基于多特征融合的低空风切变类型识别研究

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1、硕士学位论文基于多特征融合的低空风切变类型识别研究研究生姓名：杨浩广导师姓名：蒋立辉教授2015年4月29日分类号：TN958密级：公开UDC：621.39学号：1204051中国民航大学硕士学位论文基于多特征融合的低空风切变类型识别研究研究生姓名：杨浩广导师姓名：蒋立辉教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统所在院系：电子信息工程学院论文答辩日期：2014年4月29日2015年4月29日TheStudyofLow-levelWindShearRecognitionBasedonMult

2、i-featureFusionADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYYangHaoguangSupervisedbyProf.JiangLi-huiCollegeofElectronicInformationEngineeringCivilAviationUniversityofChinaApril2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的

3、学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加糾示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名；ｒＢ期王、心柯矩：訓中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留…本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、

4、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航大学研究生部办理。研究生签名；顧餐＿＿导师签名期：＞ｕｒ、．ｎ（心＾中国民航大学硕士学位论文摘要低空风切变已成为一种严重影响飞机飞行安全的危险因素，而且不同的风切变具有不同的风场特性，对飞机飞行的影响也不尽相同，飞行员需要对不同类型风切变做出不同反应以保障飞行安全。因此，正确识别不同类型的风

5、切变尤为重要。由于缺乏真实的激光雷达风切变数据，本文利用仿真的三维风场，展开了对微下击暴流、低空急流、海陆风和侧风四种典型低空风切变类型识别的研究，具体工作如下：第一，在忽略地形、气象等因素的条件下，采用基于计算流体力学(ComputationalFluidDynamic,CFD)的大气流体软件FLUENT构造微下击暴流、低空急流、海陆风和侧风四种典型的低空风切变仿真模型，并模拟多普勒激光雷达的PPI扫描方式对风场在不同仰角、距离和方位下扫描，将获得的扫描数据转换成二维图像,构造样本库。第二，针对样本

6、库中风切变图像的特点，本文提出了一种形状特征和纹理特征相结合的低空风切变类型识别方法。首先，采用Zernike矩和旋转不变统一模式的局部二值模式(LBP)分别提取反映风场全局变化的形状特征和反映风场局部变化的纹理特征；然后，将两种特征串联融合后，通过主成份分析（PCA）对其进行降维，提取有效特征；最后，利用k近邻分类器对四种低空风切变图像进行分类。实验结果表明，该方法具有良好的识别效果，较以上单一识别方法显著提高。第三，单多普勒激光雷达扫描过程中一次只能针对一个仰角进行扫描，而低空风切变发生突然，时间

7、短，单仰角扫描可能会出现扫描不到或扫描不全的问题，为此，本文提出了采用多部激光雷达同时进行多仰角扫描以获取多层次风场特征的方法，并以此进行类型识别。实验结果表明，此种方法较单一仰角扫描图像识别有一定的提高。关键词：低空风切变；激光雷达；类型识别；特征提取；多层次特征I中国民航大学硕士学位论文AbstractLow-levelwindshearhasbecomeadangerousfactorthatseriouslyinfluencedtheaircraftflightsafety,andithasd

8、ifferenteffectstotheaircraftflightalongwiththevariationoftypesofwindshearbecauseoftheuniquewindfieldcharacteristics.Inordertoensureflightsafety,thepilotneedstoresponddifferentlytothedifferenttypesofwindshear.Soitisspecificallyimp