探析空管系統(tǒng)中氣象數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

張嘯

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探析空管系統(tǒng)中氣象數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

張嘯

西北空中交通管理局，陜西 西安 710082

隨著我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，空中運(yùn)輸量也不斷增加，所以空中交通管制系統(tǒng)的重要性越發(fā)凸顯。空中交通管制系統(tǒng)由許多部分組成，其中，氣象數(shù)據(jù)的處理是主要部分之一。目前我國(guó)空管系統(tǒng)中主要使用的氣象數(shù)據(jù)處理手段是單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理和多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理。

空管系統(tǒng)；氣象數(shù)據(jù)處理；單雷達(dá)；多雷達(dá)

近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腳步越來(lái)越快，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都在迅猛發(fā)展，航空運(yùn)輸業(yè)也不例外，曾經(jīng)還很陌生的空中運(yùn)輸和空中出行現(xiàn)如今已經(jīng)成為了人們生活中不可缺少的一部分。空中交通管制部門是控制航空秩序和保證航空安全的重要部門，現(xiàn)隨著航空業(yè)的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越受到重視。在眾多的航空事故中，氣象問(wèn)題導(dǎo)致的飛行事故占有很大比例，而空管系統(tǒng)中的氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)信息分析處理可以有效避免這類事故的發(fā)生。[1]所以，增加空管系統(tǒng)中氣象數(shù)據(jù)處理工作，是保障飛行安全的重要手段。目前主要的氣象數(shù)據(jù)分析手段有單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)分析和多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)分析。

1 單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理手段

多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)的處理要建立在單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，所以單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理是整個(gè)氣象數(shù)據(jù)處理過(guò)程的最基本內(nèi)容，在整個(gè)空管系統(tǒng)中占有著重要地位。單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的主要作用是對(duì)在空中飛行的航行器中的其中一架的某個(gè)雷達(dá)進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)處理。

2 單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的組成

單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的作用是對(duì)每個(gè)雷達(dá)傳送的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，整理出氣象信息并向其他部門傳達(dá)，協(xié)助整個(gè)空管系統(tǒng)的順利運(yùn)行，是空管系統(tǒng)中負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)部門。單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的組成分為很多部分，這些部分分別是單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理中心、系統(tǒng)主監(jiān)控、前端處理機(jī)、本地文件、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和SDD，每個(gè)部分都有其自身職能，這些部分共同組成了單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理中心是整個(gè)單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的最重要部分，維系著整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分的運(yùn)行秩序，首先要從前端處理機(jī)處接收從各個(gè)雷達(dá)處傳送回來(lái)的信息，然后通過(guò)本地文件庫(kù)中的適應(yīng)性參數(shù)，經(jīng)過(guò)單位變換等步驟，輸出氣象云圖，并將氣象云圖信息傳送到其他需要的部門。單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理可以對(duì)多個(gè)雷達(dá)發(fā)送回的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，數(shù)據(jù)處理之間是獨(dú)立的，最后處理中心還要將各路數(shù)據(jù)傳送到多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

系統(tǒng)主監(jiān)控的職能如其字面意義，監(jiān)視整個(gè)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，并視情況對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

前端處理機(jī)是單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的最初步驟，負(fù)責(zé)從每個(gè)在空航空器中的各個(gè)雷達(dá)處接收最基礎(chǔ)的雷達(dá)信息，對(duì)每個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)的傳送情況進(jìn)行監(jiān)視，并將接收到的數(shù)據(jù)傳送給單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行處理。[2]

本地文件庫(kù)是單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理的依據(jù)，數(shù)據(jù)處理中心會(huì)根據(jù)本地文件庫(kù)中存有的大量適應(yīng)性參數(shù)相關(guān)信息對(duì)前端處理機(jī)傳送回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)處理中心處理完之后生成的氣象云圖信息進(jìn)行儲(chǔ)存，方便日后成為資料，為以后的氣象數(shù)據(jù)處理提供依據(jù)。SDD作為一種專門為顯卡而設(shè)計(jì)的軟件，在氣象數(shù)據(jù)處理過(guò)程中主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)處理中心生成的氣象信息云圖進(jìn)行顯示。

