低空风切变和晴空湍流机载红外遥测技术

低空风切变机载遥测技术的进展直接关系到民航飞行安全。如何实时并准确地探测到低空风切奕这种灾害性的气象现象是诸多遥测技术追循的目标。在我国低空风切变技术刚刚起步的今天，本文以评述国际进展情况，总结已经取得成果作为基础，提出该项技术急待解决的技术难题与进一步的研究方向。最后提出一下晴空湍流问题。     

低空风切变探测用红外危险因子

由微下冲气流引起的低空风切变对飞机飞行安全构成了很大威胁,尤其是在起飞和着陆阶段,危险性更大。因此需要确定一个标准来评判所遭遇的风切变的危险性,以此作为告警与升级告警的依据。这个标准就是危险因子。本文从飞行动力学理论推导出的F因子公式出发,分析了红外探测器所测温度梯度△T与F因子的关系,结合机载告警的特点,初步认为用温度梯度△T和温度梯度变化率△T共同作为告警依据,即红外危险因子是可行的。为提高红外危险因子的有效性,本文还就飞机状态和一些环境因素进行了讨论,指出了进一步研究的方向。     

小波不变矩的低空风切变识别

针对微下击暴流、低空急流、顺逆风以及侧风低空风切变样本图像间的形状特性关系,主要研究了小波不变矩的特征提取技术在风切变识别中的应用.首先,采用基于三次B样条的小波不变矩提取风切变图像的形状特征.然后,将提取的特征通过Fisher线性判别分析(LDA)降低维数,实现风切变有效特征的提取.最后,采用三阶近邻分类器分类识别四种低空风切变.实验结果表明,该算法与应用Hu矩和Zernike矩特征进行分类识别相比,识别结果更加稳定,且平均识别率得到了较大提高,能够有效用于风切变图像的类型识别中.     

无人机低空遥测技术在水土保持监测中的应用

无人机低空遥测技术依靠先进的通信技术,利用智能化、自动化技术进行空间遥感信息的传输、建模和应用分析。文中主要探讨了无人机低空遥测技术在水土保持监测工作中的实践运用。     

基于DDD-GMB的低空风切变风速估计方法

当机载气象雷达在非均匀地杂波环境下探测低空风切变时,会遇到杂波协方差矩阵估计不准确问题,从而影响风速的正确估计。针对上述问题,本文提出一种在非均匀地杂波环境下基于直接数据域-广义相邻多波束（Direct data domin-Generalized adjacent multiple-beam,DDD-GMB）的低空风切变风速估计方法。首先,在非均匀地杂波环境下直接对待检测距离单元进行杂波协方差矩阵估计;然后利用空域相邻多波束和时域相邻多普勒通道构造空时降维处理器,在降低系统自由度的同时,也降低了对训练样本数的要求,最后构造代价函数估计得到风速。仿真结果表明,本文方法可以在非均匀地杂波环境下精确的估计风速。      

激光雷达在机场低空风切变探测中的应用

简述了低空风切变及传统探测手段的局限,结合我国香港国际机场的最新研究进展,对多普勒激光雷达的测风原理、低空风切变探测中的自动识别算法及预警系统进行了综述,最后介绍了风切变探测目前存在的问题及最新发展:高性能、人眼安全激光等激光雷达新技术以及数据产品的开发利用是未来研究的重点。     

飞行中强低空风切变影响的大数据分析

利用NCEP再分析资料、机场自动气象观测站资料、以及机场雷达资料,阐述对案例中低空风切变过程的分析,同时分析风切变对飞行的影响,从而提高风切变的预警和预报。此次低空风切变过程发生是由于高空锋经过案例地区移动而产生的风切变。分析表明,低空风切变发生,处于横槽前部,以西南气流为主,案例上空多云且为低高度对流云,地面湿度条件较好。     

