序言

低空风切变（英文缩写为LLWS或LAWS）是严重威胁民航飞行安全的一种航空气象现象。据不完全统计,美国在1970年到1986年间由于LAWS造成航空事故而直接遇难者,就占空难总人数的40％左右。最近一次风切变事故发生在1985年8月美国Dallas Fort Worth国际机场,153名乘员中有134人丧生。随着航空科学技术的进步,因为飞机本身不完善性造成的航空事故将越来越少,相对而言,恶劣气象环境特别是小尺度突发性的灾难性气象环境对飞行安全的危害就越来越大,LAWS就是其中最典型的一种。由于LAWS产生突然,危害性大,被国际民航界称为“空中杀手”。近二十年来的飞行实践表明,LAWS是最危险的航空气象难题,也是现代民航事业最急待解决的飞行安全问题。为此,国际民航组织于1977年成立了“低空风切变和湍流研究”小组,并多次组织国际会议来讨论和研究LAWS问题。世界各国的航空与气象机构也都花费大量人力,财力,致力于减轻和避免LAWS的危害。十几年来,航空气象与飞行动力学研究的成果表明,对付LAWS的最好办法是:尽早发现,尽早回避。因此到1985年以后LAWS研究的热点转向LAWS的遥测、告警与回避技术上,尤其是机载遥测、告警与回避技术系统。 目前,国际上在机载低空风切变遥测领域有三种技术体制:微波多普勒雷达、激光多普勒     

航空鸟击雷达鸟情探测研究

鸟击问题是全世界航空业共同的难题,受到国际学术界的普遍关注.基于雷达的鸟情探测的研究取得了很大进展,在一些发达国家已经建立起实用的雷达鸟击预警系统.本文首先总结了雷达鸟情探测研究的概况,介绍国外雷达鸟情探测系统的发展现状,鸟类雷达目标回波信息的特点、识别和检测方法.然后介绍了雷达鸟类目标探测的新进展:地理信息系统(GIS)、人工神经网络、计算机网络等新技术应用于雷达鸟情探测系统,构成了高效、实时的三维雷达鸟情探测网.最后提出了雷达鸟类识别研究的未来发展方向.     

机场鸟击雷达探测系统

介绍了Merlin和Accipiter 2种成熟的机场鸟击雷达探测系统,分析了"北航鸟击雷达探测系统"的系统构成和主要算法。为满足理想鸟击雷达探测系统的性能要求,讨论了一种机场鸟击雷达探测网设计方案。最后,对鸟击雷达探测系统中2项关键技术(三维信息获取和目标跟踪算法)的研究提出了一些看法。     

机载气象雷达风切变信号仿真

风切变是引起空难事故的重要原因之一。具有风切变探测能力的机载前视气象雷达对于保障航空安全非常重要。由于风切变现象具有危害大、持续时间短且不易探测的特点,使实际数据较难获取。因此,风切变回波信号仿真对风切变检测技术的研究和验证具有重要意义。文中对风切变雷达回波信号的仿真提出了一个新思路:首先,通过使用风场仿真软件生成一个较为真实的风切变风场,然后,根据雷达参数高保真地对风切变雷达回波信号进行仿真。通过仿真结果与风切变结构特征的对比,表明仿真过程合理,仿真数据有效。     

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。     

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。     

激光测风雷达在航空保障中的典型应用分析

为了研究激光测风雷达在航空气象保障中的监测和预警能力,利用激光雷达的多种模式测量数据,对西宁高原机场2019-04-10一次典型风切变天气演变监测过程进行了详细分析,并与机场现有的测风设备数据、机组报告数据进行了对比。结果表明,激光测风雷达在此次风切变探测过程中,能清楚地探测到风切变的结构、位置、高度和移动方向; 激光测风雷达与自观数据相比,实现提前10min左右的预警; 激光雷达对风切变过程的监测结果与机组报告的结果有较好的一致性。该研究对于民航机场利用激光测风雷达预报风切变天气和保障飞行安全具有一定的参考与指导意义。     

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。      

机场边界层风温廓线雷达应用及优化研究

边界层风廓线雷达主要用于大气边界层观测,其探测成果适合中小尺度大气科学研究、中小尺度短时预报,以及航空安全保障等领域。我国航空事业发展方兴未艾,作为航空气象探测辅助设施的生力军,边界层风廓线雷达在国内民用机场的应用尚且不多,以咸阳机场气象风廓线雷达为例,探讨其在国内民航气象领域中的应用现状及优化方向。     

