DE69221995T2

DE69221995T2 - Radarsystem gegen windscherung mit oberen und unteren höhenwinkel-radarabtastung

Info

Publication number: DE69221995T2
Application number: DE69221995T
Authority: DE
Inventors: Bruce Mathews; Paul Mountcastle; Walter Patterson
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2012-06-13
Also published as: DE69213170D1; JPH06500861A; EP0543993A1; WO1992022830A1; DE69213170T2; US5136300A; EP0543993B1; EP0543985A1; DE69221995D1; WO1992022823A1; JPH06500859A; EP0543985B1

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Radarsystem gerichtet, das zwei Radarabtastungen benutzt, um eine Mikroexplosion zu kennzeichnen, die eine Windscherung erzeugt, und insbesonders auf ein System, in dem ausgerichtete befohlene konstante Falschalarmratenverarbeitung Boden- und und Fahrzeugstörecho von einer nach unten blickenden Radarabtastung verringert die für eine auf einer oberen Höhe beruhenden Windscherungsgefahrenwarnung verarbeitet wird, die Kandidatengebiete für Windscherungsgefahrenauffindungsverarbeitung während des Landens und des Abfliegens bestimmt.

Beschreibung der verwandten Technik

Eine Mikroexplosion ist ein meteorologisches Phänomen von atmosphärischer Instabilität, das ein Windscherungsphänomen verursacht, das für Flugzeuge gefährlich ist. Die instabiltät wird von warmer Luft an tieferen Höhen geschaffen, die kühlere, dichte Luft an höheren Höhen trägt Wenn die kühlere Luftmasse eine veränderliche Schwelle überschreitet, dann kann die warme Luft die kalte Luft nicht mehr tragen und die kalte Luft beginnt, durchzudringen und sich zu senken, was sich häufig wegen verdampfender Abkühlung beschleunigt. Eine Mikroexplosion leitet ihren Namen von der Welle der kalten Luft ab, die sinkt, und sich nach Bodenaufstoss in alle Richtungen versprenkelt oder verbreitet. Diese Versprenkelung wird von Fluiddynamik und den Gesetzen der Erhaltung der Masse beherrscht. Der Saugzug zu dem Boden wird in radialen Austritt entlang des Bodens umgewandelt, er benimmt sich fast wie ein nicht zusammendrückbares Fluid, er stellt eine "Sombrero"umhüllung in dem Raum für den Saugzug her, den Austritt und den Wirbel der Strötritt. Für Flugzeuge auf tiefen Höhen während des Landens oder des Abfliegens sind diese Windscherungsaustritte gefährlich, da sie ein Gebiet im Raum ergeben, in dem sich der örtliche Wind von Gegenwind zu Rückenwind ändert. Aerodynamisch ist dieses eine Leistung, die Windscherung verringert, und verursachen wird, dass das Flugzeug an Höhe verliert. Die Gefahr wird weiterhin durch den Saugzug und den anfänglichen Eindruck eines die Leistung verbessernden Gegenwindes erhöht. Der Ernst der Gefahr wird durch die Fähigkeit des Flugzeugs ausgeglichen, Höhenleistung einzuleiten und beizubehalten, das heisst, sein Verhältnis von Druck zu Gewicht. Die Grösse der Gefahr kann durch das Spiel gemessen werden, das in der Leistungsumhüllung des Flugzeugs bleibt wenn man in einem die Leistung verringernden Luftstrom ist.
Die Auffindung von gefährlichem Wetter ist mit Benutzung einer doppelten Höhe oder eines Stangenradarsystems durchgeführt worden, das von dem Boden gesendet wird, wenn eine Mikroexplosion aufgefunden wird, dann wird der Pilot von dem Bodenpersonal, das den auf dem Boden beruhenden Radar überwacht, aufmerksam gemacht. In diesem Doppelstangenradar überlappen sich relativ grosse senkrechte Fächerstrahlen und stellen ein Dopplerspektrum mit oberem Strahl und ein Dopplerspektrum mit unterem Strahl her, die unter Gestatten der Geschwindigkeitsgrenzen des Unterschieds des Dopplerspektrums abgezogen werden, um Windgeschwindigkeitskomponenten auf Höhen in der Nähe der Oberfläche zu liefern. Diese auf dem Boden beruhende Annäherung kann aber nicht besonders bei in der Luft befindlichen Systemen mit herunterblickenden angewendet, da ein in der Luft befindliches Radar typischerweise höhere Frequenzen benutzt, maximale Richtungsverstärkung, und minimale Antenneseitenlappen. Diese Art einer doppelt überlappenden Strahlabtastung wird in U.S. Patent RE 33152 oder in US-A-4649388 beschrieben. In der Luft befindliche Turbulenzkartographiesysteme schliessen typischerweise Pulspaarverarbeitungsannäherungen ein, in denen Autokorrelation zwischen den Echos benutzt wird, wie von U.S. Patent 4835536 typifiziert wird. Eine andere Annäherung ist, die Turbulenz durch eine Streuung von Geschwindigkeiten über einer Reichweite zu kennzeichnen, ohne Bezug auf eine die Leistung verringernde Struktur, wie in US. Patent 4223309 beschrieben wird. Keine dieser Annäherungen ist für ein Herunterblicksystem zum Auffinden von Windscherung geeignet.
Um Windscherungsgefahren wirksam zu vermeiden, brauchen Piloten ein in der Luft befindliches Windscherungsgefahrenwarnungssystem, das den Weg betrachtet, der von dem Flugzeug genommen werden soll, und den Piloten in einer ausreichenden Zeit warnt, um eine Landung oder ein Abfliegen vorzeitig zu beenden, oder um dem Piloten zu gestatten, für die Grösse der die Leistung verringernden Änderungen, die von der Mikroexplosion verursacht werden, zu kompensieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf eine Windscherungsgefahr durch direktes Messen der waagerechten Windscherung zuzugreifen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Gefahr in einem kostengünstigen System zu messen, das auf ein kommerzielles Flugzeug passen wird.
Es ist eine Aufgabe def vorliegenden Erfindung, Rückgaben der Azimutscheiben zu sammeln, um die Rückgabe mit einer Reichweitenzelle zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Gefahr zu messen, wenn man einem ausgedehnten Bodenstörecho ausgesetzt ist, das von einem nach unten blickenden Radarstrahl angetroffen wird.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Störecho in der Doppler- und Reichweitendomäne bei dem Blick nach unten zu verringern.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, wiederkehrende Rückgaben ausserhalb der Reichweite des interessierenden Ziels zurückzuweisen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Piloten in einer ausreichenden Zeit zu warnen, um dem Piloten zu gestatten, die Gefahr zu vermeiden.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Falschalarme zu verringern, insbesonders von sich auf dem Boden bewegenden Zielquellen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den gesamten Gefahrenfaktor entlang dem Gleitweg einer Annäherung genau zu schätzen.
Die obigen Aufgaben können von dem in Anspruch 1 dargelegten Verfahren und der in Anspruch 19 dargelegten Vorrichtung erreicht werden. Insbesonders tastet das vorgeschlagene System zukünftige Flugrichtungen eines Flugzeugs mit zwei Radarabtastungen ab, einer oberen Höhenabtastung, die mit einem festen nach oben blickenden Winkel abtastet, und einer unteren Höhenabtastung, die in der Nähe des Gleitwegs abtastet. Die Radarrückgaben von der oberen Höhenabtastung werden benutzt, um den Kern der Mikroexplosion aufzufinden. Die Grösse des Kerns und ein angenommenes Modell der von der Kerngrösse hergestellten Windscherung werden benutzt, um Radarrückgabekandidaten in der unteren Höhenabtastung für Gefahrenauffindungsverarbeitung auszuwählen. Die Kandidaten in der unteren Abtastung, die auf den Boden zeigt, werden benutzt, um eine Gefahrenkarte zu schaffen, die untersucht wird, um zu bestimmen, ob eine Windscherungsgefahr über einer vorbestimmten Gefahrenschwelle besteht. Wenn die Schwelle verletzt wird, dann wird der Pilot gewarnt. Die Gefahrenkarte kann dem Piloten wenn erwünscht gezeigt werden, was dem Piloten gestattet, eine Beendungsrichtung auszuwählen, die auf dem Gebiet der höchsten Gefahr beruht, die in der Anzeige gezeigt wird. Um die Auffindung der Windscherungsgefahr zu verbessern, schliesst die vorliegende Erfindung Radarabtastungen mit Vielfachpulswiederholungsfrequenzen ein, die Beseitigung widerkehrenden Rückgabefehlern gestatten. Eine Ausführungsform der Erfindung schliesst auch Nachauffindungsintegration mit einem gleitenden Azimutfenster ein, um das Verhältnis von Signal zu Rauschen zu verbessern. Eine andere Ausführungsform der Erfindung kombiniert auch Geschwindigkeiten mit einem einzigen Reichweitenfenster um eine Geschwindigkeit herzustellen, die die Windgeschwindigkeit in dieser Reichweite darstellt. Um die Bestimtritt der Windexplosionsgefahr weiterhin zu verbessern, wird ein befohlener, konstanter Falschalarmratenprozess durchgeführt, um Bodenstörechoabscheidungen von der unteren Abtastung mit Benutzung von einem als eine Schleife gestalteten Fensters zu entfernen, das entlang den Windscherungsstegen ausgerichtet ist.
Diese zusammen nut anderen Aufgaben und Vorteilen, die im folgenden klar werden, ruhen in den Details des Aufbaus und des Betriebs, wie im folgenden vollständiger beschrieben und beansprucht wird, wobei man auf die begleitenden Zeichnungen Bezug nehme, die ein Teil hiervon bilden, in denen gleiche Bezugsnummern sich überall auf gleiche Teile beziehen.