使用机场监视雷达进行低空风切变探测

1 引言 本文描述了一种增强型气象处理器,它用于联邦航空管理局的机场监视雷达(ASR-9),因而该雷达能够进行低空风切变探测的多普勒风速估算及提供对风暴移动速度和方向的估测和抑制伪气象报告的逐帧跟踪。此类伪报告目前由ASR-9的6层次气象信道在异常的雷达能量传播(AP)片断期间生成。加上外设接口、接收链硬件与高速数字处理和显示设备后ASR-9被改装成了ASR-9风切变处理器(WSP)。在终端空域的雷暴雨活动(这一空域扩     

基于多普勒激光雷达低空风切变的数值仿真

多普勒激光雷达是目前在晴空条件下对低空风切变最有效的一种探测手段。完成了基于多普勒激光雷达探测所需的微下击暴流、侧风切变和低空急流等三维变化风场的数值仿真,仿真结果得到了各种风场的基本特征。依据多普勒激光雷达的波束扫描方式,选取雷达扫描仰角为5°,扫描半径为8 km,雷达径向步长为100 m来扫描仿真风场,最后得到雷达探测变化风场的仿真径向数据。这对于深入理解风切变的产生机理以及实现由激光雷达对风切变的探测、识别和预报等后续研究具有重要意义。仿真过程建立的变化风场模型简单,模型参数变化灵活、方便实用。     

TAWS低空风切变告警功能仿真验证平台设计

低空风切变对飞机运行安全会产生严重的威胁,而地形感知与告警系统(TAWS)的Mode 7能够根据飞机当前空速、攻角、无线电高度等探测低空风切变的存在,从而提示飞行员躲避危险,避免可控飞行撞地(CFIT)的发生以确保飞行安全。为了解决TAWS Mode 7功能验证时难以建立真实装机试飞环境的问题,针对某航空研究所研制的TAWS工程样机,设计了低空风切变探测功能的仿真验证平台。仿真验证平台以低空风切变模型和六自由度飞机模型为核心生成低空风切变探测所需的数据,利用飞行场景数据库进行多次仿真,可以验证TAWS Mode 7是否能在飞机穿越风切变时给出准确的提示和告警信息。     

基于压缩感知的低空风切变风速估计方法

在机载气象雷达的低空风切变检测流程中,风速估计精度是影响风切变检测效果的重要因素。针对脉冲数较少且信噪比较低时风速估计精度变差的问题,该文提出一种基于压缩感知的低空风切变风速估计方法。该方法根据雷达回波信号的稀疏性,利用多普勒矢量构建一个冗余字典以实现信号的稀疏表示,采用观测矩阵对信号进行压缩处理,并通过信号重构算法恢复该稀疏信号,实现风速的精确估计。仿真实验表明：当脉冲数较少且信噪比较低时,该方法能够在获得精确风速估计的同时使得频谱分辨率大大提高,即能够很好地区分在频域间隔很近的风切变与地杂波信号。     

机载柱形共形阵低空风切变风速估计方法

针对机载柱形共形阵气象雷达在探测低空风切变时,有用信号会受到强地杂波影响的问题,提出了一种机载柱形共形阵体制下的低空风切变风速估计方法。该方法首先从柱形共形阵特殊阵列流型引起杂波抑制困难的本质原因出发,利用空域角频率补偿法对各个距离单元的回波数据进行补偿,获得多个独立同分布(Independent and Identically Distributed, IID)的样本后估计杂波协方差矩阵,然后构造适用于低空风切变目标的空时自适应(Space-Time Adaptive Processing, STAP)处理器,在自适应抑制地杂波的同时积累风切变信号,最终实现风场速度的精确估计。仿真结果表明,该方法可有效实现地杂波的抑制并精确地估计风速。     

基于仿真雷达图像的低空风切变类型识别研究

采用基于小波变换提取纹理特征和BP神经网络对低空风切变的类型识别进行仿真研究。利用已有的仿真雷达数据生成仿真雷达扫描图像,通过阈值分割提取风切变区域,之后对其进行二层小波分解,求取各子带小波系数的均值和标准差作为特征向量。最后利用BP神经网络对特征向量进行识别分类。仿真结果比较理想,表明算法具有良好可行性。     

