[發(fā)明專利]一種快速簡(jiǎn)捷的雷暴危險(xiǎn)天氣下改航方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110201196.0
• 申請(qǐng)日: 2021-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN113012478B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢海生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)民用航空華東地區(qū)空中交通管理局
• 主分類號(hào): G08G5/00
• 分類號(hào): G08G5/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明公開了一種快速簡(jiǎn)捷的雷暴危險(xiǎn)天氣下改航方法，包括：明確了單體受限區(qū)的劃設(shè)方法，接著通過確定改航點(diǎn)數(shù)量、明確雷暴受限區(qū)范圍、分析轉(zhuǎn)彎角度及雷暴受限區(qū)的限制條件，給出確定最優(yōu)改航路徑的約束條件。選取單改航點(diǎn)規(guī)劃改航路徑，以圓形或橢圓形近似描述雷暴受限區(qū)，并運(yùn)用幾何關(guān)系對(duì)約束條件進(jìn)行描述，確定改航路徑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用幾何關(guān)系給出簡(jiǎn)單明確的危險(xiǎn)天氣下航班改航路徑的劃設(shè)方法，改航點(diǎn)數(shù)量少，改航路徑短，能有效降低管制員及飛行員的工作負(fù)荷，其實(shí)用性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航路安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速簡(jiǎn)捷的雷暴危險(xiǎn)天氣下改航方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，雷暴危險(xiǎn)天氣下航班改航方法方面的研究頗有建樹，單體受限區(qū)域劃設(shè)愈加精確，改航路徑規(guī)劃算法愈加多樣。但現(xiàn)有改航方法常選取多改航點(diǎn)，設(shè)置動(dòng)態(tài)改航路徑，嚴(yán)重增加了飛行員及管制員的工作負(fù)荷，且與實(shí)際運(yùn)行情況不相符。本文通過明確單體受限區(qū)的劃設(shè)方法，探討選取單改航點(diǎn)規(guī)劃改航路徑的約束條件，提出一種快速簡(jiǎn)捷的雷暴危險(xiǎn)天氣下的航班改航方法。

影響飛機(jī)正常飛行的因素包括危險(xiǎn)天氣、通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備故障、軍航活動(dòng)等，其中，危險(xiǎn)天氣是影響飛機(jī)正常飛行的重要因素。航空危險(xiǎn)天氣包括雷暴、低空風(fēng)切變、大氣湍流等，而雷暴是一種嚴(yán)重威脅飛行安全且夏天常見的天氣現(xiàn)象，在影響飛行安全的危險(xiǎn)天氣中占較大比重，故本發(fā)明以雷暴天氣為對(duì)象研究危險(xiǎn)天氣下的改航方法。

現(xiàn)有研究表明，當(dāng)雷暴云雷達(dá)回波強(qiáng)度大于等于41dBz時(shí)，將嚴(yán)重影響其所在空域內(nèi)飛機(jī)的安全運(yùn)行，無(wú)法進(jìn)行正常的飛行活動(dòng)，形成單體受限區(qū)。飛機(jī)繞飛雷雨時(shí)，應(yīng)根據(jù)雷暴強(qiáng)度在雷達(dá)回波邊緣25km以外通過。故單體受限區(qū)劃設(shè)應(yīng)考慮雷暴影響區(qū)域限制，在雷暴活動(dòng)區(qū)域范圍外增設(shè)雷暴波及區(qū)域，繼而確定最終的單體受限區(qū)。雷暴波及區(qū)域的劃設(shè)，參照咨詢通告AC-31-FS-2014-20中關(guān)于繞飛雷暴的間隔標(biāo)準(zhǔn)：飛機(jī)繞飛雷暴在雷達(dá)回波區(qū)時(shí)，應(yīng)保持飛機(jī)在距離回波邊界30公里(20英里)外；對(duì)于強(qiáng)烈雷暴回波的繞飛，繞飛間距至少要達(dá)到30公里(20英里)(如果要從兩個(gè)雷達(dá)回波中間穿越，必須保證回波間至少要有60公里(40英里)的間隔)。飛行員可以根據(jù)回波的強(qiáng)弱，適當(dāng)調(diào)整繞飛間距。

現(xiàn)有技術(shù)常將單體受限區(qū)劃設(shè)為凸多邊形，選擇多個(gè)改航點(diǎn)研究改航路徑，規(guī)劃過程繁復(fù)，規(guī)劃結(jié)果與實(shí)際情況不完全相符。也有研究曾用圓形或橢圓形模擬受雷暴影響的空域，但現(xiàn)有技術(shù)研究或重點(diǎn)考慮容量約束，或著重避免飛行沖突，未依據(jù)幾何關(guān)系給出簡(jiǎn)單明確的危險(xiǎn)天氣下航班改航路徑的劃設(shè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種快速簡(jiǎn)捷的雷暴危險(xiǎn)天氣下改航方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種快速簡(jiǎn)捷的雷暴危險(xiǎn)天氣下改航方法，包括以下步驟：

步驟1，利用圓形或橢圓形對(duì)雷暴受限區(qū)的輪廓進(jìn)行逼近，得到近似圓形的雷暴受限區(qū)時(shí)，進(jìn)入步驟2，得到近似橢圓形的雷暴受限區(qū)時(shí)，進(jìn)入步驟3。

步驟2圓形雷暴受限區(qū)的改航子步驟如下：

步驟2.1圓心坐標(biāo)確定；

通過選取圓形雷暴受限區(qū)邊界上的任意四點(diǎn)，確定各點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，應(yīng)用高斯投影正算得到這四點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)，分別記為(u₁,v₁)、(u₂,v₂)、(u₃,v₃)與(u₄,v₄)。四點(diǎn)兩兩結(jié)合得到圓的兩條弦，并分別做兩條弦的垂直平分線，兩線相交為一點(diǎn)，該點(diǎn)即為圓心(x₀,y₀)。計(jì)算可得：