机载前视气象雷达软件系统测试

针对机载前视气象雷达软件的功能特点,重点分析了软件功能和安全性测试关注点,以及如何搭建一个完整的测试环境来保证测试需求的全部覆盖,从而满足软件适航性的测试要求。     

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。     

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。     

基于CNN的机载气象雷达气象目标检测方法

机载气象雷达系统进行气象探测时易受到强地杂波的干扰,从而导致目标信息丢失。为准确检测地杂波中的气象目标,获取完整的目标信息,本文提出了一种基于卷积神经网络(Convolution Neural Networks, CNN)的机载气象雷达目标检测方法。该方法联合时域、多普勒域和俯仰维空域信息,将杂波相位对准指标、多普勒速度和干涉相位作为CNN的输入,并给出详细的网络结构。本文通过模拟雷达回波仿真产生训练集和测试集,并对所提网络进行训练和测试。仿真结果表明,与目前的气象目标检测方法相比,该方法具有较高的检测概率,而且在谱矩信息变化的情况下仍可维持较好的检测性能,具有很好的鲁棒性。此外,仿真结果表明CNN比传统的贝叶斯分类器和支持向量机等分类网络具有更好的分类性能。     

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.     

基于PXI的机载气象雷达通用维护系统设计

首先介绍机载雷达通用维修检测系统的功能，提出基于先进虚拟仪器平台PXI技术的设计方案，给出采用PXI技术的通用维修检测系统的软件结构。     

快速扫描机载气象雷达多普勒解模糊算法

本文针对机载气象雷达前视快速扫描下的多普勒模糊问题,提出了两种多普勒解模糊算法：基于改进方位向波束形成算法和基于阻塞矩阵算法。基于改进方位向波束形成算法在传统的Capon波束形成的基础上,利用空间谱积分的方法对非期望信号协方差矩阵进行重构和对导向矢量进行估计,进一步提高了算法的鲁棒性,降低方位角估计误差;基于阻塞矩阵算法需要估计导向矢量,并利用导向矢量计算阻塞矩阵,将接收信号进行多普勒模糊相消预处理,阻塞每个多普勒频点的模糊多普勒分量,以达到解模糊的目的。通过仿真实验证明,两种方法均可以有效地恢复信号的多普勒信息,其中基于阻塞矩阵算法与基于改进方位向波束形成算法相比,有更优良的性能,并有更小的运算量。     

机载气象雷达下和差波束抑制地杂波研究

针对机载气象雷达气象模式下的地杂波抑制研究,提出利用雷达回波信号的和差波束方法加以抑制。首先建立地心坐标系下飞机位置和气象与地杂波空间模型,然后通过机载气象雷达发射脉冲信号,利用气象雷达方程计算波束扫描范围内的气象目标和地杂波的回波功率信息。根据气象与地杂波所处雷达波束中心位置和角度不同的特性,利用和差波束方法抑制地杂波,同时气象信息不会有太大损耗。经过仿真数据验证,该方法能够有效地剔除地杂波,保留气象信息。     

机载气象雷达探测强风切变的自适应杂波抑制方法

为更好地去除动态地物和海浪杂波,采用工程化数学模型建立下击暴流风场,并叠加海陆杂波数据。根据飞行参数和雷达性能参数,获取机载雷达回波仿真信号。预先获取飞行区域地形高度参数、环境风场及海浪、陆地等地物杂波谱宽近似估计值,确定需要进行杂波抑制的距离库。对采样信号进行频谱分析,确定杂波中心谱线,消除宽度等于杂波谱宽估计值内的功率谱线,从而达到消除地物杂波的目的。以剩余功率谱为采样值,进行高斯曲线拟合,完成功率谱重构。对重构的功率谱,计算其总功率、径向平均速度和谱宽值,获取抑制地物杂波后的气象回波信号。仿真结果表明,该方法能够根据飞行区域实时探空资料和地形数据,自适应确定海陆混合运动杂波位置,并消除地物杂波。     

机载预警雷达技术发展展望

新型作战使命和作战样式对预警机提出了更高要求,隐身目标和复杂电磁环境的威胁对机载预警雷达提出了严峻的挑战.文中首先从天线型式和反杂波体制两个方面分析了国外机载预警雷达发展历史和现状;然后,立足预警机使命任务展望了机载预警雷达技术发展趋势;最后,对涉及的主要关键技术进行了分析.     

机载气象雷达目标的三维建模方法研究

三维可视化系统能够为机载气象雷达回波数据分析提供支持。本文以预先提取的气象目标三维点云数据为基础,设计了一种面向机载气象雷达目标的三维建模方法。首先运用α-shape算法提取气象目标的外轮廓点云,并通过主元分析法求取点的法向量,再利用泊松重建算法对具有法向信息的外轮廓点云进行三维表面重建。结果表明,该方法得到的气象目标三维重建结果轮廓清晰,表面细节特征明显,能够反映气象目标的空间结构分布特征。相较于仅使用α-shape算法和移动立方体算法,该方法在重建精度和计算效率方面均有提高。重建模型整体上满足机载气象目标三维建模的要求,可以为未来的机载显控气象信息平台三维可视化提供技术支持。     

基于DEM的机载气象雷达地杂波剔除方法

针对机载气象雷达气象模式地杂波抑制问题,提出利用回波幅度信息的基于数字高程模型（DEM,Digital Elevation Model）的时域地杂波剔除方法。首先利用回波幅度信息对存在雷达回波信号的数据区域进行分割,然后对区域的边界距离单元利用基于DEM的可视性算法分析其触地情况。根据分析结果可知,存在回波信号的区域可分成仅含气象的区域、仅含杂波的区域以及二者相连的区域,其中相连区域还需进行逐距离单元判断确定分界距离单元。将杂波存在的距离单元予以剔除,即可去除地杂波。经实测数据验证,该方法能够根据雷达参数和DEM数据准确地判断杂波所在的距离单元,有效地剔除地杂波。提出的方法仅处理存在回波信号的区域,且不需要对所有的距离单元进行分析,可以大大减小运算量。      

中国气象局气象探测中心气象雷达室

中国气象局气象探测中心气象雷达室,通过利用全国新一代天气雷达,即三维GIS系统,展示了天气雷达组网信息,其包括：①全国158部雷达站点布局;②雷达业务探测范围及雷达地形信息,实现多仰角探测的动态模拟;③地表地形数据、区域探测范围叠加及三维展示。     

中国气象局气象探测中心气象雷达室

中国气象局气象探测中心气象雷达室,通过利用全国新一代天气雷达（即三维GIS系统）,展示了天气雷达组网信息,其包括：①全国158部雷达站点布局;②雷达业务探测范围及雷达地形信息,实现多仰角探测的动态模拟;③地表地形数据、区域探测范围叠加及三维展示。