[發明專利]基于安全性的散點狀雷暴危險天氣下改航方法

有效

• 申請號: 202110930577.2
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113593306B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 傅寧;張兆寧;潘麗麗;李克南;高崢
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G08G5/06;G01C21/20;G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

本發明公開了一種基于安全性的散點狀雷暴危險天氣下改航方法，包括：基于安全性，考慮雷暴危險等級確定雷暴受限區；確定改航點數量；給出固定時間片內，判斷飛機能否通過雷暴受限區的方法；判斷時段[0,t_j]內，飛機沿改航路徑航行能否通過雷暴受限區等步驟，明確最優改航路徑的目標函數，建立改航路徑規劃模型，確定最優改航路徑。本發明的優點是：1)能夠定量確定改航路徑點。2)能夠得到數量最少的改航路徑點。3)當每次改航計算完成后，根據情況變化可以從新計算，因此可以動態計算，具有動態改航特點。

技術領域

本發明涉及航空航路安全技術領域，特別涉及一種基于安全性的散點狀雷暴危險天氣下改航方法。

背景技術

近年來，雷暴危險天氣下航班改航方法方面的研究頗有建樹，單體受限區域劃設愈加精確，改航路徑規劃算法愈加多樣。但現有改航方法常選取多改航點，設置動態改航路徑，嚴重增加了飛行員及管制員的工作負荷，且與實際運行情況不相符。

影響飛機正常飛行的因素包括危險天氣、通信導航監視設備故障、軍航活動等，其中，危險天氣是影響飛機正常飛行的重要因素。航空危險天氣包括雷暴、低空風切變、大氣湍流等，而雷暴是一種嚴重威脅飛行安全且夏天常見的天氣現象，在影響飛行安全的危險天氣中占較大比重，故本發明以雷暴天氣為對象研究危險天氣下的改航方法。

現有研究表明，當雷暴云雷達回波強度大于等于41dBz時，將嚴重影響其所在空域內飛機的安全運行，無法進行正常的飛行活動，形成單體受限區。飛機繞飛雷雨時，應根據雷暴強度在雷達回波邊緣25km以外通過。故單體受限區劃設應考慮雷暴影響區域限制，在雷暴活動區域范圍外增設雷暴波及區域，繼而確定最終的單體受限區。雷暴波及區域的劃設，一般參照咨詢通告。如AC-31-FS-2014-20中關于繞飛雷暴的間隔標準：飛機繞飛雷暴在雷達回波區時，應保持飛機在距離回波邊界30公里(20英里)外；對于強烈雷暴回波的繞飛，繞飛間距至少要達到30公里(20英里)(如果要從兩個雷達回波中間穿越，必須保證回波間至少要有60公里(40英里)的間隔)。飛行員可以根據回波的強弱，適當調整繞飛間距。

現有技術常將單體受限區劃設為凸多邊形，選擇多個改航點研究改航路徑，規劃過程繁復，規劃結果與實際情況不完全相符。也有研究曾用圓形或橢圓形模擬受雷暴影響的空域，但現有技術研究或重點考慮容量約束，或著重避免飛行沖突，未依據幾何關系給出簡單明確的危險天氣下航班改航路徑的劃設方法。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，提供了一種基于安全性的散點狀雷暴危險天氣下改航方法。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于安全性的散點狀雷暴危險天氣下改航方法，包括以下步驟：

步驟1，確定雷暴受限區，子步驟如下：

步驟1.1，確定雷暴波及區域。

雷暴受限區劃設應考慮雷暴影響區域限制，在雷暴活動區域范圍外增設雷暴波及區域，繼而確定最終的單體受限區。

咨詢通告AC-31-FS-2014-20中說明了繞飛雷暴的間隔標準：飛機繞飛雷暴在雷達回波區時，應保持飛機在距離回波邊界30公里(20英里)外；對于強烈雷暴回波的繞飛，繞飛間距至少要達到30公里(20英里)(如果要從兩個雷達回波中間穿越，必須保證回波間至少要有60公里(40英里)的間隔)。

雷暴波及區域的范圍，可基于安全性，在滿足上述咨詢通告的前提下，考慮雷暴危險等級來確定。參照現有基于垂直累計液態含水量和雷達回波數據劃分惡劣天氣的技術，且當雷達回波強度≥41dBZ時，航空器需進行改航。劃分雷暴危險4個等級如下：