本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)航雷達(dá)雨雪粒子的數(shù)學(xué)模型及模擬

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【摘要】：隨著國際海航運(yùn)輸事業(yè)的日益壯大,海上運(yùn)輸線已經(jīng)成為每個國家賴以生存和發(fā)展的一條生命線,在海上運(yùn)輸事業(yè)蓬勃發(fā)展的今天,如何保證船舶能夠安全高效的在海上航行,已經(jīng)成為每一個航海工作人員密切關(guān)注的話題。雖然現(xiàn)在很多現(xiàn)代化的船只上都安裝了各類優(yōu)秀的通信導(dǎo)航設(shè)備來輔助船舶航行,但是每年仍然還有很多的船舶航行安全事故,造成了不可估量的經(jīng)濟(jì)損失和數(shù)以萬計(jì)的人員傷亡。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在惡劣天氣條件下,船舶航行的事故發(fā)生率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常情況下船舶航行的事故發(fā)生率。隨著計(jì)算機(jī)等一系列相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,導(dǎo)航雷達(dá)模擬器以其成本低、測試周期短、風(fēng)險(xiǎn)小等特點(diǎn)被雷達(dá)研究人員用來對船舶航行的各類情況進(jìn)行模擬,力求能夠減少船舶駕駛員在惡劣天氣條件下對雷達(dá)回波錯誤的判定所導(dǎo)致的船舶航行事故。本文從雨雪粒子的真實(shí)雷達(dá)回波出發(fā),結(jié)合A型雷達(dá)顯示器中雷達(dá)接收機(jī)接收到的雷達(dá)回波圖像,通過對雷達(dá)回波信號強(qiáng)度的分析得出雨雪粒子的分布特征。在建立數(shù)學(xué)模型方面,通過對正態(tài)概率密度分布函數(shù)、瑞利概率密度分布函數(shù)、威布爾概率分布密度函數(shù)的分析與仿真,對比真實(shí)雷達(dá)回波圖像,確立了使用這三種概率密度分布函數(shù)來模擬雨雪粒子分布情況的可行性,并使用粒子系統(tǒng)理論建立模型分析雨雪粒子的分布。在雷達(dá)模擬器的實(shí)現(xiàn)部分,主要有兩個步驟,一為雷達(dá)文件系統(tǒng)的建立與系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置,二為雷達(dá)模擬圖像的顯示實(shí)現(xiàn)。在有關(guān)雷達(dá)文件系統(tǒng)建立的章節(jié)中,詳細(xì)介紹了本文所模擬出來的雨雪粒子是如何一步一步的生成粒子空間坐標(biāo)、粒子屬性并對這些生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的。在本文的后半部分,主要講述了導(dǎo)航雷達(dá)模擬圖像的顯示,如何將現(xiàn)實(shí)中雨雪粒子分布的各個特征在導(dǎo)航雷達(dá)模擬器顯示屏幕中顯示出來。由于雨雪粒子數(shù)量眾多,并且每個粒子都有其單獨(dú)的坐標(biāo)與屬性,對支撐導(dǎo)航雷達(dá)模擬器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來了一定的負(fù)擔(dān),為了減少導(dǎo)航雷達(dá)模擬器對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的要求,本文從粒子數(shù)據(jù)的計(jì)算、粒子宏觀坐標(biāo)變換以及雷達(dá)模擬圖像的顯示處理這三個方面對雷達(dá)模擬器進(jìn)行了優(yōu)化處理。在此基礎(chǔ)上,本文還模擬出了雷達(dá)掃描線、雷達(dá)余暉顯示這兩種常用的雷達(dá)顯示模型。通過對雨雪粒子雷達(dá)回波波形的分析,雨雪粒子數(shù)學(xué)模型的建立,到實(shí)現(xiàn)雨雪粒子模擬雷達(dá)圖像,從最終雷達(dá)模擬器的效果來看,達(dá)到了預(yù)期的效果,模擬出來的雨雪粒子雷達(dá)圖像與真實(shí)的雨雪粒子雷達(dá)圖像較為相似。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN959
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本文編號：1206822