基于统计置信度的湍流检测门限确定方法

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1、第29卷第4期2011年8月中国民航大学学报JOURNALOFCⅣILAVIATIoNUNIVERSITYOFCHINAV01．29NoAAugust2011基于统计置信度的湍流检测门限确定方法卢晓光，夏冬(中国民航大学智能信号与图像处理天津市重点实验室，天津300300)摘要：机载气象雷达是检测飞行中湍流的重要设备，对于保障飞行的安全具有重大意义。它通过判断回波信号谱宽是否超过门限来检测湍流，关键在于检测门限的设定。将其看成一个统计问题进行解决，提出了利用统计学中置信度来设置门限的方法，根据湍流微粒的概率分布推导了置信度与检

2、测门限的关系。并利用其进行检测门限设置。最后利用仿真的气象雷达回波信号进行了实验，实验结果表明提出的方法能够检测出实验中设置的湍流区域，验证了方法的有效性。关键词：机栽气象雷达；湍流检测；谱宽；置信度门限中图分类号：TN974文献标识码：A文章编号：1674—5590(2011)04-0027埘MethodforSettingThresholdofTurbulenceDetectionBasedonStatisticalConfidenceLevel?(TianjmKeyLaboratoryforAdvancedSignalP

3、rocessing，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Airborneweatherradarisakeyequipmenttodetecttheturbulenceexistinginthenishtpath，whichisveryimportantforaviationsafety．Theweathertargetwitllthespectrumwidthoftheechoexceedingthedetectionthresholdisclassified踮turbulence．80the

4、keytodetectturbulenceisthreshold7ssetting．Astatisticalmodeloftheproblemisestabhshedandathreshddsettingmethodbasedon-statisticalconfidencelevelispresentedinthispaper．Accordingthevelocitydistributioncharacteristicsofturbulentparticles，therelationbetweentheconfidencele

5、velsandthresholdisderived．Thenitisusedtosetthethresholdforacquiringthedefinedconfidencelevel．Thedetectionresultswithsimulatedweathersignaldemonstratethatthelocatedthreeturbulentareasinsimulatedscenearedetectedsuccessfully，SOitiseffective．Keywords：airborneweather饱dar

6、；turbulencedetection；spectrumwidth；confidencelevelthreshold湍流是造成飞机颠簸的主要原因，严重影响着飞行的安全性111。机载气象雷达是一种重要的航空电子设备，具有气象探测、气象回避等功能，它为航空运输的安全性提供了保障，是民航飞机的“双眼”。机载气象雷达都具有湍流检测的功能f2】，可以探测飞机前方存在的湍流区域，从而引导飞行员避开这些危险区域，保障飞行的舒适性与安全性。湍流是由大量不规则运动的微粒组成的，而且这些微粒的速度在较小的范围内变化剧烈，具有较宽的速度谱，即速度

7、偏差较大。雷达的出现使湍流检测成为可能。最早通过雷达反射率因子即雷达回波幅度判断t31，准确度不高；多普勒雷达出现后，利用速度谱宽的判断方法出现{41，也是目前机载气象雷达最常用的方法。在近几年，研究者又提出了诸如旋涡分散率等一些新的检测量【5--61，但计算起来较复杂，或者需要其他的辅助信息。最简单而且实际中普遍使用的是谱宽法，也是目前民航机载气象雷达应用的方法同。对民用客机而言，一般认为速度偏差大于5m／s的气团即为湍流目标门。机载气象雷达正是通过测量气象目标的速度信息检测湍流，比较目标回波信号的谱宽与预设湍流门限的大小判

8、别湍流的存在性【2's--91。机载气象雷达是脉冲多普勒雷达，通过对目标的多次采样探测气象信息。由于气象目标是体目标，其回波是由大量散射粒子叠加而成，回波会具有一定的起伏，对同一目标不同脉冲采样的回波不尽相同，判断的结果当然会有差别。测出的谱宽值有的大于门限，有的小于门限。那