基于垂直载荷因子的湍流检测方法实现

湍流是威胁航空安全的重大隐患.美国航空无线电技术委员会新修订的机载气象雷达最低性能标准DO-220A要求湍流检测时考虑飞机特性的影响.因此,本文以垂直载荷因子为检测依据,验证分析湍流检测方法,这对机载气象雷达准确探测湍流有实际意义.首先,构建湍流模型并量化飞机特性的影响,然后结合湍流谱宽,求解飞机垂直载荷因子.其次,依...     

国内外机载设备电磁环境验证标准分析

RTCA／DO-160G和GJB151A／152A-97都涉及了电磁环境验证,高强度辐射场（HIRF）试验是重点的验证项目,比较分析这两个标准对该项目在测试条件、测试对象及测试方法的差异,得出对于飞机机载设备的传导敏感度和辐射敏感度的试验,采用GJB151A／152A可能会出现要求过高的情况,而采用RTCA／DO-160G则更加方便灵活。     

机载防撞系统干扰限制功能的设计与实现

针对机载防撞系统( TCAS)空对空通信时存在的同步混扰,采用飞机分布因子结合问询功率和问询速率的控制方法,建立了干扰限制的数学模型,给出了TCAS监视功能干扰限制的设计流程。按照DO-185 B标准定义的高密度飞机分布环境,采用计算机仿真得到了TCAS干扰限制功能在高密度空域中统计性能,对不同监视区域中TCAS应答机的占用率与DO-185 B的设计需求进行比较,验证了设计的干扰限制功能的有效性和实用性。仿真结果表明干扰限制算法能够满足高密度空域中TCAS监视功能的要求,在TCAS干扰限制功能的设计和性能评估方面具有实际应用价值。     

飞机雷击附着区域的划分仿真研究

雷击直接威胁飞行安全,为了进一步确定飞机的雷击特性,依据SAE-ARP5416和国内相关标准的规定,利用基于有限元法的数值仿真技术对飞机雷击附着点和雷击附着区域的划分展开研究。以空客A320飞机为例,按照飞行过程中可能遭受的雷击情况,对其进行了等比例模型下的建模仿真。提出了一种新的飞机雷击附着区域划分的数值仿真方法,研究了数值仿真模型建立的相关问题,并对飞机雷击附着区域中的1A区域进行划分,并将数值仿真结果与SAE-ARP5414A标准结果进行了比较。提出的方法对飞机的防雷设计和相关研究有重要的参考价值。     

直升机平台孔缝耦合仿真分析

在切向矢量有限元软件HFSS中,对某直升机在电磁辐射环境下进行了孔缝耦合的仿真。模拟了飞机由于外部加改装所需开孔的大小和数量,并对直升机外加发射源干扰,来反映机内电磁环境对飞机机载电子设备的影响。对孔缝耦合进行仿真,将仿真结果与DO-160F标准进行比对分析。同时,研究了机内辐射能量与频率、相位的关系,以及机身不同位置下的辐射能量。通过数值分析和仿真结果得出规律性结论,为直升机加改装设备开孔提供理论依据。说明孔缝耦合的电磁仿真分析在航电系统电磁防护的工作中具有重要的指导意义。     

机载气象雷达湍流定标问题的研究

湍流是影响飞行安全的重要因素,在利用机载气象雷达进行检测时,通常是通过回波信号的谱宽来判断目标的.但是回波信号的谱宽不仅与气象目标本身有关,还与雷达参数有关,检测时需要进行定标.从大气湍流微粒间相关性的角度讨论了机载气象雷达中湍流的定标问题.不考虑相关性时,通过公式推导,证明目标的方位角和距离等因素对于谱宽的测量是没有影响的.考虑大气湍流微粒间的相关性时,引入大气湍流的相关模型,研究了目标方位以及飞机速度对于谱宽的影响,并通过仿真给出了定性分析.     

