专利名称：：高空格点气象数据的四维插值方法
技术领域：
：本发明涉及一种数据分析与插值计算方法，特别是一种符合高空格点气象数据的四维插值方法。
背景技术：
：格点气象数据为美国FAA(FederalAviationAdministration,美国联邦航空局)的一项专用数据，其中包含每天0点、6点、12点和18点的气象数据，每个时间点上的数据又包含实际大气环境中的气压高度和温度数据，对于每一个高度或温度数据块，又按照1000mb、850mb、700mb、500mb、400mb、300mb、250mb、200mb、150mb禾fU00mb的顺序排列。对于每一个毫巴层的数据，其包含为全球以1.25度为间隔的经纬度格点矩阵数据。如果希望利用此数据得到标准大气条件下规定的高空任意飞行高度层、任意经讳度和任意时间点在实际大气环境中的气压高度(以下简称实际放行高度)数据，就需要利用现有的准确数据进行插值计算得到。此实际放行高度可以在高空空域安全评估、航路安全评估和航空器性能评估等方面得到广泛地应用。
发明内容为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种能够得到标准大气条件下规定的高空任意飞行高度层、任意经纬度和任意时间点在实际大气环境中的气压高度的高空格点气象数据的四维插值方法。本发明的技术方案是这种高空格点气象数据的四维插值方法包括以下步骤(1)对等气压层间实际放行高度进行插值计算；(2)进行指定经纬度格点间的双线性插值计算；(3)进行指定时间点的线性插值计算。5本发明取得了如下技术效果(1)对高空气象数据进行分析，完成了高空分配高度层上的实际放行高度插值；(2)利用双线性插值和线性插值方法，完成了任意经纬度、任意时间点的真实高度插值。图1所示为本发明的步骤(1)的流程图；图2所示为经讳度格点间数据的双线性插值的示意图；图3所示为本发明的步骤(2)的流程图；图4所示为本发明的步骤(3)的流程图。具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图l所示为本发明的步骤(1)的流程图。该步骤利用高空气象格点数据中的真实温度和真实高度，计算得到高空分配高度层的真实高度数据，首先给出计算中使用到的各项参数符号及其意义A和P—许可飞行高度层所对应上下mb气压层的mb值(己知经验值)；^和;^许可飞行高度层所对应上下mb气压层的真实高度(来源自气象数据)；^和^:许可飞行高度层所对应上下mb气压层的真实温度(来源自气象数据)；巧和A:标准大气环境下许可飞行高度层所对应上下mb气压层的标准高度(己知经验值)；M:标准百英尺高度层(已知经验值)；力标准大气环境下高度层对应的标准大气压强(已知经验值)；7:许可飞行高度层所对应上下mb气压层的真实平均温度，F=^;65:由相关上下气压层和百英尺高度层确定的平均环境温度;差值公式最终结果，实际大气环境下的放行高度。表1给出了在高空FL280至FL450之间的各项经验取值<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表h等气压层间实际放行高度插值计算经验参数取值所述步骤(1)包括以下分步骤(1.1)开始插值计算分配高度层的真实高度；(1.2)根据FL的数值取定各已知参数数值；(1.3)计算第二辅助参数&，其中^-^^;(1.4)判断当前高度层是否高于FL370，如果是执行步骤(1.6)，否则执行步骤(1.5);(1.5)按较低空域计算公式，计算7;=1+|.(^丄-A)，较低空域包含FL280至FL370共IO个高度层，执行步骤(1.7);(1.6)按较高空域计算公式，计算5=,2+|.(//2-尺)，较高空域包含FL380至FL450共8个高度层，执行步骤(1.7);ln(1.7)计算第一辅助参数&，其中^=*-111尸，(1.8)判断当前高度层是否高于FL370，如果是执行步骤(1.10)，否则执行步骤(1.9);(1.9)按较低空域计算公式，计算/^=/1+《1.(/2-/0，较低空域包含FL280至FL370共10个高度层，执行步骤(1.11);(1.10)按较高空域计算公式，计算/^-、+^.b-/0，较高空域包含FL380至FL450共8个高度层，执行步骤(1.11);(1.11)返回计算结果^/值，为高空分配高度层的真实高度数据；(1.12)等气压层间实际放行高度插值计算结束。本步骤对不同气压高度层的数据迸行了插值计算，得到了格点经纬度上高空分配高度层的实际高度，为下一步在经纬度上进行的双线性插值提供了有效的数据源。图2所示为本发明中经纬度格点双线性插值过程示意图，根据已知点尸(l，l)、户(1，2)、尸(2，1)和尸(2，2)点的实际高度数据，通过插值方法计算任意点AT(;c，力的实际高度，图3给出了步骤(2)的流程图，具体为(2.1)开始双线性插值计算；(2.2)给各项变量附初值，令P(l，l)点的经纬度分别为x,、力，数据值为XU)，尸(1,2)点的经纬度分别为A、》，数据值为/1，2)，P(2，l)点的经纬度分别为;c2、力，数据值为A2，1)，尸(2，2)点的经纬度分别为X2、力，数据值为/2,2)，M(x,力点的经纬度为x、》数据值为/(;c,力(2.3)计算0(x，力)点的数据值，即(2.4)计算g2(^y2)点的数据值，即(2.5)计算M(x，力点的数据值，即/(x，力《^^/(;^)+^^/(W2)，少2-h力一力返回/0c,"数据值；(2.6)双线性插值过程结束。