發(fā)布時(shí)間：2018-03-16 16:02

  本文選題：湍流　切入點(diǎn)：激光雷達(dá)　出處：《中國(guó)民航大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：湍流是一種國(guó)際上公認(rèn)的嚴(yán)重影響飛行安全的大氣現(xiàn)象,具有尺度小、強(qiáng)度大、時(shí)間短等特點(diǎn)。目前實(shí)際應(yīng)用的基于激光雷達(dá)的縱向速度結(jié)構(gòu)函數(shù)預(yù)警算法對(duì)小尺度湍流容易造成漏報(bào),因此進(jìn)一步研究有效的湍流預(yù)警算法尤為重要。此外選擇合適的激光雷達(dá)掃描模式來(lái)提供有效風(fēng)速數(shù)據(jù)以及對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)的處理也很重要。湍流對(duì)起飛離場(chǎng)和著陸進(jìn)場(chǎng)過程中的飛機(jī)危害極大,因此選擇具有針對(duì)性的下滑道掃描,這種掃描模式的掃描周期短,進(jìn)而提高了預(yù)警率。首先,對(duì)下滑道掃描得到的徑向風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制,將掃描區(qū)域分成多個(gè)重疊的子扇區(qū)并篩選下滑道附近的子扇區(qū),計(jì)算每個(gè)雷達(dá)測(cè)量點(diǎn)的脈動(dòng)速度。其次對(duì)脈動(dòng)速度使用預(yù)警算法對(duì)湍流進(jìn)行探測(cè),找到湍流的發(fā)生位置以及強(qiáng)度報(bào)告給飛行員。主要預(yù)警算法包括三種:標(biāo)準(zhǔn)偏差、譜寬、速度結(jié)構(gòu)函數(shù)。對(duì)這三種算法都進(jìn)行了研究,結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)偏差需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定閾值,譜寬算法還需要經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估。而速度結(jié)構(gòu)函數(shù)算法已經(jīng)被應(yīng)用在實(shí)際機(jī)場(chǎng)中,并且經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用表明湍流預(yù)警率得到了很大提高。相對(duì)于原算法的基于縱向結(jié)構(gòu)函數(shù)檢測(cè),提出了將下滑道掃描與橫向結(jié)構(gòu)函數(shù)相結(jié)合的預(yù)警算法,將計(jì)算的結(jié)構(gòu)函數(shù)與Von Karman模型預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)函數(shù)擬合得到渦流耗散率,并以國(guó)際民航組織規(guī)定的湍流閾值來(lái)判斷湍流強(qiáng)度。使用激光雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的有效性,對(duì)提高湍流預(yù)警率和實(shí)際應(yīng)用是有重要意義的。
[Abstract]:Turbulence is an internationally recognized atmospheric phenomenon that seriously affects flight safety. It has a small scale and high intensity. At present, the longitudinal velocity structure function early warning algorithm based on lidar is easy to cause underreporting for small scale turbulence. Therefore, it is very important to further study the effective turbulence early warning algorithm. In addition, it is very important to select the appropriate lidar scanning mode to provide the effective wind speed data and to deal with the wind speed data. Turbulence is very important for take-off, departure and landing. Aircraft in the approach process are extremely harmful, Therefore, select the targeted glide path scanning, the scanning period of this scanning mode is short, and then improve the early warning rate. First, the quality control of the radial wind speed data obtained from the glide path scanning is carried out. The scanning region is divided into several overlapping sub-sectors and the sub-sectors near the glide channel are screened to calculate the pulsating velocity of each radar measurement point. The main early warning algorithms include three kinds: standard deviation, spectrum width, velocity structure function. All three algorithms are studied. The results show that the standard deviation needs a lot of experiments to determine the threshold value, and the spectral width algorithm needs a lot of experiments to evaluate the threshold, while the velocity structure function algorithm has been applied to the actual airport. The practical application shows that the turbulence warning rate has been greatly improved. Compared with the original algorithm based on longitudinal structure function detection, a new early warning algorithm combining glide path scanning and transverse structure function is proposed. The calculated structure function is fitted to the structure function predicted by the Von Karman model, and the eddy current dissipation rate is obtained, and the turbulence intensity is judged by the turbulence threshold prescribed by ICAO. The validity of the method is verified by using the measured data of lidar. It is of great significance to improve the early warning rate of turbulence and its practical application.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN958.98

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本文編號(hào)：1620632