[发明专利]一种基于气象雷达数据的危险气象条件下的航空器改航方法有效

专利信息
申请号: 201610753818.X 申请日: 2016-08-29
公开(公告)号: CN106323295B 公开(公告)日: 2019-04-19
发明(设计)人: 蒋昕;陈龙;陈平 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七0九研究所
主分类号: G01C21/24 分类号: G01C21/24;G01S13/95;G05D1/10
代理公司: 武汉河山金堂专利事务所(普通合伙) 42212 代理人: 胡清堂
地址: 430205 湖北省武汉市*** 国省代码: 湖北;42
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摘要: 发明公开了一种基于气象雷达数据的危险气象条件下的航空器改航方法,首先通过气象雷达获取相关气象数据,划设出不同危险等级的雷暴区域,确定每个等级雷暴区域的位置以及影响范围;其次根据雷暴区域危险等级,建立航空器改航路径规划模型;最后结合动态改航路径规划方法,实时为航空器规划一条避让雷暴危险区域的安全飞行路径,实现危险天气下的航空器改航,本发明能实现在危险气象条件下为航空器自动规划一条安全的飞行路径,有效地降低航空管制人员的工作负荷,保证航空器在危险天气下的安全飞行。
搜索关键词: 航空器 气象雷达 气象条件 飞行路径 路径规划 危险天气 工作负荷 航空管制 气象数据 危险区域 自动规划 有效地 安全 避让 飞行 规划 保证
【主权项】:
1.一种基于气象雷达数据的危险气象条件下的航空器改航方法,其特征在于:具体流程如下:步骤1,划设雷暴区域根据气象雷达提供的雷达回波图片,采用图像处理技术分离出不同等级的雷暴区域,同时结合气象雷达提供的回波顶高以及回波底高图片,获取每个雷暴区域的高度变化范围,并将不同等级的雷暴区域显示在空图上;所述雷暴区域根据气象雷达的回波等级信息划分为0‑6个等级,如下表所示:表1雷暴区域等级划分所述步骤1具体流程如下:步骤101,对雷达回波图片进行处理,获得每个回波等级的RGB颜色值,并根据雷暴等级,获取每个等级雷暴像素点的位置;步骤102,对回波顶高图片、回波底高图片进行处理,获得每个高度的RGB颜色值,并根据步骤101中得到的雷暴像素点位置,在回波顶高图片和回波底高图片中获取相应的回波顶高、回波底高数据;步骤103,保存回波反射率大于等于指定雷暴等级的像素点以及该像素点对应的坐标,形成一张该等级雷暴区域的图片;步骤104,对步骤103得到的某一等级的雷暴区域图片,采用图像处理技术,获取该雷暴区域的多边形轮廓;步骤105,根据气象雷达所在位置的经纬度坐标、图片的分辨率以及雷暴区域在图片上的位置坐标,计算不同等级雷暴区域像素点对应的经纬度坐标;步骤106,根据雷暴区域的经纬度坐标,将不同等级雷暴区域轮廓用不同颜色绘制到空图上,形成雷暴等级圈,并根据回波顶高、回波底高数据,获得该雷暴等级圈的高度影响范围;步骤2,改航策略建模根据步骤1划设的雷暴区域,结合对应的雷暴危险等级,充分考虑飞行员工作负荷、航空器性能等限制因素,以单个航空器作为研究对象,建立改航路径规划的数学模型;所述步骤2具体为:结合雷暴危险等级,以改航路径最短,平均改航路径危险等级最小为优化目标建立改航路径规划数学模型,模型如下:目标函数:Dis表示改航路径长度,其中p0为改航起始点与结束点,pi为改航过程中的转弯点,NT为转弯点个数,ld(pi,pi+1)表示航段pi‑pi+1的航程;Safe表示改航路径的平均危险等级,等于每段改航路径所经雷暴区域的平均危险等级之和; 其中echo为雷暴区域的危险等级,decho(pi,pi+1)为该等级的雷暴区域影响(pi,pi+1)段改航路径的航段长度;约束条件:echo<3 (2)式(2)表示出于安全考虑,改航路径不允许经过危险等级大于等于3的雷暴区域;式(3)表示为了保障航空器顺利完成转弯,其航段长度应大于等于最短航段长度,其中ldmin表示最短航段长度;式(4)表示结合航空器性能以及飞行员操纵水平,航空器的转弯角度应小于等于允许的最大转弯角度,其中θpi表示改航路径的转弯角度,θmax表示允许的最大转弯角度;步骤3,动态规划改航路径针对雷暴不断运动、变化的特点,结合改航策略模型、雷暴区域水平影响范围以及高度影响范围,实时为航空器规划改航路径。
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