某系留气球的雷电电磁仿真北大核心CSCD

对某系留气球的瞬态雷电电磁环境及其球载雷达电子设备的雷电感应特性进行了电磁仿真研究。应用EMA3D电磁仿真软件及针对几种典型避雷索雷击附着方式,仿真分析了该系留气球的主要雷电电磁场分布演化特性和规律,并研究了相关典型球载设备互联电缆的雷电瞬态电磁响应特性,获得了典型雷电间接效应数据。从仿真结果看,搭载于气球副气囊挂架上的电子设备处的瞬态雷电磁感应强度达到了10 Gs(1Gs10-4T)左右,变化率约5 Gs/μs左右。挂架上各典型屏蔽电缆的屏蔽层雷电感应电流则在1~100 A之间不等,但各电缆的感应电流其波形模式却较为单一。比较于飞机雷电防护标准-RTCA DO-160F标准,球载电缆其特征雷电响应波形模式为少,且波形特征时间参数有一定差别。分析表明,对开展球载电子设备防护设计和试验而言,直接采用飞机雷电防护标准可能并不完全合适,应进行恰当的波形修订和裁剪。     

通用航空的多目标航迹模拟

在飞机冲突检测算法研究中,如何方便而又逼真的模拟冲突场景是需要解决的一个重要的问题。本文提出了一种基于通用航空飞机运动模型建立的多目标航迹生成方法。首先,基于通用航空飞机的性能参数与飞机运动模型描绘出各个飞行阶段的单个目标航迹,并构造三次B样条曲线插值于各分段航迹转折处,使单个目标航迹连贯而平滑。其次,参考FAA发布的DO-317文件中定义的典型冲突情况,生成多目标航迹,并设计出若干种冲突场景,为各种情况下的冲突解脱算法提供了理论验证基础。最后,将仿真场景应用到ADS-B IN应用仿真软件（AIAS）中,实验证明可以有效的检测出冲突检测算法的正确性。仿真软件以C#编程实现。      

湍流环境下的大气波导信道衰落特性研究

湍流大气环境不但会引起大气波导传播中能量的严重泄漏,干扰雷达对目标回波信号的检测,还会影响接收信号的快衰落特性。文中针对大气波导超视距信道,利用考虑湍流效应的抛物方程模型仿真计算了不同湍流强度下,波导高度内、外接收信号的超视距快衰落特性,分析比较了考虑与忽略湍流效应两种情况下,波导高度内、外接收信号的幅频特性,更加合理地对雷达进行系统效应评估,准确地反映大气湍流对海上电波传播的影响。     

湍流大气中空间部分相干奇异光波的传输

自由空间中带有光学涡的部分相干光的传输特性是影响大气光通信系统性能的关键因子之一.基于弱湍流大气中光波传输的Rytoy方法和部分相干光的互相干函数的交叉谱密度函数近似,研究了带有"光学涡"的空间部分相干拉盖尔一高斯光束在湍流大气中的传输特性,得出了弱湍流大气中传输的部分相干光束互相干函数和平均光强空间分布的解析关系.研究结果表明,弱湍流大气起伏仅仅影响这类光束相干函数的幅值,不改变光束光学涡的分布特征.     

航空集群收发分置协同探测编队构型研究

隐身飞机雷达波具有前向、侧向散射大,后向散射小的特点,从隐身飞机雷达散射截面的空间差异分布入手,针对航空集群收发分置协同探测编队构型问题,建立集群收发分置协同探测数学模型;基于空间分割法,对影响集群雷达探测能力的两个重要因素,接收机方位角和收-发雷达之间的基线距离进行仿真分析。仿真结果表明:收发分置模式下,集群中任一节点都能形成一定的探测能力;将接收机部署在0°附近,基线距离约为5 倍单机迎头探测距离时,收发分置协同探测面积取得最大化,达到雷达单独作用下的5.5 倍,此时最远探测边界距收-发基线的距离和探测区最大宽度都取得较大值。     

Development of an automated windshear detection system usingDoppler weather radar

The US Federal Aviation Administration (FAA) is developing the Terminal Doppler Weather Radar (TDWR) system to determine the location and severity of LAWS (low-altitude windshear) phenomena and other weather hazards (e.g. tornadoes and turbulence) and to provide the pertinent information to real-time air traffic control users. The FAA program for developing and evaluating the TDWR is described, with emphasis on the resolution of key technical issues such as separation of the radar return due to the low-altitude weather phenomena from that caused by various clutter sources and the automatic detection of the phenomena by means of pattern recognition applied to images depicting the weather reflectivity and Doppler shift. These technical issues have been addressed using experimental data obtained using a testbed radar in representative meteorological regimes. The system performance has been assessed using numerous experimental windshear data sets with corresponding `truth' developed by experienced radar meteorologists from a number of organizations. It is shown that the system provides very reliable detection of strong microbursts in a variety of environments with a gust-front detection capability that supports effective planning of airport runway use     

