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一种机载飞机颠簸探测仪及其方法

阅读：845发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种机载飞机颠簸探测仪及其方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种机载飞机颠簸探测仪，包括颠簸信息接收系统、颠簸数据处理系统和颠簸预警显示系统，所述颠簸信息接收系统与机载雷达连接，用于接收机载雷达探测的实时飞机位置信息、飞行数据以及气象信息；所述颠簸数据处理系统接收信息接收系统所提供的数据，并计算得到的区域颠簸强度信息；所述颠簸预警显示系统将飞机位置信息与强度信息进行比对，并通过预警系统发出预报；本发明采用气象雷达所测到的实时数据以及预测较为精准的dutton指数，所得出的结果具有较高的可信度。这种机载风切变报警仪提高了飞机对颠簸预报的能力，并且减少了由地面管制员向飞行员预报所需要的时间，具有广泛的应用前景。，下面是一种机载飞机颠簸探测仪及其方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种机载飞机颠簸探测仪，其特征在于，包括颠簸信息接收系统、颠簸数据处理系统和颠簸预警显示系统，
所述颠簸信息接收系统与机载雷达连接，用于接收机载雷达探测的实时飞机位置信息、飞行数据以及气象信息；
所述颠簸数据处理系统接收信息接收系统所提供的数据，并计算得到的区域颠簸强度信息；
所述颠簸预警显示系统将飞机位置信息与强度信息进行比对，并通过预警系统发出预报。
2.根据权利要求所述的机载飞机颠簸探测仪，其特征在于，所述颠簸信息接收系统将接收到的数据信息实时储存于云端以便颠簸数据处理系统提取数据信息并随时更新颠簸区域信息。
3.一种机载飞机颠簸探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、颠簸信息接收系统接收机载雷达探测到的实时飞机位置信息、飞行数据以及气象信息；
S2、颠簸数据处理系统根据接收到的气象信息，利用dutton指数计算该时刻该区域的颠簸强度；
S3、将飞机的位置信息与步骤S2中得到的颠簸指数区域的位置信息进行比对，当飞机进入已预测的颠簸区域时，颠簸预警显示系统进行对应的颠簸强度预报。
所述位置信息包括经度x，维度y以及高度h；飞行数据包括飞机型号、飞行时间、飞行路径等信息；气象信息包括径向风u和纬向风v。
4.根据权利要求3所述的机载飞机颠簸探测方法，其特征在于，所述机载雷达是位于机头的机载雷达，所探测到的气象信息是飞机前方一定距离内的气象信息。
5.根据权利要求3所述的机载飞机颠簸探测方法，其特征在于，所述步骤S2中，接收到的气象信息，利用dutton指数计算并输出颠簸指数，具体的步骤包括：
S21、计算水平风切变SH：
水平风切变用于衡量水平范围内风速的变化情况，
其中，为纬向风沿经度方向的变化情况，为经向风沿纬度方向的变化情况；
S22、计算垂直风切变Sv：
垂直风切变用来衡量风速随位势高度的变化情况，
其中，du和dv为相邻的高度层上风场的变化值，Δh为飞机所在高度h与相邻高度层的位势差；
S23、计算dutton颠簸指数：
Dutton颠簸指数E为湍流报告与各种天气尺度的湍流指数的非线性回归分析所得到的经验指数，E表示为：
E＝1.25×SH+0.25×Sv2+10.5
其中，10.5为经验常数；
S24、根据颠簸指数确定颠簸强度：
当Dutton颠簸指数值小于30时为轻度湍流或者无颠簸状态；当Dutton颠簸指数值小于
35且大于30时为中度颠簸；当Dutton颠簸指数值大于等于35时为重度颠簸；当Dutton颠簸指数值大于等于40时为严重颠簸。
6.根据权利要求3所述的机载飞机颠簸探测方法，其特征在于，当飞机所进入的区域有重度湍流，在显示屏上面显示并向飞行员进行预报，当飞机所进入的区域有中度颠簸，仅在显示屏上面显示，当飞机所进入的区域有轻度湍流或者无颠簸状态，无需显示或预报。
7.根据权利要求6所述的机载飞机颠簸探测方法，其特征在于，所述颠簸信息接收系统将接收到的数据信息实时储存于云端以便颠簸数据处理系统提取数据信息并随时更新颠簸区域信息。

说明书全文

一种机载飞机颠簸探测仪及其方法

技术领域

[0001] 本发明涉及飞机安全技术领域，特别涉及一种机载飞机颠簸探测仪及其方法。

背景技术

[0002] 飞机颠簸是飞机遭遇大气湍流扰动产生的。遇到扰动气流后飞机在局部均匀空气动力冲击下产生左右摇晃，前后颠簸，上下抛掷以及局部颤抖的情况，使飞机操作困难，仪表不准。当飞机遭遇极强颠簸时，由于受到较大的负荷变化，飞机各部件都可能产生变形或受损，严重时会造成飞机解体，发生重大安全事故。

