本文關(guān)鍵詞：面向AESS的機(jī)載氣象雷達(dá)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)　出處：《上海交通大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：飛機(jī)環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)（AESS）由機(jī)載氣象雷達(dá)（WXR）、地形感知與告警系統(tǒng)（TAWS）、空中交通預(yù)警與防撞系統(tǒng)（TCAS）和S模式應(yīng)答機(jī)四部分組成，是大型民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的重要組成部分。它可以為飛行員提供空中交通、氣象、地形和危險(xiǎn)告警等信息，增強(qiáng)其對空中環(huán)境的感知能力，有效提高飛行安全。本文圍繞機(jī)載氣象雷達(dá)子系統(tǒng)展開研究，建立了基于CPU+GPU異構(gòu)并行計(jì)算平臺的數(shù)字化機(jī)載氣象雷達(dá)仿真系統(tǒng)，文章內(nèi)容主要包含以下四個(gè)方面： 1.以氣象雷達(dá)方程為基礎(chǔ)，根據(jù)大氣微物理模型和大氣粒子散射模型，推導(dǎo)了等效雷達(dá)反射率因子的計(jì)算公式，用以計(jì)算雷達(dá)回波信號。 2.針對大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算要求，提出了并行計(jì)算的思想。介紹了GPU通用并行計(jì)算的技術(shù)框架和CUDA通用計(jì)算模型，詳細(xì)描述了CUDA并行計(jì)算的編程模型、軟件環(huán)境、存儲器模型和執(zhí)行模型。介紹了粒子鄰居搜索算法在雷達(dá)回波掃描中的應(yīng)用，，以及該算法在CPU和GPU上的實(shí)現(xiàn)過程，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3.采用基于衛(wèi)星圖像的三維云場重建方法構(gòu)建氣象雷達(dá)的環(huán)境數(shù)據(jù)，并建立了雷達(dá)掃描模型，針對雷達(dá)仿真過程中“高速度，低精度”的特點(diǎn)，提出了CPU+GPU異構(gòu)并行的解決方案。 4.介紹了AESS仿真測試系統(tǒng)的組成和功能描述，給出了機(jī)載氣象雷達(dá)在測試系統(tǒng)中的仿真效果圖。
[Abstract]:The aircraft Environmental Surveillance system (AESS) is made up of airborne weather radar (WXRG), terrain perception and warning system (TAWSs). Air traffic early warning and anti-collision system (TCAS) and S mode transponder are the important components of avionics system of large civil aircraft. It can provide air traffic and meteorology for pilots. Terrain and danger warning information enhance its ability to perceive the air environment and improve flight safety effectively. This paper focuses on airborne meteorological radar subsystem. A digital airborne meteorological radar simulation system based on CPU GPU heterogeneous parallel computing platform is established. The main contents of this paper are as follows: 1. Based on the meteorological radar equation and the atmospheric microphysical model and the atmospheric particle scattering model, the equivalent radar reflectivity factor is derived to calculate the radar echo signal. 2. According to the requirement of large scale data, the idea of parallel computing is put forward, and the technical framework of GPU universal parallel computing and the general computing model of CUDA are introduced. The programming model, software environment, memory model and execution model of CUDA parallel computing are described in detail. The application of particle neighbor search algorithm in radar echo scanning is introduced. The implementation process of the algorithm on CPU and GPU is given, and the experimental results are given. 3. The method of 3D cloud field reconstruction based on satellite image is used to construct the environment data of meteorological radar, and the radar scanning model is established, aiming at the characteristics of "high speed and low precision" in radar simulation. A solution of CPU GPU isomerism and parallelism is proposed. 4. The composition and function description of AESS simulation test system are introduced, and the simulation results of airborne weather radar in the test system are given.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：V243;TP391.9;TP338.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1386627