一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法，依据参考航空器A下传至目标航空器B的实测AMDAR数据作为气象观测值，航空器B采用拉格朗日一次插值算法将GRIB预报气象数据插值到AMDAR观测点，判断气象观测值与相应位置的气象预报值是否相等，如果不等，则通过Gressman空间插值算法计算预报误差值来修正目标航空器的GRIB气象预报数据。本发明专利技术将AMDAR实测气象数据与GRIB预报气象数据通过空间插值方法进行融合修正，从而提高航路气象预报的准确性，可达到更好的航路气象预报效果。

A correction method of route weather forecast data based on gressman spatial interpolation

【技术实现步骤摘要】
一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法
本专利技术属于空中交通管理
，具体涉及一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法。
技术介绍
AMDAR(AircraftMeteorologicalDataRelay)是目前国际民航组织(InternationalCivilAviationOrganization，ICAO)和世界气象组织(WorldMeteorologicalOrganization，WMO)大力推广的航空气象观测项目，借用航空器上装备的气象观测仪探测其周围的气象信息，并实时自动收集、处理、传送到地面站。近年来，由于航空气象对飞行影响的重视度加大，欧美和发达地区对气象信息的发布与应用工作都已全面铺开。2004年，我国气象局和民航总局针对AMDAR合作项目的正式签约，标志着我国的AMDAR工作基本实现，我国的AMDAR数据主要集中分布在南部与东部，尤其在重要航线上较为密集。目前，我国商用航空器上装备的探测仪能够自动探测包括时间、三维地理位置(经度、纬度和高度)、气象(包括气温、风向和风速)等信息。鉴于AMDAR数据的时空分辨率相对较高的特点，尤其在航路上气象真实情况的反映，有效地解决了探测时间周期过长的问题，并为气象预报部门提供高精度的气象实况资料。此外，由于在机场起飞与降落的航空器非常密集，其下传的探测气象数据也能够真实反映机场及周边邻域的实时气象状况。因此，气象预报员可以利用这些下传的气象资料，连续地监测机场及附近空域的气象情况，并探索其变化规律，进而挖掘出常规探测仪器不能测量的中小尺度的天气变化与趋势，为短时间内机场及邻域的气象预报提供更精准的依据。而飞机在航路飞行下传的气象信息，如果能够与现有的气象预报数据融合修正，也可以达到更好的气象预报效果。所以需要一个新的技术方案来实现这个目的。
技术实现思路
专利技术目的：航路气象规律变幻莫测，仅通过提高设备测量精度来提高气象预报精度远远不够，还需要从气象预报周期出发，增加动态预报次数，针对当前GRIB气象预报数据更新周期长(6个小时)限制气象预报准确性的问题，本专利技术提出了一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法，将AMDAR实测气象数据与GRIB预报气象数据通过空间插值方法进行融合修正，从而提高航路气象预报的准确性，达到更好的航路气象预报效果。技术方案：本专利技术所述的一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法，包括以下步骤：步骤1：从目标航空器B的GRIB预报数据格点中选定三维空间的8个顶点，记为i＝1,2,…,8，并在选定的三维空间中包含参考航空器A依次更新的AMDAR数据点j＝1,2,…，其中，λ,h分别为空间点的纬度、经度、高度；步骤2：设定Mi点的气象预报值为Nj点的气象预报值为Nj点的气象观测值为其中，u,v,t分别表示风向、风速、温度，依据Nj所在空间位置的气压高度确定4个虚拟顶点，分别为k＝1,3和k＝2,4；步骤3：由8个顶点处的气象预报值α(Mi)作拉格朗日一次插值得到4个虚拟顶点处的气象预报值在相同气压高度上，根据虚拟顶点的插值得到具有相同纬度的两个新虚拟点和处的气象预报值和步骤4：因为Nj3点具有相同的高度与纬度，即共线，再次通过拉格朗日一次插值计算出当前气象观测点Nj处的预报值α(Nj)；步骤5：判断Nj点的GRIB气象预报值α(Nj)与AMDAR气象观测值β(Nj)是否相等，如果相等，则得到Mi处修正后的GRIB气象预报值α′(Mi)，气象预报数据修正结束；如果不相等，则由N个气象观测点的修正误差Δα(Nj)经Gressman空间插值算法求出GRIB预报点Mi处的气象修正误差Δα(Mi)，计算出修正后的气象预报值α′(Mi)＝α(Mi)+Δα(Mi)，并重新从步骤3开始执行。进一步的，所述步骤2中Nj为航空器A最新更新的气象观测点，虚拟顶点处在对应格点Mi及Mi+4之间的连线上。进一步的，所述步骤5中Gressman空间插值算式为：其中，Wij代表权重因子，通过点Mi与点Nj之间的欧式距离rij与扫描半径R确定，计算式为：有益效果：本专利技术与现有技术相比，存在如下优点：1、本专利技术利用下传的AMDAR实测气象数据，可为机场气象员监测附近空域气象情况，挖掘中小尺度的天气变化与趋势，提供更准确的依据。2、本专利技术提出将AMDAR实测气象数据与GRIB预报气象数据通过空间插值方法进行融合修正，从而提高航路气象预报的准确性，可达到更好的航路气象预报效果。附图说明图1是本专利技术航路气象预报数据修正示意图。图2是本专利技术基于预报与观测数据融合的航路气象预报方法的流程图。图3是本专利技术采用的拉格朗日一次插值示意图。图4是本专利技术采用的Gressman空间插值示意图。具体实施方式：为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法，参照图1和图2，该方法包括如下步骤：步骤1：从目标航空器B的GRIB预报数据格点中选定三维空间的8个顶点，记为i＝1,2,…,8，并在此三维空间中包含参考航空器A依次更新的AMDAR数据点j＝1,2,…，其中，λ,h分别为空间点的纬度、经度、高度。步骤2：设定Mi点的气象预报值为Nj点的气象预报值为Nj点的气象观测值为其中，u,v,t分别表示风向、风速、温度，依据Nj所在空间位置的气压高度确定4个虚拟顶点，分别为k＝1,3和k＝2,4，如图3所示，其中，Nj为航空器A最新更新的气象观测点，虚拟顶点处在对应格点Mi及Mi+4之间的连线上。步骤3：由8个顶点处的气象预报值α(Mi)作拉格朗日一次插值得到4个虚拟顶点处的气象预报值插值算式为：在相同气压高度上，根据虚拟顶点的插值得到具有相同纬度的两个新虚拟点和处的气象预报值和插值算式为：步骤4：因Nj3点具有相同的高度与纬度，即共线，可再次通过拉格朗日一次插值计算出当前气象观测点Nj处的预报值α(Nj)，计算式为：步骤5：判断Nj点的GRIB气象预报值α(Nj)与AMDAR气象观测值β(Nj)的是否相等，如果相等，则得到Mi处修正后的GRIB气象预报值α＇(Mi)，气象预报数据修正结束；如果不相等，则由N个气象观测点的修正误差Δα(Nj)经Gressman空间插值算法求出GRIB预报点Mi处的气象修正误差Δα(Mi)，如图4所示，Δα(Mi)的Gerssman空间插值算式为：其中，Wij代表权重因子，通过点Mi与点Nj之间的欧式距离rij与扫描半径R确定，计算式为：Δα(Nj)表示AMDAR气象观测值与GRIB气象预报值在Nj点处的差值，表达式为：Δα(Nj)＝β(Nj)-α(Nj)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：从目标航空器B的GRIB预报数据格点中选定三维空间的8个顶点，记为

