基于激光测风雷达的机场低空风切变识别算法
发布时间：2021-11-08 14:21
介绍了低空风切变识别的研究情况,提出了一种基于激光测风雷达的机场低空风切变识别算法,针对性设计了重点监测区域和告警方式;并于2016年春季和2018年春夏季,在气候、地形复杂度不同的多个机场进行低空风切变监测试验,通过分别与国外某型激光测风雷达以及同时段航空器报告结果做对比,评估本文算法的切变识别能力。试验结果表明,本文算法可以有效监测到激光测风雷达探测范围内的低空风切变,命中率可达88%以上。
【文章来源】：红外与毫米波学报. 2020,39(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图４?２０１６年２月１７日昆明长水机场低空风切变，仰角６°?（ａ）本文算法识别得到的低空风切变，（ｂ）国外某型激光雷达识别低空??风切变??Ｆｉｇ．?４?Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ａｔ?Ｃｈａｎｇｓｈｕｉ?Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ａｉｒｐｏｒｔ?ｏｎ?Ｆｅｂｒｕａｒｙ?１７，?２０１６，?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ａｎｇｌｅ?６°?（ａ）?ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ??ｔｈｅ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ，?（ｂ）?ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏ?
上空所有区域发生的低空风切变??表３低空风切变强度标准??Ｔａｂｌｅ?３?Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｓｔａｎｄａｒｄ??等级??＿纖度ＤＭ??■．麵??＜０．?０６７??中費??０．?０６８－０．?１３８??强烈??０．?１３９－０．?２０６??严重??＞０．?２０６??都能对飞机产生：足够的威胁，要选取奠点反域进行??针对性监测告響％而这需对飞机进近程序有初步??的了解：飞机在本场飞行时遵循着一套固定的进近??寝岸，称为“五边起降”［，如图２所示，五边从机场??上方俯视来看实际是一个四边形，但由＾边（离??场边ｆ．Ｕｐｗｉｎｄ?）和五边（进场边，Ｆｉｎａｌ）的飞行性质、??飞行高度和空速都不一样，所以以跑道作为间隔，??把这条边一分为￥成了五边３?．整个五边、起降程序??中ｆ突发＝？一边和五边．的低空风切变对飞机产生的??威胁最大，此时飞机的动力和高度不足ｆ旦遭遇??低奐凤切变，飞行员反应和操作的时间特别短，极??易发逢重大飞行拿故。飞机完成一边和五边程序??时？?７欠平航迹长度大约３?ｎｍ，因此对应：ＰＰＩ扫描模式??煦重点監测区域为：跑道及跑，道两端３腿延长线区??域，井对延长区域进行１?ｒａｎ间隔的网格划分。计算??激光测风霄达ＰＰＩ扫描范围内的风切变因子，仅对??强度超过设定阈植且发生于重点监测Ｋ域的切变??因子进行膂警，其余区域的切变因子仅显笼其所在??位置供民航玉作人员保＿参考。??４５０ＥＮＴＲＹ?知ｔ??ＤＯＷＮＷＩＮＤ??ＢＡＳＥ??５??ＧＯ??００??４５°ＤＥＰＡＲＴＵＲＥ??Ａ??ＦＩＮＡＬ?＾?ｒ?ＵＰＷ１ＮＤ??图２飞
