卷积神经网络STAP低空风切变风速估计

由于机载气象雷达前视阵下存在非均匀性地杂波,导致难以获得足够的独立同分布样本,影响杂波协方差矩阵准确估计,进而影响风速估计。对此,该文提出一种基于卷积神经网络STAP的低空风切变风速估计方法,通过少量样本就能够实现高分辨杂波空时谱估计。首先,基于卷积神经网络模型训练好高分辨杂波空时谱卷积神经网络,接着计算杂波协方差矩阵,进而计算卷积神经网络STAP最优权矢量进行杂波抑制,达到对低空风切变风速精确估计。该文在小样本情况下,将稀疏恢复问题通过卷积神经网络实现,完成对高分辨杂波空时谱有效估计,仿真实验结果表明该方法可以有效估计空时谱,并完成风速估计。

一种用于飞行模拟的气象雷达下击暴流探测仿真系统研究

基于WXR-2100型气象雷达的用户手册,分析了该型雷达在飞机起降阶段探测下击暴流的功能特性,结合某型飞行模拟机的核心仿真环境,研究和实现了一个用于飞行模拟的气象雷达前视风切变探测仿真系统。该系统模拟了气象雷达在飞机起降阶段探测微下击暴流的完整逻辑和功能,可探测下击暴流的实时方位和距离,根据PWS包线生成风切变图像、风切变告警语音和Arinc 429总线数据。同时使用Qt的界面绘图库开发了一个雷达图像桌面显示仿真仪表,该仿真仪表可基于电脑桌面进行风切变图像的测试。该仿真系统最终应用于全动飞行模拟机上,满足前视风切变系统相关的训练要求。

银川河东机场2次低空风切变天气过程的对比分析

银川河东机场目前可用于低空风切变探测的设备有风廓线雷达、多普勒天气雷达、国产测风激光雷达及自观测风系统。该文选取了2次低空风切变天气过程,通过分析形势场及物理量场资料,并利用各探测设备资料进行分析对比。激光雷达的下滑道和PPI对于局部水平风场不均匀,风向变化导致的风切变天气,可进行有效告警。多普勒雷达低仰角速度图上的零速度线对风切变的发生有一定指示作用。风廓线雷达资料中风切变发生时刻前后对应着垂直风的上升运动,以及水平风的风向、风速的明显切变。

机载前视风切变雷达信号处理方法分析

遭遇低空风切变是飞机失事的主要原因之一,利用机载气象雷达探测危险低空风切变的最大难题在于寻求一种好的信号处理算法,在气象信号回波功率远低于地杂波回波功率时仍有好的性能表现。介绍了机载前视风切变雷达的几种数字信号处理算法,重点讨论了脉冲对处理(PPP)法和傅立叶变换(FFT)法,分析了两种算法的原理特点,采用风切变回波模拟数据对两种算法进行了计算机仿真和性能对比分析,仿真结果表明,在一般情况下采用FFT和PPP方法估计风速的性能差异不大,在微下击暴流核心区域,都能获得对风速的良好估计。

一种机载前视风切变雷达的信号分析及仿真

机载前视风切变雷达是飞机进行风切变探测和预警的重要工具.为了设计一种可输出风切变雷达仿真信号的风切变信号发生器,利用快速傅立叶变换(FFT)法分析某型机载前视风切变雷达的回波信号,分别用频谱估计法和经典功率谱估计法两种方法估计了雷达回波信号的多普勒频移,比较两种方法的优劣,进而选择经典功率谱估计法计算出风场的径向风速分布.建立均一化静止对称的风场模型仿真了风切变雷达的回波信号,从而设计出可输出风切变雷达仿真信号的风切变信号发生器,可满足机载气象雷达航空部附件维护和维修时对便携性和灵活性的需求.

基于空时自适应处理的低空风切变风速估计方法

针对机载气象雷达在探测低空风切变时,有用信号会淹没在强杂波背景中的问题,该文提出一种基于空时自适应处理(STAP)的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用空时插值原理校正机载前视阵地杂波的距离依赖性,获得多个独立同分布(IID)样本后估计地杂波协方差矩阵,然后构造适用于分布式低空风切变目标的空时自适应处理器,在自适应抑制地杂波的同时积累低空风切变信号,最终实现风场速度的精确估计。仿真结果表明,在高杂噪比、低信噪比的情况下,该方法可有效地自适应抑制地杂波并精确地估计风场速度。

微下击暴流的三维建模与预警仿真研究

风切变是一种特殊的大气现象,对飞机的飞行形成干扰,会对飞机飞行安全造成很大的危害。为解决上述问题,提出一种三维特征风场建模的方法来仿真微下击暴流。利用流体的数学特征,建立模型,进行风切变雷达回波的仿真,通过对危险因子的判定达到对风切变现象的勘测和预警。风场建模方法以典型微下击暴流为目标,根据流体数学模型,建立了以速度场为特征,风场特征可调的微下击暴流风场,并对所建立的风场进行了分类。随后进行雷达回波信号仿真,结果表明所仿真的风场的确具有风切变特征,并可通过信号处理方法进行危险因子的判决分析,用来完成机载雷达对于风切变预警,并证明特征风场的正确性和有效性。为进一步的风切变信号处理方法提供了基础,有助于提高飞机飞行的安全系数。

机载前视式低空风切变探测数值模拟研究

使用二维面对称微下击暴流数值模式，对“湿”微下击暴流风切变进行了模拟，并通过工作在Ｘ－波段的微波多普勒雷达，对飞机着陆下滑航迹前方的微下击暴流风切变进行探测。结果表明：通过单元－单元自动增益控制、杂波滤波和天线仰角控制，可提前８０ｓ（６ｋｍ）探测到“湿”微下击暴流风切变。

