1.2　研究背景及意义

恶劣的气象是飞机失事遇难的重要原因之一。据统计表明，自20世纪70年代以来，由微下冲暴流风切变和湍流造成的飞行事故共千次以上。低空风切变较多发生在飞机起飞或着陆阶段。安全是民航的命脉，随着我国民航事业的迅速发展，航班密度日趋增大，低空风切变的探测与预警已被提到议事日程上来。为确保飞机在起飞和着陆阶段的安全，研制气象雷达低空风切变和湍流探测技术属于一个重要的研究课题。

气象雷达的基本特点之一是在频域——时域存在着分布相当宽广和功率非常强的背景杂波中检测出有用的信号。这种背景杂波通常被称为脉冲多普勒杂波，其频谱密度是多普勒频率——距离的函数。当考虑雷达的噪声和其他干扰时，信杂比很小的目标回波可能被淹没在强的杂波背景中。杂波频谱密度的形状和强度决定着雷达对具有不同多普勒频率的目标检测能力。

湍流和风切变流场建模以及雷达回波信号仿真，是验证风切变雷达信号处理以及杂波抑制技术研究的前提。由于风切变和湍流现象属于小概率事件，其存在时间只有短短几分钟，且不具备重复性。依靠现场试验的方法进行研究，不但成本很高，而且危险性相当大。因此，研究可模拟真实湍流和风切变天气变化规律的仿真方法成为风切变雷达研究中的关键技术。准确而有效的风场模拟算法将有助于缩短风切变雷达的研制周期，节约研究费用。湍流和风切变目标回波信号模拟算法可通过方便、灵活地设定各类参数，模拟出各种情况下风切变和湍流场的风速真实分布情况，为雷达信号处理系统的设计提供良好的实验基础。

由于气象雷达平台的运动和雷达主波束的下视照射，造成目标信号很容易被强地杂波所掩盖，因此，对地杂波进行分析，建立准确的杂波统计模型以及相应的仿真方法显得至关重要。一方面可为雷达模拟器提供逼真的杂波环境模型；另一方面也有助于雷达杂波对消器的设计和实现，从而提高气象雷达抑制杂波能力，进而提高探测性能。因此，气象雷达环境特性的研究，对提高气象雷达性能有着十分重要的意义。

通过对气象雷达回波信号特性与信号处理研究，可为今后气象探测性能验证技术奠定基础，同时也为飞行环境监视系统气象雷达模块研制技术作储备。