本文關鍵詞：基于多特征融合的低空風切變類型識別研究

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【摘要】：低空風切變已成為一種嚴重影響飛機飛行安全的危險因素,而且不同的風切變具有不同的風場特性,對飛機飛行的影響也不盡相同,飛行員需要對不同類型風切變做出不同反應以保障飛行安全。因此,正確識別不同類型的風切變尤為重要。由于缺乏真實的激光雷達風切變數(shù)據(jù),本文利用仿真的三維風場,展開了對微下?lián)舯┝鳌⒌涂占绷�、海陸風和側風四種典型低空風切變類型識別的研究,具體工作如下:第一,在忽略地形、氣象等因素的條件下,采用基于計算流體力學(Computational Fluid Dynamic,CFD)的大氣流體軟件FLUENT構造微下?lián)舯┝�、低空急流、海陸風和側風四種典型的低空風切變仿真模型,并模擬多普勒激光雷達的PPI掃描方式對風場在不同仰角、距離和方位下掃描,將獲得的掃描數(shù)據(jù)轉換成二維圖像,構造樣本庫。第二,針對樣本庫中風切變圖像的特點,本文提出了一種形狀特征和紋理特征相結合的低空風切變類型識別方法。首先,采用Zernike矩和旋轉不變統(tǒng)一模式的局部二值模式(LBP)分別提取反映風場全局變化的形狀特征和反映風場局部變化的紋理特征;然后,將兩種特征串聯(lián)融合后,通過主成份分析(PCA)對其進行降維,提取有效特征;最后,利用k近鄰分類器對四種低空風切變圖像進行分類。實驗結果表明,該方法具有良好的識別效果,較以上單一識別方法顯著提高。第三,單多普勒激光雷達掃描過程中一次只能針對一個仰角進行掃描,而低空風切變發(fā)生突然,時間短,單仰角掃描可能會出現(xiàn)掃描不到或掃描不全的問題,為此,本文提出了采用多部激光雷達同時進行多仰角掃描以獲取多層次風場特征的方法,并以此進行類型識別。實驗結果表明,此種方法較單一仰角掃描圖像識別有一定的提高。
【關鍵詞】：低空風切變 激光雷達 類型識別 特征提取 多層次特征
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V321.225
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 激光雷達探測風切變研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 低空風切變識別算法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 低空風切變介紹及其樣本庫建立16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 低空風切變介紹16-21
• 2.2.1 低空風切變的成因16-18
• 2.2.2 低空風切變的分類18-19
• 2.2.3 低空風切變的強度19-20
• 2.2.4 低空風切變對飛行的影響20-21
• 2.3 低空風切變樣本庫建立21-25
• 2.3.1 低空風切變模型建立22-23
• 2.3.2 低空風切變樣本庫建立23-25
• 2.4 本章小結25-27
• 第三章 基于多特征融合的低空風切變識別方法27-49
• 3.1 引言27-28
• 3.2 圖像預處理28-29
• 3.3 基于Zernike矩的特征提取29-36
• 3.3.1 Hu矩29-31
• 3.3.2 Zernike矩31-34
• 3.3.3 基于Zernike矩的低空風切變特征提取34-36
• 3.4 基于LBP的特征提取36-42
• 3.4.1 LBP原理36-38
• 3.4.2 LBP算子的擴展38-40
• 3.4.3 基于LBP的低空風切變特征提取40-42
• 3.5 基于PCA的特征融合42
• 3.6 k近鄰法進行識別42-43
• 3.7 實驗結果及分析43-48
• 3.7.1 實驗樣本庫建立43
• 3.7.2 不同矩特征的識別性能比較43-45
• 3.7.3 不同LBP模式的識別性能比較45-46
• 3.7.4 融合特征的低空風切變識別46-48
• 3.8 本章小結48-49
• 第四章 基于多層次特征的低空風切變類型識別49-54
• 4.1 引言49
• 4.2 多部多普勒雷達測風發(fā)展49-50
• 4.3 多部多普勒激光雷達風場掃描50-51
• 4.4 基于多層次掃描圖像的低空風切變類型識別51-52
• 4.5 實驗結果及分析52-53
• 4.6 本章小結53-54
• 第五章 總結與展望54-56
• 5.1 本文工作總結54
• 5.2 未來工作展望54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文61

【參考文獻】

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本文編號：973868