的雷达可以为一部单频非降水衰减频段雷达，例如C波段雷达或S波段雷达等。
相邻两个高度中，雷达探测的功率谱分布的多普勒速度差异中包括了大气垂直运动的影响以及粒子下落速度差异。当相邻两个高度中，低层高度的功率谱分布没有大气垂直运动影响时，两个高度的雷达探测功率谱分布的多普勒速度差异中包括了低层高度之上相邻高度的大气垂直运动的影响以及两个高度的粒子下落速度差异。即，第一高度和第二高度的多普勒速度差异中包括了第二高度的大气垂直运动的影响以及第一高度和第二高度的粒子下落速度差异。其中，第一高度和第二高度的多普勒速度差异和粒子下落速度差异可以根据第一功率谱分布和第二功率谱分布确定。
S102、根据多普勒速度差异和粒子下落速度差异确定第二高度上的大气垂直运动。
由于第一高度和第二高度的多普勒速度差异中包括了第二高度的大气垂直运动的影响以及第一高度和第二高度的粒子下落速度差异，因此，根据多普勒速度差异和粒子下落速度差异确定第二高度上的大气垂直运动。
S103、根据第二功率谱分布和第二高度的大气垂直运动，确定第二高度的粒子谱分布。
之后，还可将第二高度作为新的第一高度，将第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的第一功率谱分布，重复执行S101-S103，直至确定出预设高度的粒子谱分布。
根据第二高度的大气垂直运动，从第二功率谱分布中提出大气湍流的影响，即可确定第二高度的粒子谱分布。需要说明的是，本申请实施例中，在确定第二高度的粒子谱分布后，即可以第二高度为基础，进一步确定第二高度与第二高度之上相邻高度的粒子谱分布，其具体实现方式与根据第一高度和第二高度的功率谱分布确定第二高度的粒子谱分布相同。按照这样的方法，每确定一个高度的粒子谱分布，即可以此为基础，将其作为新的第一高度，继续确定其上相邻高度的粒子谱分布，直至确定出预设高度的粒子谱分布。预设高度为降水云中液态区的高度，其中，液态区是融化层之下至地面的全部高度，融化层的高度可以采用现有技术中相关方法确定，本申请实施例对此不作详细说明。
本申请实施例中，采用一部单频雷达在相邻高度的功率谱分布数据进行反演，反演过程中不需要借助其他假设条件或模型，也不需要多部不同频段雷达联合反演。与多频雷达系统联合反演相比，本申请实施例的方法不受多频雷达探测能力差异大的影响、波束宽度差异影响、不同波长雷达的粒子衰减影响以及不同雷达系统的标定差异影响，不涉及复杂的多频雷达协同观测以及数据协同处理，观测系统统一，易于实施，且结果准确性更高。
以下结合另一实施例对上述实施例中各个步骤进行详细说明。图2为本申请另一实施例提供的粒子谱分布的确定方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：
S201、根据第一功率谱分布、第二功率谱分布，使用代价函数确定普勒速度差异。
可选的，代价函数是第一功率谱分布、第二功率谱分布和多普勒速度差异的函数，根据第一功率谱分布、第二功率谱分布，将使得代价函数最小时的多普勒速度差异，确定为多普勒速度差异。
本实施例中采用r0表示第一高度用，r1表示第二高度，第一功率谱分布为S(r0)，第二功率谱分布为S(r1)。
示例的，代价函数如下：
Figure BDA0002980208380000081
其中，S(vi，r0)为第一功率谱分布，S(vi+ΔVa，r1)为第二功率谱分布，vi表示第一功率谱分布的谱点速度，Vmin表示谱点速度最小值，Vmax表示谱点速度最大值；ΔVa表示多普勒速度差异。
使用代价函数计算第一功率谱分布和第二功率谱分布的最优相关，即可确定多普勒速度差异ΔVa。
S202、根据第一功率谱分布和第二功率谱分布确定第一高度和第二高度之间的众数粒径差异。
根据第一功率谱分布确定第一回波强度，以及第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和影响占比，并根据第二功率谱分布确定第二回波强度；将第一高度上众数粒径对回波强度的影响占比确定为第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，并根据第二回波强度和第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，确定第二高度上众数粒径对回波强度的影响量；根据第一回波强度、第二回波强度、第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和第二高度上众数粒径对回波强度的影响量，确定第一高度和第二高度之间的众数粒径差异。
根据功率谱分布确定回波强度可以按照以下公式计算：
Figure BDA0002980208380000091
其中，Z表示回波强度，S(vi)为功率谱分布，vi表示功率谱分布的谱点速度，vmin表示谱点速度最小值，vmax表示谱点速度最大值，Δv表示速度分辨率。
按照上述公式分布对第一功率谱分布和第二功率谱分布进行计算，即可确定第一回波强度和第二回波强度。
