[发明专利]基于现有机载设备的航空气象风观测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空气象风观测方法，尤其涉及一种基于现有机载设备的航空气象风观测方法。

背景技术

天气已经成为影响我国航空交通安全和航空行业经济效益的重要因素，其中对风的观测尤为重要。通用航空飞行无论是起飞、着陆还是巡航阶段，对风的观测需要持续进行，逆风、顺风、侧风、风切变、湍流都影响着飞行安全和飞行经济效益。

对于风的观测，传统方式采用风杯式风速仪、螺旋浆式风速仪及风压板风速仪等，目前较为先进的手段有超声波测风仪、多普勒测风雷达测风仪、风廓线仪等。传统风速仪是一种机械式测风仪(如风杯式风速仪、螺旋浆式风速仪及风压板风速仪)，其优点在于可靠性高、成本低，但同时也存在机械轴承磨损的情况，因此需要定期检测甚至更换。其次，在结冰地区，传统风速仪需要安装加热设备防止仪器结冰。对于较为先进的风测设备，超声波风速计通过检测声波的相位变化来记录风速，激光风速计可以检测空气分子反射的相干光波，这些非机械式风速仪的优点在于受结冰天气/气候的影响较小，缺点是用电量较大，在偏远地区的应用受到限制。

对于高空风的测量，主要采用无线电探空测风技术，当要求附加高空风时，可以使用测风气球和无线电测风系统，而不必施放昂贵的探空仪。全球气象观测系统中：在陆地上，高空站的补充观测主要采用机载天气雷达、风廓线仪和多普勒天气雷达；在海上，高空风主要由民航飞机机载天气雷达在巡航时观测；在轮船或遥远的岛屿上，通过施放无线电探空测风仪，以补充包括风等要素的垂直廓线，也可通过地球静止气象卫星的观测来跟踪云和水汽结构。这些测量方式成本往往较高，而且信息分析时间较长。

民航对风的观测，主要依靠卫星、地面天气雷达和民航飞机装备的机载天气雷达。装备有天气雷达的民航飞机在巡航时可进行高空风观测，其他机载设备也可以分析天气现象，但民航飞机探测的气象信息一般多用于单体飞机，仅有少量信息可能会向地面和空中其他飞机共享，其所依赖的数据链和通信协议较复杂、维护成本高。无论卫星、地面天气雷达还是机载天气雷达，都是价钱昂贵、技术复杂、维护困难、使用成本高的观测手段。

民航对风观测手段并不完全适合通用航空的发展和使用需求。通用航空较民航飞机不同，通航飞机机载设备简单，其低成本的飞行需求和传统的作业模式是无法负担高额气象设备开销的。另一方面，通航飞行一般划设空域而不是划设航路，空域往往较为广阔，由于通航飞行范围广且不固定，无法靠地面布设气象站的方式实现对低空空域全面覆盖进行天气观测。因此，通用航空对风观测的要求是范围广(高度和广度)、时效性高、技术简单且成本低。

此外，通航飞机轻、小、慢，对风非常敏感，其飞行速度、耗油量受风的影响明显。随着通用航空产业不断发展，航空气象服务已不能局限于仅仅为飞行安全提供保障信息，更高层次要求是为提高飞行经济效益提供协助。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于现有机载设备的航空气象风观测方法，能够充分利用现有机载设备和系统条件，在不增加或者少量增加成本的前提下，实现大范围、低成本气象风观测目的，为通航飞行提供充足的气象风观测数据。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于现有机载设备的航空气象风观测方法，包括如下步骤：a)获取现有机载设备广播的探测数据，所述探测数据可解析获得时间、经纬度位置、飞行高度层、真空速、航向角、航迹角和地速矢量；b)根据真空速、航向角、航迹角和地速矢量计算出该机载设备所在位置的风向和风速；c)汇总不同机载设备的风速和风向数据，分类存储，从而推算出不同机载设备所覆盖空域的气象风活动数据。

上述的基于现有机载设备的航空气象风观测方法，其中，所述步骤a)中机载设备为飞机的机载ADS-B、机载北斗设备或机载AIS。

上述的基于现有机载设备的航空气象风观测方法，其中，所述步骤a)中机载设备为临时安置在飞机上的便携式ADS-B或北斗设备。

上述的基于现有机载设备的航空气象风观测方法，其中，所述步骤b)中风向和风速的计算过程如下：