通用航空氣象信息處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)，與多個不同的氣象信息源通信連接，用于接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并對氣象信息進行預(yù)處理；氣象信息綜合處理子系統(tǒng)，與氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)通信連接，用于接收氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)處理后的氣象信息，并對預(yù)處理后的氣象信息進行綜合處理；氣象信息交互子系統(tǒng)，與氣象信息綜合處理子系統(tǒng)通信連接，用于接收氣象信息綜合處理子系統(tǒng)發(fā)送的綜合處理后的氣象信息，并將綜合處理后的氣象信息發(fā)送給通用航空用戶。本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)可以滿足通用航空飛行過程中低空飛行以及航線隨機的需求。
【專利說明】通用航空氣象信息處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空氣象領(lǐng)域，尤其涉及一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著低空空域改革的逐步深入，通用航空飛行業(yè)務(wù)量將會急速增長。為了保障通用航空安全、高效地運行，需要向通用航空氣象專家和飛行用戶提供綜合、全面、有針對性的航空氣象信息服務(wù)，由于通用航空具有低空飛行，飛行路線具有隨機性等特點，使得通用航空氣象信息的綜合處理面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。
[0003]面對通用航空，現(xiàn)有技術(shù)中，主要是將運輸航空中的氣象信息服務(wù)方法直接用到通用航空中。
[0004]但是，運輸航空中的氣象信息服務(wù)主要針對的是固定航線和高空飛行的，提供的氣象信息也較為單一，并不適用于通用航空的低空飛行以及航線的隨機性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)，用于為通用航空提供氣象服務(wù)。
[0006]本發(fā)明提供一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)，包括:氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)、氣象信息綜合處理子系統(tǒng)和氣象信息交互子系統(tǒng)；其中，
[0007]氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)，與多個不同的氣象信息源通信連接，用于接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并對氣象信息進行預(yù)處理，其中，氣象信息包括:航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)；
[0008]氣象信息綜合處理子系統(tǒng)，與氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)通信連接，用于接收氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)處理后的氣象信息，并對預(yù)處理后的氣象信息進行綜合處理；
[0009]氣象信息交互子系統(tǒng)，與氣象信息綜合處理子系統(tǒng)通信連接，用于接收氣象信息綜合處理子系統(tǒng)發(fā)送的綜合處理后的氣象信息，并將綜合處理后的氣象信息發(fā)送給通用航空用戶。
[0010]本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)，接收所述多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，將這些信息進行綜合處理后實時地提供給通用航空用戶，這些信息中包括了航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)，可以滿足通用航空飛行過程中低空飛行以及航線隨機的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例六的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖7為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例七的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例一的流程示意圖；
[0020]圖9為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例二的流程示意圖；
[0021]圖10為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例二的流程示意圖；
[0022]圖11為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例三的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024]針對通用航空低空飛行以及航線具有隨機性的特點，本發(fā)明提供一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)。
