题目：大气扰动下飞机巡航状态机载设备运动成像误差评估

高分辨率对地观测是以飞机、卫星等飞行器为观测平台，利用运动成像载荷获取地球表面与表层的大范围、高精度、多层次空间信息的一种尖端综合性技术，对国家经济建设和国家安全具有重大作用。观测载荷和飞行平台是高分辨率对地观测系统的两个重要组成部分，运动成像要求平台维持理想运动且姿态平稳，但在大气扰动作用下，平台运动产生误差，姿态发生变化，对成像质量造成不利影响。

本文对大气扰动下机载成像设备误差进行数值评估，具体的研究内容如下：

（1）分析大气紊流的特性，建立大气紊流工程化模型，利用Dryden模型进行数值仿真。建立飞机动力学方程组和运动学方程组，然后推导出含大气扰动的飞机六自由度非线性数学模型，结合工程经验和计算流体力学建立全机的气动力数据库。然后基于已有的大气紊流模型，建立包含大气扰动的六自由飞行实时仿真平台。

（2）以奖状飞机和运12飞机为例，分析载机在大气扰动下的运动特性。通过与试飞POS数据的对比，证明大气扰动下六自由度飞行实时仿真的合理性和工程应用性。通过仿真结果，分析不同载机的运动特性，以及飞行高度、紊流强度等对运动误差的影响情况。然后以Boeing747为例，将飞行仿真推广到大型飞机上。

（3）大气扰动会造成机载成像设备误差的产生，本文以机载激光雷达为例进行数值评估。首先建立了机载激光雷达脚点定位的数值几何模型，分析误差源因素。计算载机运动姿态变化和激光雷达扫描角对定位精度的影响情况。搭建大气扰动下机载激光雷达点云分布仿真平台，仿真模拟不同载机在不同风场强度下激光雷达点云的分布情况。最后分析了大气扰动下大型飞机作观测平台时激光点云分布情况，证明大型飞机做成像平台的优越性，是未来航空遥感发展的一大方向。