利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构

利用风廓线雷达、多普勒天气雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规观测资料,对发生在山东东南部沿海青岛的一次大暴雨天气的动力结构进行了分析,以探索如何综合应用新资料追踪暴雨的演变过程。结果表明:(1)此次大暴雨过程的影响系统是冷式切变线,冷空气从对流层低层入侵,切变线在850 hPa以下层次明显,地面冷锋逐渐演变为静止锋。(2)暴雨过程经历了两个强降雨和一个弱降雨时段,1小时30 mm以上的短历时强降雨发生在冷空气刚入侵阶段,并伴随雷电。(3)强降雨主要发生在925 hPa切变线附近,降雨分布在925 hPa切变线的东北风与850 hPa切变线的西南风叠置区域。大暴雨的分布与切变线走向基本一致。(4)在切变线移动和发展过程中,水平风有明显不同:冷空气刚影响时,对流层低层产生了明显的中尺度低压环流,是导致对流性短历时强降雨的关键因素;静止锋形成的时段内,从低层至高层,低压环流消失,代之以较强西南风与弱西北风之间的切变线;在静止锋维持的后期,低层和高层均转为西北风,仅在中层有西南风与偏北风之间的切变线,从而产生稳定性弱降雨。(5)风廓线对降雨的起止、盛衰有较强信号,风向风速自上而下顺序变化,当中层西南风风速增大且不断向下扩展,持续4 h后西南低空急流明显加强,当近地面转为东北风时,强降雨开始,强降雨阶段的显著特点是在风廓线雷达上表现为中低层强西北风和强西南风交替出现,降雨强度与交替的高度有关;当各层均转为稳定的西北风时预示降雨结束。

机载前视式风切变探测、告警系统的发展

较详细地介绍了红外辐射计式、微波多普勒和激光多普勒风切变探测、告警系统的研制发展现状及存在的问题，通过研究给出了一些结论：（１）红外辐射、微波和激光多普勒雷达系统可以用来探测低空风切变，并提供告警时间；（２）红外辐射系统可测量垂直风风速，而微波、激光多普勒雷达系统可测量水平风风速，但不论那一种探测系统都无法同时测量水平风和垂直风风速；（３）地杂波是造成微波系统误警的主要因素之一；（４）激波系统对降雨存在严重的衰减。

机载前视风切变雷达回波信号的一种仿真方法

风切变是造成目前空难事故的主要原因。针对对风切变研究的必要性,提出了一种机载前视风切变雷达回波信号模型和仿真方法,该模型表示了飞机在降落或起飞阶段中低空暴流雨回波和地杂波的回波谱特征,详细介绍了仿真方法的原理和仿真流程,给出了雨回波和地杂波的仿真结果,仿真结果表明的仿真方法合理、结果正确。

机载气象雷达风切变探测技术研究

低空风切变探测是机载气象雷达主要的工作方式,其核心技术是信号处理算法。信号处理算法的有效性直接关系到低空风切变有效探测。文中介绍了低空风切变的概念和特征,系统地研究了信号处理相关技术。在传统FFT频域法的基础上,运用现代谱估计ARburg法对气象回波进行频谱估计,以提高气象回波平均速度和谱宽的计算准确性。在风速梯度计算方面,应用最小二乘法技术,有效地减小噪声和速度测量误差带来的影响。最后利用风切变回波模拟数据进行了系统仿真分析,仿真结果验证了该系统算法的有效性。

林芝机场低空风的垂直切变特征及其对飞行安全的影响

为了解林芝机场低空风的垂直切变特征及其对飞行安全的影响,利用林芝机场风廓线雷达资料,计算林芝机场低空风的垂直风切变,讨论了中度及以上风切变的时空分布特征。分析发现,林芝机场低空风切变频繁出现,严重影响林芝机场的飞行安全。林芝机场强顺风垂直切变出现频率为1.0%,严重顺风垂直切变为0.2%,最大顺风垂直切变13.4m/s/30m。强侧风垂直切变出现频率为1.9%,严重侧风垂直切变为0.6%,最大侧风垂直切变16.0m/s/30m。林芝机场低空强垂直切变对起降航班的威胁具有明显的日变化与季节变化特征,强垂直切变主要出现在各个季节的下午及傍晚,8月较弱。

机载风切变气象雷达地面验证系统技术研究

围绕机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术开展研究,完成了机载风切变气象雷达地面验证系统验证实验。将仿真的风切变雷达回波数据,生成微波信号,播放给气象雷达;研究风切变告警的各种条件和参数,验证产生风切变告警的各项边界条件。在此基础上,进行风切变回波信号仿真研究,设计了气象雷达航电平台,对前面的机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术和方法进行检验和验证。地面系统实验结果表明风切变风场仿真和地面射频仿真验证系统的方法是有效的,为研制机载风切变气象雷达提供技术储备。

机载气象雷达风切变探测功能的维护

风切变严重影响飞行安全。本文介绍了民航客机气象雷达风切变探测功能的基本原理与系统概况,分析了日常维修中遇到的常见问题并提出维护要求。

波音737NG飞机WXR-2100气象雷达PWSFAIL故障分析

现代机载气象雷达应用多普勒频移原理实现风切变的探测,本文分析了装载WXR-2100型机载气象雷达的波音737NG飞机PWS FAIL这一常见故障的原因,为快速排故提供了参考。