[发明专利]一种空域风场探测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于航空气象、导航监视、航空数据链、微电子计算机技术领域，尤其 是涉及风场探测与重构、空-空数据通信、空-地数据通信领域的一种空域风场探测 装置及其方法。

背景技术

航空器运行空域中的风场是影响航空活动的重要气象条件。风场变化所产生的 风切变，会对航空器的正常运行产生影响，尤其是低空风切变具有变化快、范围小、 强度大等特点，是公认的航空器起降阶段最严重的气象危害，严重危害航空活动安 全，是一个不易解决的航空气象难题。机载风切变探测系统还存在许多不足，且存 在成本与航空器设备加改装问题，而地基低空风切变探测预警系统优异的探测能力， 使其在低空风切变探测中的作用越来越重要。虽然低空风切变地基探测设备有多种， 但基本的探测原理是一致的，即通过对风场进行探测，然后采用各种算法进行风场 重构，最后进行风切变判断或风切变预警。因此，空域风场的探测和重构是进行风 切变判断与预警的前提。

现有低空风切变地基探测设备中，均存在一定局限性。低空风切变预警系统 (LowLevelWindShearAlertSystem,LLWAS)只能探测地表附近的水平风切变，探 测高度有限且受限于风速计的数量和安装位置；终端区多普勒气象雷达(Terminal DopplerWeatherRadar，TDWR)安装位置要求高，雷达选址常因各种原因受到限制， 致使雷达不能直接应用于跑道范围，给应用带来了困难；风廓线雷达只能探测雷达 所在点上空的风向风速，作用区域有限，必须将多部风廓线雷达进行联网才能得到 整个机场上空区域的垂直风场分布。

现有基于广播式自相关监视接收功能探测风速的文献中，只是单纯地计算风速 和风向本身，并未将计算结果推广应用到其他行业领域。

发明内容

本发明的目的是：针对现有低空风切变地基探测设备存在的一定局限性，以及 已有利用广播式自相关监视的接收功能仅仅计算风速的单一性，提供一种基于广播 式自相关监视接收功能的空域风场探测装置及其方法。

为达成所述目的，本发明的第一方面，提供一种空域风场探测方法，该方法包 括步骤如下：

步骤S1：利用一航空器所具备的广播式自相关监视接收功能，接收空域中其他 航空器通过广播式自相关监视发送的广播式自相关监视报文信息；

步骤S2：采用风场重构算法，将报文信息和相关机载传感器信息实时重建出空 域中的风场信息；

步骤S3：通过可视化设备显示空域中的风场信息。

为达成所述目的，本发明的第二方面，提供一种空域风场探测装置，该装置包 括：广播式自相关监视机载发射机、广播式自相关监视地面站发射机、机载天线、 广播式自相关监视机载接收机、风场重构设备、显示设备、机载位置传感器、气压 高度计以及温湿度传感器，其中：

所述机载天线与广播式自相关监视机载发射机空-空通信、机载天线与广播式自 相关监视地面站发射机空-地通信，用于接收对应的广播式自相关监视报文；

所述广播式自相关监视机载接收机与机载天线连接，用于传输对应的广播式自 相关监视报文；

所述风场重构设备与对应的广播式自相关监视机载接收机、机载传感器连接， 用于获得直接和间接气象要素，重建风场信息；

所述显示设备与风场重构设备连接，用于显示风场数据信息。

本发明的有益效果：本发明公开了一种利用航空器的广播式自相关监视接收功 能，接收空域中其他航空器发送的报文信息，重构空域风场的方法。该方法基于目 前民用航空领域快速发展并逐步普遍采用的广播式自相关监视技术，直接利用航空 器所具备的广播式自相关监视接收功能，接收其他航空器通过广播式自相关监视发 送功能所广播的有关航空器的经度、纬度、高度、真空速、地速、信息发送时刻等 信息，结合航空器自身的位置信息、高度信息、温湿度信息，采用风场重构算法， 实时重建出空域中的风场信息，通过可视化方法呈现给飞行员，以提供或增强飞行 员对航空器周边空域风场变化的态势感知能力，为飞行员及时预测和规避某些极端 天气提供决策支持，从而提升飞行安全与效率。