[发明专利]一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法

说明书

本发明提供了一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法，所述方法包括：针对目标扇区，根据二维格点化的对流天气数据的二维矩阵，计算空域结构矩阵，所述空域结构矩阵使用不同元素值代表目标扇区内不同空域性质；然后结合所述空域结构矩阵元素的变换，计算空域内对流天气量化指标，用于定量化描述空域范围内的对流天气强弱和范围信息，所述对流天气量化指标包括目标扇区内对流天气反射率的覆盖率和强度。本发明使用矩阵运算思维，客观地量化了空域内的对流天气信息，可为空域内的容量评估、流控策略制定等航空管制决策提供量化指标参考，保障对流天气条件下航空运输安全有序地运行。

技术领域

本发明涉及航空气象技术领域，尤其涉及一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法。

背景技术

民航客机在空中需沿计划航路并根据空管部门的管制指令飞行，空管部门以扇区为管制单元对扇区内的航空器进行流量控制、监视和实时管制工作。当扇区内，尤其是扇区内的航路上出现对流天气时，管制员的工作负荷会陡然增大，航空器的安全飞行也面临着挑战。在当前的空管业务中，对流天气对扇区或航路的飞行的影响多以红黄绿几种定性的影响等级表示，流量管理或管制指挥人员在这种定性结论的基础上根据自身经验对飞入扇区内的航空器数量进行限制或进行实时管制指挥。这样的运行方式一方面增加了管制员的工作负荷，另一方面也为最终的决策制定增加了过多的主观因素。因此，客观、合理地计算出对流覆盖率、对流强度等扇区内的对流天气量化指标，再根据这些量化指标控制进入扇区飞行的航空器数量，是对流天气条件下航空运输业务得以安全和高效运行的重要保障。

发明内容

针对现有管制运行业务中缺乏扇区和航路的对流天气量化指标的问题，发明一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法，为准确、客观地控制扇区飞行的航空器数量和实时管制业务提供决策支持。

本发明提供一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法，包括如下步骤：

步骤1，针对目标扇区，根据二维格点化的对流天气数据的二维矩阵，计算空域结构矩阵，所述空域结构矩阵使用不同元素值代表目标扇区内不同空域性质；具体的，本发明中，所述对流天气数据可以从民航气象中心等气象服务部门获得，每个格点都有对应的地理位置(经度、纬度)，格点上的数值反映对流天气强度。

步骤2，结合所述空域结构矩阵元素的变换，计算空域内对流天气量化指标，用于定量化描述空域范围内的对流天气强弱和范围信息，所述对流天气量化指标包括目标扇区内对流天气反射率的覆盖率和强度。本发明中，所述空域是个大概念，指的是一定水平和高度范围内的空间区域；扇区是空域范围内用于管制员管制指挥用途的人为划定一个小区域；空域的概念大于扇区，多个扇区可以组成一个大的空域；除扇区外，空域内还包含航路、导航点等管制单元。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤1包括：

步骤1-1，针对某一目标扇区，根据所述二维格点化的对流天气数据初始化一个二维矩阵A，初始值为0，初始化获得的所述二维矩阵A的大小与二维格点数据的网格数的大小相同；具体的，本发明中，比如二维格点化的对流天气数据是1000行800列的大小，那么矩阵A就是1000行*800列，且每个元素值都为0。

通过所述二维矩阵A中每个网格点(i,j)与目标扇区的地理位置关系，更新所述二维矩阵A中每个元素的值，其中i表示网格点所在行的序号，j表示网格点所在列的序号；

其中，当所述网格点(i,j)落在目标扇区范围内时，所述二维矩阵A的网格点对应的元素取值为1，即A_i,j＝1，否则A_i,j＝0，形成所述目标扇区的二维矩阵A；

需要注意的是，本发明中，网格点表示二维矩阵的元素，网格点(i,j)就是二维矩阵中某行某列的一个元素位置的索引，无需限定为哪个二维矩阵的网格点，方案中提及网格点时，可以根据前后文确定具体指哪个二维矩阵中的网格点。