复杂地形下导航台电磁信号预测模型研究

发布时间：2017-08-19 15:03

  本文关键词：复杂地形下导航台电磁信号预测模型研究

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【摘要】：导航台是飞机飞行过程中获取位置信息的重要设备,引导着飞机在恶劣的气象条件和复杂的地形中安全飞行。目前日益增多的航班对电磁环境的要求更加严格,机场周围的地理环境也变得十分复杂对电磁信号的传播造成一定的影响,因此确定实际环境中电磁信号的真实分布情况就显得非常重要。基于此,本文针对机场终端区常见的导航台(NDB、VOR、DME)的电磁信号覆盖范围进行研究。 本文从每个导航台的天线类型和基本参数入手,运用相关的天线理论和仿真方法,分别对常见的导航台天线在自由空间的电磁信号进行三维建模,并得到每个电磁信号模型所对应的空间电磁数据。在此基础上,考虑地形环境的影响,运用电波传播理论计算信号的衰减和分布,并考虑地球曲率,大气折射的影响对计算结果进行修正。在计算地形对电磁信号的影响时,为提高运算效率,对地形剖面进行简化处理,提出了“边界模糊近似算法”。有效的解决了计算复杂地形环境对电磁信号的影响时运算繁琐的问题,保证运算结果的精度同时提高了运算效率。 在此基础上,将导航台自由空间的电磁信号模型与数字地形结合。对DEM数据运用“边界模糊近似算法”进行处理计算,得到简化后的地形剖面图；再以电波传播理论为基础,提出电磁信号受地形影响的具体算法,以一定的步长计算剖面内不同仰角信号射线与地形相遇的情况,再将这一剖面算法以设定的步长遍历方位角一周,得到整个三维空间电磁信号在复杂地形环境中的分布图。
【关键词】：导航台 电磁信号 电波传播 数字地形 三维仿真
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V351.37
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 选题背景和依据11-12
• 1.2 课题研究目的和意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.3.1 国内外电磁信号仿真的研究现状13-14
• 1.3.2 民航领域电磁信号仿真的研究现状14-15
• 1.4 本文的研究方案15-16
• 1.5 本文的创新点16-17
• 1.6 本文的组织结构17-18
• 第2章 天线辐射与电磁波传播分析18-32
• 2.1 天线发射原理18-19
• 2.2 天线基础理论19-23
• 2.2.1 天线的功能和分类19
• 2.2.2 天线的特性参数19-22
• 2.2.3 天线阵22-23
• 2.3 无线电波传播方式23-24
• 2.4 自由空间球面波基本理论24-28
• 2.4.1 惠更斯(Huggens)原理与传播主区24-26
• 2.4.2 自由空间收发两点间的传播主区26-27
• 2.4.3 非均匀路径的菲涅尔带与传播主区27-28
• 2.5 大气对空间波的折射28-30
• 2.6 等效地球半径和等效地球半径因子30-31
• 本章小结31-32
• 第3章 理想条件下导航台天线建模与仿真32-48
• 3.1 常见导航台的组成及主要参数32-35
• 3.1.1 无方向性信标(NDB)32-33
• 3.1.2 甚高频全向信标(VOR)33-34
• 3.1.3 测距仪(DME)34-35
• 3.2 建立导航台的仿真模型35-47
• 3.2.1 无方向性信标(NDB)信号仿真35-41
• 3.2.2 甚高频全向信标(VOR)仿真41-44
• 3.2.3 测距仪(DME)仿真44-47
• 本章小结47-48
• 第4章 地形对信号影响算法48-64
• 4.1 光滑地面上的电波传播48-54
• 4.2 山峰绕射54-59
• 4.2.1 刃形单峰绕射54-56
• 4.2.2 刃形双峰绕射56-58
• 4.2.3 刃形多峰绕射58-59
• 4.3 边界模糊近似法59-63
• 本章小结63-64
• 第5章 结合地形的导航台电磁信号仿真64-76
• 5.1 地形的数据结构64-67
• 5.2 应用边界模糊近似法处理DEM数据67-70
• 5.3 地形数据对电磁信号的影响70-73
• 5.4 整体结果呈现73-75
• 本章小结75-76
• 总结与展望76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果80-81
• 致谢81

【共引文献】

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本文编号：701362