[0025]圖1為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)包括:氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01、氣象信息綜合處理子系統(tǒng)02和氣象信息交互子系統(tǒng)03。
[0026]氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01，與多個不同的氣象信息源通信連接，用于接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并對氣象信息進行預(yù)處理。其中，氣象信息包括:航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)；地理信息可以包括:多種比例的地圖、邊界、地貌圖等數(shù)據(jù)。
[0027]氣象信息源可以是中心氣象觀測站、地方氣象觀測站或者其他氣象信息源。
[0028]氣象信息綜合處理子系統(tǒng)02，與氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01通信連接，用于接收氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01發(fā)送的預(yù)處理后的氣象信息，并對預(yù)處理后的氣象信息進行綜合處理。
[0029]氣象信息交互子系統(tǒng)03，與氣象信息綜合處理子系統(tǒng)02通信連接，用于接收氣象信息綜合處理子系統(tǒng)02發(fā)送的綜合處理后的氣象信息，并將綜合處理后的氣象信息發(fā)送給通用航空用戶。
[0030]氣象信息交互子系統(tǒng)03主要是起到傳輸數(shù)據(jù)的作用。
[0031]本發(fā)明實施例中，通過接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并將這些信息進行綜合處理后實時地提供給通用航空用戶，這些信息中包括了航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)，從而可以滿足通用航空飛行過程中低空飛行以及航線具有隨機性的需求。
[0032]進一步地，氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01，具體用于將多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)，按照航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)進行分類整理。
[0033]具體地，氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01收到不同的氣象信息源發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)后，對這些氣象數(shù)據(jù)進行分類整理，以便后續(xù)根據(jù)不同的需要進行使用。
[0034]圖2為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，在圖1的基礎(chǔ)上，氣象信息綜合處理子系統(tǒng)02，包括:航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊301、數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊302、低空天氣圖生成模塊303以及飛行位置氣象信息生成模塊304。
[0035]其中，航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊301、數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊302、低空天氣圖生成模塊303以及飛行位置氣象信息生成模塊304分別與氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01通信連接；
[0036]航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊301，用于將航空氣象數(shù)據(jù)進行譯碼。
[0037]其中，航空氣象數(shù)據(jù)可以攜帶在航空氣象報文中，具體地，航空氣象報文可以是航空例行天氣報告(Meteorological Terminal Aviat1n Routine Weather Report,簡稱METAR)或者終端機場天氣預(yù)報(Terminal Aerodrome Forecasts,簡稱TAF),將航空氣象數(shù)據(jù)進行譯碼主要是將航空氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為常規(guī)用戶可以識別的明碼；