【技术特征摘要】
1.一种基于Gressman空间插值的航路气象预报数据修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：从目标航空器B的GRIB预报数据格点中选定三维空间的8个顶点，记为并在选定的三维空间中包含参考航空器A依次更新的AMDAR数据点其中，λ，h分别为空间点的纬度、经度、高度；
步骤2：设定Mi点的气象预报值为Nj点的气象预报值为Nj点的气象观测值为其中，u，u，t分别表示风向、风速、温度，依据Nj所在空间位置的气压高度确定4个虚拟顶点，分别为和
步骤3：由8个顶点处的气象预报值α(Mi)作拉格朗日一次插值得到4个虚拟顶点处的气象预报值在相同气压高度上，根据虚拟顶点的插值得到具有相同纬度的两个新虚拟点和处的气象预报值和
步骤4：因为Nj3点具有相同的高度与纬度，即共线，再次通过拉格朗日一次插值计算出当前气象观测点Nj处的预报值α(Nj)；
步骤5：判断Nj点的GRIB气象预报值α(Nj)与AMDAR气象观测值β(Nj)是否相等，如果相等，则得到Mi处修正后的GRIB气象预报值α′(Mi)，气象预报数据修正结束；如果不相等，则由N个气象观测点的修正误差Δα(Nj)经Gressman空间插值算法求出GRIB预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贺，严勇杰，胡杰，石潇竹，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32