低空风切变红外遥测技术

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变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。     

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。     

使用机场监视雷达进行低空风切变探测

1 引言 本文描述了一种增强型气象处理器,它用于联邦航空管理局的机场监视雷达(ASR-9),因而该雷达能够进行低空风切变探测的多普勒风速估算及提供对风暴移动速度和方向的估测和抑制伪气象报告的逐帧跟踪。此类伪报告目前由ASR-9的6层次气象信道在异常的雷达能量传播(AP)片断期间生成。加上外设接口、接收链硬件与高速数字处理和显示设备后ASR-9被改装成了ASR-9风切变处理器(WSP)。在终端空域的雷暴雨活动(这一空域扩     

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。     

探测由低空风切变引起的大气湍流的专用设备

该设备是用来探测由低空风切变引起的大气湍流的专用设备。该设备有一光学系统,将红外辐射准直到一个不停转动的滤光轮上。该滤光轮上有多个红外滤光片,可以感受距离的差异。随后一个红外探测器产生一个模拟输出信号。这个输出信号经一个同步解调器解调后再通过一个门积分器被传送到一个选择性的多通道电路。该多通道选择电路是由同滤光轮相连的电子探头控制的。多通道选择电路的输出也是多路的,每一个输出各接一个低通滤波器。信号经滤波后再接到一个信号处理器上。这样该信号处理器就能定时地接受最新信息,并显示出有关低空风切变时的大气湍流的情况。     

小波不变矩的低空风切变识别

针对微下击暴流、低空急流、顺逆风以及侧风低空风切变样本图像间的形状特性关系,主要研究了小波不变矩的特征提取技术在风切变识别中的应用.首先,采用基于三次B样条的小波不变矩提取风切变图像的形状特征.然后,将提取的特征通过Fisher线性判别分析(LDA)降低维数,实现风切变有效特征的提取.最后,采用三阶近邻分类器分类识别四种低空风切变.实验结果表明,该算法与应用Hu矩和Zernike矩特征进行分类识别相比,识别结果更加稳定,且平均识别率得到了较大提高,能够有效用于风切变图像的类型识别中.     

基于DDD-GMB的低空风切变风速估计方法

当机载气象雷达在非均匀地杂波环境下探测低空风切变时,会遇到杂波协方差矩阵估计不准确问题,从而影响风速的正确估计。针对上述问题,本文提出一种在非均匀地杂波环境下基于直接数据域-广义相邻多波束（Direct data domin-Generalized adjacent multiple-beam,DDD-GMB）的低空风切变风速估计方法。首先,在非均匀地杂波环境下直接对待检测距离单元进行杂波协方差矩阵估计;然后利用空域相邻多波束和时域相邻多普勒通道构造空时降维处理器,在降低系统自由度的同时,也降低了对训练样本数的要求,最后构造代价函数估计得到风速。仿真结果表明,本文方法可以在非均匀地杂波环境下精确的估计风速。      

飞行中强低空风切变影响的大数据分析

利用NCEP再分析资料、机场自动气象观测站资料、以及机场雷达资料,阐述对案例中低空风切变过程的分析,同时分析风切变对飞行的影响,从而提高风切变的预警和预报。此次低空风切变过程发生是由于高空锋经过案例地区移动而产生的风切变。分析表明,低空风切变发生,处于横槽前部,以西南气流为主,案例上空多云且为低高度对流云,地面湿度条件较好。     

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。     

雷达低空探测问题

1.雷达低空探测的必要性近几年来国外比较成功的突防战例说明:低空或超低空突防是主要的突防手段,中东战争中以色列轰炸苏伊士运河大桥,以色列轰炸叙利亚导弹基地,英阿马岛之战中阿根廷用“飞鱼 AM—39”低空导弹击沉英国的现代化驱逐舰和大型运输船等都是低空或超低空突防极其成功的战例。这些战例说明低空和超低空突防确实是一种非常有效的手段。这是因为由于飞机性能的不断改进,使其可以在离地面十几米至几十米的高度上以亚音速沿地面飞行,这时探测雷达由于受地球曲率、地球遮蔽、多路径效应以及地物杂波或海杂波的影响,探测性能大为降低,发现距离近,敌机出现具有很大突然性。     

