直升机防撞线系统电力线位置和相对速度探测方法研究

发布时间：2020-09-01 16:56

　　直升机因具有可在较小空间区域实现起降、可进行空中悬停、机动灵活等优良的飞行性能,无论在军用领域还是在民用领域都发挥着越来越重要的作用。在军用领域,通常利用武装直升机对敌方的军事设施进行打击。在直升机靠近目标时,为了防止过早地暴露自己,飞行员通常采用低空飞行的方式躲避敌方雷达的探测。在低空飞行时,由于低空存在的高压电力线不易被发现,很可能发生撞线的事故。此外,在民用领域,尤其是在抗震救灾等自然灾害中,通常使用直升机搜救、转运伤员,运送救灾物资和设备等,这些工作也需要直升机在低空条件下开展,低空飞行碰撞电力线的事故屡见不鲜。本文围绕直升防机撞线系统电力线位置的确定和预警时间的测量开展了相关的研究。本文首先对防撞线系统涉及到的探测距离,波束扫描的俯仰角、方位角等参数进行了相关的分析。对不同半径、不同频率和不同长度情况下的电力线的雷达截面积RCS进行了仿真,根据仿真的结果计算出了毫米波雷达能够探测空中电力线的有效长度。提出了空中电力线探测的总体方案,对天线波束扫描过程中出现的栅瓣问题进行了分析,给出了有效的解决方案并进行了仿真,验证了方案的合理性和可行性。对多普勒效应在测量雷达和电力线之间的相对速度方面的应用进行了相关公式的推导,针对测速过程中出现的盲速和频闪问题,给出了重频参差等相关的处理方法。利用Matlab软件仿真了毫米波雷达探测电力线获取的空间随机离散点,针对难以处理的三维空间直线拟合问题,利用投用投影的方法将三维空间直线的拟合问题转化为平面直线拟合的问题。利用Matlab仿真得到的离散点,分别基于最小二乘法和整体最小二乘法对空间直线进行了拟合并对两种方法的拟合效果进行了分析比较。结果表明,当离散点数据的标准差较小时,两种方法具有相同的拟合效果,随着标准差的增大,基于整体最小二乘法的拟合效果优于基于最小二乘法的拟合效果。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V275.1
【部分图文】：

高压电力线,灾区

此外，在很多情况下，军事行动往往在夜间或可视条件比较差的环境下进行。因此，高压电力线对武装直升机低空安全飞行构成了严重的威胁。图1-1 低空密集的高压电力线另一方面，即便是在民用领域，高压电力线对直升机的威胁也不容小觑。在 2008 年的汶川地震中，直升机发挥了巨大的、不可替代的作用。受地震的影响，桥梁坍塌，道路受阻，通讯中断，灾区的受伤群众生命垂危、亟待求援。由于交通的中断，外面的救援人员和大型的机械设备很难进入灾区。在这种危急情况下，直升机为灾区人民架起了空中安全通道，利用 M-26 直升机可将重达 13.2 吨的挖掘机等大型机械设备通过吊运的方式运达灾区，为道路的疏通、受伤群众的救援赢得了宝贵的时间[8]。利用直升机可将专业的救援人员以及大批的救援物资在第一时间运送至灾区，同时也可将灾区的受伤人员迅速地向外转移

武装直升机,雷达技术,电磁场理论,麦克斯韦

无线电对目标进行探测和测距。雷达技术的出现最早可追溯的 19 世纪，1864年，麦克斯韦提出了电磁场理论，并预见电磁波的存在。1886 年，赫兹通过实图1-2 武装直升机电缆切割器-4-

RCS测量,电力线,型号,工程硕士学位

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文a) 探测结构示意图 b) 探测实物图电力线（长度：1200mm）计算机 76GHz雷达旋转控制器距离：10m抛物面反射器天线（76GHz时功率增益40dBi，半功率波束宽度：1.3°）入射角θ图1-3 76GHz 电力线 RCS 探测结构示意图和实物图[3]

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