基于多通道LFMCW雷达的低空风切变风速估计方法

在飞机起飞和进近着陆阶段中,风切变是一种对飞行危害最大的气象现象,如何有效地探测风切变并及时地规避危险对保障飞行安全至关重要。本文提出了一种将多通道线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave, LFMCW)雷达应用于低空风切变检测中的实现方法。首先介绍了多通道LFMCW雷达的信号模型,然后利用空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)方法抑制地杂波并匹配风切变信号,最后通过双脉冲重复频率(Dual-Pulse Repetition Frequency, D-PRF)解速度模糊法订正模糊速度,从而实现了风速的精确估计。后续实验仿真结果证明了本文所提方法的有效性。      

基于激光雷达图像处理的低空风切变类型识别研究

基于多普勒激光雷达,结合大气流场理论实现对下击暴流、侧风切变、低空急流及顺逆风切变四种低空风切变的三维模拟仿真,建立雷达图像样本库,解决了风场数据难以获得及样本库难以建立的难题。基于图像处理方法实现风切变类型识别,针对同类样本差异较大的难题,采用多特征提取方法提取图像的形状特征和纹理特征进行组合识别。同时,采用基于SOM-SVM的二次识别算法实现了对缺失信息的图像的有效识别,提高了整体识别率。与传统的风切变研究相比,所用方法忽略气象因素,完全转化为图像处理问题,实现了低空风切变的类型识别,识别率达到97%。     

基于斜坡检测的多普勒激光雷达低空风切变预警算法

提出了一种新的基于斜坡检测的激光雷达低空风切变预警算法,该算法将下滑道扫描与单双斜坡检测相结合。首先,把下滑道扫描方式下获取的激光雷达径向风速投影到下滑道上,进行数据重构。其次,对逆风风廓线进行单斜坡及双斜坡梯度变化的检测并以国际上规定的低空风切变阈值及风切变强度因子判别公式判断风切变。使用香港天文台实际激光雷达数据进行了实验验证,结果表明新方法能够检测出单斜坡未能检测出的风切变。该方法是有效的,对于提高风切变的预警率有重要意义。     

低空风切变下飞机进场着陆自动改出控制研究

以微下击暴流为典型代表的低空风切变对飞机起飞着陆安全构成严重威胁。文中系统建立了典型商用飞机的动力学模型和微下击暴流风场模型。设计最优二次型调节器实现进场着陆的自动控制,并进行了仿真验证。在此基础上,进行飞机纵向改出风切变的控制策略及安全性研究。通过仿真结果与建模数据的对比表明,建立的动力学模型和控制律正确。通过不同改出控制策略的仿真,给出了飞机穿越风切变进场着陆的建议改出方法。     

探测由低空风切变引起的大气湍流的专用设备

该设备是用来探测由低空风切变引起的大气湍流的专用设备。该设备有一光学系统,将红外辐射准直到一个不停转动的滤光轮上。该滤光轮上有多个红外滤光片,可以感受距离的差异。随后一个红外探测器产生一个模拟输出信号。这个输出信号经一个同步解调器解调后再通过一个门积分器被传送到一个选择性的多通道电路。该多通道选择电路是由同滤光轮相连的电子探头控制的。多通道选择电路的输出也是多路的,每一个输出各接一个低通滤波器。信号经滤波后再接到一个信号处理器上。这样该信号处理器就能定时地接受最新信息,并显示出有关低空风切变时的大气湍流的情况。     

毫米波捷变频体制下低空风切变风速估计方法

机载气象雷达下视探测低空风切变时,复杂的电磁干扰及强地杂波会严重影响其对目标信号的检测,造成风场速度估计失准.针对上述问题,本文提出一种毫米波(millimeter wave,MMW)捷变频体制下的低空风切变风速估计方法.该方法采用载频脉组间捷变,在每个脉组内利用雷达系统先验信息设计两维两脉冲对消(two di-men...