[發明專利]激光雷達探測飛機尾渦選址方法

在審

• 申請號: 202211535962.8
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115856928A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 劉壽鑫;吳松華
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G06T15/00;G06T11/20;G06T7/70;G01W1/04;G01C15/00
• 代理公司: 北京紅梵知識產權代理事務所(普通合伙) 11912
• 代理人: 許莉

本發明涉及激光雷達探測飛機技術領域，特別涉及激光雷達探測飛機尾渦選址方法，通過自動氣象觀測系統實時探測跑道周邊及其延長線范圍內的多種氣象數據，先得到自動氣象觀測數據，再獲得多點MLAT數據和航空器關鍵位置分布，選取激光雷達位置，本發明通過基于自動氣象觀測系統中的風向風速數據和多點相關定位系統MLAT數據，獲取飛機起飛和降落過程中關鍵位置點信息，以此選取激光雷達探測飛機尾渦的最佳位置，同時基于激光雷達探測數據繪制的飛機尾渦二維三維圖像，可作為飛機尾渦放行參考用于管制運行現場，精確的激光雷達選址便于更好的探測尾渦的形成消散過程，有效保障飛行安全，提高管制運行效率。

技術領域

本發明屬于激光雷達探測飛機技術領域，特別涉及激光雷達探測飛機尾渦選址方法。

背景技術

飛機尾渦是航空器產生升力時的附加產物，影響到其他航空器的飛行安全。為保障飛行安全避免尾渦影響，空中交通管制員為航空器之間配備以時間或距離為基準的安全間隔。激光雷達（Light Detection And Ranging,LiDAR）是一種可以精確、快速地獲取地面或大氣三維空間信息的主動探測技術，可用于對飛機尾渦進行探測。飛機在上升或下降過程中，以左右翼尖為中心形成一對相對旋轉的渦流，簡稱飛機尾渦。飛行時，由于翼尖處上下表面的空氣壓力差，產生一對繞著翼尖的閉合渦旋。尾渦是飛機機翼產生升力時的一個副產物，飛機從起飛離地到降落的整個過程中都會產生尾渦。從飛機的后面看時，尾渦由兩個反向旋轉的圓柱形渦旋組成，環繞在在翼尖周圍。飛機進入前機尾渦后，會產生顛簸、抖動、下沉等現象，影響飛行安全。但是，在國內外眾多使用激光雷達探測飛機尾渦的過程中，如何對激光雷達進行選址目前沒有一套完整有效的方法，據統計尾渦的半徑普遍在幾米到十幾米的量級，在使用激光雷達探測飛機尾渦的過程中，15米至30米探測精度對于探測半徑僅為十米范圍左右的飛機尾渦來說暫時無法滿足探測需求，仍有較大提升空間，因此我們需要提出激光雷達探測飛機尾渦選址方法來完善上述存在的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了激光雷達探測飛機尾渦選址方法，包括如下步驟：

S1、通過自動氣象觀測系統實時探測跑道周邊及其延長線范圍內的多種氣象數據，得到自動氣象觀測數據；

S2、通過多點相關定位系統進行跑道監測和終端監測，得到多點MLAT數據；

S3、選取降落階段和爬行階段對航空器進行分析，得到航空器關鍵位置分布；

S4、在使用激光雷達探測飛機尾渦過程中，選取激光雷達位置；

S5、不斷調優探測腳本，抓取尾渦對飛機尾渦探測；

S6、針對激光雷達探測到的數據解析，繪制飛機尾渦的圖像。

進一步的，步驟S1中所述自動氣象觀測系統是提供航空氣象服務保障的重要氣象探測設備之一，能夠實時、連續、穩定地探測、采集、處理、顯示跑道周邊及其延長范圍內的

經緯度和徑向速度數據繪制出的飛機尾渦的二維、三維和四維圖像，并對尾渦形成的消散過程進行分析，根據飛機尾渦特點基于徑向速度篩選出當前有幾率存在尾渦的數據幀，將PPI掃描得到的數據繪制成二維圖像。

本發明的有益效果是：多種氣象數據，以及其他與航空飛行安全有關的天氣狀況，所述自動氣象觀測系統是在提供機場地面氣象觀測的自動化。

進一步的，步驟S2中所述多點相關定位系統是基于多點MLAT數據中航空器的時間、經緯度位置、速度、高度、方向和機型的信息對航空器起飛降落階段重點關注位置進行統計分析。

進一步的，步驟S3中所述航空器在降落和爬升的關鍵位置愛格飛機尾渦影響大，是激光雷達探測飛機尾的重點關注位置，對航空器分析時選取降落階段決斷高度60米和爬升階段100米對航空器位置進行分析。