本步骤将指定经纬度格点间任意经纬度数据值进行了插值求解，得到了给定时间点，任意经纬度的实际高度数据，为下一步在时间格点间进行的线性插值提供了有效的数据源。图4所示为本发明的步骤(3)的流程图。由于高空格点的气象数据按每日O点、6点、12点、18点给出，利用此方法可以得到任意时间点的实际高度数据值，具体为-(3.1)开始线性插值计算；G.2)给各项变量附初值，令r时刻点的时间为^，数据值为Ai)，T+6时刻点的时间为b数据值为A2)，待求解时刻的时间为f，数据值为AO;(3.3)计算,时刻的数据值，即/(,)"/(i)+潜y(Vo，返回/(0数(3.4)线性插值过程结束。本步骤完成了任意时间点的格点数据线性插值，完成了数据解析过程，得到了最终的数据解析结果。本发明通过将高空格点气象数据的四维插值分析和计算，得到了标准大气条件下规定的高空任意飞行高度层、任意经纬度和任意时间点在实际大气环境中的气压高度，为后续的数据处理提供了有效的数据源。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。权利要求1、高空格点气象数据的四维插值方法，其特征在于，包括以下步骤(1)对等气压层间实际放行高度进行插值计算；(2)进行指定经纬度格点间的双线性插值计算；(3)进行指定时间点的线性插值计算。2、根据权利要求1所述的高空格点气象数据的四维插值方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下分步骤(1.1)开始插值计算分配高度层的真实高度；(1.2)根据FL的数值取定各已知参数数值；(1.3)计算第二辅助参数《2,其中《2=(1.4)判断当前高度层是否高于FL370，如果是执行步骤(1.6)，否则执行步骤(1.5);(1.5)按较低空域计算公式，计算^^1+*.(凡-//1)，较低空域包含FL280至FL370共IO个高度层，执行步骤(1.7);(1.6)按较高空域计算公式，计算7^,2+|.(//2-F丄)，较高空域包含FL380至FL450共8个高度层，执行步骤(1.7);(1.7)计算第一辅助参数&，其中A:,4-ln(1.8)判断当前高度层是否高于FL370，如果是执行步骤(1.10)，否则执行步骤(1.9);(1.9)按较低空域计算公式，计算/f"W(^D，较低空域包含FL280至FL370共10个高度层,执行步骤(1.11);/ln1/o.io)按较高空域计算公式，计算/f,=-/0，较高空域包含FL380至FL450共8个高度层，执行步骤(1.11);(1.11)返回计算结果i/;7值，为高空分配高度层的真实高度数据；(1.12)等气压层间实际放行高度插值计算结束。3、根据权利要求1或2所述的ATB格式气象数据的解析方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下分步骤(2.1)开始双线性插值计算,-(2.2)给各项变量附初值，令尸(1，1)点的经纬度分别为A、力，数据值为Xl，l),P(l,2)点的经纬度分别为;d、》，数据值为X1,2)，尸(2,1)点的经纬度分别为X2、力，数据值为/(2，1)，尸(2，2)点的经纬度分别为X2、》，数据值为/2，2)，M(x，力点的经纬度为x、》数据值为Xx,力；(2.3)计算"(x,力)点的数据值，即/(x,a),力)+/(x2,y!);(2.4)计算込(x,》)点的数据值，即/(x,_y2)X2—x/(x!,h)+x—Xl/(x2,y2);(2.5)计算M(xj)点的数据值，即/(x，力a^^/(;^)+i^/(;c，h)，少广力少广乂返回/(x,力数据值；(2.6)双线性插值过程结束。4、根据权利要求1或2所述的ATB格式气象数据的解析方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下分步骤(3.1)开始线性插值计算；(3.2)给各项变量附初值，令T时刻点的时间为^，数据值为Al)，T+6时刻点的时间为^数据值为A2)，待求解时刻的时间为"数据值为卿(3.3)计算t时刻的数据值，即/(,)《/(1)+/(2):/(1)(卜0，返回/(,)数据值；(3.4)线性插值过程结束。全文摘要公开了一种高空格点气象数据的四维插值方法包括以下步骤(1)对等气压层间实际放行高度进行插值计算；(2)进行指定经纬度格点间的双线性插值计算；(3)进行指定时间点的线性插值计算。本方法通过将高空格点气象数据的四维插值分析和计算，能够得到标准大气条件下规定的高空任意飞行高度层、任意经纬度和任意时间点在实际大气环境中的气压高度数据，为后续的数据处理提供了有效的数据源。文档编号G01W1/00GK101655568SQ20091008865公开日2010年2月24日申请日期2009年7月6日优先权日2009年7月6日发明者珺兆,吕嘉川,唐金翔,军张,朱衍波,许有臣,金开研申请人:民航数据通信有限责任公司;北京航空航天大学