[發明專利]模擬、記錄和預測對流氣象的自學習即時預報系統

有效

• 申請號: 201880029139.5
• 申請日: 2018-05-01
• 公開（公告）號: CN110770610B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陳瑞岳
• 申請（專利權）人: I.M.系統集團公司
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G06F16/29;G06K9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書航;閆小龍

本文所述的系統、方法和裝置提供了集成的氣象預報產品，該產品被設計成協助運營經理做出與指定事件或事件集相關的運營決策。本公開提供了一種處理來自各種源并具有包含不同空間分辨率和時間分辨率的各種數據格式的氣象數據的方法，以生成集成的和內聚的氣象預測產品，使得氣象預測產品在空間和時間域相對于指定事件或事件集都是連續的。

相關申請的交叉引用

本申請要求2018年4月30日提交的美國專利申請第15/966,633號的優先權，該申請要求2017年5月1日提交的美國臨時申請第62/492,729號的優先權，二者的內容通過完整引用并入本文。

技術領域

本文所述的系統、方法和裝置涉及一種集成的氣象即時預報系統，該系統被設計成有助于與指定事件或事件集相關的操作決策。

背景技術

氣象會影響許多企業的安全、效率和運營能力。在某些情況下，氣象條件可能迫使企業完全停止運營，從而對企業造成不利的經濟影響、客戶不滿和其他此類不受歡迎的后果。對于運營可能受氣象條件影響的企業來說，旨在協助運營決策的氣象預測產品尤其有用。受影響的企業同樣可以從一些決策支持工具中受益，這些工具包括涵蓋廣泛空間范圍和時間范圍的氣象預測產品作為輸入，從而促進主動和被動的運營管理，并最大限度地減少氣象對使用這些工具的企業的不利影響。

目前存在各種氣象預測產品，用于向運營經理提供適合運營決策的戰略和戰術階段的氣象信息。例如，氣象預報產品通常依賴于大氣中各種物理過程之間以及地表和大氣之間相互作用的基于物理的數值模擬。這種基于物理的模型通常假設大氣層的初始和邊界條件，并在時域中求解表示這種物理過程的微分和偏微分流體動力學方程。基于物理的模型通常進行數據同化，數據同化是這樣一個數值過程：其將模型預報場與當前時間步長的可用氣象觀測相結合；最小化預報和這種觀測之間的差異；并且調整模型預報軌跡，以便以這樣的時間間隔在未來時間步長改進預報模型，從而獲得未來預測大氣狀態（即氣象預報）的最佳結果。

相比之下，氣象即時預報產品通常基于氣象雷達和衛星觀測到的氣象特征的跟蹤和推斷，在大多數情況下，所述跟蹤和推斷在短距離時間和空間內是持續和連續的。通過使用高效的圖像處理和統計技術來代替氣象預報中使用的基于物理的方程，氣象即時預報能夠生成短期氣象預測，例如，未來兩小時或更短時間內，并以非常高的頻率提供氣象預測更新，幾乎每隔幾分鐘。氣象預報技術目前不可能以這樣的速度更新氣象預測，因為使用基于物理的模擬計算和處理數據涉及繁雜的計算，因此太費時。然而，因為氣象預報技術是基于物理的，因此可以比氣象即時預報技術預測未來更久的氣象。

作為一個說明性示例，空中交通管制（“ATM/C”）人員需要在ATM/C的各個階段（例如飛行計劃、起飛順序、滑行和起飛期間的塔臺控制、飛機升降期間的航站樓雷達接近控制以及巡航期間的航路區域交通控制）不同空間和時間范圍內的氣象信息，以實現和保持ATM/C的安全性、操作效率和空域容量。

通常，在戰略規劃階段，例如預定航班起飛前兩個多小時，ATM/C決策取決于氣象預報，以準備和調整飛行計劃。在戰略階段，能夠獲得相關氣象信息的ATM/C人員有能力主動管理空中交通，方法是生成繞過因氣象受阻的空域的改道計劃，或者執行地面延遲程序或地面停止程序，以防止給已經減小的空域容量增加額外負擔。戰略ATM/C地面延遲程序和地面停止程序實現了更好的運行航空安全、平衡的空域需求和容量以及更少的航空燃料燃燒。

在戰術階段，例如，預定航班起飛前兩個小時內，ATM/C決策取決于實時氣象觀測和“即時預報”，即非常短期的氣象預測。在戰術階段，ATM/C決策往往是反應性的，可能涉及這樣的ATM/C機制，如在不利氣象影響結束之前空中等待，或將遇到不利氣象且燃料水平限制其空中飛行時間的飛機轉到替代機場。