红外探测用球形雪崩二极管

本文介绍硅和硅-锗混合晶体的球形雪崩二极管的探测特性。二极管是在自持雪崩放电区内工作的。所以通过计算自持雪崩而测定光子通量。硅雪崩二极管的光谱响应范围为0.5～1.2微米;异质结雪崩二极管的光谱响应为0.5～1.5微米。当速率计的时间常数为10秒时,在室温下、波长λ=0.75微米时,噪声等效功率NEP=4×10~(-18)瓦,而λ=1.35微米时,NEP=3×10~(-12)瓦。相应的探测率分别为:D＊=9·10~(13)“厘米·秒~(1/2)瓦~(-1)及D*=1·10~8厘米·秒~(-1/2)瓦~(-1)。通过冷却二极管到-30℃,NEP值将下降,D*值将提高10倍。     

LLWS探测用红外辐射计初步设计

本文根据LLWS探测的要求,结合机载设备的特点,分析了探测LLWS用红外辐射计的初步设计理论和设计方法。     

用红外传感器探测路面黑冰

美国Sprague Controls公司研制出一种采用寻热导弹类技术的新型红外传感器,该传感器取名为Read-Watch,它能提示车辆驾驶员注意前方路面上的黑冰,以免发生交通事故。 黑冰是路面上形成的一层几乎看不出的薄冰,它是造成单车事故及与天气有关的交通事故的主要原因     

用红外探测器探测气体漏泄

美国纽约州的宾汉顿市有20多万居民,该市的地下分布着7000mile(英里)的输气管道,纽约州的电气与燃气(NYSEG)公司通过这些管道向该市的居民供气.作为一项预防性安全措施,该公司每天派车在街道上巡逻以检查是否有管道漏气.     

机载激光冒达风切变探测研究

介绍了用于风切变测量的激光雷达外差探测系统,阐述了其工作原理,根据CO2雷达系统与Ho:YAG雷达系统相关参数进行信噪比模拟和风速误差对比,模拟结果表明:波长2.1 μm的Ho:YAG雷达和10.6 lμm CO2都适合机载低空风切变探测.通过对比,无论系统效率还是衰减率,Ho:YAG的性能都更为优良、误差更小、探测距离更远.     

TAWS低空风切变告警功能仿真验证平台设计

低空风切变对飞机运行安全会产生严重的威胁,而地形感知与告警系统(TAWS)的Mode 7能够根据飞机当前空速、攻角、无线电高度等探测低空风切变的存在,从而提示飞行员躲避危险,避免可控飞行撞地(CFIT)的发生以确保飞行安全。为了解决TAWS Mode 7功能验证时难以建立真实装机试飞环境的问题,针对某航空研究所研制的TAWS工程样机,设计了低空风切变探测功能的仿真验证平台。仿真验证平台以低空风切变模型和六自由度飞机模型为核心生成低空风切变探测所需的数据,利用飞行场景数据库进行多次仿真,可以验证TAWS Mode 7是否能在飞机穿越风切变时给出准确的提示和告警信息。     

基于压缩感知的低空风切变风速估计方法

在机载气象雷达的低空风切变检测流程中,风速估计精度是影响风切变检测效果的重要因素。针对脉冲数较少且信噪比较低时风速估计精度变差的问题,该文提出一种基于压缩感知的低空风切变风速估计方法。该方法根据雷达回波信号的稀疏性,利用多普勒矢量构建一个冗余字典以实现信号的稀疏表示,采用观测矩阵对信号进行压缩处理,并通过信号重构算法恢复该稀疏信号,实现风速的精确估计。仿真实验表明：当脉冲数较少且信噪比较低时,该方法能够在获得精确风速估计的同时使得频谱分辨率大大提高,即能够很好地区分在频域间隔很近的风切变与地杂波信号。     

雷达的低空探测威力

讨论了影响雷达低空探测威力的一些因素，介绍了计算雷达低空探测威力的方法，并提出了提高雷达低空探测性能的措施。