科學(xué)家利用新型微波鏈路技術(shù)監(jiān)測城市降雨
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】降水監(jiān)測(precipitation monitor)是在時(shí)間和空間上所進(jìn)行的降水量和降水強(qiáng)度的觀測。測量方法包括用雨量器直接測定方法以及用天氣雷達(dá)、衛(wèi)星云圖估算降水的間接方法。降水監(jiān)測對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防汛抗旱、灌溉等都有著非常重要的意義，可以讓我們更好地了解天氣變化，從而制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，提前預(yù)防洪澇干旱等自然災(zāi)害和其他工作。
無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尤其是蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，不僅僅是提供基本的民用通信連接。隨著感知通信一體化(Integrated Sensing and Communication，ISAC)技術(shù)的發(fā)展，通過共享頻譜、信號、硬件等，可實(shí)現(xiàn)通信與感知的相輔相成。中國科學(xué)院大氣物理研究所、河南科技大學(xué)和以色列特拉維夫大學(xué)合作完成了一種創(chuàng)新的城市降水監(jiān)測技術(shù)，他們通過分析商用微波回程鏈路(Commercial microwave links，CML)和衛(wèi)星到地面微波鏈路(Satellite microwave links，SML)的信號衰減來估計(jì)降水量。
科研人員展示了毫米波和視距多輸入多輸出(LOS-MIMO)商用微波鏈路新技術(shù)在天氣感知方面的潛在應(yīng)用。不斷擴(kuò)展的通信網(wǎng)絡(luò)可成為高時(shí)空分辨率降雨信息的重要數(shù)據(jù)來源。這一技術(shù)具有如下優(yōu)勢。一是全球微波鏈路數(shù)量已超千萬。隨著智慧城市和5G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，通過大規(guī)模密集部署的微波鏈路，可實(shí)現(xiàn)城市高分辨率的降雨監(jiān)測。二是CML可獨(dú)立用于高時(shí)空分辨率的降雨測量，并可與其他氣象儀器的測量數(shù)據(jù)結(jié)合使用。三是CML可用于監(jiān)測其他氣象和環(huán)境參數(shù)如水汽、氧氣、霧、污染等，亦可應(yīng)用于排水建模和植被特征描述；通過不同頻率和極化的多個(gè)鏈路，可提取雨滴譜分布特征或進(jìn)行降水類型分類。這些觀測可用于水文模型、洪水預(yù)警和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型。
相關(guān)研究成果On the Potential of Using Emerging Microwave Links for City Rainfall Monitoring于近日發(fā)表在IEEE Communication Magazine上。
來源： 中科院大氣物理研究所
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