并且，对于第一功率谱分布，由于其不包括大气垂直运动影响，即第一功率谱分布即为第一高度的粒子谱分布，而通常粒子谱分布可以使用Gamma模型的三参数数浓度Nw、众数粒径Dm和形状因子μ对粒子的形状和浓度进行描述，其中，数浓度Nw大小与粒子谱分布的幅度有关，众数粒径Dm、μ与粒子谱分布的形状有关，Dm主要代表谱峰位置的粒径大小，以下公式即可描述出粒子谱分布与雷达探测回波强度Z的物理关系：
N(D；Nw，Dm，μ)＝＝Nwf(D；Dm，μ)
Figure BDA0002980208380000092
其中，N(D；Nw，Dm，μ)表示以粒径形式描述的粒子谱分布，D表示粒径，f(D；Dm，μ)表示粒子谱分布的形状函数，Di表示粒子谱分布的谱点粒径，Dmin表示谱点粒径最小值，Dmax表示谱点粒径最大值，ΔD表示粒径分辨率。
在实际计算中回波强度Z通常使用dBZ表示，因此上述公式转换为对数形式如下：
Figure BDA0002980208380000093
即，Zlog＝＝Nwlog+F(Dm，μ)log
其中，
Zlog＝10*log10Z
Nwlog＝10*log10Nw
Figure BDA0002980208380000101
即回波强度的一部分Nwlog与数浓度Nw相关，另一个部分F(Dm，μ)log与众数粒径Dm和形状因子μ相关。在相邻高度中形状因子μ可认为不发生改变，因此本实施例中可以将Nwlog称为数浓度Nw对回波强度的影响量，将F(Dm，μ)log称为众数粒径Dm对回波强度的影响量。
对于本申请实施例中的第一功率谱分布，即第一高度的粒子谱分布，在粒子谱分布确定的情况下，其Gamma模型的三参数数浓度Nw、众数粒径Dm和形状因子μ均可以确定，可以对第一回波强度按照上述公式分解为Nwlog和F(Dm，μ)log两部分。采用Z(r0)log表示第一回波强度，即可确定Nw(r0)log和F(Dm，μ，r0)log。进一步即可这两者与第一回波强度Z(r0)log的比值确定各自的影响占比，即
Ratio_Nw(r0)＝Nw(r0)log/Z(r0)log
Ratio_F(r0)＝F(Dm，μ，r0)log/Z(r0)log
在相邻两个高度上，数浓度Nw和众数粒径Dm对回波强度的影响占比不变，因此，采用第一高度的上述两个比值Ratio_Nw(r0)和Ratio_F(r0)带入第二回波强度Z(r1)log中，得到第二高度上数浓度Nw及众数粒径Dm各自在第二回波强度Z(r1)log中的影响量如下：
Nw(r1)log＝Ratio_Nw(r0)×Z(r1)log
F(Dm，μ，r1)log＝Ratio_F(r0)×Z(r1)log
通过以上计算可以确定第一高度和第二高度之间的回波强度差异和众数粒径对回波强度的影响量差异，从而可以确定众数粒径改变ΔDm。
S203、根据众数粒径差异确定粒子下落速度差异。
第一高度的众数粒径可以根据第一高度的粒子谱分布确定，在确定了第一高度和第二高度的众数粒径改变ΔDm后，第二高度的众数粒径也可以确定，从而可以根据粒径与粒子下落速度关系D-Vt关系计算粒径改变引起的下落速度改变。其中，D-Vt关系如下：
Figure BDA0002980208380000102
其中，Vt表示粒子下落速度，Dm表示众数粒径，ρ0表示地面空气密度，ρ表示所计算的高度的空气密度。
按照上述公式分布对第一高度和第二高度进行计算，即可确定粒子下落速度差异ΔVt。
S204、根据多普勒速度差异和粒子下落速度差异确定第二高度的大气垂直运动。
相邻高度的功率谱分布中的多普勒速度差异包括了粒子下落速度差异和大气垂直运动差异，由于第一高度的大气垂直运动为零，因此从第一高度和第二高度的多普勒速度差异ΔVa中剔除粒子下落速度差异ΔVt，即可确定第二高度的大气垂直运动W(r1)如下：
W(r1)＝ΔVa-ΔVt
S205、根据第二高度的大气垂直运动和第二高度上的大气湍流谱展宽，确定第二高度的大气湍流谱分布。
第二高度的大气湍流谱分布可以采用如下公式确定：
Figure BDA0002980208380000111
其中，Sair表示第二高度的大气湍流谱分布，σair表示第二高度的大气湍流谱展宽。
第二高度的大气湍流谱展宽σair可以采用如下方法确定：获取第二高度的水平风速；根据第二高度的水平风速确定第二高度的大气湍流谱展宽。即：
Figure BDA0002980208380000112
其中，α为雷达的波束宽度，U是利用风廓线雷达获取的第二高度的水平风速。通过上述公式，利用风廓线雷达获取的水平风第二高度的大气湍流谱展宽进行修订，从而提高了第二高度的大气湍流谱分布的准确性。
S206、采用第二高度的大气湍流谱分布对第二功率谱进行反卷积，得到第二高度的粒子谱分布。
雷达探测得到的功率谱分布式粒子谱分布与大气湍流谱分布的卷积作用结果，因此，采用第二高度的大气湍流谱分布对第二功率谱进行反卷积，得到第二高度的粒子谱分布。
本申请实施例提供的粒子谱分布的确定方法，从单频雷达功率谱分布在相邻高度的多普勒速度垂直变化中提取平均大气垂直运动，再使用同址风廓线雷达水平风对粒子谱分布的展宽影响进度修正，从而使得确定的粒子谱分布更准确。从雷达探测功率谱分布剔除大气湍流影响，对探测数据进行最大程度的保留，以提高反演结果的精度。此外，本申请实施例中的方法还可以给出降水云中的大气垂直运动、大气湍流谱宽在雷达功率谱分布中的影响，对优化雷达系统提供依据。