雷达探鸟技术发展与应用综述

探鸟雷达已成为机场鸟击防范、风力发电场鸟击风险评估、鸟类自然保护区鸟情观测与科学研究的重要工具。文中首先论述了探鸟雷达的主要组成部分。然后,分析了地面杂波、空域杂波和其他无关目标对探鸟雷达探测效果的影响,进而介绍了传统的杂波抑制方法和相参雷达杂波抑制技术,以及先进的探鸟雷达采用的目标检测、目标跟踪、目标显示、数据记录和雷达组网等数据处理技术。接着,给出了当前的探鸟雷达能够获取的目标轨迹、回波大小、回波强度、信号波动、飞行速度、飞行高度等反映飞鸟目标特性的主要指标。最后,描述了国内外四种典型雷达探鸟系统,并针对雷达探鸟技术的未来发展提出了一些思考及可行性建议。     

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...     

基于垂直载荷因子的增强型湍流检测方法仿真

大气湍流的存在严重影响航空安全。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 增加了湍流检测的规范,要求检测量需考虑飞机特性的影响。基于该标准,研究了一种基于垂直载荷因子的湍流检测方法,并进行了仿真分析。首先,量化了飞机特性的影响,并同时考虑湍流谱宽,估计得出垂直载荷因子;其次,针对湍流检测门限,利用贝叶斯准则推导得出了基于统计特性的阈值确定准则。仿真分析验证表明:设计的增强型湍流检测方法能够满足DO-220A的要求,且能更准确地评估湍流对飞行的危害,对DO-220A 提出的增强型湍流检测规范具有重要的研究意义。     

一种机场鸟情监测系统

针对民航飞机鸟击事件多发于起飞和着陆阶段的特点,提出了一种基于三坐标搜索雷达、毫米波高分辨观测雷达与光学辅助设备的机场鸟情监测系统。介绍了监测系统的功能、系统组成与工作流程,描述了以神经网络为核心的鸟情信息处理系统以及神经网络的层次结构,探讨了训练模型和工作模型。通过对系统观测数据的特征提取和处理,结合鸟类运动规律,实...     

民航TDM网智能配置与快速检测系统的设计与实现

民航TDM承载网主要接入服务有甚高频、专线电话、雷达和报文等服务,文章旨在研究介绍开发民航TDM网智能配置与快速检测系统的设计与实现。文章将结合相关理论知识和利用C#自主开发的配置程序,从需求分析与设计、功能实现和测试验证等三个方面入手,完成对民航TDM网多种业务实现一键配置功能和路由拓扑的监控以及快速检测系统。最后得出结论:满足民航TDM网络开局、甚高频、热线电话、雷达、报文等多种业务的一键配置。     

基于微多普勒特征的风轮机雷达杂波检测

作为一种清洁能源和可再生能源的形式,近年来风能受到了全球各国的普遍关注,风轮机会对其附近的航管监视雷达产生不利影响。风轮机雷达杂波检测技术的研究,对于保障民航飞机的空中交通安全起着重要作用。提出了一种基于风轮机雷达回波微多普勒特征的杂波检测方法,该方法利用风轮机与雷达波束不同位置条件下风轮机杂波的微动特征实现风轮机杂波的检测。对检测出的存在风轮机杂波的距离单元进一步判断是否存在飞机目标,进而只需对存在飞机目标的距离单元进行杂波抑制。仿真结果表明该算法能够实现风轮机雷达杂波的有效检测。      

基于B／S架构的民航气象信息综合服务系统

随着民用航空产业的飞速发展,对民航气象信息服务的多样性、实时性和准确性提出了更高要求.在参考目前国际主要气象行业软件的基础上,本文面向我国民航气象领域应用的需求,讨论了"民航气象信息综合服务系统"的设计和实现.该系统采用B/S结构,以气象信息的矢量图形化为基础,可以解析、显示来自民航气象中心以及国外数据交换中的各类气象数据,此外本系统具有良好的图形化人机界面、可以显示输出各类图形图像信息以满足民用航空业对气象信息的需求.该系统目前已经在民航华东空管局气象中心投入运行.     

Sensors and systems to enhance aviation safety against weatherhazards

The authors describe the physics of adverse weather, the basics of Doppler engineering, and a host of advanced sensing systems-some with the ability to autonomously identify and track storm conditions-for all stages of airplane travel. Three major new Doppler radar systems are discussed: the next generation weather radar, the terminal Doppler weather radar, and the airport surveillance radar with a dedicated weather channel. Other relatively simple new instruments for aviation weather support include the low level wind shear alert system, the Doppler wind profilers, the automated weather observation system, and the automated surface observation system. These systems are designed to perform higher level functions such as detection, characterization, and hazard potential estimation of aviation-significant weather phenomena, as well as their communication and display automatically