机载气象雷达回波信号仿真系统

设计了一个机载气象雷达回波信号仿真系统,可用于高保真雷达回波信号的生成与演示。基于高保真风场建模数据,依照真实机载气象雷达的扫描方式初始化仿真参数,对风场数据进行机载气象雷达回波仿真,得到了可靠的仿真数据,并对可靠性进行验证。该系统采用C#与Matlab联合编程的方法进行实现,可实现的功能包括各种气象目标在不同模式下的雷达回波仿真,雷达回波数据正确性的验证及展示。得到的信号可为机载气象雷达信号处理和数据处理算法的开发提供数据支持。     

机载风切变气象雷达地面验证系统技术研究

围绕机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术开展研究,完成了机载风切变气象雷达地面验证系统验证实验。将仿真的风切变雷达回波数据,生成微波信号,播放给气象雷达;研究风切变告警的各种条件和参数,验证产生风切变告警的各项边界条件。在此基础上,进行风切变回波信号仿真研究,设计了气象雷达航电平台,对前面的机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术和方法进行检验和验证。地面系统实验结果表明风切变风场仿真和地面射频仿真验证系统的方法是有效的,为研制机载风切变气象雷达提供技术储备。     

多卜勒湍流检测

对湍流目标进行检测,是多卜勒效应在现代机载气象雷达中的应用。鉴于目前在新型机载气象雷达中普遍装备了湍流信号处理电路,本文就有关的湍流目标及其检测原理和方法作简要介绍。     

基于广义S变换进行雷达信号时频滤波去噪

S变换自问世以来,凭借其优越性已经被广泛地应用于数字信号处理中。针对深空目标雷达回波信号的复杂性,为了得到较好的雷达回波信号,将基于广义S变换的时频滤波应用于雷达回波信号去噪中,并利用低通滤波器设计了时频滤波算子,克服了传统滤波去噪方法滤波因子不能随时间、频率变化而变化的缺陷。通过理论分析与仿真波形对比表明,滤波后能有效地去除噪声,很好地保留了原始雷达回波信号的信号特征,展示了基于广义S变换的时频滤波的可行性,为雷达回波信号去噪提供提供了一种很好的方法。     

机载气象雷达风切变信号模拟系统设计与应用

为了对某型民机气象雷达系统的前视风切变探测技术进行功能验证和性能评估,组建了一套风切变信号模拟系统.根据风切变气象条件发生时间短,发生区域小的特点,通过在实验室条件下对风切变气象回波信号进行研究,建立用于验证和评估前视风切变气象雷达性能的信号模拟平台,为自主研制具有风切变探测能力的机载气象雷达提供技术途径,系统联试实验验证了该系统的有效性和工程实用性     

问与答

白杨-M问:1、什么是脉冲多普勒雷达?答:脉冲多普勒雷达就是工作在脉冲波形下的一种多普勒雷达,其工作原理是对脉冲列信号进行频谱分析,并对其单根谱线进行滤波,以测得目标的径向速度和距离。与一般时域检测的脉冲体制雷达不同之处是,脉冲多普勒雷达是频域检测,对回波脉冲列进行频谱分析,利用运动目标的回波信号具有多普勒频移的特点,将     

基于嵌入式仿真的雷达训练系统设计

介绍了嵌入式仿真技术及其发展,将嵌入式仿真与雷达模拟训练相结合,构成了能够嵌入到机械扫描雷达实装的模拟训练系统。描述了对嵌入式仿真训练系统的结构组成以及部分模块的功能,研究了模拟雷达视频回波数据的方法和模型,包括目标回波、地物杂波、海杂波、气象杂波、有源干扰和接收机内部噪声,利用数学模型计算回波的强度、方位、距离等特性,调制实际录取的回波数据,生成与态势设置参数相应的模拟回波数据,能够对信号处理操作和抗干扰操作做出响应。通过对视频回波进行仿真,由终端显示画面可知模拟的回波数据具有较高的逼真度,经测试模拟视频回波能够被雷达显控终端识别。     

压气机喘振模式识别与在线检测

为发展一种运算简单、性能可靠的喘振在线检测系统,分析了压气机出口总压信号的时域和频域特性.当压气机逐渐进入喘振时,时域内表现为压力脉动强度的增大,频域内表现为信号能量在低频成分集中.选用标准差σp表征压力脉动强度;平均频率-f表征信号频域特性.考察了由σp和-f构成的模式平面,提出了一种综合时域和频域特性的喘振检测判据,检测门限可根据置信度要求进行设置,给出了在线检测系统的流程图.采用压气机试验台实测数据验证,该方法可有效地进行喘振在线检测.     