[0003] 早在上世纪50年代就已对颠簸的成因进行了大量的研究。此后,诊断和预报颠簸的方法不断地发展和改进。具有较高时空分辨率的中小尺度数值预报模式的发展,使得客观定量地诊断和预报成为可能。目前预报颠簸方面的主要手段，就是利用数值模式产品，采用相应的湍流预报指数，对湍流进行诊断预报，由此来反映颠簸强度从而使得飞行员能够尽快反应并且做出调整。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种机载飞机颠簸探测仪及其方法，解决目前仅通过飞机报告统计颠簸发生区域采用历史数据针对固定航线进行预测不能及时在飞机进入颠簸多发区是发出预警的问题。本发明采用预报效果更优的Dutton颠簸指数计算飞机飞行过程每时每刻的颠簸指数并将做出实时预警。

[0005] 为了以上目的，本发明采用的以下技术方案：

[0006] 一种机载飞机颠簸探测仪，包括颠簸信息接收系统、颠簸数据处理系统和颠簸预警显示系统，

[0007] 所述颠簸信息接收系统与机载雷达连接，用于接收机载雷达探测的实时飞机位置信息、飞行数据以及气象信息；

[0008] 所述颠簸数据处理系统接收信息接收系统所提供的数据，并计算得到的区域颠簸强度信息；

[0009] 所述颠簸预警显示系统将飞机位置信息与强度信息进行比对，并通过预警系统发出预报。

[0010] 进一步的，所述颠簸信息接收系统将接收到的数据信息实时储存于云端以便颠簸数据处理系统提取数据信息并随时更新颠簸区域信息。

[0011] 一种机载飞机颠簸探测方法，包括以下步骤：

[0012] S1、颠簸信息接收系统接收机载雷达探测到的实时飞机位置信息、飞行数据以及气象信息；

[0013] S2、颠簸数据处理系统根据接收到的气象信息，利用dutton指数计算该时刻该区域的颠簸强度；

[0014] S3、将飞机的位置信息与步骤S2中得到的颠簸指数区域的位置信息进行比对，当飞机进入已预测的颠簸区域时，颠簸预警显示系统进行对应的颠簸强度预报。

[0015] 进一步的，所述位置信息包括经度x，维度y以及高度h；飞行数据包括飞机型号、飞行时间、飞行路径等信息；气象信息包括径向风u和纬向风v。

[0016] 进一步的，所述机载雷达是位于机头的机载雷达，所探测到的气象信息是飞机前方一定距离内的气象信息。

[0017] 进一步的，所述步骤S2中，接收到的气象信息，利用dutton指数计算并输出颠簸指数，具体的步骤包括：

[0018] S21、计算水平风切变SH：

[0019] 水平风切变用于衡量水平范围内风速的变化情况，

[0020] 其中，为纬向风沿经度方向的变化情况，为经向风沿纬度方向的变化情况；

[0021] S22、计算垂直风切变Sv：

[0022] 垂直风切变用来衡量风速随位势高度的变化情况，

[0023] 其中，du和dv为相邻的高度层上风场的变化值，Δh为飞机所在高度h与相邻高度层的位势差；

[0024] S23、计算dutton颠簸指数：

[0025] Dutton颠簸指数E为湍流报告与各种天气尺度的湍流指数的非线性回归分析所得到的经验指数，E表示为：

[0026] E＝1.25×SH+0.25×Sv2+10.5

[0027] 其中，10.5为经验常数；

[0028] S24、根据颠簸指数确定颠簸强度：

[0029] 当Dutton颠簸指数值小于30时为轻度湍流或者无颠簸状态；当Dutton颠簸指数值小于35且大于30时为中度颠簸；当Dutton颠簸指数值大于等于35时为重度颠簸；当Dutton颠簸指数值大于等于40时为严重颠簸。

[0030] 进一步的，当飞机所进入的区域有重度湍流，在显示屏上面显示并向飞行员进行预报，当飞机所进入的区域有中度颠簸，仅在显示屏上面显示，当飞机所进入的区域有轻度湍流或者无颠簸状态，无需显示或预报。

[0031] 进一步的，所述颠簸信息接收系统将接收到的数据信息实时储存于云端以便颠簸数据处理系统提取数据信息并随时更新颠簸区域信息。

[0032] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0033] 本发明采用气象雷达所测到的实时数据以及预测较为精准的dutton指数，所得出的结果具有较高的可信度。这种机载风切变报警仪提高了飞机对颠簸预报的能力，并且减少了由地面管制员向飞行员预报所需要的时间，具有广泛的应用前景。附图说明

