風(fēng)切變作為一種突發(fā)性大氣風(fēng)場現(xiàn)象會嚴(yán)重影響飛機(jī)的正常行駛,是威脅民航安全的主要因素之一。由于風(fēng)場中的風(fēng)速信息能以偽彩色圖像的形式反映出來,科研人員可通過分析風(fēng)場圖像特征來判斷風(fēng)場中是否存在風(fēng)切變并識別其種類,從而協(xié)助飛行員做出正確操作。因此,研究風(fēng)場圖像生成與特征分析方法是極為重要的。本文基于相干激光雷達(dá)進(jìn)行了雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理、風(fēng)場反演、風(fēng)場圖像生成、風(fēng)切變有無檢測與類型識別的研究。首先,本文分析了雷達(dá)回波數(shù)據(jù)預(yù)處理方法,為后續(xù)風(fēng)場圖像生成做準(zhǔn)備。研究基于距離門相干激光雷達(dá)回波數(shù)據(jù)去噪方法,去噪后的相干激光雷達(dá)回波信號可以用來計算風(fēng)場的徑向風(fēng)速。徑向風(fēng)速的求解屬于微弱信號的頻率估計問題,利用最大似然離散譜峰值估計與頻域非相干累積估計相結(jié)合的方法計算不同測量方向上的徑向風(fēng)速并組成風(fēng)場徑向風(fēng)速矩陣。隨后,分析了基于線性與非線性插值的風(fēng)場反演方法,人為獲得了密集的徑向風(fēng)速矩陣,同時使用軟件完成了風(fēng)場圖像的生成。針對沒有足夠的相干激光雷達(dá)實測數(shù)據(jù)、真實數(shù)據(jù)中風(fēng)切變種類較為匱乏的問題,使用仿真的方法構(gòu)造相干激光雷達(dá)測量數(shù)據(jù),為后續(xù)風(fēng)切變識別模型的訓(xùn)練做準(zhǔn)備。最后,在風(fēng)切變類型識別方面,提出了三種基... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 測風(fēng)雷達(dá)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 風(fēng)切變有無檢測與類型識別方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.4 主動學(xué)習(xí)算法
    1.3 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 基于相干激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)預(yù)處理與風(fēng)場反演
    2.1 引言
    2.2 相干激光雷達(dá)的測風(fēng)原理
    2.3 相干激光雷達(dá)回波信號預(yù)處理
        2.3.1 雷達(dá)回波信號的噪聲來源以及常見的信號去噪方法
        2.3.2 基于距離門的雷達(dá)回波信號去噪方法
        2.3.3 相干激光雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理的實驗結(jié)果與分析
    2.4 確定雷達(dá)掃描方式與風(fēng)場的插值反演
        2.4.1 基于線性插值的風(fēng)場反演
        2.4.2 基于非線性插值的風(fēng)場反演
        2.4.3 風(fēng)場反演的實驗結(jié)果與分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 風(fēng)切變檢測及圖像生成與仿真方法
    3.1 引言
    3.2 基于八鄰域系統(tǒng)的風(fēng)切變有無檢測方法
    3.3 風(fēng)場圖像生成與探測數(shù)據(jù)仿真方法
        3.3.1 風(fēng)場圖像生成方法
        3.3.2 相干激光雷達(dá)探測數(shù)據(jù)仿真方法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的風(fēng)切變類型識別
    4.1 引言
    4.2 基于遺傳算法-支持向量機(jī)的風(fēng)切變識別模型
        4.2.1 支持向量機(jī)的基本原理
        4.2.2 遺傳算法的基本原理
    4.3 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)切變識別模型
        4.3.1 多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理
        4.3.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理
    4.4 基于半監(jiān)督GAN網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)切變識別模型
        4.4.1 GAN網(wǎng)絡(luò)的基本原理
        4.4.2 半監(jiān)督GAN網(wǎng)絡(luò)的基本原理
    4.5 實驗分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于主動學(xué)習(xí)的風(fēng)切變識別模型訓(xùn)練方法
    5.1 引言
    5.2 基于不確定采樣的主動學(xué)習(xí)算法
    5.3 基于多層次不確定采樣的主動學(xué)習(xí)算法
    5.4 基于委員會投票選擇的主動學(xué)習(xí)算法
    5.5 實驗分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于高斯擬合的相干激光雷達(dá)風(fēng)速估計算法[J]. 王平春,陳廷娣,周安然,韓飛,王元祖,孫東松,王國成.  紅外與激光工程. 2018(12)
[3]基于VMD的激光雷達(dá)回波信號去噪方法研究[J]. 徐帆,常建華,劉秉剛,李紅旭,朱玲嬿,豆曉雷.  激光與紅外. 2018(11)
[4]基于短距相干測風(fēng)激光雷達(dá)的機(jī)場低空風(fēng)切變觀測[J]. 張洪瑋,吳松華,尹嘉萍,王琪超.  紅外與毫米波學(xué)報. 2018(04)
[5]基于頻譜重構(gòu)的相干激光測風(fēng)雷達(dá)風(fēng)切變檢測算法[J]. 熊興隆,徐玖治,李猛,邢曉晴,馬愈昭.  光電子·激光. 2018(07)
[6]測風(fēng)激光雷達(dá)修正F因子的小尺度風(fēng)切變檢測算法[J]. 陳星,李貞,莊子波,熊興隆.  光學(xué)精密工程. 2018(04)
[7]基于模糊C均值的低空風(fēng)切變預(yù)警算法[J]. 熊興隆,楊立香,馬愈昭,莊子波.  計算機(jī)應(yīng)用. 2018(03)
[8]相干測風(fēng)激光雷達(dá)VAD風(fēng)場反演的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法[J]. 王貴寧,劉秉義,馮長中,吳松華,劉金濤,王希濤,李榮忠.  紅外與激光工程. 2018(02)
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[10]1.55μm全光纖相干多普勒激光測風(fēng)雷達(dá)[J]. 胡楊,朱鶴元.  紅外與激光工程. 2016(S1)

博士論文
[1]1.55μm相干測風(fēng)激光雷達(dá)樣機(jī)的研制[D]. 賈曉東.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于小波矩的激光雷達(dá)成像低空風(fēng)切變識別[D]. 陳紅.中國民航大學(xué) 2014



本文編號：3163266