[0038]進一步地，上述航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊301接收到航空氣象報文后，根據(jù)航空氣象報文的標(biāo)示符判斷報文的類型，需要說明的是，報文的類型包括METAR、TAF等。然后將報文拆分成多個單元，一般地，可以拆分為12個單元，需要說明的是，12個單元分別是識別碼單元、地面風(fēng)單元、能見度單元、跑道視程單元、天氣現(xiàn)象單元、云量云高單元、溫度/露點單元、氣壓單元、過去天氣單元、風(fēng)切變單元、未來2小時天氣預(yù)測單元和云層及能見度良好單元。進而根據(jù)當(dāng)前處理單元的長度、關(guān)鍵字、正則表達式判斷當(dāng)前處理單元的類型；再依次根據(jù)上述當(dāng)前處理單元的元素的長度、關(guān)鍵字、正則表達式判斷當(dāng)前處理單元的各個元素的類型，需要說明的是，每個單元由不同的元素組成，例如，地面風(fēng)單元由風(fēng)速元素和風(fēng)向元素組成。再根據(jù)元素明碼映射表的映射規(guī)則對當(dāng)前處理單元的元素進行譯碼，在將當(dāng)前處理單元的所有元素遍歷完成之后，將各元素譯碼所獲得的明文進行拼接。并且，在上述12個單元都遍歷完成后，將各單元的明文進行拼接，就得到了上述常規(guī)用戶可以識別的明碼。
[0039]數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊302，用于根據(jù)衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)，生成數(shù)字衛(wèi)星云圖，衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)包括:衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)。
[0040]其中，上述衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)指各種衛(wèi)星云圖，包括可見光云圖、紅外云圖、水汽云圖等；衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)是對氣象衛(wèi)星所獲取的數(shù)據(jù)進行物理反演而得到的氣象產(chǎn)品，包括云總量、云底高、云分類、大氣運動矢量等。
[0041 ] 低空天氣圖生成模塊303，用于根據(jù)地面觀測氣象數(shù)據(jù)，獲取等值線，其中等值線包括下述任一項或組合:等壓線、等高線和等溫線。
[0042]飛行位置氣象信息生成模塊304，用于根據(jù)高空觀測氣象數(shù)據(jù)，計算特定位置的精確氣象信息。
[0043]圖3為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示實施例的基礎(chǔ)上，上述數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊302可以包括氣象衛(wèi)星資料解析單元2001、投影方式轉(zhuǎn)換單元2002、云圖的渲染與繪制單元2003和云圖動畫單元2005。
[0044]其中，氣象衛(wèi)星資料解析單元2001，用于從衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)中提取衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)，以及提取衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)對應(yīng)的地理信息。即可獲知提取的是具體哪一個地理位置上的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)。
[0045]具體地，氣象衛(wèi)星資料解析單元2001還可以用于提取屬性值、定標(biāo)表以及顏色映射信息。
[0046]投影方式轉(zhuǎn)換單元2002，用于對衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)進行投影轉(zhuǎn)換，具體地，投影方式轉(zhuǎn)換單元2002根據(jù)蘭伯特(Iambert)正解公式計算衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)中的經(jīng)緯度信息相應(yīng)的投影坐標(biāo)即屏幕坐標(biāo)，實現(xiàn)投影方式轉(zhuǎn)換。
[0047]云圖的渲染與繪制單元2003，用于根據(jù)衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)云圖，并根據(jù)目標(biāo)云圖以及投影轉(zhuǎn)換后的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)繪制獲取數(shù)字衛(wèi)星云圖。
[0048]具體地，云圖的渲染與繪制單元2003根據(jù)不同種類的目標(biāo)云圖，并按照氣象云圖色彩標(biāo)準選擇調(diào)色板，結(jié)合衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)繪制云圖；其中，不同種類的目標(biāo)云圖可以包括:可見光云圖、紅外云圖、水汽云圖等。
[0049]云圖動畫單元2005，用于將預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的數(shù)字衛(wèi)星云圖，按照預(yù)設(shè)時間間隔生成云圖動畫。
[0050]進一步地，參照圖3，上述數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊，還包括修復(fù)單元2004，修復(fù)單元2004用于獲取數(shù)字衛(wèi)星云圖上所有像素點的屏幕坐標(biāo)；
