一种基于制造技术

一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于GRIB2格点气象数据的插值方法


[0001]本专利技术涉及民航通用航空飞行的
，尤其涉及一种基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，特别适用于航空器高度保持性能评估中位势高度的准确计算
。

技术介绍

[0002]GRIB2(Gridded Binary 2
，二进制格点加工数据第二版
)
格点气象数据是
WMO(World Meteorological Organization
，世界气象组织
)
推荐使用的一种用于交换和存储规则分布数据的二进制文件格式，表1给出了本专利技术使用的
GRIB2
格点气象数据的一种详细结构
。
[0003]表1[0004][0005][0006]表1详细的列出了本专利技术使用的一种
GRIB2
格点气象数据所涵盖的数据列名称
、
数
据结构
、
数据类型和数据量等
。
其中经纬度间隔均为
>1.25
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)
航迹数据解析：解析航空器报文数据，获取航空器相应的经度
、
纬度
、
高度
、
标识码和时间信息；
(2)
获取时间索引：根据航迹时间信息，将航迹数据按照3小时时间段分组，确认分组数量，使用折半查找算法，使用
[0
‑
7]
之间的某个数对各组进行数字标识，得到时间索引；
(3)
获取标准大气压下的大气压强：根据高度和大气压转换公式，得到标准高度层对应的大气压强值；
(4)
获取纬度索引下标：纬度以
1.25
度为间隔，范围为南纬
90
度至0度
、0
度至北纬
90
度，根据间隔和范围，得到纬度索引下标；
(5)
获取经度索引下标：经度以
1.25
度为间隔，范围为东经0度至东经
180
度
、
西经0度至西经
180
度，根据间隔和范围，得到经度索引下标；
(6)
获取指定高度的气压层索引：得到标准高度层对应的大气压强值后，获取标准大气环境下指定高度对应的上下气压层的标准高度，并进一步得到指定高度的气压层索引；
(7)GRIB2
格点气象数据解析：根据时间和
GRIB2
格点气象数据精度信息，匹配到指定文件名的
GRIB2
气象文件，再根据上述步骤得到的时间索引
、
经纬度索引
、
气压层索引，获取得到航空器指定高度层的温度和高度四维数组；
(8)
计算真实放行高度：在大气对流层和非对流层，大气温度和压力存在明显区别，大气温度和压力是随高度变化而变化的，其呈现一定的线性关系，根据这种线性关系，通过公式计算得到真实放行高度；
(9)
计算位势高度：根据真实放行高度和经纬度值，通过权重计算和三次样条插值函数插值得到位势高度
。2.
根据权利要求1所述的基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，其特征在于：所述步骤
(1)
包括以下分步骤：
(1.1)
获取航迹数据，航迹数据均为广播式自动相关监视
ADS
‑
B
数据；
(1.2)ADS
‑
B
数据由时间
、
地址码
、
经纬度
、
气压高度
、
地速
、
航班号
、
机型的数据字段组成，各字段数据类型各不相同，因此剔除无关字段，只保留参与计算的字段，并进行非空过滤，字段不齐全或为空的数据记录直接丢弃；
(1.3)
根据
GRIB2
格点气象数据覆盖的
17
个气压层数据，参与计算的航迹数据气压高度限制在
4872
英尺至
53082
英尺的范围内，剔除气压高度不在此范围内的航迹数据，避免后续发生计算错误；
(1.4)
数据处理后，将完成筛选的数据进行有序储存起来，便于后续的计算；
(1.5)
航迹数据解析流程的结束
。3.
根据权利要求2所述的基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，其特征在于：所述步骤
(2)
包括以下分步骤：
(2.1)
合格的航迹数据是指通过筛选后的航迹数据；
(2.2)
航迹片段处理是采用3×
3600
秒的时间精度，将连续的航迹数据点归类为多个航迹点数据集合，便于后续时间标识；
(2.3)
判断每个航迹点数据集合数量是否满足大于等于
180
，若不满足，则剔除该数据点集合，若满足，则进入步骤
(2.4)
，其中
180
为满足计算的最低数据量要求；
(2.4)
针对符合条件的数据点集合，分别取出集合首位和末尾时间字段，用来判断该集合标识为
[0
‑
7]
中的其中一个数字作为该集合的时间标识；
(2.5)
遍历该航迹数据点的所有集合，确认所有符合条件的数据集合均获得时间索引；
(2.6)
获取时间索引的流程的结束
。4.
根据权利要求3所述的基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，其特征在于：所述步骤
(3)
中，对于低于
36089
英尺的标准高度层，其对应的大气压强值用公式来计算，其中
H
msl
为标准飞行高度层，单位为英尺，
P
msl
＝
1.01325
×
105为平均海平面对应的大气压强值，
K
m
‑
f
＝
0.3048
为英尺和米之间的转换系数，
θ
＝
6.5
×
10
‑3为温度线性变化率，
T
msl
＝
288.15
开尔文为平均海平面对应的热力学温度单位下的温度，其中
μ
msl
＝
1.225kg/m3为平均海平面的干燥空气密度，
g
msl
＝
9.80665m/s2为平均海平面重力加速度；对于高于
36089
英尺的标准高度层，其对应的大气压强值用公式来计算
。5.
根据权利要求4所述的基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，其特征在于：所述步骤
(4)、(5)
中，经纬度索引是指定经纬度值在
GRIB2
格点气象数据中的位置，
GRIB2
格点气象数据中经度范围是
[0:1.25:358.75]
，数据类型是一维数组，纬度范围是
[
‑
90:1.25:90]
，数据类型是一维数组，北纬度
90
度，经度0度，为第0个元素，经纬度取值的数量分别为
145
和
288
，每一层的数据总量为
145
×
288
＝
41760
个
。6.
根据权利要求5所述的基于
GRIB2
格点气象数据的插值方法，其特征在于：所述步骤
(6)
中，联系给定气压层上下两个气压层的数据进行插值得到，采用二分查找的方法，以指定的气压层为输入，输出该气压层对应的上下两个气压层的索引
。7.
根据权利要求6所述的基于
GRIB2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾令军，袁勇，许霞，金开研，赵焓，陈万春，
申请(专利权)人：民航数据通信有限责任公司，
类型：发明
国别省市：