KURZE BESCHEIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 veranschaulicht eine Mikroexplosion und die beiden Höhen oder Stangenabtastungen der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 stellt die technische Ausrüstung der vorliegenden Erfindung dar;
Figur 3 ist ein verallgemeinertes Blockdiagramm der von der vorliegenden Erfindung durchgeführten Betriebe;
Figuren 4A und 4B stellen ein Teil von Figur 3 genauer dar;
Figur 5 stellt ein Verhältnis zwischen dem Fällungskerndurchmesser und der Tiefe des Austritts dar;
Figur 6 stellt die Höhe des Spitzenaustritts dar;
Figur 7 stellt den Inhalt einer Nachbucktabelle zum Bestimmen der Tiefe des Austritts dar;
Figur 8A-8C stellt die gleitende Azimutnachauffindungsintegrationverarbeitung 102 dar;
Figur 9 veranschaulicht die ausgerichtete und das konstante Falschalarmratenverateitungsfenster in Gestalt einer Schleife dar; Figuren 10A- 10F stellen die ausgerichteten befohlene Falschalarmratenverarbeitung 104 dar,
Figuren 11A-11E ist ein Ablaufschema des Geschwindigkeitsbelastungsprozesses;
Figuren 12A-12F stellt den Scheibenwindkartenherstellungbetrieb 108 dar;
Figur 13 veranschaulicht die Geometrie einer Mikroexplosion;
Figur 14 ist eine Kurve für eine Nachschautabelle;
Figuren 15A-15I veranblicklichen das Vefarbeiten 110 für die obere Stangenabtastung;
Figuren 16A-16F veranschaulichen die Details des waagerechten Windscherungsgefahrenkartenprozesses 112;
Figuren 17A-17G veranschaulichen den oberen und unteren Stangenkombinationsprozess 114;
Figuren 18A-18C veranschaulichen den senkrechten Gefahrens- und Einstufungsprozess 116; und
Figuren 19A-19I veranschaulichen die Details des Gefahrenauffindungsbetriebs 118.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine wie in Figur 1 veranschaulichte Mikroexplosion 10 kann durch mehrere Merkmale gekennzeichnet sein: der Grösse des Saugzugkerns 12, der Herunterströmung in dem Kern, den Radius der radialen Spitzengeschwindigkeit, der Grösse und Richtung des Spitzenaustritt an verschiedenen räumlichen Stellen und der Höhe des Wirbelrings. Die Reflektivität des fallenden Regens wird benutzt, um den Kern 12 aufzufinden, während der Austritt von dem Dopplereffekt aufgefunden wird, der von der radialen Bewegung des Regens in dem Austritt verursacht wird. Von dem Kerndurchmesser kann die Tiefe des Austritts (die Stelle, an der der Austritt anfängt) erhalten werden, von der die Höhe und die Austrittsgeschwindigkeit der radialen Spitzengeschwindigkeit erhalten werden kann. Die vorliegende Erfindung benutzt eine obere Höhenabtastung von dem Radar von einem Flugzeug 22, um den Durchmesser des Kerns und so die Tiefe des Austritts zu bestimmen. Von der Tiefe des Austritts wird die Höhe und der Radius der radialen Spitzengeschwindigkeit bestimmt, um die Mikroexplosion zu profilieren. Das von der radialen Spitzengeschwindigkeit bedeckte auf dem Kern 10 zentrierte Gebiet wird benutzt, um Geschwindigkeitskandidaten in einer unteren Höhenabtastung 24 für Gefahrenauffindungsverarbeitung auszuwählen. Die obere Höhenabtastung 20 liefert im wesentlichen einen räumlichen Filter, der Radarrückgaben von Reichweitenzellen in der unteren Abtastung 24 auswählt, die wahrscheinlich eine Windscherungsgefahr darstellen. Die vorliegende Erfindung untersucht die Kandidatenreichweitenzellen, um ein Muster von sich ändernden Windgeschwindigkeiten aufzufinden, die für eine Windscherung kennzeichnend sind, die Gebiete ausschliesst, die andererseits nur die Möglichkeit eines Falschalarms haben. Wenn ein solches Muster aufgefunden wird, dann wird die von der Windscherung verursachte Gefahr für das Flugzeug 22 bestimmt und mit einer Schwelle verglichen. Wenn die Schwelle überschritten wird, dann warnt das System den Piloten in einer genügenden Zeit, um zu manövrieren, und die Windscherung zu vermeiden.
Wie in Figur 1 dargestellt ist, zeigt die untere Höhenabtastung 24 vorzugsweise in die Nähe des Gleitwegs 26 von 30, und, als Ergebnis werden die Seitenlappen des Radarstrahls Bodenstörechos 28 wie Gebäude und Fahrzeuge antreffen. Die vorliegende Erfindung benutzt ein ausgerichtetes, befohlenes Falschalarmratenverarbeitungsverfahren, um solchen Bodenstrecho von den Rückgaben zu entfernen. Die Rückgabe mit der maximalen Reflektivität und der längsten Dopplerbewegung ist die Reichweitenzelle in der unteren Abtastung bei 2km in Figur 1. Die vorliegende Erfindung tastet vorzugsweise die obere Abtastung 20 mit einem festen Winkel über einem örtlichen Stand ab, wenn das Flugzeug bei der anfänglichen Aktivierung in einer Dreimeilenendannäherung auf einer Höhe von 2500 Fuss ist, so dass der Kern des Saugzugs aufgefunden werden kann. Der nach oben blickende Winkel liegt an einem Bezugswinkel, der nur entfernte Antennenseitenlappenbeleuchtung (minimal) des Bodenstörechos und des Verkehrs und eine Abwesenheit von einem Hauptstrahlstörecho sicherstellt. Das Hauptkriterium ist, die obere Stange so zu zeigen, um Bodenstörechos zu vermeiden, um den sich nicht bewegenden Mikroexpolsionskern aufzufinden, was für konventionelle Antennenvorrichtungen einen konstanten nach oben blickenden Winkel von wenigstens 5º über dem örtlichen Stand erfordert, um dabei das erste Null der Antenne auf den Horizont zu richten. Während das Flugzeug 22 sich von der anfänglichen Höhe der Aktivität dem Boden annähert, wo das Windscherungsradarsystem vorzugsweise aktiviert ist, dann hebt sich die untere Abtastung 24 an oder dreht sich nach oben, um ein übermässig grosses Bodenstrecho zu vermeiden, so dass die untere Höhenabtastung eine Stelle von -15 bis -20 dB herunter auf den Hauptstrahlrand ( 2º- 3º exzentrisch) in Kontakt mit dem Boden bei einer Reichweite von 5km beibehält. Dieses Kriterium stellt im wesentlichen sicher, dass die Grösse des Störechos von wiederkehrenden Ständen, d.h. nicht sättigenden Ständen bei den Reichweiten der Zeit um kritisch zu werden, dominiert wird. Die obere Abtastung bleibt in einem Winkel mit Bezug auf den örtlichen Stand fest, während das Flugzeug herabsteigt. Der Strahl ist ein runder Strahl von 3º und die Reichweitenzellen haben eine Tiefe von 300 Metern und selbstverständlich eine höhe und Breite von 3º Eine geringere Tiefe von zum Beispiel 150 Meter wurde die Auflösung erhöhen, aber eine schnellere verarbeitende technische Ausrustung erfordern, was das System teurer und weniger empfindlich macht. Die erste verarbeitete Reichweitenzelle ist vorzugsweise 1000 Meter vor dem Flugzeug angeordnet. Die letzte verarbeitete Reichweitenzelle liegt bei 10 km.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise in ein Radarsystem 40 eingebaut, wie in Figur 2 dargestellt ist. Dieses Radarsystem schliesst ein konventionell kardanisch aufgehängtes Band ein, einen tiefen Seitenlappen, eine geschlitzte Phasenanordnungsflachplattenantenne 42, die gewöhnlicherweise in kommerziellen Flugzeugen gefunden wird, und die Anforderungen von ARINC 708 befriedigt. Es wird bevorzugt, dass die Antenne 42 tiefe Seitenlappen hat, um Rückgaben von Bodenstörecho von dem Strahl zu verringern. Die Antenne 42 wird in einem rechteckigen Muster abgetastet, wie später genauer diskutiert wird. Der Antenne 42 folgt ein Superhetrodynempfänger 44, der einen Analog/Digitalwandler einschliesst, gefolgt von einem Digitalsignalprozessor 46 und einem Radardatenprozessor 48. Die Ausgabe von dem Prozessor 48 kann nach Wunsch zu einem Signallicht gehen, einem Tonmelder, oder einer CRT-Anzeige. Das System schliesst auch einen stabilisierten örtlichen Oszillator 50 und einen Sender 52 ein. Der Empfänger 44 liefert vorzugsweise eine von einem Reichweitenfenster schaltbare Dämpfung, um Empfängersättigung wegen hoher Regenreflektionen von dem Mikroexplosionskern 12 und anderen reflektiven Wetterzuständen zu verhindern, grosse wiederkehrende Fehler(STAE)diskrete oder andere Quellen. Dämpfung mit Reichweitenfenster wird gegenüber einer durchschnittlichen automatischen Verstärkungsregelung des Störechos (CAGC) bevorzugt, um die Empfindlichkeit in den Reichweitenfenstern zu erhalten, die den tiefen Aufrufen der übermässigen Rückgaben vorangehen oder folgen. Das automatische Verstärkungsregelungsprofil des Reichweitenfensters wird vorzugsweise in einer konventionellert Weise auf den neuesten Stand gebracht, mit Benutzung der Amplitudenergebnisse des letzten kohärenten Verarbeitungsintervalls (CPI) und wird über dem nachfolgenden CPI konstant gehalten. Die Austritts- und Saugzugreflektivitäien sind Kandidatenmerkmale und die angewandte Dämpfung wird synthetisch (nach der Auffindung) eingestellt. Es wird, mit Ausnahme von der Antenne und ihren sofortigen Steuer/Servoschaltungen, bevorzugt, dass die Ausrüstung von Figur 1 in einer einzigen Fahrgestellverpackung enthalten ist und dass der Oszillator 50 Kurzzeit- und Langzeitstabilitätskanäle für gegenseitige Störungszurückweisung liefert, minimale Geschwindigkeitsauffindung, und exzentrische Störechoanordnung, die notwendig sind, um zu verhindern, dass das Störecho sich in seiner Geschwindigkeit verbreitet. Die einzige Verpackung ist notwendig, um das Radar in den überfüllten Raum in die Nase eines kommerziellen Verkehrsflugzeugs zu bringen. Die Details der einzigen Fahrgestellverpackung und des stabilisierten örtlichen Oszillators können in den vorher erwähnten verwandten Anmeldungen erhalten werden.
Ein gesamter Gefahrenfaktor für das Flugwesen (kommerzieller Lufttransport, allgemeines Flugwesen, militärischer Transport) wird von der vorliegenden Erfindung mit einem herunterblickenden kohärenten Puls-Dopplerradar erhalten. Dieses gestattet, dass die Erfindung als ein in der Luft liegendes nach vorne blickendes Windscherungsauffindungssystem arbeitet, das den Piloten warnt, um jeweils sofort eine Wiedergewinnungsprozedur zu beginnen, oder in Erwägung zu ziehen, von der Gefahr wegzusteuern. In dem letzten Fall kann eine Anzeige eingeschlossen sein, um dem Piloten bei der Identifizierung des gefährlichen Gebiets zu helfen.
Die Erfindung arbeitet mit dem minimalen Bedienungspersoneingriff, der von der Cockpitarbeitslast während der Annäherung erfordert wird. Die Bedienungsperson wählt die Windscherungsart mit einem Auswahlschalter aus, die Art wird sich vorzugsweise auch auf die Daten des Trägheitsnavigationssystems (INS) und andere diskrete Signale verlassen, um zu bestimmen, dass das Flugzeug 22 im wesentlichen auf einer endlichen Annäherung geraden hereingehenden Flugabschnitt auf einer passenden Höhe von zum Beispiel 2500 Fuss ist, in Voraussicht des Landens. Die Erfindung nimmt an, dass genaue INS-Daten für die Bodengeschwindigkeit geliefert werden, die Höhe, die Neigung, den Kurs, den örtlichen Stand, und den Schiebewinkel.
Gepulstes Dopplerradar wird wegen seiner Fähigkeit benutzt, auf den Boden zu blicken, und sich bewegende Ziele aufzufinden. Das Radar arbeitet vorzugsweise auf dem X-Band, um eine enge Strahlbreite zu liefern, und eine eindeutige Geschwindigkeits- und Reichweiteninformation auf mit Wind angetriebenen Regenrückgaben zu liefern, die auf den sofortigen Reichweiten liegen, auf die sich das Flugzeug annähert. Der Pilot und die Mannschaft sind wegen ihrer Arbeitslast bei einer Landeannäherung an liegen Warnzeiten nicht besonders interessiert. Wie in der verwandten Anmeldung diskutiert wird, kann auch ein X-Band-Radar gepackt werden, um in ein kommerzielles Verkehrsflugzeug zu passen. Austrittsradarreflektionen von Mikroexpolsionen liefern gute Reflektivität und Dopplergeschwindigkeit nur in einem Höhenband grob unter 2000 Fuss (600 m) über dem Bodenstand (AGL). Die Antenne 42 beleuchtet diese Windströme mit ihrer Hauptstrahlintensität und beleuchtet das Bodenstörecho auf derselben Reichweite mit Seitenlappenintensitäten.
Die hier beschriebene bevorzugte Wellenform liefert eine eindeutige Geschwindigkeitsbedeckung für Windgeschwindigkeiten bis zu 60 Knoten (kts), die beim X-Band heisst, dass die Pulswiederholungsfrequenz (PRF) wenigstens 3,86 KHz sein sollte. Bei der Gestaltung von Radaruntersystemen kann die dynamische Reichweite für den Empfänger 44 und den Oszillator 50 (auf Kosten der durchschnittlichen Leistung) von einer geringeren PRF vermindert werden, was effektiv die Hauptstrahlstörechorückgabe von dem wiederkehrenden Fehler (STAE) als die Rückgabe der Schrittsystemamplitude festlegt. Um eine minimale auffindbare Geschwindigkeit und Auflösung zu liefern, wird ein langes kohärentes Verarbeitungsintervall (CPI) erwünscht. Eine solche lange kohärente Verweilung wird aber die geringe Abweichungsfrequenzstabilität des Oszillators 50 und mechanische Isolation von der Schwingungsumgebung durchschreiten. Die Antennenabtastungsrate und zugeordneten Abtastungsverluste werden von einem gleitenden Fenster PDI beibehalten. Die vorliegende Erfindung benutzt zwei sich abwechselnde PRFs in der Nähe von 4KHz, die aus verschiedenen Primzahlvielfachen der Pulsbreite aufgebaut sind. In einem 2 von 2 Reichweitenkorrelierungsprozess werden Rückgaben von STAE-Reichweiten nicht korrelieren, und werden ausgestossen. Die Forderungen bezüglich Zeit und der technischen Ausrüstungsrealitäten/einschränkungen ergeben eine Bevorzugung für eine schnelle Fouriertransformation (FFT) mit 32 Punkten.
Die vorliegende Erfindung schätzt eine Windscherungsgefahr ein, indem die waagerechte Windscherung (Änderung der Windgeschwindigkeit über der Entfernung) direkt gemessen wird, und der senkrechte Gefahrenfaktor des Saugzugs gemessen wird. Die waagerechte Windscherung kann von der Änderung der Dopplergeschwindigkeit des von dem Wind angetriebenen Regens über der Reichweite mit Benutzung einer unteren Stangenabtastung gemessen werden, die gerade entlang den Gleitweg blickt. Die Verarbeitung muss zuerst den Wind von anderen Rückgaben trennen, den Wind in einem Reichweitenfenster berechnen, und dann eine endliche Unterschiedsannäherung zu der Ableitung berechnen. Diese Annäherung kann für Schätzung und Falschalamzurückweisung durch Spitzenausstritt und Ortentzug vergrössert werden. Saugzuggefahrenschätzung ist weniger direkt. Die Zusammenordnung von Hauptstrahlstörecho bei langsamen Dopplergeschwindigkeiten mit Saugzugrückgaben beeinträchtigt den Saugzugdurchmesser und die Ortsinformation von einem Antennenstrahl auf tiefer Höhe. Eine oberer Stane, die Hauptstrahlstörecho vermeidet, wobei eine heraufblickende Geometrie den Saugzugort liefert, das Ausmass, und eine zweite Datenstelle für Höhenprofilierung des Austritts, die die Bestimmung des Saugzugs gestattet, wenn sie mit einem Saugzugantennenausmass gekuppelt wird. Da die Fluidströmung grundsätzlich nicht zusammengedrückt werden kann, kann dann eine durchschnittliche senkrechte Saugzuggeschwindigkeit bestimmt werden, wenn das Saugzuggebiet (Durchmesser) bestimmt ist, wenn der Austrittsfluss von der Höhe des Austritts bekannt ist, dem Durchmesser des Austrittsumfangs und seiner radialen Geschwindigkeit.
Für eine Landeannäherungsart streicht die Antenne 42 in einem Azimut von ±21º mit einer konstanten Rate über die Nase des Flugzeugs. Zwei Stangen in der Höhe sind verzweigt, und sie bilden zusammen einen vollständigen Rahmen. Die untere Stange ist in örtlichen Standkoordinaten angeordnet, um den Raum in der Nähe oder gerade über dem Gleitweg zu beleuchten, ohne herunterzudrücken, so tief, um den Empfänger mit Haupstrahlrückgaben zu sättigen. Während das Flugzeug seine Höhe herablässt, wird sich der untere Stangenhöhenwinkel anheben, d.h. der Antennenstrahl wird sich anheben, um die Höhen der prinzipiellen trockenen Mikroexplosionsbeoachtbarkeit zu beleuchten und zu vermeiden, Bodenstörechos/fahrzeuge mit einer eindeutigen Reichweite mit der Hauptstrahlkante zu beleuchten, indem man beibehält, dass die untere Stange auf eine Stelle bei Null AGL 5km vor das Flugzeug um 4º von der Mitte des Hauptstrahls zeigt.
Figur 3, in Blockdiagrammform, stellt die allgemeine Folge der Betriebe der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung hat mehrere Verarbeitungskreislaufzeiten, wie von den mehferen in Figur 3 dargestellten Rückgdbeschlaufen 60-64 gezeigt ist. Wie vorhergehend erwähnt ist, sendet die vorliegende Erfindung einen Radarstrahl, um die Mikroexplosion an zwei verschiedenen Pulswiederholungsfrequenzen zu beleuchten. Die innere Schlaufe 60 stellt die der PRF verwandten Verarbeitungsbetriebe dar. Der erste Schritt in der PRF- Schlaufe ist, die Radarwellenform an die ersten PRF zu senden, und das Rückgabesignal in einer konventionellen reichweitenfensterartigen Weise für den PRF- Blick einzufangen, und die Rückgaben in einer Amplitudendatenmatrix zu speichern. Wenn die gesendete Wellenform die erste PRF-Wellenform ist, dann wird PRF- Verarbeitung 70 für die erste Wellenform durchgeführt, andererseits wird Verarbeitung 72 für die zweite PRF-Wellenform durchgeführt. Wenn die PRF-Verarbeitung nicht vollständig 74 ist, dann schaltet sich das System zurück, um die Wellenform an den zweiten PRF zu senden. Wenn die PRF-Verarbeitung vollständig ist, wenn die Abtastungsrückgabe von dem vervollständigten Blick von der unteren Höhe oder Stangenabtastung ist. dann wird untere Abtastungsverarbeitung 78 durchgeführt, andererseits wird obere Abtastungsverarbeitung 80 durchgeführt. Wenn die bestimmte Abtastling nicht vollständig 82 ist, dann kehrt das System für weitere duale PRF-Blicke zurück, bis die Abtastung an der bestimmten Höhe vollständig ist. Wenn eine Abtastung (entweder die untere oder obere Stange) vollständig ist, dann kann Rahmenverarbeitung 84 durchgeführt werden, wobei ein Rahmen eine obere Abtastung und eine untere Abtastung einschliesst. Wenn die Verarbeitung des Rahmens vollständig ist, dann wird eine Warnungsverarbeitung 86 durchgeführt, in der der Rahmen auf Gefahren über der Schwelle untersucht wird, um den Piloten zu warnen. Wenn die Warnungsverarbeitung gestartet ist, dann wird die Antenne, während was Stangenwendezeit genannt wird, zu der anderen Abtastung bewegt, um die andere Überstreichung (in dem rechteckigen Abtastungsmuster) zu starten 88. Die Details des in Figur 3 dargestellten Gesamtbetriebs werden genauei beschrieben. Die PRF- Verarbeitungsschritte 70 und 72 sind identisch, ausser betreffs der in der Verarbeitung benutzten PRFs, und als Ergebnis wird die PRF-Verarbeitung einmal beschrieben, wenn das System zwischen PRFs taumelt.
Ein vollständiger Rahmen besteht aus beiden Höhenstangen von Radardaten. Ein Rahmen von Daten besteht aus einem Paar von Datensätzen für zwei aufeinanderfolgende Höhenstangenabtastungen, eine Stange an der unteren Höhe für die Windscherungsgefahr und Austrittsmerkmale und eine Stange an der oberen Höhe für den Saugzugkern und Austrittsmerkmale. Unabhängige Rahmenausgaben sind bei jeder zweiten Stange verfügbar, aber die Rahmenausgabe kann mit der letzten Stange auf den neuesten Stand gebracht werden. Die Antenne wird ungefähr 1 Sekunde brauchen, um eine einzige Stange (45º/Sek) abzutasten, und Sammlung der Daten in einem unabhängigen Rahmen wird 2 Sekunden brauchen. Das Bringen auf den neuesten Stand der Rahmenratenverarbeitung tritt bei Intervallen von 1 Sekunde (d.h. der Stangenrate) auf, mit Benutzen der letzten vollständigen Stange von Daten, um die letzten verfügbaren Rahmendaten auf den neuesten Stand zu bringen. Unabhängige Rahmenratenverarbeitung tritt bei einer Rate von 0,5 Hz statt. Rahmenratenverarbeitung schliesst folgendes ein: i) Aufnehmen der neuesten Schätzungen der Höhenstangenmerkmale (Austritt und Saugzug), um den Saugzugkernort, -grösse, und -geschwindigkeit zu messen, und dieses legt die Grundlage einer senkrechten Gefahrenkarte fest; ii) Kombinieren einer auf Höhe eingestuften (waagerechten) Windscherungsgefahrenkarte und der Saugzuggefahrenskarte (senkrecht), um eine gesamte Gefahrenkarte entlang dem Gleitweg zu bilden; und iii) Einschätzen der gesamten Gefahrenkarte durch das durchschnittliche Gefahrenfaktorausmass (Gleitfensterdurchschnitt) und Schwellen. Wenn die Gefahrenschwelle überschritten wird, dann wird ein Gefahrenmeldesignal befähigt. Eine Schätzung des Antreffens der Zeit bezüglich der Gefahr und/oder des Antreffens des physikalischen Nachweises der Gefahr (d.h. die Leistung verbessernde Windscherung) kann auch ausgegeben werden.
Eine Höhenstange von Daten besteht aus Information, die von einer vollständigen Abtastung über ±21º des Azimutwinkels bei einetn konstanten Höhenwinkel abgeleitet wird. Eine Stange ist entweder eine obere Stange, die Schätzen des Saugzugorts, der - grösse, und senkrechte Geschwindigkeit betrifft, oder eine untere Stange, die waagerechte Windscherung und Austrittsschätzungen betrifft. Der obere Stangenwinkel ist ausgewählt, um sicherzustellen, dass keine (minimale) Hauptstrahlbodenstörechorückgabe besteht und entspricht einer Heraufblickgeometrie mit einem Potetial für auffindbaren Doppler auf dem Regen und es wird vorgezogen, däss die Heraufblickabtastung durch einen Winkel von 5º über der örtlichen Höhe geht. Die untere Höhenstange wird benutzt, um die Gefahr wegen Windscherung entlang den erwarteten Gleitweg zu schätzen, indem die Windgeschwindigkeiten in der Nähe des Gleitwegs gemessen werden. Die obere Stangenratenverarbeitung bestimmt die Saugzugkernschätzungen und tritt bei Raten von 0,5 Hz (alle 2 Sekunden) auf Allgemein ist die Menge der Verarbeitung für die obere Stange viel geringer als die untere Stange da die endlichen Unterschiede der Windkarte für eine waagerechte Windscherungsgefahrenkarte errechnet werden. Die Hauptbetriebe sind die Auswahl von Merkmalen, um die Kandidatenmikroexplosion von einer Liste von Azimutscheibetimerkmalen zu kennzeichnen. Die untere Stangenratenverarbeitung bestimmt die waagerechte Windscherungsgefahrenkarte und Austrittsmerkmale und tritt auch bei Raten von 0,5 Hz auf.
Im allgemeinen kann die Errechnung von entweder der Windkarte oder der waagerechten Windscherugsgefahrenkarte ohne die ganze Höhenstange von Daten stattfinden. Eine Azimutscheibe von Daten ist die Reichweite x Dopplergeschwindigkeit x Amplitudendaten für zwei aufeinanderfolgende kohärente Verarbeitungsintervalle (CPI) oder Blicke. Da aufeinanderfolgende Blicke auf sich abwechselnden PRFs liegen, bezieht sich die Scheibe von Daten auf FFT-Daten, die auf die Geschwindigkeit eingestuft worden ist, und mit Benutzung von Nachauffindungsintegration (PDI) integriert worden ist. Scheibenratenverarbeitung ist eine Verarbeitung, die für jede verfügbare Scheibe von Daten durchgeführt wird. Unabhängige Scheibenverabeitung tritt bei Raten von ungefähr [(36/3937)+(36/3597) = 0,0192 Sek.] 52,2 Hz auf. Mit jedem Blick wird aber eine auf den neuesten Stand gebrachte letzte Scheibe ausgegeben, und Betriebe auf Scheiben von Daten schreiten mit Blickraten fort. Ein Azimutfenster von Daten bezieht sich auf die letzten Scheiben von Daten, die korrelierten Sichtlinien (LOS) für Mikroexplosionsrückgaben entsprechen. Mit anderen Worten, die Zeit, die zum Sammeln von FFT-Daten und Scheibendaten verbraucht wird, ist klein verglichen mit der Zeit, die die Antenne braucht, um in Azimut über eine Richtung zu streichen. Einige aufeinderfolgende Scheiben von Daten bilden ein Azimutfenster mit korrelierten Zielrückgaben. Die Scheiben eines Fensters werden mit Nachauffindung integriert (PDI), um die Azimutstrahlbreite durch Höhenstrahlbreite durch Reichweitenfenster durch Dopplerfilterauflösung des Verhältnisses von Zellenregenzu Rauschverhältnis zu verbessern. Die PDI-Verstärkung des Azimutfensters wird von der Anzahl von unabhängigen Scheiben in in jeder Zelle abhängen, und drei Scheiben pro Fenster werden als Anpassung an die dB-Strahlbreite bevorzugt. Im allgemeinen tritt Azimutfensterratenverarbeitung an der Blickrate auf, da bei jedem Blick eine neue Scheibe verfügbar ist. Es wird bevorzugt, Azimutfensterergebnisse jedes 0,1 Teil einer Strahlbreite (150 Hz für 45º/Sek. Antennenabtastungsrate) auszugeben, das nur von Blickratenverarbeitung (ungef. 100 Hz.) von Azimutscheiben mit Fenster angenähert werden kann. Verarbeitung mit Azimutfenster tritt mit der Rate von neuen Scheiben auf, d.h. der Blickrate von ungefähr 109,4 Hz. auf und schliesst Nichtwindrückgabebearbeitung und STAE-Zurückweisung ein.