需要说明的是，按照上述方法确定第二高度的粒子谱分布后，即可将第二高度的粒子谱分布作为基础，继续反演第二高度之上的相邻高度的粒子谱分布，其具体方法与上述实施例中相同，只需要将第二高度作为新的第一高度，将第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的功率谱分布，继续参照上述方法即可。
在确定各个高度的粒子谱分布之后，还可以确定相关的降水微物理参数，例如：
Figure BDA0002980208380000121
Figure BDA0002980208380000122
Figure BDA0002980208380000123
其中，R为降水量，LWC为液态含水量，Nt为截断数浓度。从而，根据根据上述参数确定降水微物理控制过程，或者对大气状态进行模拟。
图3为本申请实施例提供的粒子谱分布的确定装置的结构示意图。如图3所示，粒子谱分布的确定装置300包括：
第一处理单元301，用于执行步骤A：根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定第一功率谱分布和第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异；第一功率谱分布与大气垂直运动无关。
第二处理单元302，用于执行步骤B：根据多普勒速度差异和粒子下落速度差异确定第二高度上的大气垂直运动。
第三处理单元303，用于执行步骤C：根据第二功率谱分布和第二高度的大气垂直运动，确定第二高度的粒子谱分布，并将第二高度作为新的第一高度，将第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的第一功率谱分布，重复执行步骤A-步骤C。
在一种实施方式中，第一处理单元301用于：
根据第一功率谱分布、第二功率谱分布，使用代价函数确定普勒速度差异；根据第一功率谱分布和第二功率谱分布确定第一高度和第二高度之间的众数粒径差异；根据众数粒径差异确定粒子下落速度差异。
在一种实施方式中，代价函数是第一功率谱分布、第二功率谱分布和多普勒速度差异的函数；第一处理单元301用于：根据第一功率谱分布、第二功率谱分布，将使代价函数最小时的多普勒速度差异，确定为多普勒速度差异。
在一种实施方式中，第一处理单元301用于：
根据第一功率谱分布确定第一回波强度，以及第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和影响占比，并根据第二功率谱分布确定第二回波强度；根据第二回波强度和第一高度上众数粒径对回波强度的影响占比，确定第二高度上众数粒径对回波强度的影响量；根据第一回波强度、第二回波强度、第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和第二高度上众数粒径对回波强度的影响量，确定第一高度和第二高度之间的众数粒径差异。
在一种实施方式中，第三处理单元303用于：
根据第二高度的大气垂直运动和第二高度上的大气湍流谱展宽，确定第二高度的大气湍流谱分布；采用第二高度的大气湍流谱分布对第二功率谱进行反卷积，得到第二高度的粒子谱分布。
在一种实施方式中，第三处理单元303用于：
获取第二高度的水平风速；根据第二高度的水平风速确定第二高度的大气湍流谱展宽。
本申请实施例提供的粒子谱分布的确定装置可用于执行上述方法实施例中的粒子谱分布的确定方法，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。如图4所示，电子设备400包括存储器401和处理器402，存储器401和处理器402可以通过总线403连接。
存储器401用于存储计算机程序。
处理器402用于在计算机程序被执行时，实现上述方法实施例中的方法。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述方法实施例中的方法。
本申请实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的方法。
可选的，上述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请所公开的方法实施例中的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种粒子谱分布的确定方法，其特征在于，包括：
步骤A：根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在所述第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异；所述第一功率谱分布与大气垂直运动无关；
步骤B：根据所述多普勒速度差异和所述粒子下落速度差异确定所述第二高度上的大气垂直运动；
步骤C：根据所述第二功率谱分布和所述第二高度的大气垂直运动，确定所述第二高度的粒子谱分布，并将所述第二高度作为新的第一高度，将所述第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的第一功率谱分布，重复执行步骤A-步骤C，直至确定出预设高度的粒子谱分布；
