面向AESS的機(jī)載氣象雷達(dá)仿真激勵(lì)系統(tǒng)關(guān)鍵算法研究.pdf

1、機(jī)載氣象雷達(dá)是飛機(jī)環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)(AESS)的一個(gè)重要部分,對于安全飛行至關(guān)重要。但直接研發(fā)耗資大,時(shí)間周期長。真實(shí)的雷達(dá)模擬仿真系統(tǒng)可以減少研發(fā)成本,研究人員可以測試信號處理技術(shù)的穩(wěn)定性和局限性,同時(shí)還可以檢查在設(shè)計(jì)過程中可能忽略的因素。本文面向AESS機(jī)載氣象雷達(dá)模擬仿真系統(tǒng),根據(jù)飛行前方的衛(wèi)星云圖,來動(dòng)態(tài)反演所在區(qū)域的天氣信息(云場,風(fēng)場),并把這些數(shù)據(jù)信息作為機(jī)載氣象雷達(dá)模擬仿真系統(tǒng)的外部激勵(lì)。
　　本文重點(diǎn)研究了機(jī)載氣象雷

2、達(dá)模擬仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)激勵(lì)關(guān)鍵算法:風(fēng)場反演,云場微物理建模,以及云場動(dòng)態(tài)仿真。
　　風(fēng)場的反演中,分別采用了有限差分法,投影法和低維流體運(yùn)動(dòng)估計(jì)法。有限差分和投影法,能快速的求解N-S方程,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對兩幀圖片間任意時(shí)刻上速度場的重現(xiàn);低維流體運(yùn)動(dòng)估計(jì)法中,引入了光流的低維參數(shù)化表達(dá)來處理相鄰兩幀圖片,比傳統(tǒng)光流計(jì)算精度高,得到的速度場作為N-S方程求解時(shí)的初值。這兩種方法的結(jié)合,能較為精確的反演風(fēng)場,是本文一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。

3、>　　云場密度更新過程中,引入了Stam的方法,獲得了可靠的密度場,大大簡化了計(jì)算。利用單元自動(dòng)機(jī)技術(shù),通過簡單的布爾運(yùn)算來模擬運(yùn)動(dòng),能有效的實(shí)行對云的生成和消失的模擬。云的動(dòng)態(tài)仿真中,加入了云演化的實(shí)際物理模型,并做以簡化,得到的動(dòng)態(tài)三維云場,不僅視覺上逼真,也兼顧了物理模型的真實(shí)性。這是本文的另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
　　軟件仿真結(jié)果表明,此整套方法下獲得的結(jié)果,與實(shí)際二維衛(wèi)星圖片所顯示的天氣信息比較符合,基本上滿足AESS數(shù)字樣機(jī)的要