[0051]對所有像素點的屏幕坐標(biāo)進行投影變化的逆變換，獲取所有像素點的屏幕坐標(biāo)對應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；
[0052]若未獲取到所有像素點中至少一個像素點的經(jīng)緯度坐標(biāo)，則計算至少一個像素點的估計點的值，根據(jù)估計點的值確定上述數(shù)字衛(wèi)星云圖上至少一個像素點的顏色，并根據(jù)上述至少一個像素點的顏色修復(fù)數(shù)字衛(wèi)星云圖。
[0053]需要說明的是，由于在投影方式轉(zhuǎn)換單元2002中，在對衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)進行蘭伯特投影變換時，由于蘭伯特投影變換中對低緯度地區(qū)有放大的效果，從而引起了投影轉(zhuǎn)換后的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)在低緯度地區(qū)區(qū)域增大的部分就會出現(xiàn)數(shù)值的空缺(又稱“空白現(xiàn)象”)，影響云圖的渲染與繪制單元2003所繪制出的云圖的準確性，因此需要對根據(jù)投影變換后的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)進行上述處理，即逆向映射和空間插值。
[0054]為了更清楚地說明上述步驟，我們假設(shè)數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊302獲取的數(shù)字衛(wèi)星云圖的所有像素點僅有三個，即像素點A，B, C，以此為例對上述逆向映射和空間插值的方法進行詳細說明:
[0055]首先，獲取像素點A的屏幕坐標(biāo)為(Xl，Y1)，像素點B的屏幕坐標(biāo)為(x2，y2)，像素點C的屏幕坐標(biāo)為(x3，y3)，其中，像素點A是數(shù)值空缺點，即空白點。
[0056]其次，分別對像素點A，像素點B，像素點C的屏幕坐標(biāo)進行投影變換的逆變換得到的經(jīng)緯度坐標(biāo)分別是(a U β ι) , (α 2, β 2)，(α 3.β 3)。
[0057]最后，分別判斷經(jīng)緯度坐標(biāo)《 2，β 2)，(《 3，β 3)是否與投影變換之前的像素點的經(jīng)緯度坐標(biāo)一一對應(yīng)，由于投影變換之前的數(shù)字衛(wèi)星云圖上不存在經(jīng)緯度坐標(biāo)為(Ct1, P1)的像素點，即可得知像素點A即為像素點的估計點(也就是說像素點A是數(shù)值空缺點)，并根據(jù)像素點A周圍的像素點B和像素點C的值進行線性插值處理得到像素點A的估計值，然后，根據(jù)像素點A的估計值確定像素點A的顏色修復(fù)數(shù)字衛(wèi)星云圖。
[0058]通過上述逆向映射和空間插值的方法可以有效避免投影變換后，因為坐標(biāo)的不同以及顯示區(qū)域范圍的變化而引起的變換后區(qū)域增大部分的數(shù)值空缺，此外，由于變換前的像素分布為規(guī)則分布且像素具有唯一性，所以插值模型簡單，從而減少了插值難度，同時避免了像素“重疊”現(xiàn)象，使得繪制出的云圖更加精確。
[0059]圖4為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示實施例的基礎(chǔ)上，上述低空天氣圖生成模塊303可以包括三角網(wǎng)剖分單元3001，等值線追蹤單元3002，平滑處理單元3003，填充單元3004。
[0060]其中，三角網(wǎng)剖分單元3001，用于將地面觀測氣象數(shù)據(jù)進行三角剖分，獲取地面觀測氣象數(shù)據(jù)的拓撲，具體的，生成包含地面觀測氣象數(shù)據(jù)的外圍凸包，然后在凸包內(nèi)逐點插值，以凸包為邊界生成初始三角網(wǎng)，在構(gòu)網(wǎng)過程中為了保持精度，采用局部優(yōu)化過程(Local Optimizat1n Procedure,簡稱LOP)算法進行優(yōu)化，以確保生成的三角網(wǎng)為德勞內(nèi)(Delaunay)三角網(wǎng)；
[0061]等值線追蹤單元3002，用于根據(jù)地面觀測氣象數(shù)據(jù)的要素信息的極值計算各要素對應(yīng)的等值線間隔，并對各要素信息對應(yīng)的等值線進行追蹤，獲取折線化等值線，其中，要素信息包括下述任一項或組合:氣壓信息、海拔高度信息、溫度信息，可選地，根據(jù)地面觀測氣象數(shù)據(jù)的要素信息的極大值和極小值可以確定出要素信息的范圍，用戶可以手動調(diào)整等值線的間隔；
[0062]平滑處理單元3003，用于對折線化等值線進行平滑處理，具體包括:計算相鄰地面觀測氣象數(shù)據(jù)點的中點；將相鄰中點連成的線段平移到對應(yīng)的地面觀測氣象數(shù)據(jù)點；以平移后的中點作為控制點，相鄰的地面觀測氣象數(shù)據(jù)點為起始點畫曲線，實現(xiàn)等值線平滑；
[0063]填充單元3004，用于對平滑處理后的等值線進行色彩填充，具體的，不同的等值線產(chǎn)品(如等壓線、等溫線等)可以根據(jù)航空氣象學(xué)的要求和氣象專家的使用習(xí)慣采用不同顏色配比方案(如不同的色系)符合。
