机场终端区风场精细结构的数值模拟研究

在中尺度数值预报模式WRF模式的基础上通过多层嵌套的方法,提高了模式的分辨率,使得最内层嵌套区域能够满足机场终端区的要求,实现了对机场终端区风场的数值模拟.选取上海浦东机场终端区做个例进行风场的数值模拟,并模拟了浦东机场发生的一次风切变天气过程,1结果表明:数值模拟可以提取风切变的特征,并与风廓线雷达的结果相吻合,验证了该方法对机场终端区风场精细结构数值模拟的有效性,且数值模拟的空时分辨率均高于风廓线雷达的探测.     

用于飞行实时仿真的微下击暴流建模研究

分析了微下击暴流的特征和用于飞行实时仿真中的建模需求。基于流体力学的涡环原理构建三维微下击暴流的参数化模型,并对涡环法建模进行了深入改进。基于流体力学方法解决了涡环法模型的中心轴处和涡核内的奇异问题。针对真实微下击暴流风场的特点,设计了倾斜涡环模型和多涡环模型,从而高逼真度地模拟复杂的微下击暴流风场。简要讨论了该模型在飞行实时仿真中的应用方法。该建模方法灵活性高,可重配置,不仅可用于变化风场中的飞行实时仿真,还可用于对实际风场测量数据进行辨识建模和再现研究。     

风扰动下的卷弧翼弹六自由度弹道模型及仿真

大气的动态特性主要包括常值风、风切变、突风和大气紊流等,大气扰动是引起弹道散布的主要因素之一。首先建立了导弹在风场扰动条件下的按231转动的地面发射坐标系中的六自由度（6DOF）模型,其次应用CFD方法计算了某种外形旋转导弹的气动系数,然后在模拟风场中仿真计算该旋转导弹的弹道。     

无人机DR/GPS/RP导航中风场估计仿真

基于无人机DR/GPS/RP组合导航中的风场干扰问题,提出了一种利用位置矢量合成关系进行在线风场估计与航迹修正的方法,并提出了利用Shannon采样原理确定风场估计步长的方法.仿真结果表明:该方法不但能较准确地估计出干扰风场的信息,从而抑制自主导航DR受风场干扰的推算发散,而且能够大大提高系统组合导航的精度,改善无人机导航的抗风场干扰能力.     

基于数字地球平台的热带气旋可视化研究

热带气旋常伴随发生暴雨、风暴潮等,对我国东南沿海影响严重。热带气旋可视化能直观地展示其运动状态、发生过程和内部结构,为研究、预报提供支持。基于开源库Cesium构建数字地球平台,介绍了系统架构,验证了点云法对云场数据可视化的适用性,提出了一种基于粒子追踪的改进风场可视化方法,包括风场粒子属性计算、风场粒子绘制及风场粒子管理。仿真试验表明,利用点云法仿真的云场细节丰富、纹理清晰;利用改进方法仿真的风场相较于传统方法,在保证性能损失较少的情况下,实现了动态与渐变效果,更具真实感。为真实再现热带气旋数据中的云场与风场提供了一种可行的技术途径。     

综合自然环境中变化风场的工程仿真方法

综合自然环境包括地形、大气/气象、海洋、空间四大领域,变化风场作为大气环境中的重要组成部分,其对飞行器使用性能的影响不容忽视。针对变化风场对飞行影响的两种主要表现形式,分别以风切变和大气紊流建立工程化的风场模型,并以某型导弹为仿真算例,分析了所建立的变化风场模型对导弹弹道、姿态特性的影响,验证了所建立变化风场模型的有效性和工程实用性。     

基于辅助粒子滤波的风估计方法研究

对飞行中风场测量值含连续野值较多的问题,提出了将连续野值当作噪声处理的方法。噪声设置为随机游走模型并在状态方程中引入时变系数,利用辅助粒子滤波(APF)处理。与当前的自适应Kalman方法进行了比较,在含10个连续野值的模拟数据处理中,Kalman方法发生了跳变,而APF方法成功地处理了连续野值;APF方法和Kalman方法的平均均方误差分别为0.8313和1.0021。最后,将APF方法用于飞行测量数据处理。结果表明,APF方法能处理更多的连续野值,具有更好的精度和稳定性,适合工程应用。     

风场情形基于视觉的无人机地面目标跟踪控制律设计

分析了风场对无人机航迹角的影响,定义空速、风速、目标运动速度的合向量为参考速度,将风场情形运动目标跟踪问题转化为以参考速度跟踪静止目标的情形。在静止目标跟踪航向控制律基础上,设计了一种风场情形基于参考速度的无人机地面目标跟踪航向控制律,使参考速度与摄像机视线垂直且无人机与目标水平距离为指定值。不同风速条件下的目标跟踪仿真验证了控制律的有效性。     

LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法

机载气象雷达下视探测低空风切变时目标信号会淹没在强杂波背景中,针对风场速度估计不准的问题,提出了一种线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave, LFMCW)体制下基于两维两脉冲对消-局域联合处理(two dimensional pulse-to-pulse canceller-joint domain localised, TDPC-JDL)的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用载机速度和雷达工作参数设计TDPC预滤波器对回波数据进行预滤波,降低杂波功率;然后,利用局域联合处理对预滤波后的数据进行空时二维滤波;进而实现风场速度的准确估计。     

基于快速响应及成本控制的风场备件管控模型

研究风场备件精益管理问题,建立风场备件最优订货量模型、最优库存分配模型、最优响应方式模型。对模型进行数值分析得出结论:备件价格及残值不变时,最优订货量及期望总成本随缺货成本增加而增加;备件价格及缺货成本不变时,最优订货量随备件残值增加而增加,期望总成本随备件残值增加而下降;备件残值及缺货成本不变时,最优订货量随备件价格增加而下降,期望总成本随备件价格增加而增加。备件响应方式主要依赖于运输成本、备件安装提前期及备件响应时间的间接损失,间接损失越大,越倾向于快速运输方式。备件服务期望成本随风场需求波动增加而增加;将需求波动小的风场的部分备件储存于中心库,能降低期望成本。最后分析了前三条模型假设不满足时的结果调整。     

基于微物理特性的三维低空风切变雷达回波仿真

低空风切变是一种危险性非常高的恶劣天气现象,对民航飞机起飞和着陆阶段的航行安全威胁最大。由于其具有发生突然、持续时间较短、影响强度大和危险性高等特点,使得真实的雷达回波数据难以轻易获取。在分析风切变目标微物理特性的基础上,利用计算流体力学的仿真方法建立三维风场模型,在对非均匀的原始风场数据进行预处理之后,依据民航装机使用的机载气象雷达设备设置扫描参数,利用逐脉冲撒点仿真法实现高保真的三维低空风切变雷达回波仿真。仿真结果表明,雷达回波数据可真实地反映出风切变信号的气象特征,仿真过程设计合理,仿真数据有效可靠。     

滇池二维浅水湖泊风生流模型研究及结果显示

二维风生流模型是浅水湖泊常用的水动力模型，适用于滇池的湖流模拟。本文讨论了模型的参数确定、初始条件和边界条件的确定及数值计算方法的选择。并给出了在10m/s均匀西南风作用下的模拟流场。讨论了使用VC进行流场动态演示的方法。     

基于预测误差校正的支持向量机短期风速预测

对风电场风速进行较为准确的预测,对于电力部门及时调整调度计划至关重要。建立了支持向量机风速预测模型,并提出了结合预测误差校正来提高预测精度的新思路。先建立SVM模型初步预测风速,再将得到的训练误差和测试误差分别构建样本,建立基于小波-支持向量机的误差预测模型进行误差预测,最后用预测误差对风速初步预测值进行校正。仿真结果表明所提方法能明显改善预测精度,而且方法简洁明了,具有很好的稳健性,能够推广到长期风速预测、负荷预测及其它预测领域。     

基于同伦稀疏STAP的低空风切变风速估计

在机载气象雷达前视阵下,由于杂波的距离依赖性导致独立同分布(independent identically distribu-ted,ⅡD)训练样本严重不足,传统的空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)算法性能下降,风场速度估计不准.针对此问题,提出一种基于同伦稀疏ST...     

基于奇异摄动法的平流层飞艇

平流层飞艇作为一种低速飞行器对风场干扰具有很强的敏感性,它在水平面长距离逆风巡航时需要消耗较多的能量。针对此问题,提出了一种基于奇异摄动法的最小能量水平面轨迹优化方法。首先建立风场坐标系,将飞艇巡航到目标点的过程转化成类似的最优拦截问题;根据飞艇运动学、动力学状态变量变化的特点,引入比例导引法,将其进行3个快慢时间尺度的划分,建立基于奇异摄动法的数学模型;再分别求解3个不同时间尺度上的子问题,得到解析解;最后,给出了一个仿真算例,结果表明,所提方法是有效的,具有一定的工程应用前景。     

基于BLP-ALO-SVM的风电功率短期预测方法

为了对短期风电功率及其波动范围作出有效预测,提出一种基于混合算法优化支持向量机的风电功率短期预测方法。采用探索性数据分析对原始风速数据进行预处理,提高风速数据的质量;采用混沌映射、莱维飞行策略和粒子群算法提升蚁狮算法的性能;应用经混合算法优化的支持向量机模型对风电功率进行预测。实验结果表明：相较于新型的风电功率预测模型,该方法输出的结果预测误差更低,表现出对于风电功率更好的预测能力。