Für untere Stangendaten wird ein Azimut bezüglich der Reichweite durch durchschnittlichen Geschwindigkeitsentzug mit Schwelle mit Leistung belastet pro Reichweitenfenster und ein Azimut durch Reichweite eine waagerechten Windscherungsgefahrenkarte auf Grundlage einer Azimutfensterrate errechnet. Für obere Stangendaten schliessen Errechnungen reflektive Kerndurchmesserschätzung und Geschwindigkeitskartenmerkmalentzug ein.
Ein Blick von Daten entspricht einem ko arenten Verarbeitungsintervall (CPI) oder einer PRF-Verweilung des Radars. Während eines Blicks werden die Daten in einen Eckenwendespeicher in den Prozessor 46 eingelesen. Für einen Rohrleitungsprozess müssen die FFT solcher Reichweitenfenster vervollständigt werden, bevor der letzte Eckwendespeicher voll ankommenden Daten gesammelt wird. Da 2 PRFs mit derselben Zahl von FFT-Punkten (32) vorhanden sind, "atmet" das CPI ein wenig. Im allgemeinen wird das Blickratenverarbeitung in 9,1 msek vervollständigt oder bei 109,36 Hz. für die höchste der beiden PRFs. Eine Zwischenpulsdauer (IPP) ist die Zeit zwischen aufeinanderfölgenden Sendepulsen und atmet ein wenig von PRF zu PRF z.B. mit der hohen PRF von 3937 Hz., IPP= 254 µsek. Im allgemeinen sind konventionelle Unterblickprozesse vorhanden, die in einem CPI auftreten, und diese schliessen das Reichweitenfenster AGC ein, VCXO-Versetzung, und andere Empfänger/Oszillatorsendertests, Steuerungen, und reagierendes Bringen des Befehls auf den neuesten Stand in Erwartung des nachfolgenden Blicks.
Wie in Figur 2 gezeigt ist, zieht die vorliegende Erfindung Trägheitsnavigationssystemsdaten für die Bodengeschwindigkeit, den Schiebewinkel, die Ausrichtung, und die Bewegungsrichtungsmengen vor. Wenn das bestimmte Flugzeug 22, in das die vorliegende Erfindung eingebaut ist, nicht solche Datensoftwaremodule hat, die solche Daten von dem Radar liefern können, dann können Rückgaben der vorliegenden Erfindung zugegeben werden.
Wie in Figuren 4A und 48 gezeigt wird, die Schritte 70-86 genauer veranschaulichen, ist der vollständige Mikroexplosionswindscherungsprozess nach der vorliegenden Erfindung in mehrere Höhen aufgeteilt. Der Prozess der vorliegenden Erfindung, der vorzugsweise in der Zusammenbausprache durchgeführt wird, obwohl Durchführung in einer Sprache wie "C" selbstverständlich auch akzeptierbar ist, beginnt damit, dass der Prozessor 48 eine konventionell belastete, mit Umhüllung aufgefundene, und eingestufte FFT durchführt. Die belastete FFT wird konventionellerweise auf I- und Q- Kanalzeiten abgetasteten Daten in dem Eckwendespeicher durchgeführt. Die FFT wird für tiefere Seitenlappen belastet, um Sichtbarkeit des Hauptstrahlstörechos zu minimieren. Die Umhüllungs(SQRT(x)]ausgabe wird eingestuft, um Rauschen bei 1,4 q anzuordnen. Obwohl eine FFT mit 32 Punkten bevorzugt wird, kann die FFT-Grösse als programmierbar behandelt werden, wenn man Änderungen machen muss, um Azimutfensterlinienratenüberabtasten und geringe Frequenzstabilität während Schwingung einerseits bedenkt, und kohärente Integration maximiert und minimale auffindbare Dopplergeschwindigkeit (MDV) andererseits minimiert. Die Erfindung soll nicht nur in neuen Flugzeugen eingebaut werden, sondern auch als rückwirkende Anbringung an ein wie von der ARINC 708 spezifizierten Standardradar mit einer konstanten Abtastungsrate von 45º/sek eingebaut werden. In der Situation der rückwirkenden Anbringung liefert die FFT mit 32 Punkten einen ausreichenden Kompromiss zwischen der Azimutausgaberate und der MDV. Einbauten, die einstellbare (langsamere) Abtastungsraten liefern, können aber entsprechend im Azimut übermässig abtasten (das heisst, ein Ergebnis in dem Azimut mit einer Rate ausgeben, die grösser als die Zeit ist, die eingenommen wird, um die Strahlbreite von 3 dB. abzutasten) bei einer grösseren FFT-Punktgrösse an der Beanspruchung der Schwingungsstabilitätsgrenzen der MDV des Oszillators 50. Ein Brechpunkt von 100 Hz auf der gepaarten Echobandspez. während Schwingungsmitteln gestattet ein längeres CPI von ungefähr 20 msek (FFT mit 64 Punkten) und seine zugehörige etwas tiefere MDV. Als Ergebnis kann die FFT-Grösse programmierbar sein, und von dem (Steuerbarkeit der Abtastungsrate der Antenne) Einbau abhängig sein. Der Eckwendespeicher speichert Zeitproben in Reichweitenbehältern von 300 m über einem Schwaden von einer minimalen Reichweite des Empfängers bis hinaus zu 15 km. Dieser Reichweitenschwaden liefert die Möglichkeit, ein gefährliches Gebiet 9,25 km (5 nautische Meilen) im Vorhinein aufzufinden wobei sich Austritte über 5 km erstrecken. Dieses erfordert einen Eckwendespeicher von 32 komplexen Zeitproben x 50 Reichweitenbehältern. Die Datenraten in dem Eckwendespeicher werden sich abhängig von den beiden PRFs ändern: a) die hohe PRF hat 127 Reichweitenfenster bei einer Frequenz von 3937,0079 Hz; und b) die untere PRF hat 139 Reichweitenfenster bei einer Frequenz von 3597,1223 Hz. Diese PRFs liefern eine eindeutige Dopplergeschwindigkeitsbedeckung von ±28,8 m/sek. (±56 Knoten oder 64,4 m/sek.). Nach der Belastung liefert die Filterbeabstandung bei 1,8 m/sek. eine Auflösung von ungefähr 3,0 m/sek. (3 dB) und liefert eine minimale auffindbare Geschwindigkeit von weniger als 5 m/sek. Die Belastung auf der FFT wird ausgewählt, um die Sichtbarkeit an einem Dopplerfilter von dem 0,0 m/sek. des grössten Eingabestands fort (z.B. städtisches STAE-Hauptstrahlstörecho, reflektiver Mikroexplosionskern nach Dämpfung mit Reichweitenfenster) gut unter das Rauschen zu bringen. Kombinierte PDI und kohärente Integration liefert Signale an Empfängersättigungseingabenständen ungefähr 77dB über dem Rauschen. Der mittlere Stand hiervon sollte aber vorzugsweise bei ungefähr 65 dB. Max. bei der AGC durch Reichweitenfenster gehalten werden. Die Ausgabe des Prozesses 100 ist die Amplituden(spannungs)umhüllung, die von linearer Auffindung [SQRT(I*I +Q*Q)] erhalten wird, wie konventionellerweise angenähert, die eingestuft ist, um Rauschen zu 1,4 Quanten zu bringen. Die Einstufung ist nur eine Funktion der Belastungsfunktion für die FFT und die Anzahl von Stellen, d.h. eine multiplikative Konstante.
Wenn die FFT-Verarbeitung 100 vervollständigt ist, dann führt 102 das System ein Bringen auf den neuesten Stand mit einer nicht kohärenten Nachauffindungsintegration (PDI) mit Bezug auf die bestimmt PRF über mehrere Blicke durch. Ein gleitendes Fenster mit drei Grad in Azimutbreite (6 Blicke) wird benutzt, um die entsprechenden PRF-Rückgaben von dem Strahl zu integrieren (summieren), um das Verhältnis von Signal zu Rauschen nicht kohärent zu verbessern. Diese Technik ist in militärischen Flugzeugen zum Erdkartenaufzeichnen benutzt worden. Dieser auf Mikroexplosionauffinden angewandter Prozess wird mit Bezug auf Figuren 8A-8C genauer beschrieben.
Um die Störung in dem Rückgabesignal wegen eines Störechos zu verringern, führt 104 die vorliegende Erfindung einen auf Windscherung ausgerichteten, modifizierten, befohlenen statistischen, konstanten Falschalarmprozess durch, der diskrete Zielauffindung und -bearbeitung einschliesst. Die Auffindung/Aufstellung der Mikroexplosionswindscherungsgefahr beruht auf Merkmalen der Radarrückgabe von einer Mikroexplosion. Vertrauen in der Genauigkeit solcher Merkmale wird nur indirekt von dem Signal zum Rauschen gesammelt. Dieser Prozess 104, der mit Bezug auf Figuren 10A-10F genauer beschrieben wird, beseitigt oder verringert die Falschalam- und/oder Geschwindigkeitsneigungseffekte von diskreten sich bewegenden Zielen auf der mit Leistung belasteten Geschwindigkeit und nachfolgenden Gebietsmerkmalen der Mikroexplosion. Diskrete Ziele, mit Seitenlappen oder senkrecht sollen als Heftzweckenreaktion erscheinen und werden mit örtlichen Nachbarschaftsfensterprozessen mit konstanter Falschalarmrate (CFAR) auffindbar sein. Die Definition der CFAR-Nachbarschaft macht die Auffindungsliste weniger empfindlich, gefährliche Windrückgaben anzunehmen, die relativ kontinuierlich sein sollten, ausgerichtet, und ausgedehnt. Die CFAR-Nachbarschatt ist eine Ausrichtung des Fensters in dem Reichweiten-Dopplerraum, der gestaltet ist, um erwarteter Windscherung parallel zu sein. Die Windscherungsgefahr wird immer als eine diagonale Fächerung von Gebieten von naher Reichweite und positivem (oder weniger negativem) Doppler erscheinen, um die Reichweite und negativen (weniger positiven) Doppler sogar in Gegenwart eines vorhandenen Winds (Asymmetrie) weiterzubringen. Ausrichtung der CFAR-Fensterunterschriften enlang dem erwarteten Ort der Windscherungsgefahr macht die Auffindung von Windscherungsrückgaben tiefen Stands weniger empfindlich. Das Fenster ist ein Parallelogramm oder ein Fenster mit schleifenartiger Gestalt, wie in Figur 9 veranschaulicht ist und ist gestaltet, um gefährliche Windscherungen zu umfassen, Die Schwelle wird durch Sortieren der Amplituden der Zellen in der Nachbarschaft gebildet und durch Auswählen derjenige der Zellen, die von dem Maximum (das andere Heftzwecken enthalten kann) fort und in die Nähe der Mittelline geneigt ist, daher ergibt sich ein Ergebnis ziemlich wie ein Durchschnitt über der Nachbarschaft in einem Fall gleichförmiger Amplitude. Dieser Prozess 104 bildet die örtliche Nachbarschaftsschwellenschätzung als eine modifizierte befohlene Statistik und "findet" diskrete Rückgaben "auf". Diese Rückgaben bilden eine Auffindungsliste. Die Zellen auf der Auffindungsliste werden als Diskrete bearbeitet, d.h. durch Amplitudenersatz ausgelassen, um andererseits starke fehlerhafte Neigungen in dem mittleren Geschwindigkeitsentzug zu werden.
Das System führt als nächstes einen mit Amplitude belasteten mittleren Geschwindigkeitsscheibenbetrieb 106 für jede PRF durch, was im wesentlichen die Amplituden in den Dopplerfiltern (Matrix) eines Reichweitenfensters in eine einzige Geschwindigkeit zusammenfallen lässt, die den Wert der Windgeschwindigkeit an der Reichweite darstellt. Die von dem Index des Filters beobachtete Dopplergeschwindigkeit wird durch die Amplitude der Rückgabe in dem Filter belastet und über alle Filter des Reichweitenfensters gemittelt, um einen Ausgabenwert zu bekommen. Zwischenergebnisse der belasteten mittleren Berechnung, die durch diesen Betrieb durchgeführt wird, gestatten Merkmalsentzug, Vertrauensbewertung und zwei der beiden PRF-Windkartenscheibenbildung. Die Details von diesem Schritt 106 werden mit Bezug auf Figuren 11A-11E verstärkt ausgeführt.
Das System schafft 108 dann eine zwei mal zwei Windkartenscheibe durch im wesentlichen Bestimmen, ob die mittlere Standardabweichung für eine Geschwindigkeitsrückgabe (die belastete mittlere Geschwindigkeitsrückgabe) in einer Reichweitenzelle bei einer PRF (in einer PRF-Geschwindigkeitskarte) die Standardabweichung einer Geschwindigkeitsrückgabe an der anderen PRF für die Reichweitenzelle (in der anderen PRF-Geschwindigkeitskarte) ausreichend überlappt, und, wenn eine ausreichende Überlappung besteht, werden die Rückgaben kombiniert, andererseits wird die Rückgabe auf Null gebracht oder leer gemacht. Die Daten, die diesen Prozess 108 (siehe Figuren 12A-12f) eingeben, sind über benachbarte Blicke an derselben PRF im Azimut integriert worden, entsprechend der gewöhnlichen Strahlbreiten(auf das Ziel korrelierten)beleuchtung. Diese PRF-Blicke sind mit Blicken an der anderen PRF verschlungen, die auch korrelierte Zielrückgaben enthalten werden. Da sich die PRFs unterscheiden, werden die PDI-Ergebnisse von den entsprechenden PRFs in einer Reichweite nur bei eindeutigen Reichweiten und irgendwelchen mehrdeutigen Reichweiten des gemeinsamen Integerdivisors korreliert. Da die PRFs vorzugsweise ausgewählt worden sind, um Vielfache von Primzahlen des Reichweitenfensters zu sein, sollte die erste Mehrdeutigkeit, an der die Rückgaben korreliert werden, das Reichweitenfenster multipliziert mit dem Produkt der beiden aufbauenden Primzahlen sein. Da diese aufbauenden Primzahlen beide fast gleich 130 sind, ist diese Reichweite ungefähr 100 Mehrdeutigkeiten entfernt. Es werden Rückgaben in jeder PRF von den nahen Reichweiten (oder dem prinzipiellen Interesse für die Warnung des Piloten, dass es Zeit ist, zu gehen) und weiten Reichweiten, insbesonders wiederkehrenden Reichweiten (STAE). Das hier benutzte Prinzpip ist, dass Rückgaben von den eindeutigen Reichweiten korrelieren werden, d.h. dieselben belasteten Statistiken betreffs der Rückgabe für die Reichweitenzelle als unabhängige Proben kopieren werden, während die Rückgaben von STM nicht korrelieren werden, d.h. nicht kopieren werden, und daher die belastete Statistik verbreiten werden. Diese Korrelation an dem statistischen Scheinbenstand wird im Gegensatz zu sage der Bildung von getrennten, vollständigen Windkarten an jeder PRF bevorzugt, dem Entzug von Reichweitenortsmerkmale (über allen Azimutproben) von höherer statistischer Bedeutung, da ein Zweiwindkartenvergleich einen grossen Geschwindigkeitsspeicher erfordert, und, falls es entschieden würde, dass getrennte Windkarten nicht korreliert wären, dann würde der ganze Blick ausgeschieden. Die Korrelation in Schritt 1078 wird auf Grundlage eines Reichweitenfensters ausgeführt. Für jedes Reichweitenfenster besteht eine vollständige Zwischenstatistik zum Errechnen eines sich ergebenden belasteten Mittels und Streuung. Es bestehen statistische Bedeutungstests für Störungen auf beiden dieser Statistiken, wie unten diskutiert wird. Man trifft eine Entscheidung auf der Grundlage von Reichweitenfenster zu Reichweitenfenster, ob es scheint, dass die beiden Sätze der Statistik von demselben Bestand (d.h korrelierten Rückgaben) kommen, oder ob es scheint, dass sie von zwei unabhängigen Verteilungen (Rückgaben von verschiedenen Reichweiten) entzogen worden sind. Beim Schliessen des Erstgenannten werden die beiden Datenstatistiken kombiniert. Wenn das Letztgenannte geschlossen wird, dann wird das Reichweitenfenster geleert oder auf Null eingestellt.
Der statistische Vergleich kann eine oder beide der folgenden Tests benutzen, um eine Rückgabe für dasselbe Reichweitenfenster und verschiedene PRFs zu akzeptieren oder zurückzuweisen. Wenn die Rückgaben von demselben Gegenstand sind:
µ&sub1;-µ&sub2;=0
wo der mittlere Wert der Geschwindigkeit µ in einem Reichweitenfenster an eine PRF gleich dem mittleren µ&sub2; der anderen PRF ist. Der erste Test benutzt die Statistik
t=(x&sub1; - x&sub2;)/s&sub1;&submin;&sub2;
worin x&sub1; mittlere Geschwindigkeit von PRF1 ist, x&sub2; = mittlere Geschwindigkeit von PRF2
s&sub1;&submin;&sub2; SQRT [ (VAR&sub1;/N&sub1;)² + (VAR&sub2;/N&sub2;)²], was die Standardabweichung des kombinierten Probensatzes ist, worin N&sub1; die Anzahl von Filtern ist, die in der mittleren Berechung von PRF1 benutzt wird, und N&sub2; die Anzahl von Filtern ist, die in der mittleren Berechnung von PRF2 benutzt wird.
Bei einer Bedeutung α (α wird gleich einer kleinen Zahl sein, z.B. 0,01, was ein Versagen oder falsche Rate in dem von dem Test hergestellten Schluss bedeutet). sollten die Rückgaben als unkorreliert zurückgewiesen werden, falls.
-tα/2> t > a/2
worin t die konventionelle Studenten t-Verteilung für N&sub1; + N&sub2; 2 Freiheitsgrade ist. Der zweite Test benutzt:
&sub1;² = &sub2;²
was sich darauf verlässt, dass die Streuungen &sub1;² und &sub2;² der beiden Proben gleich genug sind, um einen Schluss zu unterstützen, dass die Daten von ähnlichen Umständen entzogen wurden. Der zweite Test benutzt die Statistik.
F = SM² / Sm²
worin SM² die grössere Streuungen ist und Sm² die kleinere der beiden Streutingen. Die Rückgaben der beiden PRFs werden zurückgewiesen, wenn:
F > F α/2( nM - 1, nm -1)
worin F die konventionelle F-Verteilung ist.
Beide diese Tests sind gegenüber Schwankungen wegen Abtastungsrauschen sehr tolerant. Für beide dieser Tests, wenn STAE-Rückgaben ein Reichweitenfenster dominieren, werden Änderungen in dem Mittel und der Streuung des Reichweitenfensters ausserhalb der Vertrauensintervalle liegen und zu der Rückweisung der Rückgaben als mcht korreliert führen. Der erste Test mit Benutzung des Mittels wird bevorzugt, und die Leistung der Schritte von diesem Test wird genauer mit Bezug auf Figuren 12A-12F beschrieben. Wenn die Reichweitenfensterdaten akzeptiert worden sind, dann liefern die kombinierten Zwischenstatistiken einen endlichen Wert verbesserter Genauigkeit, und die Scheibe (Reichweite an einem Azimutwinkel) kann dann benutzt werden, um Ausströtrittsmerkmale zu nominieren.
Wenn die obere Stange verarbeitet wird, dann wird eine Liste von Kandidaten hergestellt, das heisst, die Geschwindigkeits- und Amplitudenkarten der oberen Stange werden nach einer möglichen Mikroexplosion durchsucht. Wenn die untere Stange verarbeitet wird, dann stellt 112 das System eine waagerechte Windscherungskarte her, die eine Reichweite durch die Azimutkarte der waagerechten Windscherungsgefahr ist.
Die Geschwindigkeits- und Amplitudenkarten und die Merkmalkandidatenvektoren, die sie begleiten, sind in Schritten 110 und 114 verdichtet in Schätzungen von: a) Radius des Saugzug/Fällungskerns; b) Ablenkungsgeschwindigkeit des Saugzugs; (umgebende vorherrschende Windkomponente) c) Reichweite zur Saugzugmitte, d) Azimutwinkel zur Saugzugmitte; e) Höhe der Saugzugschätzungen; f) Spitzensaugzugkernreflektivität; g) Reichweite zu Spitzenaustritten (Gegen- und Rückenwind); h) Azimut- zu Spitzenaustritten; i) Höhen- zu Spitzenaustritten. Die obere Stangenverarbeitung 110, gezeigt in Figur 4B, führt Saugzugkernidentifizierung mit Benutzung einer nach oben blickenden Geometrie durch, was STAE-Rückgaben und nahe Seitenlappenrückgaben ausschliesst. Sie sucht aber nicht die steilsten verfügbaren nach oben blickenden Winkel. Schätzungen der vorherrschenden Windgeschwindigkeit werden auf der unteren Stange ausgeführt. Die obere Stange wird STAE-Hauptstrahlbodenstörecho und andere Fehler mit einem bescheidenen Blick nach oben vermeiden. Beruhend auf gemessenen Daten mit Benutzung einer Bendix 30 Zoll-Antennenanordnung wird die Bodenstörechorückgabe von STAE ein Minimum herunter 54 dB sein, zweiseitig, über das RF-Band 9,325 GHz., wenn der Strahl 5 Grad über den Horizont angehoben wird. Als Ergebnis kann irgendeine Rückgabe bei sogar relativ geringen Dopplergeschwindigkeiten den Kernwinden zugeschrieben werden. Der Radius des Kerns wird von der Abtastungsvergangenheit und dem Reichweitenprofil der Amplitudenkarten der oberen Abtastung bestimmt. Wenn das Flugzeug immer noch auf relativ hohen Höhen ist, dann beleuchtet die untere Kante des oberen Antennenhauptstrahls Höhen über denjenigen der unteren Stange. Für erwartete gefährliche "nasse" Mikroexplosionen werden diese Höhen in der Nähe oder über der Tiefe des Austritts und/oder dem Wirbel liegen. Obwohl Rückgaben schwach sein können, zeigt ihr Dopplerinhalt eine Änderung über der Höhe des Austritts an, das heisst, diese Dopplerinformation gestattet eine regressive Schätzung der Koeffizienten der Funktionsherstellung (zum Beispiel Leistungsreihe, Analyse) des Austritts in seiner Höhe. Die Abwesenheit von oberer Stangenaustrittsrückgabe bei einer Geschwindigkeitskupplung auf der unteren Stange, eine entwickelte, "trockene" Mikroexplosion (siehe zum Beispiel die Reflektivitäts- und Geschwindigkeitsprofile des NASA-Modells T26, und wird mit einer Neigung zu einer tieferen Tiefe des Austritts gedeutet. Wenn das Flugzeug seine Höhe herablässt, dann werden die von der oberen Stange beleuchteten Höhen näher an den von der unteren Stange untersuchten Höhen liegen (d.h. der Höhenwinkel der unteren Stange dreht sich nach oben, wenn das Flugzeug sinkt). Für die "nasse" Mikroexplosion sollten die beiden Strahlen bessere Höhenprofilschätzungen der Austritte liefern. Dieser Prozess 110 betrifft, Daten von der Geschwindigkeit, der Amplitude, und die Streuungskartenmatrizen zu entziehen, um die gesamte Gefährenschätzung zu tragen, und Gefahrenformulierung logisch zu ermöglichen. Die Prozesse auf den oberen Stangendaten werden aber selbst keinen Schluss über die Tiefe oder die Spitzengeschwindigkeit des Austritts erreichen. Solche Schlüsse und Berechnungen werden an dem Rahmenmerkmalentzugsschritt 114 gebildet, der später diskutiert werden soll, und der Bringen von den entsprechenden Stangen auf den neuesten Stand empfängt, wie verfügbar.
Die von dem letzten Höhenwinkel der oberen Stange hergestellten Daten bestehen aus einer Geschwindigkeitskarte, einer bearbeiteten Amplitudenkarte, einer Streuungs(oder Standardabweichungs)karte und Listen von Kandidatenaustrittsmerkmalen. Diese sollen von Prozess 114 verringert werden, auf Schätzungen von: i) der Saugzugkerngrösse, des Orts, der radialen Bewegung, und der Reflektivität; und ii) den Koeffizienten für das Höhenprofilmodell (Höhe AGL) des Austritts. Während des CFAR-Prozesses 104 werden nur Windrückgaben unbearbeitet weitergegeben, und als Ergebnis, wird die Verarbeitung 110 eine Sache von unterscheidendem Austritt eines zirkulierenden Wirbels, und Saugzugkernrückgaben. Für die Azimutrichtung, die die Mikroexplosionsmitte enthält, werden Reichweitenfenster mit minimalem Doppler und grosser Amplitude vorhanden sein, die an der kürzeren und längeren Reichweite von grösseren Dopplergeschwindigkeiten mit geringerer Amplitude begrenzt sind (d.h. eine ziemlich typische "Klumpen"beschreibung). Um mögliche Dopplerneigung von vorherrschendem radialen Wind zu gestatten, können die Reichweitenfenster, die den reflektiven Saugzugkern enthalten, von Ausströtrittszellen auf der Grundlage der Reflektivitätsänderung um den Mittelliniendoppler unterschieden werden. Obere Stangenaustrittszellen müssen von dem Dopplerzentroid exzentrisch sein und haben kleinere Reflektivitäten relativ zu dem Kern. Im Fall der "nassen" Mikroexplosion kann eine weniger ausgeprägte Amplitudenänderung von dem Kern zu dem Austritt bestehen, aber die Scheibe wird ein bedeutendes Reichweiten- und Dopplerausmass (und Kontinuität) zeigen.
Die Geschwindigkeitsfelder für analytische Modelle einer Mikroexplosion sind von vier Parametern beschrieben worden: 1) einer kennzeichnenden waagerechten Ausmessung; 2) der maximalen Windgeschwindigkeit; 3) der Höhe des maximalen Austritts; und 4) der Tiefe des Austritts. [Siehe TSO-C117, Anhang 1, S. 36]. Diese können entsprechend wie folgt identifiziert werden: 1) R, der Saugzugradius (an der Tiefe des Austitts); 2) um, die maximale Austrittsgeschwindigkeit; 3) zm = 0,22 z*, die Höhe der Spitzengeschwindigkeit (z* ist die Höhe der halben Geschwindigkeit); und 4) zh, die Höhe der maximalen senkrechten Geschwindigkeit, die Tiefe des Austritts. Es ist nicht notwendig, alle vier zu kennen, um das Problem des gesamten Gefahrenfaktors anzusprechen. Um die senkrechte Geschwindigkeitskomponente als eine Funktion des Radius und der Höhe zu bilden:
w(r,z)=λ z* e -(r/R)2[(4-z/z* - 1) - (&epsi;/z*)(e-z/ -1)]
Die Grenzlagenhöhe, &epsi;, ist auf die halbe Geschwindigkeitshöhe des Austritts (aus der Grenzschicht) nach
z* = 12,5 E
und die Einstufungskonstante λ = 4,243 um/R
bezogen. Weiterhin ist der Radius des Saugzugs auf den Radius von der Mikroexplosionsmitte an der maximalen Austrittsgeschwindigkeit für irgendeine Höhe bezogen,
rm/R = 1,1212
Wenn diese Beziehungen und die Beziehung für die Austrittsgeschwindigkeit als eine Funktion des Radius und der Höhe gegeben werden, dann werden Messungen von um, z*, und R, das heisst, die Bestimmung von drei unbekannten Modellkoeffizienten von drei unabhängigen Messungen für eine Beschreibung der senkrechten Windfelder auf tiefen Höhen ausreichen. Dieses folgt von dem Mangel der Empfindlichkeit auf höheren Höhen des Austritts zu den Details der Grenzschichtströtritt. Die kennzeichnende Höhe des Austritts kann von Messungen der Spitzenaustrittsgeschwindigkeit an zwei verschiedenen Höhen bestimmt werden. Man betrachte
u(r,z) = (λR²/2r) [ 1 -e-(r/R)2][e-z/z* - e-z/],
die radiale Austrittsgeschwindigkeit von zwei Messungen des Radius und der Geschwindigkeit des Spitzenaustritts auf zwei verschiedenen Höhen, die gelöst werden können, um um und z* zu ergeben. Für z»&epsi;, unter Benutzung der Ergebnisse für den Einstufungsfaktor λ als eine Funktion der Spitzenaustrittsgeschwindigkeit und des Saugzugkernradius ist der Spitzenaustritt auf der Höhe AGL z&sub1;
u&sub1; u(z&sub1;) 1,354 um e -(z1/z*)
Die Taylorsche Reihenausdehnung über die Stelle z=z* gibt in der ersten Ordnung,
u&sub1; = u(z&sub1;) - 0,4981 um [2 - (z&sub1;/z*)]
u&sub2; = u(z&sub2;) - 0,4981 um[2-(z&sub2;/z*)]
Dann
z* = 0,5 *[u&sub1;*z&sub2; - u&sub2;*z&sub1;]/[u&sub1; -u&sub2;]
und
um 1,004*[u&sub1;z&sub2; - u&sub2;z&sub1;]/[z&sub2; -z&sub1;]
Man kann dann festlegen, dass, wenn die analytischen Funktionen und ihre Koeffizienten der Osegura-Bowles-Beschreibung der Mikroexplosionsströtritt gegeben sind, die Modellkoeffizienten um und z* von zwei Messungen des Austritts (u) und der Höhe (z) bestimmt werden können, da die Komplexität der analytischen Funktionen verringert ist. Mit Bezug auf Messfühlerverarbeitungsgestaltung für die Gefahrenskennzeichnung in der wahren Welt sollte die Auswahl eines geeigneten Modells, für das Koeffizienten von gemessenen Daten bestimmt werden sollen, die wesentlichen Merkmale der Phänomene reflektieren, die gebildet werden. Ein bemerkbares Versagen des exponentialen Modells für das senkrechte Profil der Oseguera-Bowles-Gleichungen ist die Abwesenheit von Wirbelbeschreibung. Wahre Weltbeobachtungen und numerische Simulierung von Mikroexplosionen schliessen Wirbelbildung ein, die den exponentialen Zerfäll abrundet und zu Eintritten auf Höhen über der Wirbelmitte führen kann. Die funktionale Abhängigkeit der Oseguera-Bowles- Gleichungen für den Austritt in der senkrechten Ausmessung ist nicht in guter Übereinstimmung mit Beobachtung auf Höhen, die stark über der Höhe des Spitzenaustritts zm liegen. Gute Modelle werden zwei Eigenschaften liefern. Zuerst mussen sie eine gute Anpassung liefern, in dem normalen Richtung von wenigstens einer mittleren quadratisch gekrümmten Anpassung an die beobachteten Daten. Im allgemeinen werden bessere Anpassungen durch erhöhte Komplexität erhalten, zum Beispiel zusätzlichen Leistungsausdrücken. Zweitens müssen sie robust sein und die unbekannten Koeffizientenwerte müssen betreffs der Daten leicht lösbar sein.
Das einfachste Modell ist, anzunehmen, dass der Austritt über der Höhe konstant ist. Im Prinzip kann eine einzige, untere Höhenstange von Daten eine einzige Stelle von Daten liefern, und, wenn eine Bestimmung an der unteren Stange des Kennzeichnungsradius gegeben ist, dann kann eine Schätzung des senkrechten Winds und der Gefahr hergestellt werden. Dieses ist im wesentlichen das Ergebnis, das von Bowles (29ste IEEE Conference on Decision and Control, 5.-7. Dezember 1990 - Gleichung 9) beschrieben wird, wo sich eine lineare Abhängigkeit für senkrechte Geschwindigkeit ergibt.
Betrieb von zwei Höhenstangen liefert ein besseres Mittel, um Daten für die Koeffizienten der Funktionen zu erhalten, die den Austritt in radialen und senkrechten Ausmessungen herstellt. Zuerst wird Bestimmung der kennzeichnenden radialen Ausmessung in der Abwesenheit von sich auf dem Boden bewegenden Verkehr und Hauptstrahlstörecho an der oberen Stange genauer sein als wenn man andererseits nur die Annäherung mit der unteren Stange benutzt. Zweitens kann die zweite obere Höhenstange eine zusätzliche Datenstelle in dem Höhenprofil liefern Eine zusätzliche Datenstelle ist dafür wichtig, um das senkrechte Profil mit einem zusätzlichen Grad von Bildungsfreiheit zu beschreiben.
Ein lineares Modell in der senkrechten Ausmessung für den Austritt wird in der vorliegenden Erfindung benutzt. Andere Funktionen mit nur zwei unbekannten Koeffizienten können als möglich betrachtet werden. Die Details des tatsächlichen Modells schliessen in der Tat ein nicht lineares Bilden des Austritts in der Grenzschicht ein, aber ohne zusätzliche Unbekannte. Ein wichtiges Merkmal des linearen Modells ist die Übereinstimmung mit numerischen Simulierungen und die relativen Unempfindlichkeiten ihrer Koeffizienten gegenüber Störungen der Daten relativ zueinander, nicht lineare Modelle mit nur zwei Koeffizienten. Es würde scheinen, dass Modelle mit drei unbekannten Koeffizienten in der senkrechten Ausmessung die mit drei unabhängigen Höben von Daten gelöst werdeii können, wenig betreffs einer Modellwiedergabegüte bieten. Daten von numerischen Simulierungen zeigen an, dass man erwarten kann, dass die senkrechte Geschwindigkeit auf tieferen Höhen ziemlich linear ist und eine sich verringernde quadratische Tendenz zeigt, wobei all dieses Beweis des Geeignetseins von linearer Austrittsnachbildung ist. Es würde scheinen, dass eine kleine Erhöhung in Überbestimtritt (LMS-Koeffizientenbestimmung) gegenüber dem Verlust an Zeit usw. der zusätzlichen Stange unpassend ist.
Das Verständnis der obigen Verhältnisse, das von den Erfindern hiervon erkannt wurde ergab die Gestaltung des Systems, um die oberen und unteren Stangenmessungen zu benutzen. Die beiden Höhenmessungen gestatten im Prinzip Bestimtritt des Spitzenaustritts und eine der kennzeichnenden Höhen. Die untere Stangenmessung bestimmt im allgemeinen den Austrittsradius und die Spitzenaustrittsgeschwindigkeit, da die Messung auf tieferen Höhen ist wo die TSO- Gleichungen am wirksamsten sind. Die kennzeichnende Austrittshöhe kann erhalten werden, ob durch eine formale oder angenäherte regressive Lösung (wie oben umrissen) oder durch eine Nachschlagtabelle.
Anlänglich sind während des Prozesses 110, wie genauer mit Bezug auf Figuren 15A - 15I diskutiert wird, Kandidatenmikroexplosionen winkling angeordnet, indem sie über die Winklelscheiben der Karte laufen. Potentielle Mikroexplosionen werden durch kontinuierliche Läufe in der Richtung der Ordnung ihrer Austrittsreichweitenmerkmale definiert. Dieses heisst, dass jede Scheibe wie folgt klassifiziert ist: a) "normal", (+1), wo die Reichweite zum Spitzenrückenwind grösser als die Reichweite zum Spitzengegenwind ist, das ist der Ausfluss. b) "umgekehrt", (-1), wo die Reichweite zum Spitzenrückenwind geringer als die Reichweite zum Spitzengegenwind ist, das ist der Einfluss, und c) "unbestimmbar", (0), wo es aus verschiedenen Grnden keine Berichte für Rücken- und Gegenwindreichweiten gab, zum Beispiel kann die Gegenwart von nur Rauschen in allen Reichweitenfenstern null Dopplerberichte herstellen. Läufe sind als Folgen von Scheiben über die Strahlbreitenordnungsklassifizierung mit identischen oder verträglichen Klassifizierungen definiert. Die Scheiben sind in Azimutstrahlgrenzen enthalten. Zum Beispiel betrachte man die folgenden Läufe: A) +1 +1 +1 +1 0 - 1 0 +1 -1 -1 +1 0 0 B) +1 -1 0 +1 -1 0 -1 +1 0 0 0. Fall A schlägt vor, dass die ersten 4 oder 5 Strahlrichtungen wenigstens die Richtung ihrer Austritte aufeinander bezogen haben. Die neunte und zehnte Winkelscheibe kann einen Kandidaten liefern (da die Reihe von Positiven von einer Reihe von Negativen gefolgt wird), aber die anderen scheinen Rauschen zu sein. Fall B scheint ganz Rauschen zu sein. Man kann sagen, dass Fall A bei Scheibe 1 startet und bei Scheibe 5 stoppt, da der Beendigungszustand für einen Lauf eine Änderung des Vorzeichens ist. Für eine gegebene Anzahl von Azimutscheiben in einer Stange besteht eine Grenze auf der Anzahl von Mikroexplosionskandidaten als nicht verbundene angrenzende Stränge oder Läufe, je nach der Anzahl von angrenzenden klassifizierten Zellen, die benutzt wird, um einen Mikroexplosionskandidaten zu definieren. Definieren der Anzahl von angrenzenden Zellen für einen solchen Strang wird ein begrenzender Faktor bei dem Akzeptieren von Mikroexplosionskandidaten. Man sollte aber bemerken, dass der reflektive Saugzugkern mit demselben Durchmesser bei näheren Reichweiten mehr Zellen als an maximaler Reichweite erregen wird. Für eine Warnung von 30 Sek, dass es Zeit zum Fahren ist auf einem 400 m kleinen Saugzug akzeptiert der Prozess einen kleinen Mikroexplosionskern bei einer Reichweite von ungefähr 3,2 km, d.h. einem Winkelausmass von 0. 125 Radian (7,1 Grad) oder zeigt ihn an. Ein kleiner reflektiver Mikroexplosionskern (+20 dBz.) erregt Winkelscheiben in der 3 dB Strahlbreite der Strahlmitte. Da eine erregte Scheibe für alle 0,418 Grad des Rückgabeausmasses ausgegeben wird, sollte eine Stellenrückgabe 7 angrenzende Scheiben erregen und die trockene Mikroexplosion bei der Reichweite von 3,2 km sollte 7,2 +16,99 = 24 Zellen (von einer Gesamtheit von 110 für eine grobe Bedeckung von 123 Grad) erregen. Der Prozess 110 findet so einen Mikroexplosionskern mit einem Durchmesser von 0,5 km bei einer Reichweite von ungefähr 3 km auf Verbundene angrenzende Stränge mit gleichem Richtung, die durch eine kurze Unterbrechung getrennt sind, sind Kandidaten, die mit Benutzung von konventionellen Stranginterpolationsfunktionen, k, kombiniert werden sollen, wie Einstellen aller Kandidaten in einen Strang von sieben Kandidaten auf dieselben Klassifizierung, wenn sechs von sieben dieselbe Klassifizierung haben und der nicht passende Kandidat in der Mitte ist. Es könnten selbstverständlich andere kombinierende Verfahren benutzt werden. Wie man unten sieht, wird das Winkelausmass des Strangs durch den Winkel gemittelte Austrittsmerkmale beeinflussen. Die obere Stange ist gegenüber sich auf dem Boden bewegenden Zielanzeigen (GMTI) viel weniger empfindlich als die untere.
Von der Verarbeitung von der Schlaufe über die Winkelscheibe tritt eine Liste von Kandidaten (angrenzender Lauf) mit beobachtetem Ausmass (Start und Stopp) aus. Diese sind nach Grösse geordnet, und, um nachfolgende Verarbeitung zu begrenzen, kann die Anzahl von Kandidaten, die nachfolgend betrachtet wird, nur aus den wemgen grössten bestehen. Man bemerke, dass für ein Kriterium von 17 angrenzenden Zellenminimums (da der obere Stange CFAR-Prozess nicht eine Kerbenentleerung benutzen wird, werden keine minimalen aufindbaren Geschwindigkeitsgrenzen für das Winkelausmass des Saugzugskerns bestehen) nur ein Maximum von nicht mehr als 8 Mikroexplosionskandidaten bestehen kann, unter Gestattung von angrenzenden Läufen auf den Grenzen. Jeder Kandidat wird dann betreffs seines oberen Stangenmerkmals untersucht. Diese werden folgendes einschliessen: i.) einen mit Amplitude belasteten Azimutzentroid, ii) eine mit Amplitude belastete durchschnittliche radiale (Ablenkungs)Geschwindigkeit, iii.) einen mit Amplitude belasteten Reichweitenzentroid, iv.) eine mit Amplitude belastete Standardabweichung (Saugzugkernradius), v.) einen durch Strang gemittelten Spitzenaustritt (v&spplus;, v&supmin;), vi.) durch einen Strang gemittelten Radius des Spitzenaustritts (R&spplus;, R&supmin;), und vii.) eine mit Amplitude belastete Höhe der Spitzenaustrittsdaten. Die oben genannten "durch Strang gemittelten" Mengen beziehen sich auf Mitteln über den Austrittsmerkmalen der Scheiben in einem Kandidaten. Für den Austrittsradius und die Austrittsgeschwindigkeit nimmt man an, das die Mikroexplosion ein axialsymmetrischer Zylinder ist, es könnte aber eine Ellipse mit zusätzlichen Modellkoeffizienten benutzt werden. Austrittsspitzengeschwindigkeiten können sich wegen der durchschnittlichen Ablenkung in ihrer Grösse unterscheiden. Für jede Scheibe stellen die Spitzenaustrittsgeschwindigkeiten und Reichweiten Proben dar, die von dem axialen symmetrischen Modell eingepasst werden.
Der Radius und die radiale Geschwindigkeit des Spitzenaustritts werden von Summierungen über dem winkligen Ausmass der Kandidatenscheiben bestimmt. Diese können als funktionale oder räumliche Durchschnitte beschrieben werden. Für die Geometrie einer radialen symmetrischen Mikroexplosion, wie in Figur 13 gezeigt ist, erfordert die Projektion des Austrittsradius auf die Sichtlinie, dass das System Reichweiten für den Austritt von (unter Annahme eines Gegenwinds bei naher Reichweite):
R&supmin;(θ) = Ro cos (θ) + r cos [φ&supmin;(θ)]
R&spplus;(θ) = Ro cos (θ) + r cos [φ&spplus;(θ)]
berichtet, wonn R&supmin; die Reichweite zu Gegenwindaustritt, R&spplus; = die Reichweite zu Rückenwindaustritt. Ro = die Reichweite zu der Mitte der Mikroexplosion, r = der Radius des Austrittsmaximums, θ = der Azimutwinkel von der Sichtlinie zwischen dem Radar und der Mute der Mikroexplosion, φ(θ) = der Winkel zwischen dem Mikroexplosionsradius zu der Austrittsstelle und die Sichtlinie zwischen dem Radar und der Austrittsstelle. Für eine solche Geometrie bestehen zwei Werte für φ(θ), die entweder der Gegen oder Rückenwindaustrittsstelle entsprechen, d.h.
sin[φ(θ)] = (Ro/r) sin (θ)
cos [φ&spplus;&submin;(θ)] = ±{1 - sin ²[φ(θ)]}0,5
Dieses heisst, dass das integral der Summe der Reichweiten an beide Austritte über die winklige Umfassung der Mikroexplosion (sin [Δθ] 2r/Ro]) bestimmend ist,
Das Integral über die Winkelumfassung kann von der endlichen Summierung über die Winkelumfassung angenähert werden, d.h.
worin Nj = die Anzahl der Azimutscheiben für die Ausdehung des jten Kandidatenmikroexplosionsstrangs, δθi die Azimutwinkelbreite der iten Scheibe, d.h. der Änderung des Winkels zwischen benachbarten Austrittsschätzungen und R&spplus;-i die Reichweite von dem Radar zu dem Rücken- (+) oder Gegen- (-) windaustritt, so dass
In einer allgemeineren Weise, die die Rundung von wenigstens den Winkelgrenzen voraussieht, kann die Summierung über die Austrittsreichweiten benutzt werden, um den Radius des Austiitts an der Höhe als
r = Ro arcsin [(K1*Σ/Ro) +K2]
zu schätzen, worin
und die Konstanten K1 und K2 wie folgt definiert sind
i) für normale Zustän(le (gegenüberliegender Winkel liegt innerhalb der Grenzen)
K1 = 0,25, K2=0,0
ii) für den Zustand, in dem θ&sub1; auf der (Start) Grenze liegt,
K1 = 0,50, K2 = sin(θ&sub1; - θo)
iii) für den Zustand, in dem θ&sub2; auf der (Stopp) Grenze liegt,
K1 = K2 = - sin(θ&sub2; - θo)
Der Entzug von r, dem Austrittsradius hängt davon ab, dass wenigstens eine Kante der Mikroexplosion nicht von der Grenze ( und dass der Winkelzentroid innerhalb der Abtastung liegt) überschattet wird. Wenn die ganze Abtastung von einem einzigen Strang gefüllt ist (beide Grenzen werden überschattet), dann nimmt man an, dass kein Grenzüberschatten besteht. Der Unterschied zwischen den Austrittsgeschwindigkeiten zu irgendeinem Radarazimut sind aufeinander bezogen, in der Weise wie der Radius, durch
Dieses Integral kann aber nicht so leicht vereinfacht werden. Es ist eine Funktion des Verhältnisses des Austrittsradius (r) und der Entfernung zu der Mikroexplosionsmitte (Ro), d.h. die winklige Ausdehnung der Mikroexplosion [Δθ/2 = arcsin(r/Ro)], und kann mit einer Nachschlagtabelle für eine Kurve wie in Figur 14 tabelliert werden. In einer Weise zur Voraussehung von Grenzzustandskonflikten,
worin x = Ro/r und δθ = der Winkelschritt zwischen Scheiben. Das Integral kann als eine tabellierte Funktion in x und der Reichweite der Integration angesehen werden. Der Wert von diesem Integral ist fast ziemlich gleich zu dem Sinus der oberen Grenze auf der Integration und kann geeigneterweise als folgendes gebildet werden. I(x,θ) = I(θ) = sin (θ).
Wenn gegeben ist, däss r und W vorher bestimmt worden sind, dann kann v, gefunden werden. Diese Berechnung hängt im Prinzip nicht von dem Überschatten der Winkelgrenzen ab sie wird aber wegen ihrer Benutzung des Austrittsradius unter Überschatten leiden.
Der waagerechte Windscherungsbeitrag zu der aerodynamischen Gefahr, wie in Schritt 112 bestimmt wird, was den Kriterien folgt, die von R.L. Bowles von NASA (R.L. Bowies, Windshear Detection and Avoidance: Airborne Systems Survey, 29th IEEE Conference on Decision and Control. Honululu HI 5. Dezember 1990, was hier durch Bezug einbezogen ist.) dargelegt werden, um zu der Reichweitenrate der Änderung der waagerechten Windgeschindigkeit proportional zu sein. Die endlich ausgegebene Gefahrenmenge wird weiterhin von der Flugzeuggeschwindigkeit eingestuft, die entlang der bestimmten Azimutscheibe projiziert wird, und der Beschleunigung der Schwerkraft. Diese dimensionellen Einstufungen dienen zunächst dazu, um das Ergebnis von einer Raumableitung in eine Zeitableitung (daher eine Beschleunigung) umzuwandeln, und es dann in Einheiten der Beschleunigung der Schwerkraft auszurücken. Die vollständige Karte des Azimuts zur Reichweitenwindgeschwindigkeit, und die entsprechende eingestufte Amplitude (frei, die Radarquerschnittskarte), werden auf der Blickrate auf den neuesten Stand gebracht, und in Schritt 108 gespeichert. Die Hauptaufgabe bei dem umwandeln 112 der Geschwindigkeitskarte in eine Gefahrenkarte ist der Entzug eines Geschwindigkeitsgradienten entlang den radialen Linien. Dieses wird mittels einer linearen Anpassung über ein veränderliches Fenster von wenigstens drei Stellen vervollständigt. Das Fenster wird so ausgewählt, um eine bedeutende Radarmessung auf jeder Seite sicherzustellen. Hierzu wird ein Test benutzt, der die entsprechende Radaramplitudenkarte verwickelt. Ein sich bewegendes Fenster mit veränderlicher Grösse wird benutzt, da es ein rechenmässig einfacher Weg ist, um sicherzustellen. dass der Gefahrenfaktor in einer vernünftigen Weise über einen 'Spalt' oder schwachen Punkt in der Radarrückgabe interpoliert. Eine solche Situation wird in der unteren Stange angetrotfen, wenn eine Störechokerbe (eine Reichweitenzelle, wo die Verarbeitung des Hauptstrahlstörechos verursacht hat, dass die Zelle geleert wird) in der Geschwindigkeitskarte enthalten ist. Das Kriterium zum Auswählen eines Fensters um eine Stelle besteht, um genug Leistung auf jeder Seite zu haben. Genauer gesagt, ein Fenster ist für die Schätzung des Geschwindigkeitsgradienten akzeptierbar, wenn die Summe der Amplituden (j,i) von Zellen näher in der Reichweite, und die Summe von Amplituden in Zellen weiter in Reichweite die Schwelle überschreiten.
worin i der Index der Reichweitenzelle ist, j der Index der Azimutzelle, nr die Anzahl von Reichweitenfenstern ist, na die Anzahl von Azimutzellen, die Windkartenscheibe, und K die durchschnittliche Anzahl von Zellen in dem veränderlichen Fenster ist. Die Schwelle T muss für jede Azimutscheibe "j" individuell errechnet werden. Beim Bestimmen der Leistungssumme in den nahen und fernen Teilen des Reichweitenfensters wird das Fenster, auf das die Errechnung zentriert ist, die Hälfte ihrer Amplitude zu jeder Seite beitragen. Die einzige zusätzliche Komplikation kommt von den nahen und fernen Kantenzuständen. Diese werden von Anfang an gehandhabt, indem man ausrechnet, wie viele Zellen auf jeder Kante notwendig sein werden, um die Leistung 2T einzufangen. Diese Kantengebiete werden alle gleichzeitig errechnet, und der Körper der Errechnung schreitet von der ersten Zelle nach dem nahen Kantengebiet zu der letzten Zelle vor dem fernen Kantengebiet fort.
Eine rechnerische Verbesserung, die benutzt wird ist, eine Anordnung zu errechnen, ist.
an dem Start von jeder Scheibe. Alle Summen, die bei der Bestimmung der veränderlichen Fenster berechnet werden müssen, sind Unterschiede zwischen Ausdrcken in dem Vektor 'S'. Dieses spart einen grossen Teil von Errechnung zu Kosten einer bescheidcnen Menge von Zwischenspeicherung ein. Die genauen Details des Fensteralgorithmus werden mit Bezug auf Figuren 16A-16G beschrieben. Das System bestimmt in einem individuellen Fenster eine Schätzung des radialen Gradienten der Geschwindigkeit. Dieses erfordert eine lineare, wenigstens quadratische Anpassung, und, solange die Amplituden verfügbar sind, können sie benutzt werden, um die Stellen in der Anpassung zu belasten. Die Prozedur ist standardmässig. Man betrachte die belastete Summe von quadrierten Abweichungen von einer hypothetischen Linie als eine Funktion der veränderlichen Neigung und Unterbrechung. Wire ergreifen diese Gelegenheit, um unsere unabhängige Veränderliche mit den richtigen Einheiten der Zeit zu definieren. Man lasse:
worin ΔR die Reichweitenfenstergrösse in Meter ist und V jeweils die Flugzeuggeschwindigkeit in Meter Meter/Sekunde, und θ die Azimutscheibe. In den folgenden Gleichungen bezeichnen die Indizes "f" und "s" die ersten und letzten Reichweitenfenster in dem Fenster. Die Summe von quadrierten Abweichungen von einer hypothetischen Linie kann bestimmt werden, und durch den Aufbau wird die abgeleitete Neigung die erwünschte Schätzung der Beschleunigung sein:
Hiervon kann eine Matrixgleichung hergestellt werden, von der wir nur die Neigung für unsere Zwecke benötigen:
Die erwünschte waagerechte Windschergefähr für die Reichweite und die von Schritt 112 bestimmte Azimutzelle m/g, wobei g die Beschleunigung der Aschwerkraft ist, oder 9,8 Meter/Sek.
Entzug 114 von Merkmalen von der unteren Stange betrachtet nur solche Untergebiete des Reichweiten-Azimutraums in der unteren Stange, die "unter" Mikroexplosionskandidatengebieten von der oberen Stange (d.h. stark reflektive Saugzugkerne) liegen. Es besteht kein Wettbewerb der Art "was kam zuerst, das Huhn, oder das Ei" zwischen den entsprechenden Höhenstangen. Der Prozess 114, der genauer mit Bezug auf Figuren 17A- 17G diskutiert werden wird, wird die letzten Geschwindigkeitskartendaten von der unteren Stange und die letzten oberen Stangenmerkmale benutzen. In jedem Fall kann die Ausgabe des Prozesses nicht als gültig angesehen werden, bis beide Datensätze bestehen. Nach der ersten Stange wird der Prozess 114 an der Vervollständigung der letzten Stange ausgeführt, wobei die oberen und unteren Stangendatensätze sich sprungweise bewegen, um die neueste Information zu erhalten. Ungeachtet welcher Sprung vorne ist, wird der Entzug von Merkmalen von der unteren Datenstange auf den neuesten Stand gebracht. Wenn die obere Stange der führende Sprung ist, dann werden die alten unteren Stangenkartendaten unter der Annahme wieder verarbeitet, dass neue obere Stangenkandidaten vorhanden sind. Wenn der untere Stangensprung führt, dann können die neueren Kartendaten entwickelte Merkmalinformation enthalten. Der Entzug von Austrittsmerkmalen von den unteren Stangendaten ist analog zu den Verfahren, die für die obere Stange benutzt werden Wenn ein Gebiet des Raums, das unter einem Saugzugkernkandidaten liegt, identifiziert worden ist, dann wird das entsprechende untere Stangengebiet nur dann als ein Mikroexplosionsaustrittskandidat akzeptiert, wenn er wirklich ein Austritt ist (d.h. Wirbelmöglichkeiten werden ausgeschlossen) und wird durch auswärtiges Suchen der Reichweite und des Azimuts für benachbarte Austritte ausgedehnt. Die ausgedehnten Gebiete werden dann durch geometrischen funktionakles Mitteln und Amptitudenbelastungsprogramme verringert, um Austrittzentroide in der Reichweite, der radialen (Ablenkungs)Geschwindigkeit, und Azimutwinkel und Austrittsschätzungen für eine durchschnittliche Spitzenaustrittsgeschwindigkeit zu erhalten, durchschnittliche Reichweite des Spitzenaustritts. Die Höhe des Spitzenaustritts wird für die Strahlhöhe AGL an den Anpassungsreihenweiten für den Spitzenaustritt bestimmt.