一种基于接收相参的鸟类目标探测雷达

针对鸟类目标探测技术能有效预防飞鸟对飞机起降带来的危害问题,提出了一种基于接收相参的鸟类目标探测雷达方案。通过对鸟类目标探测雷达系统及鸟类目标实际飞行姿态的分析,研究系统构架及技术途径。并通过工程实践研究接收相参技术在鸟类目标探测雷达中的应用。以试验数据验证了该方案的可行性,对下一步的工程应用具有参考价值。     

机载多功能海上监视雷达系统设计与关键技术研究

机载多功能海上监视雷达系统作为机载平台对海探测的主要任务载荷,具有全天候、全天时、探测范围广和工作环境复杂多变等特点,是极具应用前景的一种广域海上监视雷达系统,在海上作战体系中占有重要地位。该文根据多功能海上监视雷达的系统特点及优势,对系统设计中的雷达体制选择、工作参数选择和工作模式设计等进行了论述,并对影响其关键性能的强海杂波中慢速目标检测、跟踪和目标识别问题以及解决问题的技术途径进行了分析。      

Tracking weather's flight path

Prototypes of systems for helping pilots and air traffic controllers cope better with untoward weather are jockeying for a place aboard critical test flights and in air traffic control and dispatch facilities on the ground. The prototypes are the products of a burst of research in technologies for detecting turbulence in all its varieties, predicting the persistence of fog, and giving pilots a clear picture of the weather ahead. They, along with systems tested last winter for detecting and predicting aircraft icing, will begin impacting commercial flights soon, although few will come into wide use before mid-decade. But all will make flying safer-and a lot more comfortable. Some 30 percent of commercial aircraft accidents have weather as a contributing factor, according to a NASA planning group. The paper discusses turbulence and its detection, the high hopes for LIDAR, tackling the problem of wakes, detection of rain, and icing factors     

气象雷达在民航安全中的应用研究

 本文研究了气象雷达在民航安全中的应用概况,主要包括风切变、湍流和鸟击危害探测.分析了微波和激光雷达两种风切变探测技术,探讨了对大气湍流和飞机尾流的探测方法,介绍了以美国鸟击危害咨询系统(AHAS)为代表的气象雷达探鸟系统,结合我国民航运输发展现状、物联网建设和新一代气象雷达网组建,展望了气象雷达在民航安全应用中的发展趋势.     

X波段双基站多普勒天气雷达系统设计

X波段双基站多普勒天气雷达系统是一种新型气象探测雷达系统，主要用于测量降雨回波的三维风场。根据x波段天气雷达的功能要求及设备组成特点，采用波导缝隙天线及GPS系统解决了空间、相位、时间的三大同步问题，具有结构简单、价格低廉、工作可靠、灵敏度高等特点。还分析了确定系统性能指标的算法，并给出了基于GPs的具体工程实施方法，该系统有很好的推广价值。     

米波频段飞机目标全极化散射仿真与特性分析

该文基于全极化雷达对空探测和目标识别的应用需求,研究了飞机目标全极化散射特性,特别是交叉极化散射的产生原理和可利用性。在米波频段对隐身和非隐身飞机目标开展了数值建模和仿真计算;分析对比了不同飞机目标的极化散射空域分布特性,分析了不同的外形结构产生强交叉极化的条件。结果表明:非隐身飞机具有较丰富的极化散射特性,有利于雷达目标的极化识别。      

基于数值天气预报模式的机载气象雷达降雨目标极化特性仿真

带有极化信息的气象目标仿真是双极化多普勒天气雷达的理论研究和设计应用的基础。目前, 机载双极化气象雷达的理论研究正处于发展阶段, 为了给机载双极化气象雷达的技术研究提供数据来源, 该文提出了一种基于数值天气预报模式的机载气象雷达降雨目标极化特性仿真方法。该方法利用数值天气预报模式获得温度、粒子浓度、混合比等降雨目标的气象参数, 从而实现气象场景的建模与仿真。在分析降雨目标微物理特性的基础上, 计算降雨目标的电磁散射矩阵, 从而实现降雨目标的极化特性仿真。不同微物理特性参数下的仿真结果表明:该方法可实现降雨目标的气象建模, 与实测数据的对比分析可知, 该方法的双极化仿真结果有效、可靠。