非線性時(shí)變微弱信號（風(fēng)切變和湍流）作為一種獨(dú)特的氣象信號，其信號建模與檢測是一個(gè)技術(shù)難題，同時(shí)會對飛機(jī)等飛行器的安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，故對其進(jìn)行信號處理與檢測、預(yù)警顯得尤為重要。針對風(fēng)切變、湍流的成因，同時(shí)由于此類氣象信號會對飛行器的航行軌跡產(chǎn)生影響，從而會造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。
《非線性時(shí)變微弱信號處理與檢測技術(shù)研究》重點(diǎn)論述了非線性時(shí)變的氣象信號處理、風(fēng)場建模，其中包括對稱風(fēng)場建模與非對稱風(fēng)場建模與氣象信號檢測。全書共6章，主要內(nèi)容包括風(fēng)切變目標(biāo)回波建模與仿真、湍流信號建模與檢測、地雜波建模及抑制算法。
《非線性時(shí)變微弱信號處理與檢測技術(shù)研究》可作為電子信息類、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)類等專業(yè)的碩士、博士研究生專題研討教材及從事微弱氣象信號處理的業(yè)界從業(yè)人員的參考書。
非線性時(shí)變微弱信號（風(fēng)切變和湍流）作為一種獨(dú)特的氣象信號，其惡劣氣象會嚴(yán)重影響飛機(jī)的飛行安全，甚至?xí)斐蓹C(jī)毀人亡的空難事故。具有探測和預(yù)警風(fēng)切變和湍流功能的氣象雷達(dá)是飛機(jī)上重要的機(jī)載電子導(dǎo)航系統(tǒng)。高度小于600m的低空風(fēng)切變是飛機(jī)起飛和降落過程中遇到的主要惡劣氣象目標(biāo)。在這種情況下，由于氣象雷達(dá)平臺的運(yùn)動和雷達(dá)主波束的下視照射，造成風(fēng)切變目標(biāo)回波信號很容易被地雜波所掩蓋，對地雜波進(jìn)行分析、建模、仿真和地雜波抑制算法的研究至關(guān)重要。本書圍繞氣象雷達(dá)風(fēng)切變、湍流、地雜波等非線性時(shí)變微弱氣象目標(biāo)回波模型以及信號處理方法進(jìn)行了深入研究，取得了若干重要的研究成果。
首先，建立了一種風(fēng)切變風(fēng)場的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合網(wǎng)格劃分法分析了風(fēng)切變雷達(dá)回波數(shù)學(xué)模型，在一定的風(fēng)場范圍內(nèi)分別對非對稱風(fēng)場和對稱風(fēng)場進(jìn)行了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和危險(xiǎn)因子計(jì)算等仿真分析。仿真結(jié)果表明，風(fēng)場模型能夠較好反映風(fēng)切變的基本特征，由此得到的風(fēng)切變目標(biāo)的速度譜分布可以反映風(fēng)速的切變狀況，且與模擬風(fēng)場的徑向速度分量有較好的一致性。
其次，結(jié)合Von Karman模型建立了空間三維湍流場模型，采用FFT三維對稱性產(chǎn)生了湍流仿真數(shù)據(jù)，并提出了一種基于FFT的湍流信號處理算法。仿真結(jié)果表明，湍流的風(fēng)速值只在相對較小的范圍內(nèi)沿一個(gè)方向變化，并表現(xiàn)出脈動特性。同時(shí)，提出的湍流信號處理算法能夠較好估計(jì)出湍流風(fēng)場的風(fēng)速分布。在有因次情形下，湍流變化規(guī)律與無因次情形基本相同，但其波動幅度要大于無因次情形，仿真產(chǎn)生的湍流數(shù)據(jù)較好表征了湍流特征。
再次，建立了湍流檢測的數(shù)學(xué)模型，在分析脈沖對檢測方法的基礎(chǔ)上，依據(jù)對數(shù)似然比準(zhǔn)則，提出了一種新的湍流檢測方法，運(yùn)用Monte Carlo法對新方法的檢測性能進(jìn)行了仿真分析，并與傳統(tǒng)方法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，新的湍流檢測算法具有較好的檢測性能，在兩種虛警率和信噪比條件下，新的湍流檢測算法的檢測概率改善約為49.26%。