Die oberen und unteren Stangenmerkmale werden gruppiert und für nachfolgende Benutzung in Ausgabengruppen verdichtet. Der Prozess 116, der mit Bezug auf Figuren 18A-18C genauer beschrieben wird, kennzeichnet die Gefahr von dem Saugzug entlang den Gleitweg mit Benutzung des axial-symmetrischen Modells der Strömung von den reaktiven Windscherungsauffindungsgleichungen TSO-C-117, die die sogenannten Oseguera-Bowles-Gleichungen sind. Es werden drei Parameter benötigt, um die senkrechte Geschwindigkeit bei irgendeinem Radius und Höhe AGL (unter 1000 Fuss) zu definieren: i) Höhe des halben Geschwindigkeitsaustritts (Austritt der Grenzschicht) ii) Saugzug- (Fällungs)wellenradius und iii) Spitzenaustritt. Aus Gründen der logischen betrieblichen Trennung wird der Prozess, der die Saugzugschätzung entlang des Gleitwegs enthält, die Höhe des halben Geschwindigkeitsaustritts bestimmen, und die Spitzenaustrittgeschwindigkeit von Eingaben des Spitzenaustritts an den verschiedenen Höhen. Die Einstufung der waagerechten Geschwindigkeit (und der Windscherung) als eine Funktion der Höhe ist nur eine Funktion der halben Geschwindigkeitshöhe des Austritts. Von der Saugzugschätzung werden auch Austrittsmerkmale austreten, insbesonders Spitzenwindänderung (Δv) und Radius des Austritts, was eine Schätzung des Spitzengefahrenfaktors liefern kann. Prozesse vor Schritt 116 haben bestimmte Merkmale von Mikroexplosionskandidaten bestimmt, insbesonders den Radius des Saugzug-(Fällungs)kerns, den Radius der radialen Spitzengeschwindigkeit, und die Grösse (und die Richtung) des Spitzenaustritts. Der Ort dieser Kandidaten in der oberen Höhenstange wurde benutzt, um eingeschränkte Suchungen in der unteren Stange einzuleiten. Zu dieser Stelle sind der Radius und der Austritt für beide Höhenstangen bekannt, d.h. wenigstens zwei verschiedene Höhen über dem Bodenstand. Kennen der Austrittsgeschwindigkeiten auf zwei Höhen wird die Bestimmung von Bildungsfunktionen des Höhenprofils gestatten, die zwei Freiheitsgrade haben wird, d.h. zwei Bildungskoeffizienten. Von solchen Funktionen ist ein lineares Modell hier wichtig, für seine Übereinstimmung mit numerischen Simulierungen und gemessenen Daten auf Mikroexplosionen, die Wirbel enthalten. Diese Daten können als Festlegen des Gebiets des Einflusses an dem Oberteil eines Zylinders für die senkrechte Strömung gedeutet werden, die die Mikroexplosion und das Höhenprofil entlang dem Umfang des Zylinders für den Ausfluss enthalten. Mit gegebener Massenkontinuierlichkeit als eine gute Kennzeichnung der Strömung können Schätzungen des senkrechten Winds erhalten werden. Die in diesem Prozess gemachten Annahmen schliessen die folgenden ein: i) die Tiefe des Austritts (Höhe des Wirbelrings) ist eine Funktion des Saugzugradius; ii) die Höhe AGL des Spitzenaustritts ist eine Funktion der Austrittsspitzengeschwindigkeit; iii) der Spitzenaustritt ist eine einfache Funktion der Höhe über der Höhe des maximalen Austritts; iv) die senkrechten und radialen Geschwindigkeiten sind einfache symmetrische Funktionen in der radialen Domäne; und v) die Gestaltfunktionen für die Geschwindigkeitsfunktionen können in ihrer Höhe und radialen Abhängigkeiten getrennt werden. Insbesonders heisst eine lineare Abhängigkeit des radialen Austritts in der Höhe, dass Kennen des radialen Spitzenaustritts auf zwei verschiedenen Höhen ausreicht, um den gesamten Gefahrenfaktor an allen Stellen innnerhalb des Zylinders festzulegen, der von der Tiefe des Austritts (d.h. Höhe des Ringwirbels) und dem Radius des Spitzenaustritts definiert ist. Tatsächlich, wenn man annimmt, dass die Modelle einfach genug sind, dann können die gemessenen Merkmalsdaten die Unbekannten in den Modellen überbestimmen, und wenigstens eine mittlere Quadrat(LMS)lösung kann hervorgerufen werden. Die Genauigkeit des Bildens (d.h. Erhöhen der Anzahl von unbekannten Koeffizienten) kann mit dem Ergebnis von einem genaueren Gefahrenportrait erhöht werden. Die wichtige Messung der Nützlichkeit eines Modells ist aber die Robustheit, mit der es weiterhin die Winde einer Mikroexplosion bilden wird, die von den idealen Annahmen der analytischen und numerischen Modelle abweichen werden, (z.B. vielfache Wirbel, asymmetrische, verschiedene Grenz/Umgebungsabhängigkeiten).
Der Rest dieses Abschnitts führt die Schlüsselverbindungen in der Kette von Modellen ein und schliesst mit vollständigen mathematischen Betrieben zum Umwandeln der Merkmalsdaten in eine gesamte Gefahrenvorhersage entlang dem Gleitweg.
Mathematische Modelle für axiale symmetrische Mikroexplosionsströmung sind vorgeschlagen worden. Die Oseguera-Bowles-Gleichungen (Rosa M. Oseguera, und Roland L. Bowles, A Simple, Analytic 3-Dimensional Downburst Model Based on Boundary Stagnation Flow, NASA TM-100632, Juli 1988) befriedigen Massenkontinuierlichkeit und führen Grenzschichteffekte ein. Vor kurzem hat Vocroy (Dan D. Vicroy, A Simple, Analytical, Azisymmetric Microburst Model for Downdraft Estimation, Feb. 1991) solche Gleichungen in der Radiusausmessung verfeinert. Eine Tatsache beider dieser Modelle ist die Abwesenheit eines Wirbelrings, was sofort offensichtlich ist, wenn man Feldmessungen und endliche numerische Element/Unterschiedssimulierungsergebnisse beobachtet. Wie von Vicroy gezeigt wird, überschätzt das einfache analytische Bilden in der Höhenausmessung die Grösse des radialen Spitzenaustritts über der Grenzschicht. Das Modell wird durch Massenkontinuierlichkeit auch die senkrechte Komponente in den Saugzugkerngebieten überschätzen. Es besteht auch eine begrenzte Grundlage der Enmpfindlichkeitsbeobachtungen von axialen symmetrischen Mikroexplosionen von numerischer Simulierung von Proctor (Fred H. Proctor, "Numerical Simulations of an Isolated Microburst. Part II. Sensitivity Experiments", J. Atmospheric Sciences, Vol 46, Nr. 14, 15. Juli 1989, S. 2143-2165). Diese Simulierung schliesst einen vollständigen meteorologischen anlänglichen Zustandssatz der Instabilitäten ein, die oben liegen und die Herunterexplosion antreiben. Durch ändern dieser Zustände können axiale symmetrische Mikroexplosionen verschiedener Arten simuliert werden und auf Abhängigkeiten beobachtet werden. Wie in Figur 5 gezeigt ist, ist die Tiefe des Austritts (Höhe des Wirbelrings) eine ziemlich einfache Funktion des Fällungswellenradius. Die Nässe oder Trockenheit der Mikroexplosion ändert die Tiefe des Austritts nicht. Wie in Figur 6 gezeigt ist, ist der radiale Austritt als eine Funktion der Höhe ziemlich linear und hält nicht mit einem exponentialen Schwanz an, wie von den analytischen Modellen vorgeschlagen wird. Für Datenhöhen unter der Tiefe des Austritts kann die Veränderung des radialen Spitzenaustritts als eine Funktion der Höhe praktisch von den Endstellenzuständen bestimmt werden. a) auf der Höhe des Austritts ist der radiale Austritt Null, und b) in der Nähe des Bodens ist der Austritt maximal. Der Fehler bei der Annahme, dass der maximale Austritt auf dem Bodenstand stattfindet ist gering, insbesonders zum Bestimmen der senkrechten Geschwindigkeit (siehe Roland L. Bowles, "Windshear Detection and Avoidance: Airborne Systems Survey"', 29th IEEE Conf. On Decision and Control, Honululu, Hawaii. 12/5/90) und ist eine Annahme die ohne ein zusätzliches Freiheitsgrad, d.h. Unbekannte, verbessert werden kann.
Es bestehen zwei Fälle von ausschlaggebendem Interesse: i) der Fall, in dem beide Höhenstangenaustritte nach aussen sind, d.h., beide Höhenstangen erkannt werden können, dass sie Daten in dem Austritt genommen haben, und die lineare Annahme der Austrittsabhängigkeit von der Höhen heisst, dass solche Daten die Modellkoeffizienten für den Spitzenaustritt als eine Funktion der Höhe (AGL) bestimmen können; und ii) der Fall, in dem der untere Stangenaustritt nach aussen geht und die oberen Stangendaten entweder auf verbotenen höheren Höhen liegen, unbestimmt, oder nach innen gehen. Eine Annahme betreffs der Abhängigkeit von der Höhe des Austritts auf den Fällungswellenradius gestattet, dass die Modellkoeffizienten bestimmt werden. Diese beiden Fälle liefern die Grundlage zum Bestimmen der Bildungskoeffizienten des Spitzenaustritts als eine Funktion der Höhe. Wenn die Abhängigkeit des Austritts auf der Höhe akzeptiert ist, dann benötigt man nur ein Modell der senkrechten radialen Geschwindigkeitsabhängigkeit über dem Saugzug, um die senkrechte Geschwindigkeit in dem Saugzug/reflektiven Kern vorauszusagen. Der Rest dieses Abschnitts geht auf diese beiden Annäherungen näher ein und schildert die Lösung für senkrechte Geschwindigkeit. Man wird sehen, dass der Hauptunterschied in diesen beiden Fällen das Vertrauen ist, das sie jeweils in die Annahmen der Mikroexplosionabhängigkeit haben.
Der erste Fall verwickelt die grösste Menge von Daten und die wenigsten und am wenigsten umstrittenen Annahmen über Mikrowellenabhängigkeiten. Von Figur 6 wird die Abhängigkeit des Spitzenaustritts als eine Funktion der Höhe in der Gegenwart eines Wirbelrings als sehr linear über der Grenzschicht gesehen.
u(rm,z)) = A -B*z
worin rm = Radius des radialen Spitzenaustritts und z = Höhe (AGL):
A = umax H/(H - zm)
B = umax/(H - zm)
worin umax die globale Spitzengeschwindigkeit des radialen Austritts, H die Tiefe des Austritts und/oder Höhe des Wirbelrings, im wesentlichen ist H die Höhe, an der der radiale Austritt sich auf Null verringert hat, und zm = die Höhe von umax Diese Höhe markiert die Kante der Grenzschicht. Für zwei Datenstellen (u&sub1;, z&sub1;) und (u&sub2;, z&sub2;):
A = (u&sub1;z&sub2; - u&sub2;z&sub1;)/(z&sub2; - z&sub1;)
B = (u&sub2; - u&sub1;)/(z&sub2; - z&sub1;)
H = A/B. Für das Modell des ersten Falls kann ein Paar von Messungen den Satz von Modellparametern umax und zm nur dann bestimmen, wenn ein drittes Verhältnis genannt wird. Beim analytischen Bilden ist die Höhe des Spitzenaustritts unabhängig von der Austrittsgeschwindigkeit, normalerweise ungefähr 60-100 Meter. Von Proctor's Daten in Figur 6 ist die Höhe des maximalen Austritts eine Funktion des Spitzenaustritts (insbesonders für kleine Mikroexplosionen wahr):
zm C umax²
worin C = 0,122 Meter/Meter/Sek.)², dann
für Höhen der Spitzenaustrittshöhe (d.h. z < zm in der Grenzschicht) kann die Austrittsgeschwindigkeit so gebilder werden:
u(z) umax SQRT [z/zm]
und das Modell ist vollständig.
In dem zweiten Fall betrachtet man als sicher, dass nur eine einzige Stelle (u&sub1;, z&sub1;) von der unteren Stange in dem Austritt liegt. Es wird eine zusätzliche Annahme der Beziehung erfordert. Von der in Figur 5 dargestellten Proctor's Arbeit die in Figur7 wieder gezeichnet ist, um den Durchmesser des Saugzugs (bei 1000m. AGL - die Höhe, durch die die obere Stange abtasten sollte) auf die Tiefe des Austritts zu beziehen, ist die Beziehung zwischen dem Saugzugradius und der Tiefe des Austritt relativ einfach. Wenn der Radius des Saugzugs benutzt wird, wie er von dem reflektiven Kern der oberen Stange erhalten wird, entweder von einer Nachschlagtabelle oder von einem einfachen Leistungsreihenmodell, darin wird das folgende benutzt, um die Austrittsmodellkoeffizienten über der Höhe festzulegen: 1. der gegebene Saugzugdurchmesser von der oberen Stange Wo findet die Tiefe des Austritts H(Wo); und 2. Benutzung des radialen Austrittsmerkmals der unteren Stange, (u&sub1;, z&sub1;) findet Modellkoeffizienten:
B = u&sub1;/[H(Wo)) - z&sub1;]
A = B*H (Wo)
und die Bildungskoeffizienten können weiterhin wie vorher verstanden werden (d.h. umax(A,B) und zm(A,B)).
Es verbleibt, den gesamten Gefahrenfaktor entlang dem Gleitweg zu bestimmten. Um diese Schätzung durchzuführen, ist der waageechte Gefahrenfaktor auf den Höhen der unteren Stange durch direkte Verarbeitung bekannt und der radiale Austritt als eine Funktion der Höhe ist bekannt. Grundsätzlich wird der waagerechte Faktor von einer höheren Höhe für eine untere Höhe linear eingestuft (erhöht), ausser wenn die Höhe der Einstufung in der Grenzschicht ist. Dieses folgt von dem Merkmal der analytischen Modelle, dass der Spitzenaustritt auf irgendeiner Höhe auf demselben Radius (d.h. die radiale Gestaltungsfunktion und die Höhengestaltungsfunktionen können getrennt werden) stattfindet. Wenn die Bestimmung der Modellkoeffizienten A und B gegeben ist, dann ist der senkrechte Wind an irgendeiner Stelle relativ zu der Mitte der Mikroexplosion, die bei 0o in Azimut und Ro in Reichweite angeordnet ist:
w(r-Ro, z) = w(z)g
worin g(R) = g (r-Ro) die radiale Gestaltungsfunktion des analytischen Modells und w(z) die senkrechte Geschwindigkeit auf der Achse ist, die durch Massenkontinuierlichkeit über einen Zylinder gefunden werden soll, der an der Mikroexplosionsachse zentriert ist:
EINFLUSS = AUSFLUSS
wenn man anninmmt, dass das Modell für Austrittgeschwindigkeit in der Grenzschicht,
worin umax, zm, A und B schon aufeinander bezogen worden sind. Dann ist über der Grenzschicht (z> am)
w(z) = (R&sub1;[a&sub2;z² +a&sub1; z +ao])/G(R&sub1;)
R&sub1;[ao +z(a&sub1;+a&sub1;+a&sub3;z)]/G(R&sub1;)
ao = 0,667 umax am -A zm + Bzm²/2
a&sub1; = A
a&sub2; = -0,5B
R&sub1; = der Radius des radialen Spitzenaustritts, und unabhängig von der Höhe
Der senkrechte Gefahrenfaktor kann für irgendeine Stelle in den Radarreichweiten-0 und Höhenkoordinaten (θ,R,z) als
Fv(R,z) = (1/V) g[r(θ-θo,R,Ro)] w(z)
geschrieben werden, worin
r(θ -θo,R,Ro) = sqrt [R² +Ro² -2 R Ro cos(θ-θo)]
θo = der Azimutwinkel zu der Mitte der Mikroexplosion, Ro = die Radarreichweite zu der Mitte der Mikroexplosion, und V = die Flugzeugluftgeschwindigkeit (man bemerke: das Abkommen für den Einfluss nimmt positive Werte für w(z) an, wenn sie in die senkrechte Richtung nach unten ausgerichtet ist. Ein positiver Gefahrenfaktor verringert die Leistung.)
Mit zum Beispiel der Benutzung von der Oseguera-Bowles-Gleichungen ist die radiale Gestaltungsfunktion
g(r)o = exp [-2r/WD)²]
1 - (2r/ WD)²
G(R&sub1;)o = (WD²/8) { 1 -exp [-(2R&sub1;/WD)²]}
und, da 2R&sub1;/WD gleich 1,1212,
G(R&sub1;)o = 0,089 Wo²
= 0,283 R&sub1;²
Mit Benutzung dieser Vicroy-Gleichungen (α=2) (rp=R&sub1;) ist in der Nähe der der Mitte des Saugzugs (r«rp)
g( r)v = [1- 0,5(r/rp)&sup4;] exp [-0,25(r/rp)&sup4;]
1 - 0,75(r/rp)&sup4; +0,156(r/rp)&sup8; + ....
G(R&sub1;)v = 0,303 R&sub1;²
Der verbleibende Gegenstand, der von diesem Prozess 116 beliefert werden soll, ist die Einstufung des waagerechten Gefahrenfaktors an dem Höhenwinkel (d.h. Höhen) der unteren Stange zu der Höhe des Gleitwegs, vermutlich 3º oder in der Nähe des Bodenstands im Fall des Abfliegens. Die Trennung von Veränderlichen impliziert, dass der waagerechte Gefahrenfaktor auf irgendeiner Höhe einfach durch das Verhältnis der Spitzenaustritte auf den beiden Höhen auf eine andere Höhe eingestuft wereden kann, d.h., gegeben einer waagwerechten Gefahrenfaktorfunktion entlang der unteren Stange
FH (θ,R,φo) = (V/g)β(θ,R,φo)
worin V = die Flugzeugluftgeschwindigkeit, g = die Beschleunigung wegen der Schwerkraft (9,8 m/sek.²), β(θ,R,φ) = die Änderung des waagerechten Winds für eine Änderung der Entfernung, (Δu/Δx) entlang der Sichtlinie des Azimuts, de Reichweite, der Höhenkoordinate, per Definition ist ein entlang den Flugvektor gerichter Wind (z.B. Rückenwind) positiv, θ = der Azimutwinkel in Radarkoordinaten, R = die Radarreichweite, und φo = der Radarherunterdrückungswinkel der unteren Stange, wo Herunterdrückungswinkel φo und φ&sub1; positive Herunterblickgeometrien haben.
Man bemerke, dass die Höhe von irgendeiner Datenstelle entlang der unteren Stange von der Flugzeughöhe (AGL) h durch
z( R) = h -R sin (φo)
gefunden wird, unter Betrachtung von nur waagerechten Winden,
u(r,z)=f(r) [A -B z]
so dass
β(r,z) = Δu/Δr = [A -B z] d[f( r)]/dR
Für die Datenhöhe über der Höhe des maximalen Austritts (z > zm 100 m.) kann der waagerechte Gefahrenfaktor eingestuft werden:
für Radardaten bei z&sub0;( R) = h -R sin(φ&sub0;) ≥ zm
auf die neue Höhe z&sub1; (R) = h - R sin (φi) ≥ zm
wenn 0 < z&sub1;( R) < zm, dann benutze
Im allgemeinen erwartet man nicht, dass der Fall, wo die unteren Stangendaten Höhen unter zm einschliesst, d.h. um 100 m, ansteigt. Es ist auch umstritten, ob der Gefahrenfaktor als weniger als das Maximum dargestellt werden sollte (d.h. bei z = zm.
Zusammenfassend sind hier mathematische Details und physikalische Prinzipien geliefert worden, die Schätzung des gesamten Gefahrenfaktors entlang des Gleitwegwinkels φ&sub1; von Radardaten bei einem Herunterblickwinkel φo auf irgendeiner Höhe gestatten werden:
FT(θ,R,φ&sub1;) = Fv(θ,R,φ&sub1;) + FH(θ,R,φ&sub1;)
für das bevorzugte Vicroymodell,
Fv(θ,R,φ&sub1;) = (1/V) [i - 0,75 y²]
y = (R&sup0;/R&sub1;)² + (R/R&sub1;)² - 2 (RoR/R&sub1;²)cos(θ-θo), R&sub1; = der Radius des Spitzenaustritts, (wie von dem Merkmalsentzug gemessen), R = die Radarreichweite, Ro = die Radarreichte zu der Mitte der Mikroexplosion (wie von dem Merkmalsentzug gemessen), θ = der Azimutwinkel in den zeigenden Radarstrahlkoordinaten, θ = der Azimutwinkel zu der Mitte der Mikroexplosion (wie von dem Merkmalsentzug gemessen), φo = der Herunterdrückwinkel der unteren Stange, φ&sub1; = der Herunterdrückwinkel des Gleitwegs, h = die Flugzeughöhe, und V = die Flugzeugluftgeschwindigkeit, und die anderen Mengen sind die von den Daten der beiden Fällen bestimmten Modellkoeffizienten (d.h. beide Stangen liegen in dem Austritt oder nur nur die untere Stange liegt in dem Austritt). Wie vorher erwähnt wurde, werden die Detais der Rechnungen mit Bezug auf Figuren 18A-18C diskutiert.
Wenn die senkrechte Gefahr geschätzt und eingestuft 116 worden ist, dann führt das System den Auffindungsprozess 118 durch. Der Auffindungsprozess 118, der genauer mit Bezug auf Figuren 20A-20H diskutiert wird, bildet zuerst die gesamte Gefahrenkarte entlang dem Gleitweg des Flugzeugs (in der Abhebungsmode wird ein anderer interessierender Winkel vorhanden sein). Die zweite Funktion von Schritt 118 ist: i) das Auftreten von Gebieten mit grossen durchschnittlichen Gefahrenfaktoren aufzufinden, und ii) die Zeitkritikalität für Aktion des Piloten einzuschätzen. Die Auffindungs- und Einschätzungskriterien benutzen die Definitionen von nach vorne blickender Windscherungswarnung, -vermeidung, und -vorsicht des SAE ARP 4102/4 (SAE Committee S-7 ARP 4102/11, rev. 1, draft 9, Airborne Windshear Subcommittee, TEAS7-6, project S7-84-8, ref No. 88-103, 11. Mai 1988, Steve Schmitmejer). Durch die Analogie der filternden Zeitkonstante, die für reaktive (an Ort und Stelle) Windscherungsmessfühler gestattet ist, um Turbulenz zurückzuweisen, ist eine lineare Ausmessung für das Ausmass eines Gefahrenfaktors von der Bewegung des Flugzeugs über einer solchen filternden Zeit definiert. Dieses bildet die minimale auffindbare Gefahr für reaktive Systeme und wird auf den nach vorne blickenden Messfühler (und auch die Falschalarmanzahl) angewandt. Für eine Verzögerungszeit von 5 Sekunden und einer Geschwindigkeit von 80 Meter/Sekunden sollte ein gesamter Gefahrenfaktor mit einem Durchschnitt über 0,15 über einem Gebiet von 400 Meter x 400 Meter entlang dem Gleitweg als Gefahr bekanntgegeben werden, und ein Versagen, dieses zu tun wird als verpasste Möglichkeit interpretiert. Ein solches gefäφhrliches Gebiet wird durch Einschätzen der Zeit, oder der Reichweite bis zum Fahren in eine Warnung umgewandelt, bis die führende Kante der Gefahr angetroffen wird. Selbstverständlich könnte vor einer Gefahr gewarnt werden, wenn das Gefahrengebiet in der Nähe, aber nicht auf dem Gleitweg liegt. Verschiedene Arten von Warnungen können beruhend auf dem Bedarf an sofortiger Aktion des Piloten ausgegeben werden. Irgendeine Gefahr in der Azimutabtastung des Radars soll gleichermassen vermieden werden. Alle Auffindungsprobleme, die stochastische Phänomene verwickeln, werden ein Falschalarmpotential zugeben, d.h. ausgegebene Warnungen, wenn tatsählich kein gefährlicher Zustand vorhanden ist. Im allgemeinen können Falschalarme durch zusätzliche Testkriterien verringert oder beseitigt werden. Zum Beispiel kann ein Bildelement mit einem grossen Gefahrenfaktor als ein Falschalarm (d.h. nicht Mikroexplosion) abgewiesenen werden, wenn die Zelle gegensätzlichen Beweis liefert, z.B. eine grosse Reflektivität in dem unteren Stangenaustritt mit einer Abwesenheit eines geeigneten reflektiven Fällungskerns.
Der erste Betrieb des Gefahrenauffindungsprozesses 118 ist die Bildung einer eingestuften gesamten Gefahrenkarte entlang des Gleitwegs. Da die Identifizierung von Mikroexplosionskandidaten überlappende Saugzugkerne ausschliesst, kann die senkrechte Komponente des Gefahrenfaktors getrennt in Azimut und Reichweite berechnet werden. Eine Schlaufe über den Kandidaten leitet die gesamte Gefahrenkarte mit der senkrechten Komponente ein. Jeder Kandidatenzentroid und Saugzugradius wird benutzt, um einen Azimut und ein Reichweitenausmass für senkrechte Gefahrenfaktorbestimmung zu definieren. Um Falschalarme einzuschränken, werden waagerechte Gefahrenfaktoren nur für solche Zellen erhalten, die innerhalb eines kleinen Vielfachen des Kandidatenaustrittsradius liegen. Daher benutzt die gesamte Gefahrenfaktorkarte nur Schlaufen über Bildelementen innerhalb einer Orts der Kandidaten. Es ist möglich, dass dieser Betrieb geändert werden könnte, um Wahrnehmung aller waagerechten Gefahrenbildelemente von dem Gefahrenauffindungsfenster zu gestatten. Für jedes Bildelement in dem Kandidatensaugzugort wird der senkrechte Gefahrenfaktor mit Benutzung des Vicroymodells für radiale Abhängigkeit in dem Saugzug bestimmt. Dieses erfordert Bestimmung der Reichweite von dem Saugzugkernzentroid zu dem Feldpunkt in dem Austritt. Die waagerechten und die senkrechten Gefahrenfaktoren werden für die passende Höhe an der Radarreichweite für den Gleitweg errechnet. Zwei wichtige Gesichtspunkte der Gefahrenauffindung sind Mitteln in der Reichweitenausmessung und Steuerung über die Kreuzreichweitenfenstergrösse. In der Reichweitenausmessung wird ein Fenster zum Errechnen des durchschnittlichen Gefahrenfaktors auf der Mitte der betroffenen Reichweite beibehalten. Dieses wird etwas Überlappung in (führende und nachkommende) benachbarten Reichweitenfenstern liefern. Die gesamten Gefahrenfaktoren von diesen Nachbarn werden nach ihrem Gebietsanteil in der Warnungsreichweiteneinstufiingsfenster belastet. In der Azimutausmessung wird der zentroidierte Azimutschwaden zur Errechnung des durchschnittlichen Gefahrenfaktors benutzt. Folglich werden Reichweitenbildelemente an der Kante der Abtastungsbedeckung nicht durchschnittliche errechnete Gefahrenfaktoren haben. Nur die Bildelemente, die ausreichend innerhalb der Abtastungsgrenzen liegen, dürfen Gefahrenanzeigen bilden. Für jeden Reichweitenfensterindex desin der Mitte liegenden Fensters wird ein Schwaden bestimmt. Für jeden in der Mitte des Azimuts liegenden Scheibenindex wird ein relatives Fenster in dem Azimutscheibenindexraum aufgebaut. Dieses Fenster wird für den in der Mitte liegenden Reichweitenfensterindex errechnet und wird nicht für die benachbarten Reichweitenfensterindizes eingestellt. Die Gefahrenauffindung und -sortierung macht freizügigen Gebrauch von der Reichweitenordnung des gleitenden Fensterprozesses. Nur die nächste Gefahr von irgendeiner einzigen Kategorie wird berichtet. Wenn eine warnende Warnungssituation aufgefunden wird, dann hört der Prozess sofort auf, und die Ausgabe schliesst die Zeit ein, um zu der nächsten Reichweite einer qualifizierten Gefahr (in der Azimutabtastung) zu gehen, ohne Bedenken, ob der Flugweg tatsächlich das gefährliche Gebiet schneidet.