[0064]圖5為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示實施例的基礎(chǔ)上，上述飛行位置氣象信息生成模塊304可以包括氣象數(shù)據(jù)處理單元4001，計算單元4002，生成單元4003。
[0065]氣象數(shù)據(jù)處理單元4001，用于獲取各高空觀測氣象數(shù)據(jù)的位置信息，并根據(jù)位置信息確定特定位置的高空觀測氣象數(shù)據(jù)；
[0066]其中，該特定位置為通用航空航線上需要進行通知氣象信息的地理位置。
[0067]計算單元4002，用于計算特定位置的高空觀測氣象數(shù)據(jù)與其它高空觀測氣象數(shù)據(jù)的差值，根據(jù)上述差值擬合求解變差函數(shù)，并獲取整個區(qū)域的變差函數(shù)模型。
[0068]需要說明的是根據(jù)上述差值采用擬合的方法求解出多個變差函數(shù)，然后通過套和的方式對上述所得到的變差函數(shù)進行套和，根據(jù)實際情況選取最終的變差函數(shù)；
[0069]生成單元4003，用于根據(jù)變差函數(shù)模型計算特定位置的精確氣象信息。
[0070]進一步地，飛行位置氣象信息生成模塊304，還包括:
[0071]矢量風(fēng)處理單元4004，用于根據(jù)上述高空觀測氣象數(shù)據(jù)獲取不同高度層的風(fēng)向信息和風(fēng)速信息,并生成風(fēng)矢量圖。
[0072]圖6為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例六的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示實施例的基礎(chǔ)上，上述氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)01可以具體包括:接收模塊101、數(shù)據(jù)訪問與管理模塊102和氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊103。
[0073]接收模塊101，與多個不同的氣象信息源通信連接，用于接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并將接收到的氣象信息和地理信息存儲在多源數(shù)據(jù)庫中。
[0074]數(shù)據(jù)訪問與管理模塊102，與接收模塊101通信連接，用于從多源數(shù)據(jù)庫中獲取氣象信息和地理信息，然后根據(jù)所獲取的氣象信息和地理信息的種類和接收時間進行分類存放，并對這些氣象信息和地理信息的接收狀態(tài)進行監(jiān)視以及對歷史氣象信息和地理信息進行管理。上述接收狀態(tài)主要包括氣象信息和地理信息的接收時間。
[0075]更進一步地，數(shù)據(jù)訪問與管理模塊102還用于判斷上述氣象信息和地理信息的接收時間是否超過預(yù)設(shè)接收時間，若氣象信息和地理信息的接收時間超過預(yù)設(shè)接收時間，則刪除未接收完的氣象信息和地理信息，否則將接收到的氣象信息發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊103，需要說明的是，用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景確定不同的預(yù)設(shè)接收時間。
[0076]氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊103，與數(shù)據(jù)訪問與管理模塊102通信連接，用于按照相應(yīng)的標(biāo)準對氣象信息進行解析，獲得氣象信息的有效載荷數(shù)據(jù)，并存儲該有效載荷數(shù)據(jù)。
[0077]需要說明的是，所接收的氣象信息中包括有效載荷數(shù)據(jù)以及其它數(shù)據(jù)，其中，有效載荷數(shù)據(jù)是記載著有效氣象信息的那部分數(shù)據(jù)，預(yù)處理過程中可以將其中除有效載荷數(shù)據(jù)之外的其它數(shù)據(jù)刪除。另外，所接收的上述地理信息中一般不包括無效數(shù)據(jù)，因此地理信息可以不經(jīng)過預(yù)處理。
[0078]需要說明的是，上述相應(yīng)的標(biāo)準指的是氣象信息傳輸時所采用的標(biāo)準，例如IEEE802.11系列標(biāo)準，在本實施例中，我們對數(shù)據(jù)傳輸時所采用的標(biāo)準不做具體限定。
[0079]圖7為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)實施例七的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示實施例的基礎(chǔ)上，上述氣象信息交互子系統(tǒng)03具體包括氣象信息檢索與統(tǒng)計模塊201、氣象/地理信息融合模塊202和可視化氣象信息發(fā)布模塊203。
[0080]其中，氣象信息檢索與統(tǒng)計模塊201，用于根據(jù)上述通用航空用戶的時間、地理信息和氣象信息類別在氣象信息綜合處理子系統(tǒng)02綜合處理后的氣象信息中進行檢索，統(tǒng)計出通用航空用戶飛行區(qū)域相關(guān)氣象條件所必須的氣象信息和地理信息；
[0081]氣象/地理信息融合模塊202，根據(jù)上述統(tǒng)計出的通用航空用戶飛行區(qū)域相關(guān)氣象條件所必須的氣象信息和地理信息，確定這些氣象信息和地理信息的對應(yīng)關(guān)系，即獲取特定地理位置的氣象信息。
