面向AESS的機載氣象雷達仿真激勵系統(tǒng)關(guān)鍵算法研究.pdf

1、機載氣象雷達是飛機環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)(AESS)的一個重要部分,對于安全飛行至關(guān)重要。但直接研發(fā)耗資大,時間周期長。真實的雷達模擬仿真系統(tǒng)可以減少研發(fā)成本,研究人員可以測試信號處理技術(shù)的穩(wěn)定性和局限性,同時還可以檢查在設(shè)計過程中可能忽略的因素。本文面向AESS機載氣象雷達模擬仿真系統(tǒng),根據(jù)飛行前方的衛(wèi)星云圖,來動態(tài)反演所在區(qū)域的天氣信息(云場,風場),并把這些數(shù)據(jù)信息作為機載氣象雷達模擬仿真系統(tǒng)的外部激勵。
　　本文重點研究了機載氣象雷

2、達模擬仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)激勵關(guān)鍵算法:風場反演,云場微物理建模,以及云場動態(tài)仿真。
　　風場的反演中,分別采用了有限差分法,投影法和低維流體運動估計法。有限差分和投影法,能快速的求解N-S方程,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對兩幀圖片間任意時刻上速度場的重現(xiàn);低維流體運動估計法中,引入了光流的低維參數(shù)化表達來處理相鄰兩幀圖片,比傳統(tǒng)光流計算精度高,得到的速度場作為N-S方程求解時的初值。這兩種方法的結(jié)合,能較為精確的反演風場,是本文一個創(chuàng)新點。

3、>　　云場密度更新過程中,引入了Stam的方法,獲得了可靠的密度場,大大簡化了計算。利用單元自動機技術(shù),通過簡單的布爾運算來模擬運動,能有效的實行對云的生成和消失的模擬。云的動態(tài)仿真中,加入了云演化的實際物理模型,并做以簡化,得到的動態(tài)三維云場,不僅視覺上逼真,也兼顧了物理模型的真實性。這是本文的另一個創(chuàng)新點。
　　軟件仿真結(jié)果表明,此整套方法下獲得的結(jié)果,與實際二維衛(wèi)星圖片所顯示的天氣信息比較符合,基本上滿足AESS數(shù)字樣機的要