复杂地形环境下机载气象雷达低空风切变检测方法研究

Low-altitude wind shear is one of the mainly aviation weather hazards, which is usually compared to the invisible killer of the flight. Airborne weather radar with the function of low-altitude wind shear detection is the mandated equipment in civil flights. With the development of civil aviation in China, many new airports will be built at some areas under complex terrain conditions, e.g. highlands or gorges in western China. There will be some new challenges in the detection of low-altitude wind shear under complex terrain conditions. The phased array technique is the future trend of airborne weather radar. This project is to develop a new method for low-altitude wind shear detection under complex terrain conditions employing phased array airborne weather radar. The new method includes clutter suppression with distributed meteorological targets under heterogeneous conditions and detection of asymmetric hybrid low-altitude wind shear. A complete solution will be proposed in this project, and a visible software verification platform will be developed. The study achievements can lead an improvement of the capability of civil aviation safety.

低空风切变是影响飞行安全的主要气象现象之一，被称为飞机的“无形杀手”。具备低空风切变检测功能的机载气象雷达已成为民航飞机的必备设备。未来我国机场建设将快速发展，新建机场往往位于高原、峡谷广泛分布的西部地区，其复杂的地形环境给机载气象雷达低空风切变检测带来了新的问题。本项目面向机载气象雷达的发展趋势，以相控阵机载气象雷达为平台，研究针对复杂地形环境的机载气象雷达低空风切变检测方法，突破分布式气象目标场景非均匀杂波抑制技术及非对称混合型低空风切变稳健检测技术，提出完整的复杂地形低空风切变检测方案，并建立相应的可视化实验验证软件平台，为提高我国民航安全保障能力提供技术支撑。

低空风切变是影响飞行安全的主要气象现象之一，被称为飞机的“无形杀手”。具备低空风切变检测功能的机载气象雷达已成为民航飞机的必备设备。未来我国机场建设将快速发展，新建机场往往位于高原、峡谷广泛分布的西部地区，其复杂的地形环境给机载气象雷达低空风切变检测带来了新的问题。本项目面向机载气象雷达的发展趋势，以相控阵机载气象雷达为平台，研究针对复杂地形环境的机载气象雷达低空风切变检测方法，为提高我国民航安全保障能力提供技术支撑。.在复杂地形环境机载气象雷达回波仿真方面，研究了非对称混合型风切变风场的数值仿真方法和结合复杂地形机场数据的地杂波仿真方法。在复杂地形环境非均匀杂波抑制方面，针对机载气象雷达采用非正侧视阵列天线产生的稀疏恢复字典失配问题，分别提出了基于稀疏贝叶斯学习的字典失配空时自适应处理杂波抑制方法和基于原子范数的无网格稀疏恢复空时自适应处理杂波抑制方法。在非对称混合型低空风切变检测方法方面，针对非对称混合型风场中稀疏恢复目标风速参数估计中字典失配的问题，提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的动态字典风切变风速参数估计方法。在复杂地形低空风切变检测可视化实验验证软件平台方面，初步开发了一套复杂地形低空风切变检测可视化实验验证软件。该平台包括非对称混合型风切变风场的数值仿真模块、机载气象雷达非正侧视阵列非均匀杂波抑制模块和非对称混合型低空风切变风速估计模块等。.依托本项目，课题组共发表学术期刊论文17篇，其中SCI检索13篇，EI检索2篇，EI待检索2篇 ，申请发明专利6项。