激光雷达中基于组合纹理的低空风切变识别算法.docx

激光雷达中基于组合纹理的低空风切变识别算法
摘要：
风切变是一种飞行安全隐患。本文基于组合纹理的方法，提出了一种激光雷达低空风切变识别算法。该算法利用激光雷达获取的反射信号，以及机载惯性测量单元（IMU）提供的飞行参数，探测低空风切变的出现。实验结果表明，该算法能够有效地识别低空风切变，能够为飞行员提供可靠的飞行信息。
关键词：激光雷达；组合纹理；风切变；低空；飞行安全
一、引言
风切变是一种气象现象，是指瞬时的风速和风向的变化，它会产生飞行安全隐患。在低空，由于地面摩擦的作用，风切变的出现更为常见。目前，激光雷达技术已经成为一种可行的风切变探测方法，其具有高精度、快速、全天候的特点。因此，研究一种基于激光雷达的低空风切变识别算法，对提高飞行安全具有重要意义。
二、组合纹理方法及其原理
组合纹理方法是一种基于激光雷达回波信号的风场探测方法。其基本原理是，将连续的激光雷达测量数据分成若干个固定时间间隔的区间，然后对这些区间内的数据进行处理，例如，计算信号的方差、峰值、斜率等特征，然后将这些特征组合在一起，形成一个纹理。通过比较不同纹理之间的差异，就可以探测出风场的变化。
三、组合纹理方法在低空风切变探测中的应用
在低空，风切变的出现主要是由于地面摩擦的作用。因此，可以通过分析激光雷达的反射信号，在与空气接触的地面上，探测出低空的风切变信号。同时，根据机载惯性测量单元（IMU）提供的数据，可以获得飞行器的飞行参数，如速度、高度、姿态等。将这些数据与组合纹理方法相结合，就可以得出低空风切变图像，进行判断和评估。
四、实验结果与讨论
为了验证所提出的低空风切变识别算法的可行性，我们进行了一系列实验。实验采用激光雷达和IMU测量仪，某型号飞行器进行测试。在实验过程中，我们记录了飞行器飞行过程中的激光雷达测量数据和机载IMU数据，并将其输入到计算机中进行处理。同时，我们也记录了一些现场气象数据和飞行员反馈的飞行信息。
实验结果表明，所提出的算法能够有效地探测出低空风切变的出现，且误识别率较低。同时，与传统的风切变探测方法相比，本算法能够提供更多的飞行信息，对提高飞行安全具有重要意义。
五、结论
本文提出了一种基于组合纹理的激光雷达低空风切变识别算法，该算法能够有效地探测低空风切变的出现，可为飞行员提供可靠的飞行信息，提高飞行安全。该算法具有高精度、快速、全天候的特点，是一种可行的风切变探测方法。
参考文献：
[1]Gao,J.etal.(2015).“CombinationofTextureFeatureandSVM-basedLow-levelWindShearDetectionAlgorithmforLidarWindField.”IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing,53(8),4531-4545.
[2]Ray,P.&Shrestha,R.L.(2016).“CharacterizationofLow-LevelWindShearUsingLidarObservationsatTribhuvanInternationalAirport.”JournalofAppliedMeteorologyandClimatology,55(7),1543-1555.
[3]Santoso,A.B.etal.(2017).“DetectionofLow-LevelWindShearUsingLIDARDataandWindProfilingRadarData.”JournalofAppliedMeteorologyandClimatology,56(8),2267-2276.