所述确定所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布中的多普勒速度差异和粒子下落速度差异，包括：
根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，使用代价函数确定所述多普勒速度差异；
根据所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布确定所述第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异；
根据所述众数粒径差异确定所述粒子下落速度差异。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代价函数是所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布和多普勒速度差异的函数；
所述根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，使用代价函数确定所述多普勒速度差异，包括：
根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，将使所述代价函数最小时的多普勒速度差异，确定为所述多普勒速度差异。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布确定所述第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异，包括：
根据所述第一功率谱分布确定第一回波强度，以及所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和影响占比，并根据所述第二功率谱分布确定第二回波强度；
将所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响占比确定为所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，并根据所述第二回波强度和所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响占比，确定所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响量；
根据所述第一回波强度、所述第二回波强度、所述第一高度上众数粒径对回波强度的影响量和所述第二高度上众数粒径对回波强度的影响量，确定第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二功率谱分布和所述第二高度的大气垂直运动，确定所述第二高度的粒子谱分布，包括：
根据所述第二高度的大气垂直运动和所述第二高度上的大气湍流谱展宽，确定所述第二高度的大气湍流谱分布；
采用所述第二高度的大气湍流谱分布对所述第二功率谱进行反卷积，得到所述第二高度的粒子谱分布。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述第二高度的水平风速；
根据所述第二高度的水平风速确定所述第二高度的大气湍流谱展宽。
6.一种粒子谱分布的确定装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于执行步骤A：根据雷达在第一高度的第一功率谱分布，以及在所述第一高度之上相邻的第二高度的第二功率谱分布，确定所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布的多普勒速度差异和粒子下落速度差异；所述第一功率谱分布与大气垂直运动无关；
第二处理单元，用于执行步骤B：根据所述多普勒速度差异和所述粒子下落速度差异确定所述第二高度上的大气垂直运动；
第三处理单元，用于执行步骤C：根据所述第二功率谱分布和所述第二高度的大气垂直运动，确定所述第二高度的粒子谱分布，并将所述第二高度作为新的第一高度，将所述第二高度的粒子谱分布作为新的第一高度的第一功率谱分布，重复执行步骤A-步骤C；
所述第一处理单元，具体用于根据所述第一功率谱分布、所述第二功率谱分布，使用代价函数确定所述多普勒速度差异；根据所述第一功率谱分布和所述第二功率谱分布确定所述第一高度和所述第二高度之间的众数粒径差异；根据所述众数粒径差异确定所述粒子下落速度差异。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器连接；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于在所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述权利要求1-5中任一项所述的方法。
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