４７０??红外与毫米波学报??３９卷??图５?２０１８年４月２６日西宁曹家堡机场低空风切变识别图，仰角６°?（ａ）低空风切变识别图，（ｂ）风矢量图??Ｆｉｇ．５?Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ａｔ?Ｃａｏｊｉａｂａｏ?ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ａｉｒｐｏｒｔ?ｏｎ?Ａｐｒｉｌ?２６，?２０１８，?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ａｎｇｌｅ?６°?（ａ）?ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ｉｄｅｎ？??ｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｄｕｃｔ，?（ｂ）?ｗｉｎｄ?ｖｅｃｔｏｒ?ｐｒｏｄｕｃｔ??流交叠Ｂ：，有明显的对流存在；但１３：２５分至１３：４〇??分，存在乎鳥空的对流转为１＂競叫的下沆气流＾旦??随着距地高度的降低，下沉气流在惯性的作用下风??速值越来越大，編终以：最大值７．?２?ｍ／ｓ．的速．盧砸向地??面。１３：４０分以后高蕾下沉气流消失，又转为了统??一的上升暖平流。可见，此次过程确实为微下击暴??流，：且风廓线雷达监测到的强下沉气流出现的时间??区间与激光测凤霄达探测的微下击暴流生消时段??？合麽＿：翁蒿Ｐ由皦卞＃暴龜引发的祗空风切查??也被本文算法成功说别，且对切变的发４时间、位??ｆｔ、强度蓝测准确。此外，１３：２８分导致飞机复飞的??风场不过是微下击暴流突发的前兆．这之后若还有??航班起降，极易引发重大飞冇事故，可见实时准确??的机场低空风切变监测手段，确实能有效提高航费??安全保障能力。??４结论??本文＿于低４风切变气象特征和激光测烕霄??达ｅｍ扫描数据特点，提ｍ?了一种基宁激光测风雷??达的机场低空风切变识别算法；通过分析飞机本场??进近规范—脊理规到了低空风切变責点监测ａ域，??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于短距相干测风激光雷达的机场低空风切变观测[J]. 张洪玮,吴松华,尹嘉萍,王琪超. 红外与毫米波学报. 2018(04)
[2]不同天气类型下全光纤相干激光测风雷达探测性能分析[J]. 范琪,朱克云,郑佳锋,张杰,周鼎富,张福贵. 中国激光. 2017(02)
[3]基于斜坡检测的多普勒激光雷达低空风切变预警算法[J]. 蒋立辉,闫妍,熊兴隆,陈柏纬,陈星,章典. 红外与激光工程. 2016(01)
[4]基于概率支持向量机的激光雷达风切变图像的识别[J]. 庄子波,陈星,高浩,蒋立辉. 北京理工大学学报. 2014(04)
[5]基于航线对象的五边进近调配程序模型研究[J]. 赵嶷飞,刘然,王红勇. 中国民航大学学报. 2013(03)
[6]激光雷达在机场低空风切变探测中的应用[J]. 王青梅,郭利乐. 激光与红外. 2012(12)
[7]基于多普勒激光雷达低空风切变的数值仿真[J]. 蒋立辉,田百全,熊兴隆,庄子波,姚彬. 红外与激光工程. 2012(07)
[8]多普勒天气雷达风场退模糊方法的研究[J]. 梁海河,张沛源,葛润生. 应用气象学报. 2002(05)
本文编号：3483869
【文章来源】：红外与毫米波学报. 2020,39(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图４?２０１６年２月１７日昆明长水机场低空风切变，仰角６°?（ａ）本文算法识别得到的低空风切变，（ｂ）国外某型激光雷达识别低空??风切变??Ｆｉｇ．?４?Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ａｔ?Ｃｈａｎｇｓｈｕｉ?Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ａｉｒｐｏｒｔ?ｏｎ?Ｆｅｂｒｕａｒｙ?１７，?２０１６，?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ａｎｇｌｅ?６°?（ａ）?ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ??ｔｈｅ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ，?（ｂ）?ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏ?
