本文關(guān)鍵詞：機載氣象雷達低信噪比下湍流檢測方法研究

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【摘要】：大氣湍流是民航客機執(zhí)行飛行任務過程中時常遇到的一種危險氣象目標,它具有隨機性、間歇性、不規(guī)則性。機載氣象雷達對大氣湍流風場進行探測時,將信號回波的譜寬作為衡量湍流強度的標準。然而對于回波信噪比低的大氣湍流,目前的機載氣象雷達無法進行十分有效的探測預警。針對上述問題,本論文提出了兩種湍流譜寬估計方法,在低信噪比情況下能夠獲得較理想的估計結(jié)果,提高湍流的檢測概率。首先,研究了大氣湍流場的特性、介紹了幾種常用的大氣湍流風場建模方法及其應用背景,并選取Von Karman湍流模型進行仿真。其次,對機載相控陣氣象雷達的回波接收數(shù)據(jù)模型進行了研究,推導出大氣湍流回波模型并對回波信號進行了仿真,同時對幾種常見的湍流風場檢測方法進行了介紹與分析。再次,論文提出了一種基于協(xié)方差矩陣擬合的大氣湍流譜寬估計方法。在湍流目標回波的頻譜符合高斯譜特性的基礎上,構(gòu)造湍流目標參數(shù)化協(xié)方差矩陣模型;然后利用回波信號的子空間正交特性將估計的回波協(xié)方差矩陣與湍流目標協(xié)方差矩陣的參數(shù)化模型進行擬合,通過求解代價函數(shù)來估計湍流譜寬。該方法在回波信噪比低時依然可以獲得精確的譜寬估計結(jié)果,而且使用的脈沖數(shù)越多,估計性能越好。最后,論文提出了一種基于壓縮感知的低復雜度大氣湍流譜寬估計方法,該方法基于大氣湍流回波的空時特征建立了風場速度譜寬的過冗余空時字典;然后利用壓縮感知原理實現(xiàn)了回波信號的重構(gòu)。該方法在低信噪比下能夠獲得較精確的譜寬估計,而且相較于上一章方法,在性能損失有限的情況下,降低了運算復雜度。
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN959.4

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