悬停直升机回波信号检测和分类

 分析了直升机回波信号的特征,根据其旋翼回波信号周期平稳的特点,通过对长观察时间获得的直升机旋翼回波信号的相关处理,提高对低信噪比闪烁脉冲串信号的检测能力以增大雷达对悬停直升机的检测距离。在此过程中,根据闪烁脉冲出现的周期,提出的基于互相关系数的检测器,可同时完成对悬停直升机的分类。给出了仿真和实际直升机回波信号的分析处理结果。     

从探测概率的角度评价飞机的隐身性能

采用雷达散射截面(RCS)均值来衡量飞机的隐身性能并不能给出足够充分的信息,从信号检测概率的角度来衡量飞机的可探测性可以提供更完整的信息。本文从探测概率的角度详细分析了4种典型隐身飞机RCS起伏数据与虚警概率、探测概率、探测距离、信噪比(SNR)等参数间的关系,并给出了完整的推导过程,采用此方法可以对任意飞机目标在给定雷达参数下的可探测性进行准确计算。一般在雷达性能评估中需要用到RCS起伏模型,本文对飞机目标回波信号进行检测分析时采用数值计算方法,信号的概率密度函数(PDF)直接来源于原始回波起伏信号,避免了模型拟合带来的回波特性失真,且不会产生大的计算误差。通过对比分析计算结果发现:单脉冲检测下回波信号均值中值比越大,回波取值范围越小,则信号的检测概率越小,其中均值中值比一般相差3倍以上时可以得到明显不同的检测概率;在快起伏假设下,非相参积累检测的积累脉冲数Nin即便较小,也能得到较大的信噪比增益,此增益可能大于Nin。     

Gao-Yong理性湍流方程

对近十年来Gao-Yong理性湍流方程的研究进行综述,给出矢量形式的可压湍流封闭方程组的推导过程。侧偏统计平均保留了湍流脉动量的一阶统计信息,在引入加权漂移速度对称性及正交各向异性后,导出了漂移流的连续方程、动量方程及机械能方程,最后依据湍流物理的唯象论,使用动量传输链概念模化封闭了整个方程组。方程组不含任何经验系数,不使用壁面函数,保留了NS方程的均化的非线性特性。其级数形式的能量方程与非线性现象多尺度层次现象相对应,具备了描述湍流统计平均流动及拟序结构流动的双重功能。已进行了大量算例验证,验证结果证明了Gao-Yong湍流方程对广泛范围的复杂湍流问题的适定性。     

用于飞行仿真的二维紊流场的数字生成法

 在飞行仿真的某些特殊情况(例如编队飞行、空中加油情况)下有必要生成二维紊流场,其中的紊流速度是两个坐标(例如沿飞行方向的x和沿翼展方向的y)的随机函数。在已有的一维紊流场生成技术的基础上,本文提出了一种简易而有效的生成二维紊流场,即在矩形网络上生成紊流速度序列的方法。经抽样检验,这样生成的紊流场的相关函数基本上符合紊流模型的相关特性,因而证实了该方法的可行性。还讨论了在飞行仿真中二维紊流生成器的两种运行方式——在线式和离线式。     

解决湍流圆/平射流异常现象的数值研究

圆射流/平面射流异常现象是湍流研究领域的一个著名的难题,是验证湍流微分方程模型的试金石。本文用GAO-YONG不可压湍流控制方程对圆射流进行了数值验证,成功地解决了该难题,进一步证明了该方程对真实湍流的适定性和通用性。      