上空所有区域发生的低空风切变??表３低空风切变强度标准??Ｔａｂｌｅ?３?Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｓｔａｎｄａｒｄ??等级??＿纖度ＤＭ??■．麵??＜０．?０６７??中費??０．?０６８－０．?１３８??强烈??０．?１３９－０．?２０６??严重??＞０．?２０６??都能对飞机产生：足够的威胁，要选取奠点反域进行??针对性监测告響％而这需对飞机进近程序有初步??的了解：飞机在本场飞行时遵循着一套固定的进近??寝岸，称为“五边起降”［，如图２所示，五边从机场??上方俯视来看实际是一个四边形，但由＾边（离??场边ｆ．Ｕｐｗｉｎｄ?）和五边（进场边，Ｆｉｎａｌ）的飞行性质、??飞行高度和空速都不一样，所以以跑道作为间隔，??把这条边一分为￥成了五边３?．整个五边、起降程序??中ｆ突发＝？一边和五边．的低空风切变对飞机产生的??威胁最大，此时飞机的动力和高度不足ｆ旦遭遇??低奐凤切变，飞行员反应和操作的时间特别短，极??易发逢重大飞行拿故。飞机完成一边和五边程序??时？?７欠平航迹长度大约３?ｎｍ，因此对应：ＰＰＩ扫描模式??煦重点監测区域为：跑道及跑，道两端３腿延长线区??域，井对延长区域进行１?ｒａｎ间隔的网格划分。计算??激光测风霄达ＰＰＩ扫描范围内的风切变因子，仅对??强度超过设定阈植且发生于重点监测Ｋ域的切变??因子进行膂警，其余区域的切变因子仅显笼其所在??位置供民航玉作人员保＿参考。??４５０ＥＮＴＲＹ?知ｔ??ＤＯＷＮＷＩＮＤ??ＢＡＳＥ??５??ＧＯ??００??４５°ＤＥＰＡＲＴＵＲＥ??Ａ??ＦＩＮＡＬ?＾?ｒ?ＵＰＷ１ＮＤ??图２飞
４７０??红外与毫米波学报??３９卷??图５?２０１８年４月２６日西宁曹家堡机场低空风切变识别图，仰角６°?（ａ）低空风切变识别图，（ｂ）风矢量图??Ｆｉｇ．５?Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ａｔ?Ｃａｏｊｉａｂａｏ?ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ａｉｒｐｏｒｔ?ｏｎ?Ａｐｒｉｌ?２６，?２０１８，?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ａｎｇｌｅ?６°?（ａ）?ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ?ｗｉｎｄ?ｓｈｅａｒ?ｉｄｅｎ？??ｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｄｕｃｔ，?（ｂ）?ｗｉｎｄ?ｖｅｃｔｏｒ?ｐｒｏｄｕｃｔ??流交叠Ｂ：，有明显的对流存在；但１３：２５分至１３：４〇??分，存在乎鳥空的对流转为１＂競叫的下沆气流＾旦??随着距地高度的降低，下沉气流在惯性的作用下风??速值越来越大，編终以：最大值７．?２?ｍ／ｓ．的速．盧砸向地??面。１３：４０分以后高蕾下沉气流消失，又转为了统??一的上升暖平流。可见，此次过程确实为微下击暴??流，：且风廓线雷达监测到的强下沉气流出现的时间??区间与激光测凤霄达探测的微下击暴流生消时段??？合麽＿：翁蒿Ｐ由皦卞＃暴龜引发的祗空风切查??也被本文算法成功说别，且对切变的发４时间、位??ｆｔ、强度蓝测准确。此外，１３：２８分导致飞机复飞的??风场不过是微下击暴流突发的前兆．这之后若还有??航班起降，极易引发重大飞冇事故，可见实时准确??的机场低空风切变监测手段，确实能有效提高航费??安全保障能力。??４结论??本文＿于低４风切变气象特征和激光测烕霄??达ｅｍ扫描数据特点，提ｍ?了一种基宁激光测风雷??达的机场低空风切变识别算法；通过分析飞机本场??进近规范—脊理规到了低空风切变責点监测ａ域，??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于短距相干测风激光雷达的机场低空风切变观测[J]. 张洪玮,吴松华,尹嘉萍,王琪超. 红外与毫米波学报. 2018(04)
[2]不同天气类型下全光纤相干激光测风雷达探测性能分析[J]. 范琪,朱克云,郑佳锋,张杰,周鼎富,张福贵. 中国激光. 2017(02)
[3]基于斜坡检测的多普勒激光雷达低空风切变预警算法[J]. 蒋立辉,闫妍,熊兴隆,陈柏纬,陈星,章典. 红外与激光工程. 2016(01)
[4]基于概率支持向量机的激光雷达风切变图像的识别[J]. 庄子波,陈星,高浩,蒋立辉. 北京理工大学学报. 2014(04)
[5]基于航线对象的五边进近调配程序模型研究[J]. 赵嶷飞,刘然,王红勇. 中国民航大学学报. 2013(03)
[6]激光雷达在机场低空风切变探测中的应用[J]. 王青梅,郭利乐. 激光与红外. 2012(12)
[7]基于多普勒激光雷达低空风切变的数值仿真[J]. 蒋立辉,田百全,熊兴隆,庄子波,姚彬. 红外与激光工程. 2012(07)
[8]多普勒天气雷达风场退模糊方法的研究[J]. 梁海河,张沛源,葛润生. 应用气象学报. 2002(05)
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