Das gleitende Fenster von Schritt 102, wie in Figuren 8A-8C dargestellt ist, behält gleichzeitige Nachauffindungsintegration (PDI) für eine Anzahl von Azimutscheiben (der minimale Winkelschritt von Ausgaben-PDI-Daten) während der Verweilzeit des Antennenstrahls während seiner Abtastung bei. Wenn eine Scheibe vervollständigt worden ist, dann wird eine Ausgabeaufzeichnung geschrieben. Nach Stangeneinleitung wird der Vektor der PDI-Amplituden auf Null gestellt und der Prozess 102 gibt die Vervollständigung eines einzigen Blicks aus. In diesem Prozess werden die Scheiben mit Bezug auf die PRF gesammelt. Es ist eine Gesamtheit von zweimal der Scheibenanzahl von entsprechenden PRF-Scheiben in dem gleitenden Fenster. Ein gleitendes Azimutfenster ist zur Bodenkartographie in Militärflugzeugen benutzt worden. Der wie in einem Wetterradar benutzte Prozess 102 beginnt durch Einstellen eines Kennzeichens, das anzeigt, ob die PRF, die verarbeitet wird, die hohe oder tiefe PRF ist, wo Null die hohe PRF anzeigt. Das System tritt dann in eine Schlaufe 152 ein, die für die Zahl von Azimutrichtungsscheiben, die gesammelt werden, ausgeführt wird. Danach errechnet 154 das System einen PRF-Index zum Sammeln der Scheiben. In Schritt 156 wird ein anwachsender Zeitzeichenzählerwert zum Schätzen der nominellen Zeitmitte der Azimutscheibe mit dem anwachsenden Azimut und der Höhe der Blicke in der entsprechenden PRF PDS PDI-Scheibe berechnet, um den mittleren Azimut der Sichtlinie und den anwachsenden Wert über den PDI-Blicken der Fensterscheibe des Höhenwinkels zu schätzen. Das System tritt dann in eine Unterschlaufe 158 ein, die von der Zahl von Reichweitenfenstern in dem FRT-Reichweitenschwaden für die Mikroexplosionsauffindung gesteuert wird. Das System tritt dann in eine weitere Unterschlaufe ein, die von der Anzahl von Zeitproben in dem Eckwendespeicher gesteuert wird. In Schritt 162 wird die Umhüllungsamplitude für die Reichweite X Dopplermatrix der Azimutscheibe der integrierten Daten errechnet. Das System bringt 164 die Blickzählung dann auf den neuesten Stand und testet 166 die Blickzählung, um zu bestimmen, ob es auszutreten soll. Die Blickzählung ist die gesamte Anzahl von Blicken, die in den derzeitigen gleitenden Azimutfensteraufbau entsprechend von der PRF integriert worden sind. Ein Indexwert von Null in der Blickzählung zeigt die Zählung für die hohe PRF an, während ein Indexwert von Eins die tiefe PRF-Zählung anzeigt. Wenn dieser Wert erhöht worden ist und gleich Eins ist, dann wird eine Ausgabe geschrieben, und die Azimutfensterindizierung wird nach vorne gleiten. Danach wird die Blickzählung auf Null eingestellt 168 und ein Indexzeiger zu der neuesten Scheibe wird errechnet. Das System tritt wieder in das Reichweitenfenster 170 ein und die Zeitprobe 172 läuft, um die geordnete Matrix des Reichweitenfensters durch Dopplerfilteramplitudendaten für jede Scheibe der Sammlung zu speichern 174. Das System errechnet dann die Durchschnitte 176, wobei eine multiplikative Konstante benutzt wird, um Division zu vermeiden, wobei die multiplikative Konstante Eins dividiert durch die Anzahl von Scheiben für eine PRF in dem gleitenden Fenster ist, und das PRF-Kennzeichen gespeichert wird. In Schritt 178 werden die Sammlungswerte auf Null eingestellt. Schritte 180-200 gleiten die Fensterzeiger, Kennzeichen und Amplituden in Erwartung des nächsten Betriebs nach vorne.
Der ausgerichtete, modifizierte, geordnete CFAR-Auffindungsprozess 104 benutzt ein schleifenartiges oder als Parallelogramm gestaltetes Fenster (Figur 9), um Kantenauffindung der Windscherung zurückzuweisen. Die Amplituden der Zellen in diesem Fenster sind in einer speizifischen wirksamen Weise sortiert, um eine modifizierte geordnete statistische CFAR-Schwelle herzustellen. (Für einen Bezug auf einen geordneten statistischen CFAR, siehe H. Rohling, "Radar CFAR Thresholding in Clutter an Multiple Target Situations", IEEE Trans. AES, Juli 1983, S. 608-621, der hier durch Bezug eingebaut ist). Diese Art des CFAR ist beim Auffinden örtlicher Heftzweck"diskreten" und robust und beim Vermeiden von Kanten von ausgedehnter Reichweite - Dopplerwetter. Der Nachteil von einem geordneten statistischen CFAR ist, dass eine Anzahl von logischen Sortierbetrieben in dem Repertoir der Maschine sein muss. Der Ausdruck "modifiziert" zeigt an, dass die Auswahl der örtlichen Schätzung zum Errechnen der Schwelle nicht ein eng geordnetes Quantilergebnis ist. Lieber stellt eine Folge von einfachen Vergleichen eine Schätzung her, die über der Mittellinie in Eckzuständen geneigt ist, von dem maximalen Extrem in Vielfachzielfällen fort, und nähert sich dem durchschnittlichen Wert beim Rauschen. Das CFAR-Fenster (Figur 9) für eine gegebene, "normale" Zelle ist definiert, um den engen Steg von drohender Windscherungsrückgabe über robuste Perspektiven zu enthalten, (d.h. einen nicht radialen Wurf durch die Mikroexplosion mit verringerter Windscherung einschliesst). Dieser Ort wird in Figur 9 geschildert. Für die ausgewählten Koordinaten bildet ein sich erhöhender Reichweitenfensterindex die Ordinate, und eine sich erhöhende Dopplergeschwindigkeit bildet die Abszisse. Die diagonal symmetrischen Stützauslegergebiete des CFAR-Fensters umfassen die Familie von Windscherungen von dem Beispiel Gefahren mit Indexneigungen Deltax/Deltay von 1:1 bis 7:1 (Einstufung auf den Gefahrenfaktor für Reichweitenfenster von 300 m, Filterbeabstandung von 1,88 m/sek.), und Flugzeuggeschwindigkeit von 80 m/sek ist ungetähr 0,51 2/sek., jeweils waagerechte Gefahrenfaktoren von 0,05 bis 0,35), d.h., je waagerechter der Steg der Mikroexplosionsaustrittsrückgabe ist, umso gefährlicher ist sie. Die Stützausleger schliessen einen "Keil" ein, um die Spitzenwindscherungen zu schneiden. Die tiefste Windscherung entspricht einem gesamten Gefahrenfaktor, der sich 0,10 nähert, mit einem waagerechten Anteil von 0,05 (nass). Die erste Dopplerschicht in dein Stützausleger liegt 2 Dopplerfilter von der mittleren Zelle entfernt und erstreckt sich in ihrer Reichweite von dem Reichweitenfenster der mittleren Zelle, um die Reichweitenzelle 2 Indizes vor der mittleren Zelle einzuschliessen. Die äussere Dopplerschicht besteht auch aus drei Zellen, die in Doppler neben der inneren Schicht liegen, aber gegenüber der inneren Schicht nur durch ein Reichweitenfenster führen. Jede dieser vier Schichten nominiert eine Amplitude für die eventuelle geordnete Statistik, von der die Auffindungsschwelle folgen wird. Für jede Schicht werden die minimalen und die maximalen Werte ausgestossen. Die Mittellinienamplitudenzelle wird dann nominiert. Dann wird die befohlene Statistik als das Maximum der Schichtnominierungen ausgewählt. Man kann beobachten, dass dieser Prozess eine von einem Windschersteg "gefärbte" Zelle für die Reichweite von erwarteten Windscherungen auswählen wird. Auswahl einer Zelle, die von Wind geblasenen Regen enthält, wird Auffindung der Mikroexplosionwindscherungskante unempfindlich machen.
Figur 9 zeigt die Amplituden von vierzehn Zellen des CFAR-Fensters für die FFT mit 32 Punkten. (ungef 4KHz. PRF, 300 m Reichweitenfenster). Die beiden Linien 210 und 212, die die Fensterausrichtung definieren, stellen den Steg mit grösserer Amplitudenrückgabe von Windscherungen mit waagerechten Gefahrenfaktoren 0,05 und 0,35 dar. Die Tabellen 1 und 2 unten zeigen an, welche Zellen als Mittelwert für jede Iso-Dopplerschicht ausgewählt würde, und auch das Endergebnis von dem Auswählen des Maximums über den Schichten. Zuerst werden die Mittellinien in jedem Dopplerindex des ausgerichteten Fensters ausgewählt, die die Ordnung des Prozesses durchführen. Das Maximum der Mittellinien wird ausgewählt, dabei wird die Ordnung modifiziert, und dann gegen die Schwelle getestet. Wenn die Schwelle überschritten wird, dann wird die Rückgabe auf den örtlichen Durchschnitt eingestellt. Tabelle 1 Tabelle 2
Für Windscherung geringer als 0,05 werden die beiden mit "1" bezeichneten Zellen wichtig. Für eine grössere Windscherung werden sie Rauschen enthalten und die geringere der beiden sollte die Auswahl der Statistik nicht beeinflussen. Für kleinere Windscherung als 0,05, d.h. der Kante des Saugzugs/Austritts mit tangentialen Perspektiven, können die mit "3" und "6" bezeichneten Zellen weniger Windscherung als die mit "1" bezeichnete Zelle enthalten. Auswahl der geringeren der beiden Zellen "1" vermeidet Unempfindlichmachen wegen vielfachen Zielen und wird Kern- Austrittszellen weitergeben. Der Fall, dass die mittlere Zelle auf der Spitzenaustrittsgeschwindigkeit liegt, bringt eine Gruppe von sieben stützauslegenden Zellen nur in Rauschen und sollte den tiefsten Schwellenwert (grösste Wahrscheinlichkeit des Auffindens und Bearbeitens) für den Austritt ergeben. Die Wiederholung des Bestimmens der Mittellinie für jede Schicht kann durch Bilden einer getrennten Matrix von Mittellinien für die mittlere Zelle von jeder Schicht minimiert werden. Dieses stellt sicher, dass logischen und sortierenden Betriebe für die Mittellinie der in der Mitte liegenden Schicht nicht wiederholt werden, wenn das Schichtergebnis für verschiedene CFAR-Fenster erfordert wird. Auffindung von weniger drohenden Merkmalen der Mikroexplosion wird von einem einzigen Stützlager, das in Doppler zwischen der inneren Schicht und der mittleren Zelle angeordnet ist, unempfindlich gemacht, und geht dem mittleren Zellenreichweitenfensterindex um 2 voran. Diese Zellen werden gestatten, dass die Schwellenlogik eine Zelle auswählt, die auf oder in der Nähe des Windscherungsstegs liegt, für Radargeometrien mit nicht radialen Schnitten durch die Mikroexplosion (d.h. Windscherungsstege mit einer weniger gefährlichen Neigung, die aber für Mikroexplosionausdehnungsmerkmale erwünscht sind). Das Minimum dieser beiden Zellen ist als Schichtnominierung eingeschlossen.
Der wie in Figuren 10A- 10F dargestellte Prozess 104 benutzt eine konventionelle Matrixverarbeitungsannäherung. Die Ausmessungen der Anordnungen und Vektoren sind exzentrisch ausgedehnt und benutzen zum Vorteil bei der Beschreibung des Betriebs und der Gestalt negative und Null Beschriftung damnter. Eine Hilfsmatrix ist mit Nullamplitudenwerten aufgebaut, die für Zellen in der Kerbe und ausserhalb der normalen Domäne von Reichweitenfenster und Dopplerfilterindizes eingeschoben wird (auf Zellen mit PDI-Amplitudendaten in der Kerbe oder über der Kerbe wird nicht zugegriffen). Eine Auffindungsliste wird mit Benutzung der Amplituden der Hilfsmatrix gebildet. Die Amplituden dieser aufgefundenen Zekllen werden mit einem örtlichen Durchschnittswert ersetzt, der der Zelle entspricht (da die Mittelliniendaten schon gebildet worden sind, wird Bearbeitung sich nicht auf nachfolgende Zellenauffindung auswirken). Die Ansprechung der Hilfsmatrix wird entlang der Diagonalen des CFAR-Fensters ausgeführt. Diese Diagonale ist eine Funktion der Filterbandbreite und dem Reichweitenfensterverhältnis und sollte geändert werden, wenn verschiedene Autbauten als die FFT mit 32 Punkten, 4000 Hz. PRF, und 300 m Reichweitenfenster benutzt werden. Diese Anspechung liefert aber eine Möglichkeit der Wirtschaftlichkeit in dem "modifizierten Quantil"betrieb durch Wiederbenutzung von Teilergebrnssen Die "modifizierte" geordnete Statistik liefert einen Wert, der analog zu dem durchschnittlichen CFAR-Fensterwert ist. Sie wird mit einer einstufenden Konstante multipliziert, um die Falschalarmwahrscheinlichkeit in einem gleichförmig verteilten Rayleighhintergrund (exponential) zu steuern. Ein Wert von 6,8337 wird als die CFAR-Schwellenmultiplizierkonstante ausgewählt. Diese Auswahl beruhrt auf der Annahme, dass ungefähr 7 unabhängige Proben vorhanden sind, und der Auswahlprozess nähert sich einer 3/4 - 7/8 Quantilordnung. Für eine 0,000001 pfa (Wahrscheinlichkeit des Auffindens/Bearbeitens einer Zelle wenn nur Rauschen vorhanden ist), gibt Rohling einen Multiplikator von 46,7 für eine auf Signal-zu- Rauschen beruhende Berechnung (wir nehmen die Quadratwurzel). Reichweiten- Dopplerzellen, die von der "modifizierten" geordneten statistischen CFAR-Schwelle aufgefunden worden sind, werden bearbeitet, um eine Ausgabenamplitudenmatnx durch Ersetzen ihrer Asmplitude mit einem annähernden Durchschnitt von benachbarten Zellenamplituden beruhend auf der geordneten Statistik zu bilden. Mit Bezug auf diesen Betrieb ist das Hauptstrahlstörecho bei 0m/sek Doppler von der Störechoreferenzoszillatorexzentrizität in dem Sender 52 angeordnet. In diesen Figuren entspricht die Kerbe dem Gebiet des Hauptstrahlbodensörechos und in der oberen Stangenkerbe 0.
Der Prozess 104 beginnt durch Bestimmen 230, welche Höhenstange verarbeitet wird, da die obere Stange eine etwas modifizierte CFAR-Verarbeitung benutzen könnte und einen passenden Index einstellen 232 und 234, wo die untere Stangenkerbe ein Index für die Halbbreite in dem Doppler für Zurückweisung des Hauptstrahlstörechos entlang der unteren Stange ist und die Funktion des Azimutabtastungswinkels und die obere Stangenkerbe der Index für die Halbbreite in der Dopplerzurückweisung für das Hauptstrahlstörecho ist und Null ist, da die obere Stange ein vernachlässigbares Hauptstrahlstörecho hat. Der Kerbenwert wird dann getestet 236, um zu bestimmen, ob die Hilfsmatrix auf Null eingestellt werden muss. Wenn die Hilfsmatrix wegen der unteren Stangenverarbeitung auf Null eingestellt werden muss, dann tritt das System in eine Reihe von Schjlaufen 238 und 242 ein, während der die Hilfsmatrix auf Null eingestellt wird 240 und 244. Das System tritt als nächstes in Schlaufen 246 und 248 ein, in denen die äusseren Reichweitenfenster mit Null gefüllt sind, um für Beschriftung darunter von Null und negativ zu gestatten. Das System tritt dann in Indizerungsschlaufen 252 und 254 ein, während denen die Nachauffindungsintegrationsamplituden in die Hilfsmatrix übertragen werden. Danach wird 258 und 260 in eine Reihe von Schlaufen eingetreten, in denen die in der Schicht in der Mitte liegenden Mittellinien durch Speichern 262 der Hilfsmatrixinhalte in drei Veränderlichen gespeichert wird. Die Veränderlichen werden als Parameter in einem Unterprogramm AMED benutzt, das konventionellerweise den Mittellinienwert in einem nicht geordneten Satz bestimmt 264. Die Parameter werden wieder eingestellt 266 und das Programm wird wieder abgerufen 268. Als nächstes werden Indizes passend eingestellt 270, um dem Prozess zu gestatten, dass er in einer halben Dopplerraumart ausgeführt wird, die ausserhalb von der Kerbe fortschreitet. Für jede Hälfte besteht eine Ansprechungsberechnung, die in einem Fall erhöht wird und in dem anderen verringert. Das System tritt dann in Schlaufen 272-276 ein, in der die ansprechenden Parameter an dem Ende der ersten Schlaufe geändert werden, in der eine Bestimmung der geordneten statistischen CFAR-Schwelle mit Benutzung der Schichtmittenergebnisse, die vorher gespeichert wurden, gemacht wird. Während dieses Satzes von Schlaufen wird der Index auf den neuesten Stand gebracht 278 und Paramter werden geladen 280, um ein konventionelles Unterprogramm abzurufen 282, das das Minimum in einem nicht geordneten Satz mit zwei Gliedern auswählt. Die Parameter werden wieder eingestellt und neue Parameter werden auf Mittellinien eingestellt 284, und die Schwelle wird mit Benutzung eines konventionellen Programms bestimmt 286, das den maximalen Wert von einem nicht geordneten Satz mit 5 Gliedern auswählt. Die Auswahl wird mit einer multiplikativen Konstante multipliziert, um das modifizierte geordnete statistische Ergebnis in einen die Schwellenkonstante steuernden Falschalarm umzuwandeln. Für ein 14 11 CFAR- Fenster mit 8-9 unabhängigen Proben in einem modifizierten statistischen Prozess, der ein Ergebnis in der Nähe von 0,75 - 0,82 Quantel herstellt, wird ein Umhüllungsmultiplizierer bevorzugt. Das System führt 288 dann den Auffindungsbetrieb durch und stellt 290 die Auffindungsmatrix 292 passend ein und zählt 292 die Anzahl von Auffindungen. Die Inhalte der Reichweitenzelle werden berichtigt 294, was eine multiplikative Konstante benutzt, um das modifizierte statistische Ergebnis in eine Schätzung des Werts der Amplitude in dem Fenster für gleichförmigen Rauschhintergrund umzuwandeln. Die Indizes werden dann auf den neuesten Stand gebracht 296. Das System schreibt dann die Ausgabendatenliste für die positiven und negativen Geschwindigkeitsdaten, wobei die Ausgabedaten von der Geschwindigkeitsmatrix in eine Reichweite gepackt werden, wo die Doppler- Beschriftung darunter 1 die Beschriftung darunter mit Null Geschwindigkeitsfilter 2 bis 0,5NFFT + 1 Gegenwinde enthalten, die sich in ihrer Grösse erhöhen und 0,5 NFFT + 2 bis NFFT + 1 Rückenwinde enthalten, die sich in ihrer Grösse erhöhen. Dieses wird mit Benutzung von zwei Schlaufen 286 und 290 vervollständigt, während denen die Hilfsmatrixinhalte übertragen 288, 292 und 294 werden, um eine geordnete Matrix von Reichweitenfenster mal Dopplerfilteramplituden für jede Scheibe der Sammlung herzustellen. Der letzte Schritt 296 ist, Zeichen zu speichern, Zeiger und Konstanten, die das relative Zeitzeichen einschliessen, da die Stange startete, die Zeit der Mitte der PDI zu identifizieren, den Zentroidazimut für die Blicke in die PDI-Amplitudendaten, die Zentroidhöhe für die Blicke in die PDI-Amplitudendaten, das Zeichen für die PRF von den PDI-Daten und das Zeichen, das anzeigt, ob die derzeitige Höhe die obere oder untere Stange ist. Der endliche Schritt 296 vervollständigt die Ausgabeaufzeichnung durch Übertragen der Ausgabeaufzeichnung, des Zeitzeichens und der gemittelten Winkeldaten, die die Eingabe begleiteten. Dieses kann als ein deutliches Bemühen für Rohrleitungverarbeitung angesehen werden, um Zeitverdrehung von Teilen der Eingabbedaten miteinander zu verhindern.
Der Prozess 106 besteht, wie in Figuren 11A-11E dargestellt ist, aus einer Schlaufe über den Reichweitenfenstern, wo in jedem Reichweitenfenster jede bearbeitete und berichtigte Dopplerzellenamplitude eine Amplitudenschwelle hat, um übermässige Rauschverteilung zu verhindern, und dann wird eine Geschwindigkeit zugeordnet, die auf ihrem Dopplerfilterindex beruht und einer von der PRF abhängigen Konstante. Während der Verarbeitung werden die Zwischenergebnisse zurückgehalten und ausgegeben, um danach benutzt zu werden, wenn die belastete mittlere Geschwindigkeit der beiden verschiedenen PRFs kombiniert wird. Der Prozess startet durch Einleiten 320 der Veränderlichen auf Null, und Testen, um zu bestimmen, ob die hohen oder tiefen PRF-Daten verarbeitet werden. Wenn hoch, dann wird ein Stufenwert eingestellt 324 und wenn tief, dann wird ein anderer Stufenwert eingestellt 326. Der tiefe Stufenwert wird zum Umwandeln der Filterbreite der tiefen PRF FFT- Daten in Geschwindigkeitsdaten benutzt, und für eine PRF von 3597,1223 Hertz bei der X-Bandfrequenz von 9345 Megahertz und einem FFT-Filter mit 32 Punkten, dieser Wert ist 1,804 Meter pro Sekunde. Der hohe Stufenwert für eine PRF von 3937,0079 Hertz ist 1,969 Meter pro Sekunde. Das System tritt dann in die Reichweitenfensterschlaufe 328 ein, es stellt 330 die Anzahl der Proben ein, die Summe der belasteten Daten, die Summe der Belastungen, die Summe der quadrierten belasteten Daten, die Summe der quadrierten Belastungen und die Summe der quadrierten belasteten quadrierten Daten auf Null. Man tritt 322 in die Dopplerindexschlaufe ein, gefolgt von einem Test 334, um zu bestimmen, ob der Eintritt in die geordnete Matrix grösser als die minimale Amplitude ist, der gestattet wird, in die belastete mittlere Geschwindigkeitsberechnung einzutreten. Da die FFT- Daten auf der Ausgabe eingestuft wurden, um Rauschen auf 1,4 Quanten zu bringen, und der PdI-Prozess keine Einstufung benutzt hat (das heisst Rauschen liegt bei 1,4 x der Qwuadratwurzel der Anzahl von Scheiben), entspricht eine Schwelle von einem 3,0 dB-Signal zum Rauschen von einem Signal plus Rauschamplitude von 2,45 x der Quadratwurzel der Anzahl von Scheibenquanten. Als nächstes wird der Indexzähler, der die Anzahl von Proben zählt erhöht 336, gefolgt von einem Test 338, um zu bestimmen, ob die Schlaufenzählung über dem Dopplerindex grösser als 1 plus 0,5 mal der Anzahl von FFT-Proben ist, was die Grenze auf der Indexinterpretation für positive und negative Dopplergeschwindigkeiten ist. In der Gegenwart einer vorherrschenden Windneigung kann diese Grenze passenderweise an dem Ausführungsstand übersetzt werden, indem das gelieferte Steuerungswort Neuhälfte durch die Anzahl von Filtern, die der Dopplerkomponente des vorherrschenden Winds gleich sind, geändert wird. Falls ja, dann wird die Geschwindigkeit auf die negative, offene Interpretation eingestellt 340, oder sie wird auf den positiven, schliessenden eingestuften Wert eingestellt 342. Die Einstellung der Geschwindigkeiten in diesen Schritten 340 und 342 könnten die Ablenkung der Mikroexplosion in Betracht ziehen, durch Zugeben des oberen Austrittsablenkungswerts, der in Schritt 550 (Figur 15I) oder 760 (Figur 17G) bestimmt wird. Als nächstes stellt 344 das System die neueste bearbeitete PDI-Amplitude als die Belastung ein, und stellt dann das Gewicht mal der Geschwindigkeit her. Das System errechnet 346 dann die gesammelten statistischen Werte. Als nächstes werden die PRF-Scheibenstatistiken durch Testen 348 und 350 des Probenzaflers errechnet und Herstellen 352-356 der Scheibenstatistiken. Das Systenm speichert 358 und 360 dann die neuesten Werte. Das System vergleicht in Schritt 362 die neueste durchschnittliche Geschwindigkeit mit dem neuesten PRF- Gegenwind, und wenn die Geschwindigkeit grösser ist, dann wird der neueste Gegenwind auf die durchschnittliche Geschwindigkeit eingestellt 364. Ein ähnlicher Betrieb 366 und 368 wird für den Rückenwind durchgeführt, und die hergestellten Winde werden zur Ausgabe gespeichert 370.
