基于多特征融合的低空風(fēng)切變類型識別研究

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1、碩士學(xué)位論文基于多特征融合的低空風(fēng)切變類型識別研究研究生姓名：楊浩廣導(dǎo)師姓名：蔣立輝教授2015年4月29日分類號：TN958密級：公開UDC：621.39學(xué)號：1204051中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文基于多特征融合的低空風(fēng)切變類型識別研究研究生姓名：楊浩廣導(dǎo)師姓名：蔣立輝教授申請學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：通信與信息系統(tǒng)所在院系：電子信息工程學(xué)院論文答辯日期：2014年4月29日2015年4月29日TheStudyofLow-levelWindShearRecognitionBasedonMult

2、i-featureFusionADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYYangHaoguangSupervisedbyProf.JiangLi-huiCollegeofElectronicInformationEngineeringCivilAviationUniversityofChinaApril2015中國民航大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的

3、學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加糾示注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不包含為獲得中國民航大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名；ｒＢ期王、心柯矩：訓(xùn)中國民航大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明中國民航大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留…本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可Ｗ采用影印、

4、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可Ｗ公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)中國民航大學(xué)研究生部辦理。研究生簽名；顧餐＿＿導(dǎo)師簽名期：＞ｕｒ、．ｎ（心＾中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要低空風(fēng)切變已成為一種嚴(yán)重影響飛機(jī)飛行安全的危險因素，而且不同的風(fēng)切變具有不同的風(fēng)場特性，對飛機(jī)飛行的影響也不盡相同，飛行員需要對不同類型風(fēng)切變做出不同反應(yīng)以保障飛行安全。因此，正確識別不同類型的風(fēng)

5、切變尤為重要。由于缺乏真實的激光雷達(dá)風(fēng)切變數(shù)據(jù)，本文利用仿真的三維風(fēng)場，展開了對微下?lián)舯┝?、低空急流、海陸風(fēng)和側(cè)風(fēng)四種典型低空風(fēng)切變類型識別的研究，具體工作如下：第一，在忽略地形、氣象等因素的條件下，采用基于計算流體力學(xué)(ComputationalFluidDynamic,CFD)的大氣流體軟件FLUENT構(gòu)造微下?lián)舯┝鳌⒌涂占绷?、海陸風(fēng)和側(cè)風(fēng)四種典型的低空風(fēng)切變仿真模型，并模擬多普勒激光雷達(dá)的PPI掃描方式對風(fēng)場在不同仰角、距離和方位下掃描，將獲得的掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維圖像,構(gòu)造樣本庫。第二，針對樣本

6、庫中風(fēng)切變圖像的特點，本文提出了一種形狀特征和紋理特征相結(jié)合的低空風(fēng)切變類型識別方法。首先，采用Zernike矩和旋轉(zhuǎn)不變統(tǒng)一模式的局部二值模式(LBP)分別提取反映風(fēng)場全局變化的形狀特征和反映風(fēng)場局部變化的紋理特征；然后，將兩種特征串聯(lián)融合后，通過主成份分析（PCA）對其進(jìn)行降維，提取有效特征；最后，利用k近鄰分類器對四種低空風(fēng)切變圖像進(jìn)行分類。實驗結(jié)果表明，該方法具有良好的識別效果，較以上單一識別方法顯著提高。第三，單多普勒激光雷達(dá)掃描過程中一次只能針對一個仰角進(jìn)行掃描，而低空風(fēng)切變發(fā)生突然，時間

7、短，單仰角掃描可能會出現(xiàn)掃描不到或掃描不全的問題，為此，本文提出了采用多部激光雷達(dá)同時進(jìn)行多仰角掃描以獲取多層次風(fēng)場特征的方法，并以此進(jìn)行類型識別。實驗結(jié)果表明，此種方法較單一仰角掃描圖像識別有一定的提高。關(guān)鍵詞：低空風(fēng)切變；激光雷達(dá)；類型識別；特征提??；多層次特征I中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractLow-levelwindshearhasbecomeadangerousfactorthatseriouslyinfluencedtheaircraftflightsafety,andithasd

8、ifferenteffectstotheaircraftflightalongwiththevariationoftypesofwindshearbecauseoftheuniquewindfieldcharacteristics.Inordertoensureflightsafety,thepilotneedstoresponddifferentlytothedifferenttypesofwindshear.Soitisspecificallyimp