[0034] 图1为本发明的工作流程图；

[0035] 图2为实施例1中中国(100°～150°E，15°～60°N)区域200hPa日平均风场doutton指数分布图。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0037] 本发明中，民用机载气象雷达通常是指借助无线电遥感技术来测定大气层中的云、雨、风及其他气象要素的机载雷达，由于需要对飞机即将进入的区域进行预测，所述需接收数据主要来自位于机头的气象雷达所测数据。

[0038] 本发明的原理：高空中的水平风切变和垂直风切变产生的湍流是引起高空飞行颠簸的重要因素，所以选用同时考虑了水平风切变和垂直风切变的Dutton经验指数，对颠簸具有较好指示能力。

[0039] 实施例1

[0040] 一种机载飞机颠簸探测仪，包括颠簸信息接收系统、颠簸数据处理系统和颠簸预警显示系统，所述颠簸信息接收系统与机载雷达连接，用于接收机载雷达探测的实时飞机位置信息、飞行数据以及气象信息；优选地，所述颠簸信息接收系统将接收到的数据信息实时储存于云端以便颠簸数据处理系统提取数据信息并随时更新颠簸区域信息；所述颠簸数据处理系统接收信息接收系统所提供的数据，并计算得到的区域颠簸强度信息；所述颠簸预警显示系统将飞机位置信息与强度信息进行比对，并通过预警系统发出预报。

[0041] 实施例2

[0042] 一种机载飞机颠簸探测方法，包括以下步骤：

[0043] S1、颠簸信息接收系统接收机载雷达探测到的实时飞机位置信息(经度x，维度y以及高度h)、飞行数据(飞机型号、飞行时间、飞行路径)以及气象信息(径向风u和纬向风v)；进一步的，所述机载雷达是位于机头的机载雷达，所探测到的气象信息是飞机前方一定距离内的气象信息。

[0044] S2、颠簸数据处理系统根据接收到的气象信息，利用dutton指数计算该时刻该区域的颠簸强度；

[0045] 具体的步骤包括：

[0046] S21、计算水平风切变SH：

[0047] 水平风切变用于衡量水平范围内风速的变化情况，

[0048] 其中，为纬向风沿经度方向的变化情况，为经向风沿纬度方向的变化情况；

[0049] S22、计算垂直风切变Sv：

[0050] 垂直风切变用来衡量风速随位势高度的变化情况，

[0051] 其中，du和dv为相邻的高度层上风场的变化值，Δh为飞机所在高度h与相邻高度层的位势差；

[0052] S23、计算dutton颠簸指数：

[0053] Dutton颠簸指数E为湍流报告与各种天气尺度的湍流指数的非线性回归分析所得到的经验指数，E表示为：

[0054] E＝1.25×SH+0.25×Sv2+10.5

[0055] 其中，10.5为经验常数；

[0056] S24、根据颠簸指数确定颠簸强度：

[0057] 当Dutton颠簸指数值大于等于35时为重度湍流；当Dutton颠簸指数值小于35且大于30时为中度颠簸；当Dutton颠簸指数值小于30时为轻度湍流或者无颠簸状态；

[0058] S3、将飞机的位置信息与步骤S2中得到的颠簸指数区域的位置信息进行比对，当飞机进入已预测的颠簸区域时，颠簸预警显示系统进行对应的颠簸强度预报；

[0059] 具体地讲，当飞机所进入的区域有重度湍流，在显示屏上面显示并向飞行员进行预报，当飞机所进入的区域有中度颠簸，仅在显示屏上面显示，当飞机所进入的区域有轻度湍流或者无颠簸状态，无需显示或预报。

[0060] 实施例3

[0061] 根据机载雷达所测我国区域内(100°～150°E，15°～60°N)200hPa高度层日平均风场数据，画出该日颠簸指数分布图如图2所示，当飞机进入这些区域内，探测仪会发出相应的警告。

[0062] 如图2所示，其中A点测得在东经115°，北纬40°的200hpa高空，径向风为34.9米每秒，纬向风为10.45米每秒，即x＝115，y＝40，u＝34.9，v＝10.45。计算得出水平风切变垂直风切变为再计算E＝1.25×SH+0.25×Sv2+10.5＝55.585。该数值大于40属于严重颠簸。

[0063] 同理B点测得在东经120°，北纬50.25°的200hpa高空，径向风为66.32米每秒，纬向风为14.33米每秒，即x＝120，y＝50.25，u＝66.32，v＝14.33。计算得出水平风切变SH＝33.039，垂直风切变为Sv＝8.995e-4，再计算E＝33.039。该数值大于30小于35属于中度颠簸。

[0064] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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