Der Windkartenscheibenprozess 108 beginnt durch Einleiten 380 von Scheibenzeigern und Gegen- und Rückenwindwerten. Das System tritt dann in eine Reichweitenfensterschlaufe 382 ein, in der das System die Anzahl der Freiheitsgrade zum Bilden des kombinierenden Tests bestimmt 384. Das Systen testet 386 dann die Anzahl der Freiheitsgrade, und wenn die Anzahl der Freiheitsgrade nicht grösser als Null ist, dann wird eine spezielle wie in Figuren 12D und 12E dargestellte Verarbeitung durchgeführt. Andererseits berechnet 388 das System Veränderliche, die in dem T-Statistiktest des Studenten auf den Werten benutzt werden sollen. Das System berechnet 390 dann einen absoluten Wert des Unterschieds zwischen den mittleren Werten der Geschwindigkeit in den tiefen und hohen PRF-Scheiben, normalisiert durch die kombiniert eingestellte Standardabweichung, wenn sie korreliert wären. Eine Nachschautabelle wird benutzt, um die Prozentsatzpunkte der T- Verteilung des Studenten für ein gegebenes Vertrauensintervall zu bestimmen, ausgedrückt in der Anzahl von Freiheitsgraden, wo es vorgezogen wird, dass ein Vertrauensintervall von Alpha gleich 0,0005 benutzt wird, das das Signal zurückweist und Freiheitsgrade bis zu 30 bedeckt. Diese nachgeschlagene Schwelle wird mit T verglichen 392. Wenn T grösser ist, dann werden die Schwellenwerte auf Null eingestellt (ein nicht korreliertes Paar von Rückgaben), andererseits werden die Statiskien kombiniert 396-404. Wenn der spezielle Fall von Null Freiheitsgraden in Schritt 386 angetroffen wird, dann berechnet 406 das System einen Unterschied und ein Verhältnis gefolgt von 408 einer Standardabweichung. Der Unterschied wird mit der Standardabweichung multipliziert mit einer Konstante verglichen 410, die ziemlich wie eine multiplikative Konstante in dem T-Test des Studenten ist, nur hier nimmt man an, dass die Streuung bekannt ist, was effektiv eine Annahme von unendlichen Freiheitsgraden ist, und die Konstante ist 3,29. Wenn der Unterschied grösser ist, dann stellt das System die Kartenwerte wieder auf Null ein. Andererseits das System durch Speichern der Gegen- und Rückenwinde mit ihren Indizes, durch Sammeln des Winkels, der Höhe und der PRF-Zeit und durch Speichern des Höhenkennzeichens. Der Prozess errechnet 414 und 416 dann die Statistik. Das System bringt dann die Gegen- und Rückenwindkandidaten in Reaktion auf Testen der Gegen- und Rckenwinde gegen die durchschnittliche Geschwindigkeit 418-426 auf den neuesten Stand. Das System schafft 428 dann die Ausgabeaufzeichnung für den Prozess durch Speichern der Gegen- und Rückenwinde mit ihren Indizes, durch Sammeln des Winkels, der Höhe und der PRF-Zeit und durch Speichern des Höhenkennzeichens. Der Prozess speichert 430-434 dann die Werte, die zu dem nächsten Kreislauf von diesem Prozess getragen werden müssen.
Der Prozess 110, Figuren 15A- 15I klassifiziert anfänglich die Austrittsmerkmale in Schritten 460-470 durch Testen der Grössen und Einstellen von Werten in einem Klassenvektor. Wenn die Klassifizierung vervollständigt ist, dann werden die Zähler und Indizes zum Bestimmen des Ausmasses der winkligen Lauflänge eingestellt 472. Der Prozess tritt dann in eine Schlaufe 474 ein, in der die Anzahl von kontinuierlichen Laufkandidaten derselben Klassifizierung gezählt werden. Zuerst wird die Klasse gespeichert 476 und dann mit dem Klassenlaufivert verglichen 478. Wenn eine Zusammenpassung auftritt, dann wird die Zählung erhöht 480. Der Index wird dann gegen den maximalen Winkelindex für mögliche Schlaufenspezialbeendung getestet 482. Dann wird der Klassenwert getestet 484, um zu bestimmen, ob der Strang unbestimmt unterbrochen worden ist. Falls ja, wird die Unterbrechungszählung erhöht 486, und dann getestet 488, um zu bestimmen, ob sie grösser als das Maximum ist. Falls nicht, dann wird die Zählung erhöht 490. Wenn sie über dem Maximum liegt, dann bestimmt 492 das System, ob die Zählung geringer als ein Minimum ist, das heisst, es bestimmt, ob der Strang eine ausreichende winklige Länge hat. Wenn der Strang nicht ausreichend lang ist, dann stellt 494 das System die Zählungsveränderlichen wieder ein. Wenn der Strang ausreichend lang ist, dann wird die Zahl der Kandidaten zusammen mit dem Speichern der Start- und Stoppindizes des Kandidaten erhöht 496. Das System stellt 498 dann die Zähler wieder ein, um sich auf einen neuen Strang vorzubereiten. Das System tritt dann in eine Schlaufe 500 ein und führt die Aufstellungsbetriebe 502-506 durch, um vorzubereiten, um die Merkmale für jeden Kandidaten mit ausreichender Winkelumfassung zu errechnen. Das System beginnt dann Verarbeitung der Kandidaten, unter Einschränkung der Aufmerksamkeit auf Kandidatenwinkelstrang und Austrittsgrenzen. Diese Schlaufe 508 stellt 510 Zeiger ein und summiert 520 die Merkmale gefolgt von Eintreten in eine Schlaufe von 520, in der der mit Amplitude belastete Azimutzentroid, der Reichweitenzentroid, und die Standardabweichung in Reichweitensummen gesammelt 522 werden. Schritt 524 bestimmt den mit Amplitude belasteten Winkelzentroid mit Beztig auf jeden Kandidaten, die durchschnittliche Amplitudenradialgeschwindigkeitskomponente der Scheiben in dem Kandidaten in Metern pro Sdekunde, die mit Amplitude belastete Standardabweichung in der Reichweite und dem Winkel um das Mittel für jeden Kandidaten, den mit Amplitude belasteten Reichweitenzentroid des Kandidaten und die mit Amplitude belastete Höhe der Daten, die zu jedem Kandidatenmerkmal beitragen. Schritt 526 bestimmt die mittlere Amplitude der Austrittszellenmerkmale der Scheiben, die jeden Kandidaten und die obere Austrittsreflektanz zusammensetzen. Schritt 528 bestimmt den Azimutscheibernndex des Kandidatenzentroids und die einegestufte Amplitude der Volumenreflektivität des Bildelements an dem Kandidatenzentroid, während Schritt 530 die ausgeglichene Spitzenreflektivität des Zentroids bestimmt, die eventuell auf Saugzugreflektivität eingestuft und gedeutet wird. Schritt 530 stellt auch die Höhe des Zentroids von jedem Kandidaten her. Das System errechnet dann die radiale Austrittsgeschwindigkeit des Radius des Spitzenaustritts durch zunächst den Austritt auf einen Wert einzustellen 532, um den funktionalen Winkeldurchschnitt über der Austrittsreichweite durchzuführen, die vorzugsweise 0,5 ist. Das System prüft 534, 536 und 538 daun auf Grenzzustände, was die Parameter passend einstellt 540 und 542. Das System errechnet 544 und 546 dann den Radius des Spitzenaustritts als funktionalen Durchschnitt über den symmetrischen axialen Regressionsort. Die radiale Austrittsspitzengeschwindigkeit wird dann errechnet 548, gefolgt vom Bestimmen der oberen Austrittsablenkung 550, was die Austrittsgeschwindigkeitssymmetrie bestimmt.
Der waagerechte Windscherungsgefahrenkartenprozess 112, wie in Figuren 16A- 16G dargestellt, setzt um jedes Reichweitenfenster in einer Scheibe ein Fenster fest, das eine ausreichende gesamte Amplitude enthält. Von dem Fenster wird eine Neigung über die Geschwindigkeitsrückgaben durch wenigstens Quadrate errechnet. Die linken und rechten Kanten der Azimutscheibe müssen verschieden behandelt werden. Für diese Zellen werden eine Neigung für die linke Kante und eine Neigung für die rechte Kante einmal errechnet und global angewendet. Die waagerechte Gefahr ist die Neigung des Geschwindigkeitsfelds über der Reichweite, auf Schwerkraft eingestuft. Der Prozess 112 startet durch Einstellen 572 des Scheibenzeigers und dann Sammeln 574 von Summen, die genauer mit Bezug auf Figur 16B beschrieben werden. Dann wird eine Schwelle errechnet 576. Als nächstes werden die ersten und letzten Fenster gefunden 578 und 580, die mit Bezug auf Figuren 16C und 16D genauer beschrieben werden. Dieser Betrieb wird als parallel durchgeführt gezeigt, was bevorzugt wird, wenn zwei Verarbeiter verfügbar sind, andererseits sollte Schritt 578 vor Schritt 580 durchgeführt werden. Das System bringt dann den Index zu der Bereichszelle auf den neuesten Stand 582 und 584 und bestimmt, ob er 586 ist. Falls nicht, dann enechnet 588 und 590 das System die Start- und Endstellen, die genauer mit Bezug auf Figuren 16E und 16F beschrieben werden. Diese Betriebe können wiederum parallel durchgeführt werden, werm passende Quellen verfügbar sind, andererseits ist Schritt 588 zuerst. Das System berechnet 592 dann die wie in Figur 16G gezeigte uneingestellte Windscherungsgefahr und berechnet 594 die durch Schwerkraft eingestellte Gefahr. Das System kehrt dann für eine andere Wiederholung zurück. Wenn der Test 586 positiv ist, dann erhöht 596 das System den Scheibenzeiger und bestimmt 598 dann, ob der Winkelscheibenzeiger die interessierende Reichweite überschreitet.
Wie in Figur 16B dargestellt ist, startet der Sammlungsbetrieb 574 durch Einstellen 612 aller Summenwerte auf Null und dann Einleiten 614 eines Indexes. Die Windkartenamplituden werden dann addiert 616, gefolgt von Erhöhung 6 8 des Indexes. Das System bestimmt 620 dann, ob der Index grösser als die Anzahl von Reichweitenfenstern ist, und falls ja, tritt aus 622.
Wie in Figur 16C dargestellt ist, wird das erste Reichweiterfenster durch Einstellen 630 des ersten Reichweitenfönsterzeigers auf 2 gefunden, Erhöhen 632 des Zeigers und Testen der ersten Sunime für das Reichweitenfenster gegen die verdoppelte Schwelle. Wenn die erste Summe grösser als die doppelte Schwelle ist, dann stellt 636 das System den Windscherungsgefahrenkartenwert für jede Zelle in der derzeitigen Azimutscheibe zwischen dem Reichweitenindex 1 und den Wert des Zeigers ein, für den die Summe die verdoppelte Schwelle überschritt. Diese Stelle ist das Startfenster des mittleren Gebiets und das vorhergehende Fenster ist das letzte Fenster des linken Kantengebiets der gegebenen Azimutscheibe. Jeder Zelle in dem linken Kantengebiet ist ein Gefahrenwert zugeordnet, der dem Zustand in Schritt 670 und 672 entspricht, wobei das Startfenster und das Endfenster das letzte Fenster des linken Endgebiets sind.
Der Prozess zum Bestimmen des wie in Figur 16D dargestellten letzten Reichweitenfensters ist im wesentlichen ähnlich. Zunächst wird der letzte Reichweitenfensterzeiger eingeleitet 640 und verringert 642, gefolgt von Schwellentesten 644. Wenn der Test 644 bestanden wird, dann ist die Reichweitenzelle, für die die verdoppelte Schwelle überschritten wird, während der Reichweitenfensterzeiger von seinem maximalen Wert verringert wird, das letzte Reichweitenfenster des mittleren Gebiets. Der nächst höhere Index ist das erste Reichweitenfenster des rechten Kantengebiets. Allen Zellen von dem ersten Fenster des rechten Endgebiets zu dem letzten Fenster wird ein Gefahrenwert nach Schritten 670 und 672 zugeordnet, wobei das Startfenster das erste Fenster des rechten Endgebiets und das Endfenster des letzten Reichweitenfensters der Scheibe ist. In dieser Weise werden die linken und rechten Kanten symmetrisch behandelt.
Der in Figur 16E gezeigte Prozess bestimmt das linke oder untere Extrem eines Fensters um Stelle i. Dieses ist der Reichweitenfensterzeiger, der in Block 584 von Figur 16A erhöht wird. Der Fensterstartindex oder der Zeiger zu dem linken Extrem wird verringert, bis die Summe der Amplituden in der linken Hälfie des Fensters eine wie in Schritten 652, 654 und 656 gezeigte Schwelle überschreitet.
Der Index, der in Block 584 von Figur 16A erhöht wird, ist das derzeitige Reichweitenfenster. Figur 16F zeigt die Bestimmung des rechten oder oberen Extrems eines Fensters um dds derzeitige Reichweitenfenster. Die Summe der Amplituden in der rechten Hälfte des Fensters wird errechnet 664. Die Fensterkante wird erhöht bis eine Schwelle übersschritten wird.
Die Berechnung des nicht eingestellten Gefahrenfaktors, wie in Figur 16G dargestellt, schliesst ein, die Summen zu addieren, und die Neigungserrechnung durchzuführen 672.
Im allgemeinen wurde die mathematische Entwicklung der Gleichungen für das Verarbeiten in dem Schätzungsprozess 114 des unteren Stangenmerkmals genau mit Bezug auf den Prozess 110 für die oberen Stangenmerkmale diskutiert. Das Verarbeiten hier beginnt mit der anfänglichen Definition von Kandidaten von den oberen Stangenergebnissen. Diese identifizieren Mikroexplosionssaugzugkandidaten im Winkel und der Reichweite. Die Domänen zum Anwenden von ähnlichen Durchschnitts- und Belastungsalgorithmen werden wie in der oberen Stange auf Ausdehnungen um das Gebiet solcher Kandidaten eingeschränkt. Die vorher erwähnten Oseguera-Bowles-Gleichungen bilden den Mikroexplosionsaustritt und sagen voraus, dass der Ort des waagerechten Spitzengeschwindigkeitsaustritts (über alle Höhen) bei folgendem liegen sollte:
rmax = 1,1212 R
worin R der Radius der Herunterexplsionswelle ist. Die Reichweiten- und Winkelzentroide der unteren Stangenmerkmale werden mit Bedenken von Reichweitenazimutzellen in einer Domäne bestimmt, die durch diese feste Einstufung um die oberen Kandidatenzentroide nach dem entsprechenden Saugzugraditis ausgedehnt ist. Die unteren Stangenaustrittsmerkmale werden ausgesondert, um richtig eingeordnet (d.h. die Reichweite des Gegenwinds ist geringer als die Reichweite des Spitzenrückenwinds) und "nah" des erwarteten Austrittsradius zu sein. In vielen Weisen bilden die Ergebnisse von der oberen Stange ein anfängliches Raten das von der unteren Stange verfeinert wird, was die Verarbeitung verringert, die notwendig ist, um die Gefahr zu identifizieren und zu definieren. Die kombinierte Verarbeitung 114 der oberen und unteren Stangen, um die Mikroexplosionsmerkmalschätzung zu bestimmen, beginnt (siehe Figuren 17A-17G) mit einer Schlaufe 680, die sich über die oberen Stangenazimutumfassungskandidaten erhöht. In Schritt 682 werden die Amplitude des belasteten Azimutwinkelzentroids und die Amplitude des belasteten Reichweitenzentroids gespeichert 682. Der Saugzugradius wird dann mit Benutzung einer Domäneneinstufungskonstante eingestuft, um den reflektiven Saugzugkernradius der oberen Stange in ein Suchfenster für die untere Stangengeschwindigkeitskarte einzustufen, wo diese Einstufungszahl ein Wert zwischen 1 und 2 und vorzugsweise ungefähr 1,3 ist. Die Azimutumfassung der Kandidaten wird auch durch die erhöhte Grenze und eine Exzentrizitätskonstante ausgedehnt, um die Winkeldomäne für die unteren Stangenmerkmalerrechnungen über dasjenige auszudehnen, das von der oberen Stange vorgeschlagen wird, wird zugegeben, wo dieser Exzentrizitätswert vorzugsweise einigen Scheibenbeabstandungen wie 0,5 Grad entspricht. Das System stellt 686 dann die Mitte der Umfassung durch den numerischen Wert des Umgekehrten der Winkelbeabstandung zwischen Azimutscheiben ein und rundet diese Zahlen. Dann werden Start- und Stoppindizes berechnet 688. Das System stellt dann die Verarbeitungsveränderlichen auf Null 690 und 692 ein, und tritt in eine Schlaufe 694 ein, die die Aufmerksamkeit gegenüber dem Kandidatenstrang und der Austrittsreichweitengrenzen einschränkt. Das System errechnet dann die Reichweitenfensterindizes der erwarteten Reichweitenfenster, die die Spitzenaustrittsgeschwindigkeiten enthalten, wo das Maximum und das Minimum mit Benutzung eines konstanten Werts eingestellt werden, der gleich der Umkehrung des Reichweitenfensters und des Gegen- und Rückenwinds ist. Danach tritt das System in eine Schlaufe 698, in der das Reichweitenausmass als von einer Integerkonstante gesteuert überbrückt wird, die das Reichweitenausmass für die örtliche Suche nach dem Austritt definiert. Diese Zahl ist vorzugsweise 3. Das System errechnet 700 dann Testwerte. Die maximale Geschwindigkeit wird gegen den Geschwindigkeitstestwert getestet 702, und wenn der Geschwindigkeitstestwert grösser als das Geschwindigkeitsmaximum ist, dann wird der Reichweitenfensterindex und der maximale Wert gespeichert 704. Das System errechnet 706 dann minimale Testwerte, vergleicht 708 den minimalen Geschwindigkeitswert mit einer minimalen Geschwindigkeit und speichert 710 das Minimum, wenn der Test bestanden wird. Das System bestimmt 712 dann, ob der Rückenwindindex grösser als der Gegenwindindex ist, und, falls nicht, stellt 714 die Indizes ein. Das System errechnet 716-722 dann Zwischensummen einschliesslich von mit Amplitude belasteten Zentroidwerten, und errechnet 724-740 dann die unteren Stangenmerkmale mit Benutzung der Ergebnisse mit Fenstern, einschliesslich Errechnen des Azimutzentroids, der Ablenkungsgeschwindigkeit, des Reichweitenzentroidindexes, des durchschnittlichen Reichweitenzentroidhöhenwinkels und der Austrittsreflektivität. Einige der oberen Stangemerkmalwerte werden neu benannt, um mit dem neuen Abkommen übereinzustimmen. Das System prüft 742-746 dann auf Grenzzustände und stellt 748 und 750 die Merkmale entsprechend ein. Danach errechnet 752 und 754 dieser Prozess 114 die Austrittsmerkmale einschliesslich des Radius des Spitzenaustritts als ein funktioneller Durchschnitt über dem tatsächlichen symmetrischen Regressionsort. Danach errechnet das System die radiale Austrittsspitzengeschwindigkeit 756 und 758 und dann die Austrittsgeschwindigkeitssymmetrie oder die Ablenkung 760.
Der senkrechte Gefahrenschätzungs- und Einstufungsprozess 116, wie in Figuren 18A- 18C dargestellt, beginnt durch Einstellen 800 von Berechnungskonstanten, von denen eine ein Koeffizient zum Bilden der Tiefe des Austritts als eine Funktion des Fällungssaugzugs (bei 100 Meter, eingestellt auf Bodenstand) ist, wo dieser Koeffizient vorzugsweise 100 Meter ist, wobei das System auch einen maximalen Koeffizienten zum Ausdrücken der Höhe des maximalen Austritts als einer Funktion der Austrittsgeschwindigkeit ist, wo dieser Koeffizient vorzugsweise einen Wert von 0,122 hat. Das System tritt dann in Schlaufe 802 ein, die über die Anzahl von Kanditaten läuft. In dieser Schlaufe wird der Fällungsdurchmesser berechnet 804, gefolgt vom Berechnen 806 der Tiefe des Austritts mit Benutzung eines Multiplikationskoeffizients zum Bilden der Tiefe des Austritts als eine Funktion des Fällungsdurchmessers bei einem bei 1000 Meter eingestellten Bodenstand, wo dieser Koeffizient vorzugsweise gleich 100 pro Meter ist. Die Tiefe des Austritts wird weiter durch eine zusätzliche exzentrische Konstante vorzugsweise bei ungefähr 100 Meter eingestellt. Das System testet 808 dann die Tiefe, um zu bestimmen, ob die obere Stangendatenhöhe zu hoch ist, und falls nicht, dann wird die obere Stangenaustrittsgeschwindigkeit getestet 810, um zu bestimmen, ob der obere Stangenaustritt wirklich ein Eintritt ist. Danach bestimmt 812 der Prozess, ob der obere Stangenaustritt grösser als der untere Stangenaustritt ist und stellt die oberen Stangendatenstellen entsprechen ein. Das System stellt 816 dann die untere Stangendatenstellen ein und errechnet 818 die Höhenprofilkoeffizienten. Wenn die Profilkoeffizienten bestimmt sind, dann werden die abhängigen Koeffizienten für senkrechte Geschwindigkeit berechnet 820 - 828, einschliesslich der Austrittsprofilneigung, die die Neigung der Abhängigkeit von der radialen Austrittsgeschwindigkeit auf einer Höhe über dem Bodenstand für Höhen über der Höhe des maximalen Austritts ist, die Austrittsprofilschneidung, die die Daten für die Schneidung in dem linearen Modell der Austrittsgeschwindigkeit sind, hat eine Funktion der Höhe, die Höhe des maximalen Austritts, eine Nullkonstante, die die Konstante in einem Leistungsreihenmodell für die Höhenabhängigkeit des senkrechten Winds für Höhen über der Höhe des maximalen Austritts ist, einen ersten Koeffizienten, der der lineare Koeffizient in dem Leistungsreihenmodell der Höhenabhängigkeit der senkrechten Geschwindigkeit ist, und einen zweiten Koeffizienten, der der quadratische Koeffizient in dem Leistungsreihenmodell der Höhenabhängigkeit für die senkrechte Geschwindigkeit ist.
Der Gefahrenauffindungsprozess 118 beginnt, wie in Figuren 19A- 19I dargestellt, durch Einleiten 850 von warnenden, beratenden und verwarnenden Kennzeichen, und Berechnen einer Gefahrenkonstante. Das System berechnet 852 und 854 dann Warnungs-, Beratungs- und Verwarnungsschwellen mit Benutzung der Luftgeschwindigkeit, die von dem Trägheitsnavigationssystem erhalten wird, oder von der angenommen wird, dass sie 80 Meter pro Sekunde ist, und eine Zeit des Bringens auf den letzten Stand, die die Zeit bis zu einer anderen Gefahrenentscheidung ist, das heisst, die Zeit, über die die Daten extrapoliert werden müssen, was die Zeit für einen vollständigen Rahmen von zwei Stangen ist, das heisst, zwei Sekunden und eine Verzögerungszeit, die die Verzögerung von dem Empfang der Radardaten bis zur Herstellung einer Karte ist. Das heisst, die Karte zeigt, wo die Gefahr war und muss so interpretiert werden, dass sie näher ist, und dieses ist die Zeitdauer für drei Höhenabtastungen oder ungefähr drei Sekunden mit der warnenden Warnungszeit, die bei 30 Sekunden eingestellt ist, der beratenden Warnungszeit, die bei 60 Sekunden eingestellt ist, und der verwarnenden Warnungszeit, die bei 30 Sekunden eingestellt ist. Das System löscht 856 dann die Gefahrenkarte und die Farbgefahrenkarte. Dieser Prozess 118 tritt dann in eine Schlaufe 858 ein, während der nur die Kandidaten für eine Gefahr untersucht werden. Das Profil der Gefahr wird eingestellt 860 und 862 und die Start- und Stoppindizes werden berechnet 864 und 866. Das System tritt dann in eine Azimutschleife, in der ein Azimuttestwert eingestellt 870 wird und getestet 872 wird, um sicherzustellen, dass nur die richtigen Kandidaten untersucht werden. Das System tritt auch in eine Schlaufe 874 über Reichweitenfenster ein, in der dieselbe Art der Grenzeinstellung 876 und des Testens 878 stattfindet. Das System berechnet 880 dann einen waagerechten Gefahrenfaktor mit Benutzung der waagerechten Windscherungskartendaten und stuft 882 und 884 dann den waagerechten Gefahrenfaktor auf den Gleitweg ein. Das System testet 886 und 888 dann, um zu bestimmen, ob dieser Feldpunkt unter dem Saugzug liegt, und, falls nicht, stellt 890 die senkrechte Komponente auf Null. Wenn der Feldpunkt unter dem Saugzug ist, dann bestimmt 892 und 894 das System die radialen Konstanten für den senkrechten Wind und bestimmt 896 dann die Höhe für den Reichweitenpunkt entlang dem Gleitweg. Das System stellt 898 dann Profilparameter ein, testet 900, um zu bestimmen, ob die Höhe innerhalb der Grenzschicht ist, und kann die Profilparameter wieder einstellen 902. Das System errechnet 904 dann den senkrechten Wind mit Benutzung des radialen und senkrechten Profilmodells. Die gesamte Gefahrenfaktorkarte wird dann für das Bildelement geschrieben 906. Das System tritt dann in einen Satz von Schlaufen über Reichweitenfenster 908 ein, dem gleitenden Azimutfenster 910 und dem örtlichen Index 912, um die durchschnittliche Gefahr zu berechnen 914-920, und berechnet 922 dann die Reichweite zu der Gefahr. Die durchschnittliche Gefahr wird dann gegen die warnende Warnungsschwelle getestet 924, 926 gegen die beratende Warnungsschwelle, und 928 gegen die verwarnende Schwelle. Wenn die warnende Warnungsschwelle überschritten wird, dann bestimmt 930 man, ob die Reichweite grösser als die warnende Warnungsreichweitenschwelle ist. Falls nein, dann wird das Windscherungswarnungskennzeichen eingestellt 932. Ein ähnlicher Test und eingestellter Betrieb wird für die beratende Schwelle und die verwarnende Schwelle durchgeführt 934 und 936.
Die vorliegende Erfindung ist mit Bezug darauf beschrieben worden, dem Piloten eine Warnung zu liefern, wenn eine Gefahr vermeidet werden soll. Es ist aber möglich, dem Piloten eine Gefahrenanzeige und auch ein Gleitweggefahrenprofil zu liefern, das die senkrechten und waagerechten Komponenten zeigt. Wenn die Leistung des Flugzeugs bekannt ist, dann könnte das System auch ein Flugsteuerprofil zum Steuern des Flugzeugs berechnen, wenn die Gefahr nicht vermieden werden konnte. Zusätzliche Pilotenwarnung und/oder Vermeidungsanzeigen können die hier entwickelte Gefahrenkarte benutzen, da solche zusätzlichen Fähigkeiten von Daten abgeleitet werden, die wie hier diskutiert erhalten werden und davon abhängen.

