張嘯

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探析空管系統(tǒng)中氣象數(shù)據(jù)處理的應用

張嘯

西北空中交通管理局，陜西 西安 710082

隨著我國航空運輸業(yè)的不斷發(fā)展進步，空中運輸量也不斷增加，所以空中交通管制系統(tǒng)的重要性越發(fā)凸顯?？罩薪煌ü苤葡到y(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)處理手段是單雷達氣象數(shù)據(jù)處理和多雷達氣象數(shù)據(jù)處理。

空管系統(tǒng)；氣象數(shù)據(jù)處理；單雷達；多雷達

近年來，社會經(jīng)濟發(fā)展的腳步越來越快，社會各個領域都在迅猛發(fā)展，航空運輸業(yè)也不例外，曾經(jīng)還很陌生的空中運輸和空中出行現(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)越來越受到重視。在眾多的航空事故中，氣象問題導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)測處理系統(tǒng)通過數(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)分析手段有單雷達氣象數(shù)據(jù)分析和多雷達氣象數(shù)據(jù)分析。

1 單雷達氣象數(shù)據(jù)處理手段

多雷達氣象數(shù)據(jù)的處理要建立在單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的基礎上，所以單雷達氣象數(shù)據(jù)處理是整個氣象數(shù)據(jù)處理過程的最基本內容，在整個空管系統(tǒng)中占有著重要地位。單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的主要作用是對在空中飛行的航行器中的其中一架的某個雷達進行氣象數(shù)據(jù)處理。

2 單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的組成

單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的作用是對每個雷達傳送的氣象數(shù)據(jù)進行處理，整理出氣象信息并向其他部門傳達，協(xié)助整個空管系統(tǒng)的順利運行，是空管系統(tǒng)中負責監(jiān)測數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的基礎部門。單雷達氣象數(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氣象數(shù)據(jù)處理中心、系統(tǒng)主監(jiān)控、前端處理機、本地文件、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和SDD，每個部分都有其自身職能，這些部分共同組成了單雷達氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

單雷達氣象數(shù)據(jù)處理中心是整個單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的最重要部分，維系著整個系統(tǒng)各個部分的運行秩序，首先要從前端處理機處接收從各個雷達處傳送回來的信息，然后通過本地文件庫中的適應性參數(shù)，經(jīng)過單位變換等步驟，輸出氣象云圖，并將氣象云圖信息傳送到其他需要的部門。單雷達氣象數(shù)據(jù)處理可以對多個雷達發(fā)送回的氣象數(shù)據(jù)進行分別處理，數(shù)據(jù)處理之間是獨立的，最后處理中心還要將各路數(shù)據(jù)傳送到多雷達氣象數(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)視整個氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的運行過程，并視情況對其進行調整。

前端處理機是單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的最初步驟，負責從每個在空航空器中的各個雷達處接收最基礎的雷達信息，對每個雷達數(shù)據(jù)的傳送情況進行監(jiān)視，并將接收到的數(shù)據(jù)傳送給單雷達氣象數(shù)據(jù)處理中心進行處理。[2]

本地文件庫是單雷達氣象數(shù)據(jù)處理的依據(jù)，數(shù)據(jù)處理中心會根據(jù)本地文件庫中存有的大量適應性參數(shù)相關信息對前端處理機傳送回的數(shù)據(jù)進行處理。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫負責對數(shù)據(jù)處理中心處理完之后生成的氣象云圖信息進行儲存，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計的軟件，在氣象數(shù)據(jù)處理過程中主要負責將數(shù)據(jù)處理中心生成的氣象信息云圖進行顯示。

3 多雷達氣象數(shù)據(jù)處理手段

多雷達氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要作用是融合各路雷達信息。隨著科學技術的不斷發(fā)展，多雷達氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已經(jīng)可以通過網(wǎng)絡互相連接，進行數(shù)據(jù)共享，很多空管部門無論規(guī)模大小，都可以通過網(wǎng)絡獲得大面積空中的航空器雷達數(shù)據(jù)。這就要求了多雷達氣象數(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)融合技術才能滿足信息處理的需求。[3]

3.1 多雷達氣象數(shù)據(jù)處理過程的步驟

多雷達氣象數(shù)據(jù)處理最終目的是對各路雷達信息進行匯總融和，但是在數(shù)據(jù)融合之前還要經(jīng)過一些處理。多雷達氣象數(shù)據(jù)處理過程中，需要經(jīng)過雷達數(shù)據(jù)傳輸、空管中心進行篩選、坐標格式調整、時間空間調整、數(shù)據(jù)融合等步驟。首先，用雷達數(shù)據(jù)傳輸將從各路雷達處得到的氣象數(shù)據(jù)傳送到空管中心，然后由空管中心進行最初的處理，將氣象信息進行篩選和檢查，保證數(shù)據(jù)的真實有效性，才能進行下一步傳輸。接下來數(shù)據(jù)要經(jīng)過單雷達氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理，然后傳輸?shù)蕉嗬走_氣象數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行坐標和格式調整，將坐標和格式方向等信息按照規(guī)范化要求進行調整后，進行下一步，時間空間調整，分析其氣象關聯(lián)。至此，氣象數(shù)據(jù)還是單路雷達氣象數(shù)據(jù)，并沒有成為一個整體，經(jīng)過最后一步也是最關鍵的一步，多雷達氣象數(shù)據(jù)融合之后，才能得到最終需要的結果。

3.2 多雷達氣象數(shù)據(jù)融合的特點

多雷達氣象數(shù)據(jù)處理中的數(shù)據(jù)融合是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)至關重要的一步，具有加強數(shù)據(jù)精確性、避免遺漏、擴大數(shù)據(jù)接收范圍的特點。由于各種外界因素的影響，有些雷達在飛行過程中發(fā)回的氣象數(shù)據(jù)不一定是準確的，但是通過多雷達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對各路單雷達數(shù)據(jù)的融合，可以有效地避免這種錯誤的發(fā)生；在某些地區(qū)，由于地形等因素的影響，單雷達可能會出現(xiàn)雷達盲區(qū)，這就增加了飛行過程的不確定性。但是一個雷達的盲區(qū)有可能并非另一個雷達的盲區(qū)，這種情況下，通過對這兩個雷達的數(shù)據(jù)融合就可以解決問題，避免盲區(qū)的產(chǎn)生；在正常情況下，單個雷達的探測距離是有限的，無法得到超出有效探測范圍的氣象數(shù)據(jù)，這個時候可以通過對多個雷達的數(shù)據(jù)融合，得到大范圍的氣象數(shù)據(jù)。由此可見多雷達數(shù)據(jù)融合和保證航空安全的有效性和重要性。[4]

飛機在空中飛行，受到氣象變化的影響會非常大，為了避免因氣象變化而威脅飛機飛行安全的事故再次發(fā)生，必須要嚴格按照標準完成氣象數(shù)據(jù)的處理工作。現(xiàn)在我國在氣象數(shù)據(jù)處理方面還處于起步階段，未來的發(fā)展空間還很大，隨著社會的進一步發(fā)展，航空運輸業(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準逐漸提升到一個更高的層次。目前來看，氣象變化對航空安全仍具有一些威脅，只有在現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)處理手段的基礎上再進行研究和更新，才能在未來擁有擁抱藍天的能力。

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

[2]張元忠.多雷達數(shù)據(jù)融合測試軟件的研究與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學，2006.

[3]胡守博.民航機場氣象觀測系統(tǒng)通用軟件研究與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學，2013.

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

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