劉小洋，博士，重慶大學(xué)博士后。重慶理工大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師。
美國ACM、IEEE.中國計(jì)算機(jī)學(xué)會CCF會員；主持莊研國家自然科學(xué)基金、教育部青年基金、航空科學(xué)基金、重慶市科委、重慶市教委等國家與省部級項(xiàng)目20余項(xiàng)。在國內(nèi)外重要刊物如《Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation》、《Nonlinear dynamics》、《系統(tǒng)工程與電子技術(shù)》、《電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》等發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，被SCI、EI、CSCD等收錄20余篇；獲得國家授權(quán)專利9件、計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)20余項(xiàng)。
第1章 緒論
1．1 引言
1．2 研究背景及意義
1．3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1．3．1 風(fēng)切變目標(biāo)建模與仿真
1．3．2 湍流建模與檢測
1．3．3 地雜波建模與抑制
1．4 相關(guān)技術(shù)研究動態(tài)
1．4．1 風(fēng)切變探測與預(yù)警
1．4．2 大氣湍流檢測
1．4．3 地雜波建模與抑制
1．5 本書的研究工作和章節(jié)結(jié)構(gòu)
第2章 氣象雷達(dá)回波
2．1 氣象回波分析
2．1．1 云回波
2．1．2 霧回波
2．1．3 雨回波
2．2 氣象目標(biāo)特性分析
2．2．1 微粒性
2．2．2 疊加性
2．2．3 隨機(jī)性
2．3 機(jī)載雷達(dá)氣象目標(biāo)分析與檢測
2．3．1 雷達(dá)氣象方程
2．3．2 氣象目標(biāo)譜寬分析
2．3．3 風(fēng)切變
2．3．4 湍流
2．4 本章小結(jié)
第3章 風(fēng)切變目標(biāo)回波建模與仿真
3．1 引言
3．2 風(fēng)場特性分析
3．2．1 普通風(fēng)場
3．2．2 風(fēng)切變風(fēng)場
3．3 風(fēng)場建模與仿真
3．3．1 風(fēng)切變風(fēng)場模型
3．3．2 風(fēng)場仿真
3．4 風(fēng)切變目標(biāo)回波信號模型
3．4．1 網(wǎng)格劃分法
3．4．2 目標(biāo)回波信號建模
3．5 風(fēng)切變雷達(dá)目標(biāo)回波信號仿真
3．5．1 天線模型
3．5．2 坐標(biāo)變換
3．5．3 系統(tǒng)仿真原理與流程
3．5．4 目標(biāo)回波仿真結(jié)果及分析
3．6 本章小結(jié)
第4章 湍流信號建模與檢測
4．1 引言
4．2 湍流特性
4．2．1 湍流尺度與相關(guān)系數(shù)
4．2．2 湍流散射
4．2．3 湍流模型分析
4．3 湍流特性分析
4．4 湍流處理仿真分析
4．4．1 基于FFT的湍流仿真分析
4．4．2 基于Von Karman模型的湍流信號處理
4．5 湍流檢測性能仿真
4．5．1 傳統(tǒng)湍流檢測算法分析
4．5．2 基于對數(shù)似然比的湍流檢測
4．6 本章小結(jié)
第5章 氣象雷達(dá)地雜波建模及抑制算法
5．1 引言
5．2 地雜波功率譜分析
5．2．1 地雜波的分類
5．2．2 影響地雜波的主要因素
5．3 地雜波建模與仿真性能分析
5．3．1 地雜波建模
5．3．2 仿真流程與參數(shù)設(shè)置
5．3．3 仿真結(jié)果及分析
5．4 地雜波抑制算法
5．4．1 傳統(tǒng)地雜波抑制方法
5．4．2 最小均方自適應(yīng)地雜波對消器
5．4．3 最小二乘格形聯(lián)合過程估計(jì)器
5．4．4 地雜波抑制濾波效果對比
5．5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
6．1 研究總結(jié)
6．2 研究展望
參考文獻(xiàn)
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