民航西北空管局机场终端区管制运行气象支持系统的设计与实现

发布时间：2020-07-24 11:07

【摘要】：随着中国航空工业的蓬勃发展,航班数量逐年增加,因此查看航班是否正常运行也显现的尤为重要。恶劣天气,尤其是雷暴,是影响正常飞行的重要因素之一。恶劣的过程常伴有大风、雷暴、微下击暴流、冰雹等灾害性天气,会造成飞机剧烈的颠簸湍流,对飞机的起飞和着陆产生强烈的影响。有时雷暴期间的雷电还会对机场设施造成破坏,中断地面和空中的通讯,危胁飞行安全,因此对雷暴云的监测和预报就显得尤为重要。西安气象中心作为西北地区的气象监视台,负责整个西北地区天气的监测和预报服务工作。在短时临近预报业务中,雷达是监测对流云团的主要手段。目前西北气象中心对对流云团的探测主要利用机场雷达和地方气象局的雷达对机场周边大约250KM范围内的对流云团进行探测和监视,在实际业务中主要存有很多问题。为了实现对航路气象数据的实时监控,保证民航业务的稳定运行,并且发·挥气象探测的实用价值,研究气象雷达数据与航管航迹信息融合显示工作对于进一步提高对空管运行气象的决策服务能力有着非常重要的意义。本文通过分析用户的具体业务需求,以西北地区的30多部地方气象局雷达资料为基础,通过插值方法构建覆盖西北地区整个航路的动态化雷达拼图,基于雷达拼图产品,对回波天气进行识别、追踪和外推,形成0-2小时的临近外推预报产品,在融合航管航迹信息实现了一个具有多方面数据资料的气象服务软件提供给管制等相关用户,同时可为CDM气象业务支持系统提供辅助。在系统设计与实现中将系统规划为以下模块:雷达数据采集与处理模块、雷达拼图模块、航管航迹信息采集收集模块、雷达外推预测模块、产品显示模块、机场参数设置模块。在论文中对这几个模块进行类图和流程图说明以及开始了设计和实现,重要过程附上代码说明并对系统展开了相关功能性测试和非功能性测试,整个系统可以良好的通过相关测试,完整实现了系统在需求阶段的所有功能。本论文设计的系统主要针对管制部门所提出的需求进行设计现已试运行阶段,获得了良好的评价,切实为相关部门工作人员提供实时准确的航空气象情报及空域飞行器的交通态势,减轻雷雨天气中工作人员的工作负担,为其运行决策提供了强有力的支持。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;V321.2;V355.1
【图文】：

航班,实际执行,年度,绪论

第一章绪论第一章绪论1.1 课题背景及意义众所周知，航空运输业不仅仅是安全高效运送旅客和货物的便捷手段，而且是国家经济增长的晴雨表和强劲发动机。根据 2017 年全国民航航班运行效率报告，从 2006年到 2017 年的航班数量继续增加，2017 年已达 928 万架次；11 年间增长了 178%，年均增长率约为 9.7%；2017 年增速比 2016 年有所上升，高达 10.39%。2006-2015 年，随着航班数量的增加航班正常率继续下降，2016 年再次回升，直到 2017 年的航班又再次下降。

卫星云图,航班

航班量的增加使得在计划时间内和空域中执行飞行计划变得越来越困难，飞行对气的依赖程度越来越大，由恶劣天气造成的航班延误占所有航班延误的情况有很大部分比例。如图 1.2 所示，2017 年，天气因素导致 51.28%的异常航班。在影响航正常飞行的诸多因素中，雷暴是一个关键因素。雷暴过程往往伴随着恶劣的天气，大风、微风暴流、冰雹等，会造成严重的颠簸，对飞机的起降过程都有着不可预估影响。闪电雷击有时会对机场设施造成故障，导致地空通讯的中断，严重危害飞行全。因此监测和预报雷暴云就显得尤为重要。西安气象中心作为西北地区的气象监台，负责整个西北地区天气的监测和预报服务工作。在短时临进预报业务中，雷达监测对流云团的主要手段。目前西北气象中心对对流云团的探测主要利用机场雷达地方气象局的雷达对机场周边大约 250KM 范围内的对流云团进行探测和监视，在际业务中主要存在以下几个方面的问题：（1）对航路上的对流云团缺乏有效的监测手段，只能通过卫星云图进行初步的图 1.2 2017 年航班不正常原因图示

极坐标图,信号处理器

终端显示时基本反射因子是按照雷达所在位置为中心的极坐标图形形式实用不同的彩色色标来表示数据的大小来产生出来的图像产品，数据等级要示，通常每五个量级用一个色标来表示。在显示图上所得到的数据颜色是色、红色、黄色、红色、紫色逐渐变化，相应的回波强度大小也是由 10-70DBZ降雨强度随之升高。蓝色代表当地有云层笼罩，还未出现降雨；绿色代表当雨；黄色到红色表示当地有中雨到大雨；紫色代表当地降水程度已达到最大有暴雨或大暴雨并有可能伴随雷暴甚至冰雹台风等特殊天气现象。均径向速度是雷达探测到的目标物的运动速度相对于雷达径向上的分量数据达设置多个仰角层，天线以该仰角层按照顺时针方向扫描仪一周的探测方式向速度数据。数据等级分为五个量级，并用不同色标表示，数据等级用 m/s度谱宽数据是雷达平均径向速度的谱宽数据，表示不同大小的多普勒速度在物体中的偏差程度。它可以当作速度估计质量控制的一种方法，随着谱宽增图 2.1 信号处理器简化框图

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