复杂轨迹下机载气象雷达低空风切变检测研究

论文摘要

机载气象雷达在检测低空风切变时,由于处于下视工作模式而面临着大量杂波,致使风切变信号淹没在杂波环境中,因此为检测低空风切变,首先就要对地杂波进行抑制。在实际的复杂飞行环境下,当飞机受到空气中强气流、机动飞行（如转弯）等影响时,飞机可能会存在偏航、俯冲、滚转以及加速、俯仰等运动状态,从而导致飞机轨迹复杂,这会使得杂波谱更加复杂,从而增加杂波抑制难度,严重影响低空风切变的检测性能。因此,研究复杂轨迹下低空风切变检测具有重要意义。基于此,本文中选取了载机偏航和俯冲两个运动状态特例来研究复杂轨迹下低空风切变检测问题。首先,论文介绍了复杂轨迹下机载前视阵气象雷达的低空风切变、地杂波回波信号模型和雷达回波数据模型,并对复杂轨迹下机载前视阵气象雷达地杂波回特性进行了分析,最后对低空风切变和地杂波回波信号进行了仿真。其次,论文针对当载机偏航角和俯冲角比较小时,载机复杂轨迹导致杂波回波特性变得复杂,从而影响低空风切变检测不准确,提出了一种基于广义相邻多波束（GMB）自适应处理的低空风切变风速估计的方法。该方法首先利用基于回波数据的杂波距离依赖性补偿方法对杂波进行距离依赖性矫正。然后利用该方法构造降维变换矩阵,并对雷达回波数据进行降维处理。最后构造该方法的最优权矢量来实现自适应滤波与低空风切变的风速估计。最后,论文针对载机偏航和俯冲角度变大,导致能够用来估计待测距离单元内杂波协方差矩阵的参考距离单元数减少,提出了一种不需要参考距离单元的基于在直接数据域后级联多普勒三通道联合自适应处理（DDD-3DT）的低空风切变风速估计方法。该方法首先采用直接数据域算法对消掉待测距离单元的风切变信号,并通过滑窗得到多个训练样本。然后求得DDD-3DT方法的联合降维变换矩阵,并对训练样本进行降维处理。最后构造该方法的最优权矢量对待测距离单元的每个多普勒通道进行自适应滤波与风切变信号的匹配,来实现低空风切变的风速估计。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李怡静

导师: 吴仁彪,李海

关键词: 复杂轨迹,机载气象雷达,低空风切变,载机偏航,载机俯冲,风速估计

来源: 中国民航大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 气象学,气象学,航空航天科学与工程,航空航天科学与工程,电信技术

单位: 中国民航大学

基金: 国家自然科学基金民航联合基金(U1733116)

分类号: V243.2;V321.225;TN959.4

DOI: 10.27627/d.cnki.gzmhy.2019.000430

总页数: 65

文件大小: 2273K

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