Claims

1. Verfahren zum Auffinden von gefährlicher Windscherung, das die Schritte umfasst, die Atmosphäre in einer oberen Radarabtastung und in einer unteren Radarabtastung abzutasten, und gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Bestimmen von ersten Gefahrenskandidaten in der oberen Abtastung; Bestimmen von zweiten Gefahrenskandidaten in der unteren Abtastung in Reaktion auf die ersten Gefahrenskandidaten; und Kennzeichnen der gesamten Gefahr in Reaktion auf die zweiten Gefahrenskandidaten.

2. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Gefahr bezüglich eines Flugzeuggleitwegs eingestuft ist.

3. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Bestimmen der zweiten Gefahrenskandidaten in der unteren Abtastung eine konstante Falschalarmratenverarbeitung auf der unteren Abtastung unter Benutzung eines nicht rechteckigen Fensters durchgeführt wird, das mit Bezug auf Stellen von gefährlicher Windscherung ausgerichtet ist.

4. Wie in Anspruch 3 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Falschalarmratenverarbeitung umfasst, Dopplerzellen in dem Fenster zu befehlen, ein Maximum von Mittellinien in der Dopplerordnung auszuwählen.

5. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kennzeichnens der gesamten Gefahr in Reaktion auf die zweiten Gefahrenskandidaten einschliesst, ein Mikroexplosionsprofil von einem radialen Austritt zu bestimmen, der von der oberen Abtastung bestimmt wird.

6. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kennzeichnens der gesamten Gefahr in Reaktion auf die zweiten Gefahrenskandidaten einschliesst, ein Mikroexplosionsprofil von einem oberen radialen Austritt zu bestimmen der von der oberen Abtastung bestimmt wird, und einen unteren radialen Austritt zu bestimmen, der von der unteren Abtastung bestimmt wird.

7. Wie in Anspruch 3 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass vor der konstanten Falschalarmverarbeitung Nachauffindungsintegration unter Benutzung eines gleitenden Azimutfensters durchgeführt wird.

8. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin gekennzeichnet durch Durchführen der oberen Abtastung an zwei Pulswiederholungsfrequenzen und Kombinieren von korrelierten Geschwindigkeitsrückgaben auf einer Reichweitenfenstergrundlage.

9. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin gekennzeichnet durch Durchführen der unteren Abtastung an zwei Pulswiederholungsfrequenzen und Kombinieren von korrelierten Geschwindigkeitsrückgaben auf einer Reichweitenfenstergrundlage.

10. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens von ersten Gefahrenskandidaten in der oberen Abtastung umfasst, einen Kandidaten zu identifizieren, wenn eine Anzahl von benachbarten Reichweitenzellen in einer azimutalen Richtung mit einer Windamplitude über einem Minimum eine vorbestimmte Zahl überschreitet.

11. Wie in Anspruch 10 dargelegtes Verfahren, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des Benutzens eines maximalen Rückenwinds und eines maximalen Gegenwinds in den Kandidatenidentifizierungsradarreichweiten, um einen Durchmesser des Kandidaten und des radialen Austritts zu identifizieren.

12. Wie in Anspruch 10 dargelegtes Verfahren, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt, einen maximalen Rückenwind und einen maximalen Gegenwind in den Kandidatenidentifizierungsradarreichweiten zu benutzen, um einen ellipsoidischen, asymmetrischen Kandidaten zu definieren.

13. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens von ersten Gefahrenskandidaten in der oberen Abtastung einschliesst, Ablenkung zu bestimmen und das Verfahren weiterhin Einstellen der gesamten Gefahrenreaktion auf Ablenkung einschliesst.

14. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kennzeichnens der gesamten Gefahr den Schritt einschliesst, eine Saugzugkerngrösse von den oberen und unteren Abtastungen zu bestimmen.

15. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Flugzeugradarsystem ausgeführt wird; die obere Radarabtastung ungefähr 5 Grad über dem örtlichen Stand des Flugzeugs ist, unter Benutzung von zwei Pulswiederholungsfrequenzen und Empfangen von oberen Radarrückgaben; und das Verfahren weiterhin die Schritte einschliesst, Nachauffindungsintegration der oberen Radarabtastungsrückgaben unter Benutzung eines gleitenden Azimutfensters durchzuführen; befohlene konstante Falschalarmratenverarbeitung auf den oberen Radarabtastungsrückgaben unter Benutzung eines nicht rechteckigen Fensters durchzuführen, das mit Bezug auf Stellen von gefährlicher Windscherung ausgerichtet ist; korrelierte obere Rückgaben auf einer Reichweitenfenstergrundlage zu kombinieren; die Atmosphäre in einer unteren Radarabtastung ungefähr einen Gleitweg des Flugzetigs hinunter unter Benutzung der beiden Wiederholungsfrequenzen abzutasten und untere Radarrückgaben zu empfangen; einen Zentroid zu bestimmen, einen oberen Durchmesser und einen oberen radialen Austritt eines gefährlichen Kandidaten von den oberen Rückgaben; ein Teil der unteren Rückgaben zum Verarbeiten in Reaktion auf den Gefahrenskandidaten auszuwählen; einen unteren Durchmesser und einen unteren radialen Ausströmung des Kandidaten von dem Teil der unteren Rückgaben zu bestimmen; den Kandidaten senkrecht zu profilieren; eine gesamte Gefahr zu bestimmen; die gesamte Gefahr bezüglich des Gleitwegs einzustufen; und die eingestufte gesamte Gefahr mit einer Schwelle zu vergleichen und den Piloten zu warnen, wenn die Schwelle überschritten wird.

16. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kennzeichnens der gesamten Gefahr den Schritt einschliesst, Windscherung von den integrierten Rückgaben aufzufinden.

17. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kennzeichnens der gesamten Gefahr den Schritt einschliesst, Nachauffindungsintegration der Radarabtastungen unter Benutzung eines gleitenden Azimutfensters durchzuführen, und Windscherung von den verarbeiteten Rückgaben aufzufinden.

18. Wie in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kennzeichnens der gesamten Gefahr den Schritt einschliesst, die Windscherung von den oberen und unteren Radarabtastungen unter Benutzung eines linearen Verhältnisses zwischen radialem Austritt und Höhe zu profilieren; und die Gefahr von dem Profil zu bestimmen.

19. Windscherungsradarsystem (40), das eine Antenne (42) und ein Abtastungsmittel umfasst, um zukünftige Flugzeugflugrichtungen in oberen und unteren Höhenabtastungen abzutasten, gekennzeichnet durch ein Mittel (46) zum Bestimmen von ersten Windscherungskandidaten von der oberen Höhenabtastung; ein Mittel (46) zum Bestimmen von zweiten Windscherungskandidaten in Abhängigkeit von den ersten Windscherungskandidaten; und ein Gefahrenauffindungsmittel (48) zum Bestimmen, ob eine gefährliche Windscherung in Reaktion auf die zweiten Windscherungskandidaten besteht.