基于空时处理的湍流检测技术研究

发布时间：2017-10-13 04:12

  本文关键词：基于空时处理的湍流检测技术研究

  更多相关文章： 相控阵 机载气象雷达 湍流检测 谱宽估计 空时自适应处理

【摘要】：湍流、闪电、雷暴和结冰通常被称作威胁民航安全的“四大杀手”。其中,大气湍流是一种发生在高空中的恶劣天气现象,杂乱、随机、无序是其主要特征。机载气象雷达探测湍流时,将回波谱宽作为衡量湍流强度的主要标准。然而,大气湍流运动并不是引起频谱扩展的唯一因素,非湍流目标的运动、天线波束宽度及方位角等条件也会导致谱宽增加,进行湍流探测时,应该考虑这些因素的影响,为航空安全提供更有力的保障。首先,论文介绍了湍流的定义、性质,分析了引起湍流回波频谱扩展的因素,介绍了机载气象雷达湍流检测的基本原理以及几种传统的湍流检测方法。其次,论文介绍了气象目标的特性,并分别从时域和频域分析了气象回波的性质,以此为基础研究了相控阵体制下的机载气象雷达湍流回波数据接收模型,最后进行了仿真与分析。再次,结合湍流目标的分布式特点,研究了能够描述湍流等分布式气象目标的空时导向矢量,并针对相控阵体制的机载气象雷达,提出了基于最优处理器的湍流谱宽估计方法。该方法基于空时自适应原理构建最优处理器,对湍流回波信号进行空时滤波处理,抑制雷达扫描过程中波束宽度等对频谱扩展产生的干扰,实现对湍流谱宽的准确估计。最后,研究了一种基于ΣΔ-STAP的湍流检测方法,该方法将多通道天线简化为和差双通道,在空域进行降维自适应处理,较大幅度地降低算法的复杂度和运算量,能够在抑制干扰的同时,较精确地估计湍流速度谱宽,获得较好的检测性能。
【关键词】：相控阵 机载气象雷达 湍流检测 谱宽估计 空时自适应处理
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V321.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 机载气象雷达11-13
• 1.2.2 湍流检测13-14
• 1.3 论文的主要研究工作14-16
• 第二章 机载气象雷达湍流检测技术16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 大气湍流概述16-18
• 2.3 基于多普勒原理的湍流检测18-21
• 2.3.1 多普勒效应18-19
• 2.3.2 湍流回波的多普勒频谱19
• 2.3.3 湍流回波的频谱展宽分析19-21
• 2.4 湍流检测方法21-23
• 2.4.1 脉冲对法22-23
• 2.4.2 快速傅里叶变换估计器23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 机载相控阵气象雷达湍流回波信号仿真24-35
• 3.1 引言24
• 3.2 气象目标特性24-25
• 3.3 气象回波特性25-28
• 3.3.1 时域特性25-26
• 3.3.2 频域特性26-28
• 3.4 湍流回波数据模型28-30
• 3.5 仿真结果及分析30-33
• 3.5.1 湍流回波仿真30-32
• 3.5.2 湍流信号空时二维谱仿真32-33
• 3.6 本章小结33-35
• 第四章 基于空时最优处理器的湍流谱宽估计方法35-44
• 4.1 STAP原理简介35-36
• 4.2 湍流信号的时间、空间导向矢量36-40
• 4.2.1 湍流场的时间导向矢量37-38
• 4.2.2 湍流场的空间导向矢量38-40
• 4.3 基于最优处理器的湍流谱宽估计40-42
• 4.4 实验结果及分析42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第五章 基于ΣΔ-STAP的湍流检测方法44-53
• 5.1 引言44
• 5.2 ΣΔ-STAP原理44-47
• 5.2.1 ΣΔ-STAP结构与算法44-45
• 5.2.2 ΣΔ-STAP数据模型45-47
• 5.3 基于 ΣΔ-STAP的湍流检测47-50
• 5.3.1 算法介绍47-49
• 5.3.2 检测结果及分析49-50
• 5.4 实验结果及分析50-52
• 5.5 本章小结52-53
• 结束语53-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士期间所发表的论文60

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本文编号：1022741