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。      

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。     

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。     

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。     

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。     

激光测风雷达研究微下击暴流引发的低空风切变

较强的低空风切变会引发超低空复飞,对飞机安全威胁较大。为了提高飞行安全保障能力,利用激光测风雷达和风廓线雷达提供的资料,对2018-04-26西宁机场突发的一次风切变进行了细致结构分析和形成机理研究。结果表明, 微下击暴流是造成此次低空风切变的主要原因,雷暴高压向外辐散气流和环境风同向叠加是低空风切变形成的直接原因; 干冷空气在2.0km高度处加速下沉,到达近地面形成雷暴高压,随后外流形成水平尺度约3.0km的辐散气流,而触发低空风切变; 此次低空风切变影响时间约8min,对飞行安全威胁最大是下击暴流产生初期; 0.4km~2.0km高度处上升气流迅速转为下沉气流的时刻,较低空风切变发生有约4min的提前量。该研究对如何利用测风雷达进一步提高飞行安全保障能力是有意义的。     

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。     

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。     

基于小波变换模极大值的LiDAR风切变预警算法

为了更好地检测低空风切变, 保障飞机的飞行安全, 提出了一种基于小波变换模极大值的激光雷达风切变预警算法。先用小波变换求取重组逆风廓线上的模极大值, 找到"拐点"后再利用风切变判断标准来判断。在进行数值仿真和来自湖北郧西气象站、四川攀枝花机场的现场检测验证后, 确认新算法在准确性及效率方面都有良好的性能, 且脉冲型数据使用biorthogonal系中双数小波检测结果较准确, 而阶跃型和斜坡型数据需使用Daubechies系中Db5小波。结果表明, 鄂西北郧西县和攀枝花保安营机场均有风切变发生, 风切变强度为重度。该算法能检测不同类型的风切变, 不用考虑风切变的尺度, 较好地弥补了现有算法的不足, 为飞机的起降提供技术保障, 对实时检测和预警也有重大的意义。     

基于短距相干测风激光雷达的机场低空风切变观测

介绍了低空风切变及其预警的研究工作、相干多普勒测风激光雷达反演风场算法以及计算下滑道逆风廓线算法.进一步分析了2015年冬季和2016年春季北京首都机场低空风切变观测实验中所观测到的风切变案例,利用多种测量模式开展案例中风切变的监测,并对风切变观测结果进行了验证.实验结果表明,短距相干多普勒测风激光雷达多种测量模式均可能有效探测低空风切变.     

飞机地形感知和告警系统仿真器设计

地形感知和告警系统可防止可控飞行撞地或因严重的风切变造成的飞行事故,大幅提高了民用飞机飞行的安全性。目前,国外对于TAWS的研究和应用较为成熟,而国内的相关研究还处于起步阶段。在研究了增强型近地告警系统的基础上,提出了地形提示和告警系统仿真器的设计方案,详细叙述了各功能模块的实现方法,为航电系统的仿真与复杂航电系统间的ICD设计提供了有力支持。     

“地形感知与告警系统”模式三的告警包线研究

地形感知与告警系统(TAWS)的目的是避免可控飞行撞地(CFIT)事故,提高航空安全。基于模式三的告警原理,对飞机发生掉高后的正常轨迹以及规避轨迹进行建模。在大量飞行事件中统计无告警事故率和告警事故率作为系统性能指标,并基于SOC曲线的掉高阈值包线生成方法获得模式三告警包线。仿真结果和实际使用包线一致,表明模型合理性和算法有效性。     

AFDX端系统协议软件设计与实现

网络作为航电系统的核心部分,其性能直接影响航电系统。AFDX网络是新一代航空电子系统的传输网络技术,具有高速、确定性和稳定性的特点。在深入研究AFDX网络协议的基础上,结合航电网络的实际应用,根据AFDX端系统关于冗余管理、完整性检测和VL隔离的特点,提出了一种AFDX端系统协议软件的设计方法。该方法通过采样、队列和SAP三类端口实现了AFDX标准数据的发送和接收功能,支持10(Mb.s-1)/100(Mb.s-1)的数据传输,并采用了VL管理、冗余管理和完整性检测方法,有效提高了数据传输的确定性和稳定性。多次的功能和性能测试表明,该软件设计方法实现了ARINC664 P7协议规定的AFDX端系统协议栈功能,具有良好的正确性和可靠性。     

民机地形感知警告系统前视功能分析及仿真

综述了民机地形感知警告系统(TAWS)及其前视功能的产生背景、发展过程,介绍了TAWS前视功能的主要原理.对前视功能的报警阈值时间设置方法进行了研究,给出了报警阈值时间设置的分析算法模型,并利用Matlab 工具进行了仿真,得到了相应的仿真结果.最后,对进一步提高TAWS前视功能仿真精确度,以及TAWS产品性能优化方法...     

基于扩展贝叶斯网络的编队对地攻击效能评估

编队对地攻击作战的效能评估中,由于忽略不确定因素的影响,往往给评估结果造成较大误差。针对编队对地攻击作战效能评估中不确定因素的影响,提出一种基于扩展贝叶斯网络作战效能评估方法;分析了编队对地攻击中的不确定因素,根据不确定因素的特点,结合灰色模糊综合评判理论处理不确定因素的优势和贝叶斯网络在推理上的优点,提出扩展贝叶斯网络模型,该模型利用模糊理论处理不确定性的优势,将不确定因素转换为概率问题;结合贝叶斯网络较强的推理能力,综合评估编队对地突防、攻击作战效能,有效地解决了不确定因素的影响。仿真实例证明了该方法的实用性和有效性。     

PID神经网络在飞控解耦中的仿真研究

在进行飞行控制律设计时,为了获得好的控制品质,有必要对各输出量进行解耦,并且使控制器能根据被控对象动力学特性的改变而自适应调整。为此,介绍了两种PID神经网络解耦控制结构和一种神经网络辨识器,并分别给出了PID神经网络解耦控制器和辨识器的前向算法及反向传播算法;最后分别应用两种解耦方法针对飞机横侧向线性模型进行计算仿真,得到了两种解耦结果;证明了PID神经网络解耦控制的有效性,并比较了两种结构的优缺点。     

基于EraSoC的模块级验证平台的设计

随着SoC规模的日益扩大,功能验证也日趋复杂,在模块级验证中尽早地找出设计中的逻辑错误,能大大节省时间和人力的开销。针对EraSoC芯片,搭建了一个模块级功能验证平台,采用事务级的验证策略,并综合运用了约束随机,断言和覆盖率驱动等多种验证方法。以CAN控制器的验证为例介绍了该平台的具体设计和使用。该验证平台极大地提高了验证效率和重用性,在EraSoC的验证中发挥了重要作用。平台的结构和方法具有通用性,可以为其他类似系统的验证提供借鉴。     

红外诱饵弹的视景仿真

利用红外诱饵弹来干扰红外制导导弹是目前使用最广泛的红外对抗方式.为了更好地研究红外诱饵弹的干扰效果,可对红外对抗进行视景仿真.通过研究红外诱饵弹的特性,利用粒子系统对红外诱饵弹进行模拟.加入飞机模型和背景构成一个红外诱饵弹视景仿真系统.通过红外成像算法可得到存在红外诱饵弹干扰时目标的红外图像.仿真程序完全采用C语言和O...