[0082]可視化氣象信息發(fā)布模塊203，用于將氣象/地理信息融合模塊202確定的氣象信息和地理信息的對應(yīng)關(guān)系向通用航空用戶進行可視化的展示，即將特定地理位置的氣象信息展示給通用航空用戶。
[0083]本發(fā)明實施例提供的通用航空氣象信息處理系統(tǒng)，通過在數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊采用逆向映射和空間插值的方法使得繪制出的云圖更加精確，通過設(shè)置低空天氣圖生成模塊和飛行位置氣象信息生成模塊可以分別為通用航空的飛行用戶提供低空等值線和某個特定位置的精確氣象信息，可以滿足通用航空飛行過程中低空飛行以及航線隨機的需求。
[0084]圖8為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例一的流程示意圖，該方法包括:
[0085]S801、氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并對氣象信息進行預(yù)處理，其中，氣象信息包括:航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)；
[0086]S802、氣象信息綜合處理子系統(tǒng)接收氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)處理后的氣象信息，并對預(yù)處理后的氣象信息進行綜合處理；
[0087]S803、氣象信息交互子系統(tǒng)接收氣象信息綜合處理子系統(tǒng)發(fā)送的綜合處理后的氣象信息，并將綜合處理后的氣象信息發(fā)送給通用航空用戶。
[0088]本實施例中，通過接收多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并將這些信息進行綜合處理后實時地提供給通用航空用戶，這些信息中包括了航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)，從而可以滿足通用航空飛行過程中低空飛行以及航線具有隨機性的需求。
[0089]進一步地，另一實施例中，氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)將多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)，按照航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)進行分類整理。
[0090]另一實施例中，氣象信息綜合處理子系統(tǒng)對預(yù)處理后的氣象信息進行綜合處理，具體可以包括下述任一項或任意組合:
[0091]I)將航空氣象數(shù)據(jù)進行譯碼；
[0092]2)根據(jù)衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)，生成數(shù)字衛(wèi)星云圖，衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)包括:衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)；
[0093]3)根據(jù)地面觀測氣象數(shù)據(jù)，獲取等值線，其中等值線包括下述任一項或組合:等壓線、等高線和等溫線；
[0094]4)根據(jù)高空觀測氣象數(shù)據(jù)，計算特定位置的精確氣象信息。
[0095]圖9為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例二的流程示意圖，上述根據(jù)衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)，生成數(shù)字衛(wèi)星云圖，可以包括:
[0096]S901、從衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)中提取衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)，以及提取衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)對應(yīng)的地理信息；
[0097]S902、對衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)進行投影轉(zhuǎn)換；
[0098]S903、根據(jù)衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)云圖，并根據(jù)目標(biāo)云圖以及投影轉(zhuǎn)換后的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)繪制獲取數(shù)字衛(wèi)星云圖；
[0099]S904、將預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的數(shù)字衛(wèi)星云圖，按照預(yù)設(shè)時間間隔生成云圖動畫。
