本文關(guān)鍵詞： 機(jī)載氣象雷達(dá) 多掃描 回波模擬 充塞系數(shù)估計(jì) 雷達(dá)反射率因子 垂直輪廓重建　出處：《南京航空航天大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：機(jī)載氣象雷達(dá)能夠?qū)⑤d機(jī)飛行前方氣象目標(biāo)強(qiáng)度、位置分布等信息反饋給飛行員,飛行員依據(jù)這些信息選擇安全航線,避開(kāi)諸如強(qiáng)降水、雷暴云、強(qiáng)風(fēng)暴等災(zāi)害性天氣。具備波束多掃描功能的機(jī)載氣象雷達(dá)能夠更全面、更準(zhǔn)確地獲取氣象目標(biāo)信息。本文研究了多掃描機(jī)載氣象雷達(dá)信號(hào)處理若干關(guān)鍵技術(shù),包括氣象回波信號(hào)模擬、充塞系數(shù)估計(jì),以及氣象目標(biāo)垂直輪廓重建技術(shù)等。文中在氣象回波模擬的基礎(chǔ)上,提出了一種充塞系數(shù)估計(jì)方法,以修正氣象回波,提高了雷達(dá)反射率因子估算精度;同時(shí)在多掃描氣象回波模擬基礎(chǔ)上,研究了一種氣象目標(biāo)垂直輪廓重建方法,并完成了仿真驗(yàn)證。本文的工作來(lái)源于航空科學(xué)基金項(xiàng)目,研究成果有助于提高我國(guó)新一代機(jī)載氣象雷達(dá)智能化信息處理水平。本文主要完成的工作如下:第一章首先闡述了機(jī)載氣象雷達(dá)研究背景以及意義,并介紹了國(guó)內(nèi)外機(jī)載氣象雷達(dá)研究發(fā)展現(xiàn)狀,然后介紹了現(xiàn)有氣象雷達(dá)探測(cè)中存在的問(wèn)題及其關(guān)鍵技術(shù)所在。第二章分析了氣象目標(biāo)的特性,并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了雷達(dá)氣象基本方程,依據(jù)氣象回波幅度在時(shí)域上的統(tǒng)計(jì)特性及其功率譜在頻域上的統(tǒng)計(jì)特性,研究了一種基于ZMNL頻域變換法的氣象回波模擬方法,仿真實(shí)現(xiàn)了符合實(shí)際統(tǒng)計(jì)特性變化的氣象回波。最后分析了地雜波模型特性,并研究了一種GMAP地雜波抑制方法。第三章分析了在不同條件下充塞系數(shù)的變化規(guī)律,提出了一種基于雷達(dá)工作參數(shù)的充塞系數(shù)估計(jì)方法。在氣象雷達(dá)回波仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)定量比較引入充塞系數(shù)前后同一目標(biāo)雷達(dá)反射率因子的估算誤差,驗(yàn)證了該充塞系數(shù)估計(jì)方法的正確性,及其對(duì)提高雷達(dá)探測(cè)精度的重要性。第四章研究了波束多掃描氣象目標(biāo)垂直輪廓重建方法。文中首先介紹了機(jī)載氣象雷達(dá)多掃描工作模式,以及極坐標(biāo)系下氣象回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系的方法,然后給出了一種基于先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臍庀竽繕?biāo)垂直輪廓重建信號(hào)處理方案。仿真結(jié)果分析驗(yàn)證了該重建方法的有效性。第五章對(duì)全文的工作進(jìn)行了總結(jié)。
[Abstract]:The airborne weather radar can feed back to the pilot the information on the strength and location of the meteorological target in front of the flight. The pilot selects a safe route based on this information and avoids such information as heavy precipitation and thunderstorm clouds. Severe storms and other disastrous weather conditions. Airborne weather radar with multi-beam and multi-scanning function can obtain meteorological target information more comprehensively and accurately. In this paper, some key technologies of signal processing for multi-scanning airborne meteorological radar are studied. It includes the simulation of meteorological echo signal, the estimation of the filling coefficient, and the reconstruction technology of the vertical contour of the meteorological target. Based on the simulation of the meteorological echo, a method of estimating the filling coefficient is proposed to correct the meteorological echo. The estimation accuracy of radar reflectivity factor is improved, and a method of vertical contour reconstruction of meteorological target is studied on the basis of multi-scan meteorological echo simulation, and the simulation verification is completed. The work of this paper comes from the aviation science foundation project. The research results are helpful to improve the level of intelligent information processing of the new generation airborne meteorological radar in China. The main work of this paper is as follows: in chapter one, the background and significance of airborne meteorological radar research are described. The research and development of airborne meteorological radar at home and abroad are introduced, and then the problems and key technologies in the detection of meteorological radar are introduced. In chapter 2, the characteristics of meteorological target are analyzed. On this basis, the basic radar meteorological equation is derived. According to the statistical characteristics of the amplitude of meteorological echo in time domain and the statistical characteristic of power spectrum in frequency domain, a method of meteorological echo simulation based on ZMNL transform in frequency domain is studied. Finally, the characteristics of the ground clutter model are analyzed, and a method of GMAP ground clutter suppression is studied. In chapter 3, the law of the change of the filling coefficient under different conditions is analyzed. Based on the simulation data of radar echo, the estimation error of the radar reflectivity factor of the same target before and after the introduction of the filling coefficient is compared quantitatively. The correctness of the method is verified. In Chapter 4th, the vertical contour reconstruction method of beam-beam multi-scanning meteorological target is studied. In this paper, the multi-scanning mode of airborne meteorological radar is first introduced. And the method of converting meteorological echo data to Cartesian coordinate system in polar coordinate system, Then a signal processing scheme of meteorological target vertical contour reconstruction based on a prior model is presented. The simulation results verify the effectiveness of the reconstruction method. Chapter 5th summarizes the work of the paper.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN957.51

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1525717