离心叶轮内稀释固液两相流动的数值模拟

 对固液两相流动进行了数值模拟。液相和固相分别采用 k- ε湍流模型和代数颗粒流( AP)湍流模型并考虑了液固两相间的相互作用。用此模型结合 SIMPLE- C算法对离心叶轮内的稀释固液两相流动进行了计算并研究了颗粒对流场的影响。计算结果同试验结果基本一致     

关于湍流问题的注记

指出N-S方程是研究湍流所遵循的基本方程, Reynolds方程反映了在湍流中随机性与确定性共存;Burgers-KdV方程与湍流机理无关, 不能作为湍流研究的“新方程”      

使用GAO-YONG方程组对湍流边界层拟序结构特性的研究

与以往的湍流模型不同,GAO-YONG不可压湍流控制方程组不需要任何经验系数及壁面函数。其级数形式的能量方程与非线性现象多尺度层次相对应,具备了描述湍流统计平均和拟序结构的双重功能。本文采用交错网格和SIMPLE方法求解GAO-YONG不可压湍流方程组,考察了GAO-YONG方程组中能量方程阶数以及计算网格对拟序结构的影响,证明了该方程在描述拟序结构方面具有一定的适定性。      

弯曲管道内湍流流动的数值模拟

为了对弯曲管道内的湍流流动特性进行有效的预测，用显示代数应力模式对－典型的弯曲管道内流动进行了数值模拟和分析，计算结果表明：（1）显式代数应力模式能对弯曲管道内流动的平均量（如速度、压力、摩阻等）进行较为准确的预测；（2）对模式中的ε方程做适当修正后，该模式能较好地模拟出流动曲率效尖对湍流特性的影响，是对雷诺应力模式的一个比较好的近似。此外，该模式在形式上与标准k－ε两方程模式类似，使用方便，具有较强的工程实用价值。     

飞行控制系统故障检测方法研究

以某型飞机为研究对象，论述了一种基于模型的自修复飞行控制系统故障检测方法。首先提出了通过等价空间法产生残差序列，并对残差序列进行概率比检测，以获得一定置信度下的检测结果。同时舵面损伤故障的概率比检测采用预警检验、校验检测与隔离检测相结合的方法。最后，对所设计的故障检测方法进行了数字仿真研究。仿真结果验证了该方法具有较高的准确性和实时性，为飞行控制系统故障检测提供了一种有效的手段。     

守恒型可压缩一维湍流方法及其在超声速标量混合层中的应用

一维湍流（ODT）方法是一种能在一维计算域上遵循湍流基本物理规律的湍流建模方法。通过结合确定性和随机性求解方法,能够在一维计算域上准确捕捉到湍流统计规律,且降维建模可显著减小计算量。ODT方法主要被广泛用于不可压湍流和湍流燃烧研究,若要将其拓展用于模拟高速可压缩湍流,需对建模方法进行深度改进。相比于不可压ODT方法,本文基于欧拉参考框架,针对可压缩湍流的特性,将因变量由原始变量改为有利于减小可压缩湍流模拟误差的守恒通量,并加入了组分求解模块。对确定性和随机性求解模块均进行了相应的深度改进,开发出具有标量混合模拟功能的守恒型可压缩ODT方法。在确定性模块中改为求解以守恒通量为变量的一维截断控制方程,在随机性模块中构造一维涡时,将三联映射的作用对象也相应地由原始变量改为守恒通量,并选用了可保证变密度情况下动量守恒的双核变换。通过模拟空间发展超声速平面湍流混合层并将自相似阶段结果与实验结果比对,验证该方法对可压缩剪切湍流场中标量混合的捕捉精度。守恒型可压缩ODT方法模拟得到的速度场和组分场的平均剖面和脉动强度分布与实验结果准确吻合,精度明显优于传统的耦合梯度扩散亚格子模型的大涡模拟方法（LES-GRAD.DIFF.）以及耦合线性涡（LEM）亚格子模型的大涡模拟方法（LES-LEM）,且该方法的降维处理使其在降低计算成本方面具有显著优势。