[发明专利]一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统在审

专利信息
申请号: 202010904272.X 申请日: 2020-09-01
公开(公告)号: CN111983618A 公开(公告)日: 2020-11-24
发明(设计)人: 蔡涛;魏伟;李彦辉;罗双鹏;王健;王瑞;曹莹;蔡嘉晨;李彦昭;常飞;王雅茹 申请(专利权)人: 中国民用航空西北地区空中交通管理局甘肃分局
主分类号: G01S13/95 分类号: G01S13/95;G01S7/20
代理公司: 北京市京大律师事务所 11321 代理人: 方晓明
地址: 730000 甘肃*** 国省代码: 甘肃;62
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 人工智能 机场 风廓线 雷达 高分辨率 显示 系统
【权利要求书】:

1.一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,包括:风廓线雷达(100)、风廓线雷达处理系统(200)、多核心液体状态机(300)和风廓线雷达高分辨率图形立体显示系统(400),所述风廓线雷达(100)为相控阵雷达天线体制,且风廓线雷达(100)得到不同时刻的各高度层上的风廓线数据,所述风廓线雷达(100)发送信息到风廓线雷达处理系统(200),所述风廓线雷达处理系统(200)提供风廓线雷达(100)数据的计算、二次产品生成以及可视化功能,所述风廓线雷达处理系统(200)将信息发送到多核心液体状态机(300)中处理,所述多核心液体状态机(300)由输入层、液体池以及输出层构成,所述多核心液体状态机(300)在多个核心由一个资源调配单元统一控制时,简单数据的分类和拟合由快速计算核心处理,复杂数据的反演和外推由高精度计算核心处理,若是既有简单数据又有复杂数据的大数据流,所述多核心液体状态机(300)可以做到多种类型数据、多种核心组合的并行计算,所述风廓线雷达处理系统(200)将雷达图形发送到风廓线雷达高分辨率图形立体显示系统(400),所述多核心液体状态机(300)基于风廓线雷达(100)基数据的高复用性和流体力学理论中空气流的连续性进行非线性拟合,对垂直风向风速、水平风向风速以及大气折射率数据进行快速并行处理,实现基数据的反演和适度外推计算,所述风廓线雷达高分辨率图形立体显示系统(400)通过调用图形显示引擎进行建模,在三维空间中同时显示多种风数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,所述风廓线雷达(100)探测晴空大气湍流,利用布拉格散射原理探测随风飘动的湍团中大气折射率指数结构参数的变化,进而导出大气中风向风速的真实情况。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,所述风廓线雷达(100)积累和处理不同高度层的散射信号数据,并以天顶信号作为识别信号,利用偏东与偏西、偏南和偏北2组空间上呈轴对称分布的波束进行质量控制,进而验证天顶波束信号所覆盖高度的数据有效性,可得到不同时刻的各高度层上的风廓线数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,所述多核心液体状态机(300)中某一液体池中的神经元之间呈现出确定的连接拓扑,即连接稀疏度为1时,其拓扑结构接近于一个小型化的多层前馈式神经网络,此时该液体池呈现出降低动态特性而大幅提升计算速度的特点,成为一个单核的快速计算核心;而当神经元之间依然稀疏连接,谱半径接近于1时,相当于构建了一个小型的传统型液体状态机,此时该液体池呈现出较高的动态特性,成为一个单核的高精度计算核心。

5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,所述风廓线雷达高分辨率图形立体显示系统(400)重新设计坐标轴线和改用了Jet显示色标。

6.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,所述风廓线雷达高分辨率图形立体显示系统(400)构建了由4个快速计算核心和2个高精度计算核心组成的6核心液体状态机,其中4个快速计算核心分别用于垂直风向风速、水平风速、水平风向以及大气折射率4种数据的反演和外推,利用其快速计算的特性可在短时间内形成高空间分辨率的风廓线雷达(100)图形显示;1个高精度计算核心用于数据反算和质量控制,通过200次左右的迭代运算剔除掉无效数据,并修正有小幅偏差的数据;另1个高精度计算核心用于时间分辨率提升和数据平滑,数据进行二次精细化处理,进一步渲染风廓线雷达(100)图像。

7.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的机场风廓线雷达高分辨率显示系统,其特征在于,所述风廓线雷达高分辨率图形立体显示系统(400)三维图形的三维轴线分别为时间轴、60米等距高度轴以及合成风速轴,色谱表示了水平风向的情况,同时在图形中标识了零风速等势线,在高分辨率图形立体显示系统中,可实现三维拖动翻转,以及缩放功能,可观察到上空风数据的细致状态。

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