【摘要】：晴空湍流(clear air turbulence,CAT)被稱為飛機(jī)的“隱形殺手”,而且研究發(fā)現(xiàn)隨著全球氣候變暖CAT發(fā)生頻率日益增加,CAT對航空安全威脅巨大。CAT不伴有明顯天氣現(xiàn)象,常規(guī)機(jī)載氣象雷達(dá)很難探測�，F(xiàn)有機(jī)載氣象雷達(dá)探測湍流僅根據(jù)回波的多普勒譜寬進(jìn)行判斷。美國航空無線電技術(shù)委員會新修訂的DO-220A增加了機(jī)載氣象雷達(dá)檢測湍流的規(guī)范,要求檢測量需考慮飛機(jī)特性的因素。基于此規(guī)范,本論文研究了基于垂直載荷因子的晴空湍流檢測方法,這對機(jī)載氣象雷達(dá)準(zhǔn)確探測CAT具有實(shí)際意義。首先,分析了晴空湍流對飛行的影響及其危害,并結(jié)合垂直載荷因子的定義,從理論上推導(dǎo)了垂直載荷因子與晴空湍流對飛行危害程度的直接關(guān)系,還利用航班ADS-B數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析了這一關(guān)系的合理性。繼而,設(shè)計(jì)了將垂直載荷因子作為檢測量的機(jī)載氣象雷達(dá)湍流檢測流程。研究了基于垂直載荷因子的增強(qiáng)型湍流檢測方法,并針對湍流檢測門限,基于貝葉斯準(zhǔn)則推導(dǎo)得出了基于統(tǒng)計(jì)特性的閾值確定準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了細(xì)化的增強(qiáng)型湍流檢測步驟并進(jìn)行了仿真分析。仿真驗(yàn)證表明,本文設(shè)計(jì)的增強(qiáng)型湍流檢測流程能夠滿足DO-220A的要求。最后,針對垂直載荷因子計(jì)算中所需的雷達(dá)回波譜寬的估計(jì),研究了低信噪比下的機(jī)載氣象雷達(dá)回波譜寬估計(jì)方法,解決了晴空湍流雷達(dá)回波信噪比低造成譜寬估計(jì)誤差大的問題。在雷達(dá)引入空時(shí)體制的基礎(chǔ)上,提出了一種基于降秩多級維納濾波器(reduced-rank multistage wiener filter,RR-MWF)的回波譜寬估計(jì)方法。該方法利用空時(shí)聯(lián)合處理提高信噪比,構(gòu)造了適用于分布式氣象目標(biāo)的自適應(yīng)RR-MWF權(quán)矢量來處理雷達(dá)回波,可有效估計(jì)低信噪比的晴空湍流回波譜寬的同時(shí)降低空時(shí)處理的運(yùn)算量。
【圖文】：

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論意義的生命線[1]，然而民航飛機(jī)在飛行過程中常常會遇括霾、雷電、雷暴、冰雹、暴雨、颶風(fēng)、風(fēng)切變大氣中流體劇烈的不規(guī)則運(yùn)動引起的，如圖 1-1 簸，影響旅客的乘機(jī)舒適度，嚴(yán)重時(shí)會造成人邦航空管理局（Federal Aviation Administration，， F 引起的飛行事故中，有 70%與大氣湍流相關(guān)[3]，

圖 1-2 機(jī)載氣象雷達(dá)探測災(zāi)害性天氣示意圖測標(biāo)準(zhǔn)航飛機(jī)應(yīng)用脈沖多普勒雷達(dá)探測湍流。因?yàn)榇髿馔牧髦袣饬魉僖暈闅庀罅Ｗ铀俣茸兓潭却蟮臍庀竽繕?biāo)[26]。根據(jù)多普勒效應(yīng)化程度越大，回波的多普勒速度譜寬就越大。目前，根據(jù)國際寬大于 5 m/s 的氣象目標(biāo)被認(rèn)為是湍流[27]。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)標(biāo)回波的譜寬來檢測湍流，通過估計(jì)的目標(biāo)回波譜寬與這一門前的機(jī)載氣象雷達(dá)探測大氣湍流僅關(guān)注湍流的性質(zhì)，這種檢影響，獨(dú)立于飛機(jī)類型，這只是大氣狀態(tài)測量。2016 年，RT機(jī)載氣象雷達(dá)湍流檢測提出新要求，要求檢測量同時(shí)考慮飛機(jī)根據(jù)飛機(jī)對湍流的響應(yīng)量實(shí)現(xiàn)湍流檢測[15]。在 DO-220A 中，量除以機(jī)翼面積）定義了三種飛機(jī)類別，針對每一類飛機(jī)規(guī)定
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V321.225

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本文編號：2670010