[0100]其中，根據(jù)衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)云圖，并根據(jù)目標(biāo)云圖以及投影轉(zhuǎn)換后的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)繪制獲取數(shù)字衛(wèi)星云圖之后，還可以包括:獲取數(shù)字衛(wèi)星云圖上所有像素點的屏幕坐標(biāo)；對所有像素點的屏幕坐標(biāo)進行投影變化的逆變換，獲取所有像素點的屏幕坐標(biāo)對應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；若未獲取到所有像素點中至少一個像素點的經(jīng)緯度坐標(biāo)，則計算至少一個像素點的估計點的值，根據(jù)估計點的值確定上述數(shù)字衛(wèi)星云圖上至少一個像素點的顏色，并根據(jù)至少一個像素點的顏色修復(fù)數(shù)字衛(wèi)星云圖。
[0101]圖10為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例二的流程示意圖，上述根據(jù)地面觀測氣象數(shù)據(jù)，獲取等值線，可以包括:
[0102]S1001、將地面觀測氣象數(shù)據(jù)進行三角剖分，獲取地面觀測氣象數(shù)據(jù)的拓撲；
[0103]S1002、根據(jù)地面觀測氣象數(shù)據(jù)的要素信息的極值計算各要素對應(yīng)的等值線間隔，并對各要素信息對應(yīng)的等值線進行追蹤，獲取折線化等值線，其中要素信息包括下述任一項或組合:氣壓信息、海拔高度信息、溫度信息；
[0104]S1003、對折線化等值線進行平滑處理；
[0105]S1004、對平滑處理后的等值線進行色彩填充。
[0106]圖11為本發(fā)明提供的通用航空氣象信息處理方法實施例三的流程示意圖，上述根據(jù)高空觀測氣象數(shù)據(jù)，計算特定位置的精確氣象信息，可以包括:
[0107]S1101、獲取各高空觀測氣象數(shù)據(jù)的位置信息，并根據(jù)位置信息確定特定位置的高空觀測氣象數(shù)據(jù)；
[0108]S1102、計算特定位置的高空觀測氣象數(shù)據(jù)與其它高空觀測氣象數(shù)據(jù)的差值，根據(jù)差值擬合求解變差函數(shù)，并獲取整個區(qū)域的變差函數(shù)模型；
[0109]S1103、根據(jù)變差函數(shù)模型計算特定位置的精確氣象信息。
[0110]其中，根據(jù)高空觀測氣象數(shù)據(jù)，計算特定位置的精確氣象信息，還可以包括:根據(jù)高空觀測氣象數(shù)據(jù)獲取不同高度層的風(fēng)向信息和風(fēng)速信息，并生成風(fēng)矢量圖。
[0111]本發(fā)明實施例提供的通用航空氣象信息處理方法，通過采用逆向映射和空間插值的方法使得繪制出的云圖更加精確，通過地面觀測氣象數(shù)據(jù)和高空觀測氣象數(shù)據(jù)可以分別為獲取低空等值線和某個特定位置的精確氣象信息，從而可以滿足通用航空飛行過程中低空飛行以及航線隨機的需求。
[0112]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0113]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種通用航空氣象信息處理系統(tǒng)，其特征在于，包括:氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)、氣象信息綜合處理子系統(tǒng)和氣象信息交互子系統(tǒng)；其中， 所述氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)，與多個不同的氣象信息源通信連接，用于接收所述多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象信息和地理信息，并對所述氣象信息進行預(yù)處理，其中，所述氣象信息包括:航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)； 所述氣象信息綜合處理子系統(tǒng)，與所述氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)通信連接，用于接收所述氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)處理后的氣象信息，并對所述預(yù)處理后的氣象信息進行綜合處理； 所述氣象信息交互子系統(tǒng)，與所述氣象信息綜合處理子系統(tǒng)通信連接，用于接收所述氣象信息綜合處理子系統(tǒng)發(fā)送的綜合處理后的氣象信息，并將所述綜合處理后的氣象信息發(fā)送給通用航空用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)，具體用于將所述多個不同的氣象信息源分別發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)，按照航空氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)、地面觀測氣象數(shù)據(jù)以及高空觀測氣象數(shù)據(jù)進行分類整理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象信息綜合處理子系統(tǒng)，包括:航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊、低空天氣圖生成模塊以及飛行位置氣象信息生成模塊，所述航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊、所述數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊、所述低空天氣圖生成模塊以及所述飛行位置氣象信息生成模塊分別與所述氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)通信連接; 