3 多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理手段

多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要作用是融合各路雷達(dá)信息。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已經(jīng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，很多空管部門無(wú)論規(guī)模大小，都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得大面積空中的航空器雷達(dá)數(shù)據(jù)。這就要求了多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快速發(fā)展，只有發(fā)展速度提高了，數(shù)據(jù)融合技術(shù)才能滿足信息處理的需求。[3]

3.1 多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理過(guò)程的步驟

多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理最終目的是對(duì)各路雷達(dá)信息進(jìn)行匯總?cè)诤?，但是在?shù)據(jù)融合之前還要經(jīng)過(guò)一些處理。多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸、空管中心進(jìn)行篩選、坐標(biāo)格式調(diào)整、時(shí)間空間調(diào)整、數(shù)據(jù)融合等步驟。首先，用雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸將從各路雷達(dá)處得到的氣象數(shù)據(jù)傳送到空管中心，然后由空管中心進(jìn)行最初的處理，將氣象信息進(jìn)行篩選和檢查，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性，才能進(jìn)行下一步傳輸。接下來(lái)數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)單雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理，然后傳輸?shù)蕉嗬走_(dá)氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)和格式調(diào)整，將坐標(biāo)和格式方向等信息按照規(guī)范化要求進(jìn)行調(diào)整后，進(jìn)行下一步，時(shí)間空間調(diào)整，分析其氣象關(guān)聯(lián)。至此，氣象數(shù)據(jù)還是單路雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)，并沒(méi)有成為一個(gè)整體，經(jīng)過(guò)最后一步也是最關(guān)鍵的一步，多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)融合之后，才能得到最終需要的結(jié)果。

3.2 多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)融合的特點(diǎn)

多雷達(dá)氣象數(shù)據(jù)處理中的數(shù)據(jù)融合是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)至關(guān)重要的一步，具有加強(qiáng)數(shù)據(jù)精確性、避免遺漏、擴(kuò)大數(shù)據(jù)接收范圍的特點(diǎn)。由于各種外界因素的影響，有些雷達(dá)在飛行過(guò)程中發(fā)回的氣象數(shù)據(jù)不一定是準(zhǔn)確的，但是通過(guò)多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)各路單雷達(dá)數(shù)據(jù)的融合，可以有效地避免這種錯(cuò)誤的發(fā)生；在某些地區(qū)，由于地形等因素的影響，單雷達(dá)可能會(huì)出現(xiàn)雷達(dá)盲區(qū)，這就增加了飛行過(guò)程的不確定性。但是一個(gè)雷達(dá)的盲區(qū)有可能并非另一個(gè)雷達(dá)的盲區(qū)，這種情況下，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合就可以解決問(wèn)題，避免盲區(qū)的產(chǎn)生；在正常情況下，單個(gè)雷達(dá)的探測(cè)距離是有限的，無(wú)法得到超出有效探測(cè)范圍的氣象數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候可以通過(guò)對(duì)多個(gè)雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合，得到大范圍的氣象數(shù)據(jù)。由此可見(jiàn)多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合和保證航空安全的有效性和重要性。[4]

飛機(jī)在空中飛行，受到氣象變化的影響會(huì)非常大，為了避免因氣象變化而威脅飛機(jī)飛行安全的事故再次發(fā)生，必須要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)完成氣象數(shù)據(jù)的處理工作?，F(xiàn)在我國(guó)在氣象數(shù)據(jù)處理方面還處于起步階段，未來(lái)的發(fā)展空間還很大，隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，航空運(yùn)輸業(yè)將成為我們生活中不可缺少的一部分，所以要求航空安全標(biāo)準(zhǔn)逐漸提升到一個(gè)更高的層次。目前來(lái)看，氣象變化對(duì)航空安全仍具有一些威脅，只有在現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)處理手段的基礎(chǔ)上再進(jìn)行研究和更新，才能在未來(lái)?yè)碛袚肀{(lán)天的能力。

[1]陳甫.民航西南空管綜合業(yè)務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究[D].成都：四川大學(xué)，2006.

[2]張?jiān)?多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合測(cè)試軟件的研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2006.

[3]胡守博.民航機(jī)場(chǎng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)通用軟件研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

[4]章佑.西南空管氣象設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 成都：電子科技大學(xué)，2011.

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