[發(fā)明專利]對(duì)流天氣條件下基于最優(yōu)穿越路徑的航路阻塞度評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910274362.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN110084491B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶建強(qiáng);陳曦;嚴(yán)勇杰;黃吉波;陳飛飛;葛然;單堯;田靖;馬園園;徐善娥;毛億;王煊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電萊斯信息系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06F30/23
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華;于瀚文

本發(fā)明公開了對(duì)流天氣條件下基于最優(yōu)穿越路徑的航路阻塞度評(píng)估方法，包括以下步驟：步驟1，劃分航路網(wǎng)格；步驟2，確定航路氣象規(guī)避概率；步驟3，構(gòu)建航路最優(yōu)穿越路徑；步驟4，計(jì)算航路阻塞度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空中交通管理領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)流天氣條件下基于最優(yōu)穿越路徑的航路阻塞度評(píng)估方法。

背景技術(shù)

在美國國家空域系統(tǒng)中，天氣導(dǎo)致的延誤占到70％以上。在天氣導(dǎo)致的延誤中，對(duì)流天氣占到60％。因此，對(duì)于空中交通管理者而言，在制定戰(zhàn)略計(jì)劃和實(shí)施戰(zhàn)術(shù)措施時(shí)，對(duì)流天氣及其對(duì)國家空域系統(tǒng)運(yùn)行的影響預(yù)報(bào)是極其關(guān)鍵的。天氣雷達(dá)是探測對(duì)流天氣現(xiàn)象的重要?dú)庀笤O(shè)備，其提供的雷達(dá)反射率也是表征對(duì)流天氣現(xiàn)象時(shí)空特征的重要?dú)庀髷?shù)據(jù)。航路，作為基礎(chǔ)的空域結(jié)構(gòu)單元，通常由一組地理位置(經(jīng)度，緯度)構(gòu)成的位置點(diǎn)序列表示，在空中交通管理運(yùn)行過程中發(fā)揮著重要作用。航路阻塞度(Route Blockage，RB)是指受惡劣天氣影響航路可被空中交通使用的程度，是評(píng)估航路在對(duì)流天氣覆蓋下的可用能力的重要指標(biāo)。航路阻塞度作為一個(gè)惡劣天氣屬性，其主要影響因素是對(duì)流天氣的強(qiáng)度與時(shí)空分布特征，與駕駛員或管制員工作負(fù)荷限制或ATM運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)。航路阻塞度可以作為衡量天氣對(duì)空中交通運(yùn)行影響的定量分析指標(biāo)，與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)或特定場景下的空中交通運(yùn)行容量關(guān)聯(lián)，為延誤統(tǒng)計(jì)、容量預(yù)測等提供決策參考。同時(shí)，航路阻塞度還可以有效輔助空中交通管制員和航空公司簽派員對(duì)對(duì)流天氣條件下的航班運(yùn)行實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。因此，對(duì)流天氣條件下的航路阻塞度評(píng)估是十分必要的，也是非常重要的。

查閱國內(nèi)外相關(guān)資料，尚未發(fā)現(xiàn)針對(duì)對(duì)流天氣條件綜合考慮航路穿越路徑復(fù)雜性和遭遇天氣強(qiáng)度的基于最優(yōu)穿越路徑的航路阻塞度評(píng)估方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有將高空或終端區(qū)空域的對(duì)流天氣現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為對(duì)航班運(yùn)行的量化約束的評(píng)估方法中，缺乏對(duì)航空器在穿越空域過程中的路徑復(fù)雜性的考慮，人為主觀判斷對(duì)量化評(píng)估結(jié)果的干預(yù)嚴(yán)重等特點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種對(duì)流天氣條件下基于最優(yōu)穿越路徑的航路阻塞度評(píng)估方法，為未來開發(fā)更加魯棒的集成天氣信息的空中交通管理決策支持工具提供支持。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的具體技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1，劃分航路網(wǎng)格；

步驟2，確定航路氣象規(guī)避概率；

步驟3，構(gòu)建航路最優(yōu)穿越路徑；

步驟4，計(jì)算航路阻塞度。

步驟1包括：

步驟1-1，航路段插值：

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的對(duì)流天氣雷達(dá)反射率預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)間顆粒度，結(jié)合飛機(jī)平均飛行時(shí)速，計(jì)算得到航路段的插值間隔L1，再根據(jù)相鄰兩個(gè)航路點(diǎn)間的歐式距離D，計(jì)算插值點(diǎn)個(gè)數(shù)K：

最后依次對(duì)相鄰兩個(gè)航路點(diǎn)進(jìn)行線性插值，得到航路插值點(diǎn)的位置，從而得到航路插值點(diǎn)序列；

步驟1-1中，根據(jù)如下公式計(jì)算相鄰兩個(gè)航路點(diǎn)間的歐式距離D：

其中為相鄰兩個(gè)航路點(diǎn)間經(jīng)度差，Δθ為相鄰兩個(gè)航路點(diǎn)間緯度差，為相鄰兩個(gè)航路點(diǎn)的平均緯度值。

步驟1-1中，所述航路插值點(diǎn)的位置根據(jù)插值點(diǎn)與起始航路點(diǎn)的距離和斜率列方程求解得到，具體計(jì)算方法包括：

設(shè)定第1個(gè)航路點(diǎn)位置記為(x₁,y₁)，第2個(gè)航路點(diǎn)位置記為(x₂,y₂)，x₁,y₁分別表示第1個(gè)航路點(diǎn)的經(jīng)度和緯度；第1個(gè)航路點(diǎn)和第2個(gè)航路點(diǎn)之間的第k個(gè)航路插值點(diǎn)位置記為其中，表示第k個(gè)插值點(diǎn)的經(jīng)度，表示第k個(gè)插值點(diǎn)的緯度，構(gòu)建方程組如下：