所述航空氣象數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述航空氣象數(shù)據(jù)進行譯碼； 所述數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)，生成數(shù)字衛(wèi)星云圖，所述衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)包括:衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)； 所述低空天氣圖生成模塊，用于根據(jù)所述地面觀測氣象數(shù)據(jù)，獲取等值線，其中所述等值線包括下述任一項或組合:等壓線、等高線和等溫線； 所述飛行位置氣象信息生成模塊，用于根據(jù)所述高空觀測氣象數(shù)據(jù)，計算特定位置的精確氣象信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊，包括: 氣象衛(wèi)星資料解析單元，用于從所述衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)中提取所述衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星數(shù)值數(shù)據(jù)，以及提取所述衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)對應(yīng)的地理信息； 投影方式轉(zhuǎn)換單元，用于對所述衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)進行投影轉(zhuǎn)換； 云圖的渲染與繪制單元，用于根據(jù)所述衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)獲取目標(biāo)云圖，并根據(jù)所述目標(biāo)云圖以及所述投影轉(zhuǎn)換后的衛(wèi)星觀測氣象數(shù)據(jù)繪制獲取所述數(shù)字衛(wèi)星云圖； 云圖動畫單元，用于將預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的所述數(shù)字衛(wèi)星云圖，按照預(yù)設(shè)時間間隔生成云圖動畫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字衛(wèi)星云圖處理模塊，還包括: 修復(fù)單元，用于獲取所述數(shù)字衛(wèi)星云圖上所有像素點的屏幕坐標(biāo)； 對所述所有像素點的屏幕坐標(biāo)進行投影變化的逆變換，獲取所述所有像素點的屏幕坐標(biāo)對應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)； 若未獲取到所述所有像素點中至少一個像素點的經(jīng)緯度坐標(biāo)，則計算所述至少一個像素點的估計點的值，根據(jù)所述估計點的值確定所述數(shù)字衛(wèi)星云圖上所述至少一個像素點的顏色，并根據(jù)所述至少一個像素點的顏色修復(fù)數(shù)字衛(wèi)星云圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述低空天氣圖生成模塊，包括: 三角網(wǎng)剖分單元，用于將所述地面觀測氣象數(shù)據(jù)進行三角剖分，獲取所述地面觀測氣象數(shù)據(jù)的拓撲； 等值線追蹤單元，用于根據(jù)所述地面觀測氣象數(shù)據(jù)的要素信息的極值計算各要素對應(yīng)的等值線間隔，并對各所述要素信息對應(yīng)的等值線進行追蹤，獲取折線化等值線，其中所述要素信息包括下述任一項或組合:氣壓信息、海拔高度信息、溫度信息； 平滑處理單元，用于對所述折線化等值線進行平滑處理； 填充單元，用于對所述平滑處理后的等值線進行色彩填充。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行位置氣象信息生成模塊，包括: 氣象數(shù)據(jù)處理單元，用于獲取各所述高空觀測氣象數(shù)據(jù)的位置信息，并根據(jù)所述位置信息確定所述特定位置的高空觀測氣象數(shù)據(jù)； 計算單元，用于計算所述特定位置的高空觀測氣象數(shù)據(jù)與其它所述高空觀測氣象數(shù)據(jù)的差值，根據(jù)所述差值擬合求解變差函數(shù)，并獲取整個區(qū)域的變差函數(shù)模型； 生成單元，用于根據(jù)所述變差函數(shù)模型計算所述特定位置的精確氣象信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行位置氣象信息生成模塊，還包括: 矢量風(fēng)處理單元，用于根據(jù)所述高空觀測氣象數(shù)據(jù)獲取不同高度層的風(fēng)向信息和風(fēng)速信息，并生成風(fēng)矢量圖。
【文檔編號】G06F19/00GK104408297SQ201410645203
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】羅喜伶, 范佳欣, 王靖博, 張磊 申請人:北京航空航天大學(xué), 中電科航空電子有限公司