一种基于监视数据探测湍流区域的方法与流程

本申请涉及航空器飞行安全领域，尤其涉及一种基于监视数据探测湍流区域的方法。

背景技术：

1、航空器颠簸是航空器遭遇大气湍流扰动产生的。遇到扰动气流后航空器在局部均匀空气动力冲击下产生左右摇晃，前后颠簸，上下抛掷以及局部颤抖的情况，使航空器操作困难，仪表不准。当航空器遭遇极强颠簸时，由于受到较大的负荷变化，航空器各部件都可能产生变形或受损，严重时会造成航空器解体，发生重大安全事故。

2、准确探测湍流对预防航空器重大安全事故的发生有重要意义。目前民航主要是通过两种方法探测湍流。

3、一是基于飞行员观察航空器颠簸探测湍流区域。飞行员根据感觉和经验判断航空器是否经历了颠簸，并根据观察到的现象向空中交通管制中心发出报告。这种方法基于个人感官，不利于数据的准确收集，无法精确记录颠簸时长和颠簸强度，进而无法准确量化测量湍流区域。

4、二是释放携带探测器的气象球探测湍流区域或者使用气象雷达图识别湍流区域。然而这两种方法成本高、探测难度大、采样点位少，实时性低。这两种方法的精度受到气象数据和数值模拟的限制，且无法实时更新，不能满足实时更新探测湍流区域。

5、因此，为了准确探测湍流区域，预防航空器重大安全事故的发生，发明人认为有必要提供一种基于监视数据探测湍流区域的方法，用以解决现有探测方法成本高、探测难度大、实时性低等问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种基于监视数据探测湍流区域的方法、装置相关的技术方案，用以解决现有技术的探测方法成本高、探测难度大、实时性低的技术问题。

2、本申请实施例提供一种基于监视数据探测湍流区域的方法，包括：

3、步骤s102，从航空器机载设备中获取航空器的加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据；

4、步骤s104，对所述加速度数据进行滤波处理以去除高频噪声数据；

5、步骤s106，根据所述加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据识别航空器状态，对航空器状态数据进行坐标变换，使数据投影到同一水平面；

6、步骤s108，对坐标变换后的航空器状态数据进行傅里叶变换得到频域信息；

7、步骤s110，基于所述频域信息中的颠簸频率范围确定颠簸信号所在的频段，并提取该频段的频谱信息；

8、步骤s112，计算所述颠簸信号的能量谱密度，所述颠簸信号的能量谱密度作为颠簸强度的指标；

9、步骤s114，根据颠簸信号能量谱密度的大小，识别航空器颠簸；

10、步骤s116，根据航空器颠簸结果计算出颠簸强度，记录所述颠簸强度对应的颠簸经度和颠簸纬度；

11、步骤s118，根据所述颠簸经度和所述颠簸纬度将所述颠簸强度标注在地图上形成热力图，根据所述热力图呈现出湍流区域。

12、进一步的，所述航空器状态包括爬升、下降和平飞。

13、进一步的，所述加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据还可以由自动化雷达探测得到。

14、进一步的，所述坐标变换包括旋转变换和/或平移变换。

15、进一步的，对坐标变换后的航空器状态数据还可以通过小波变换或时频分析算法或z变换得到频域信息。

16、本申请实施例还提供一种基于监视数据探测湍流区域的装置，包括输入部和处理部，

17、所述输入部接收航空器的加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据的输入；

18、所述处理部执行如下步骤：

19、对所述加速度数据进行滤波处理以去除高频噪声数据；

20、根据所述加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据识别航空器状态，对航空器状态数据进行坐标变换，使数据投影到同一水平面；

21、对坐标变换后的航空器状态数据进行傅里叶变换得到频域信息；

22、基于所述频域信息中的颠簸频率范围确定颠簸信号所在的频段，并提取该频段的频谱信息；

23、计算所述颠簸信号的能量谱密度，作为颠簸强度的指标；

24、根据颠簸信号能量谱密度的大小，判断颠簸的强度级别；

25、根据航空器颠簸结果计算出颠簸强度，记录所述颠簸强度对应的颠簸经度和颠簸纬度；

26、根据所述颠簸经度和所述颠簸纬度将所述颠簸强度标注在地图上形成热力图，根据所述热力图呈现出湍流区域。

27、进一步的，所述航空器状态包括爬升、下降和平飞。

28、进一步的，所述坐标变换包括旋转变换和/或平移变换。

29、本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的方法的步骤。

30、本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的方法的步骤。

31、本发明提供的实施例至少具有以下有益效果：

32、本发明提供一种基于监视数据探测湍流区域的方法，包括：从航空器机载设备中获取航空器的加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据；对所述加速度数据进行滤波处理以去除高频噪声数据；识别航空器状态，对航空器状态数据进行坐标变换，使数据投影到同一水平面；对坐标变换后的航空器状态数据进行傅里叶变换得到频域信息；基于所述频域信息中的颠簸频率范围确定颠簸信号所在的频段，并提取该频段的频谱信息；计算所述颠簸信号的能量谱密度，所述颠簸信号的能量谱密度作为颠簸强度的指标；根据颠簸信号能量谱密度的大小，识别航空器颠簸；根据航空器颠簸结果计算出颠簸强度，记录所述颠簸强度对应的颠簸经度和颠簸纬度；根据所述颠簸经度和所述颠簸纬度将所述颠簸强度标注在地图上形成热力图，根据所述热力图呈现出湍流区域。本申请采用航空器机载设备获取数据，民航空管利用该设备能够达到湍流区域的识别，无需购买新设备探测器，探测湍流区域的成本低；本申请通过一系列处理自动识别航空器颠簸情况，无需人工干预，自动化程度高；本申请应用于自动化程序处理，可以实时获取数据并进行处理，探测湍流区域的实时性强。

技术特征：

1.一种基于监视数据探测湍流区域的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于监视数据探测湍流区域的方法，其特征在于，所述航空器状态包括爬升、下降和平飞。

3.根据权利要求1所述的基于监视数据探测湍流区域的方法，其特征在于，所述加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据还可以由自动化雷达探测得到。

4.根据权利要求1所述的基于监视数据探测湍流区域的方法，其特征在于，所述坐标变换包括旋转变换和/或平移变换。

5.根据权利要求1所述的基于监视数据探测湍流区域的方法，其特征在于，对坐标变换后的航空器状态数据还可以通过小波变换或时频分析算法或z变换得到频域信息。

6.一种基于监视数据探测湍流区域的装置，其特征在于，包括输入部和处理部，

7.根据权利要求6所述的基于监视数据探测湍流区域的装置，其特征在于，所述航空器状态包括爬升、下降和平飞。

8.根据权利要求6所述的基于监视数据探测湍流区域的装置，其特征在于，所述坐标变换包括旋转变换和/或平移变换。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种基于监视数据探测湍流区域的方法，包括：从航空器机载设备中获取航空器的加速度数据、速度数据、位置数据和姿态数据；对前述数据进行一系列处理；根据处理后的数值识别航空器颠簸，根据航空器颠簸结果计算出颠簸强度；记录所述颠簸强度对应的颠簸经度和颠簸纬度；根据所述颠簸经度和所述颠簸纬度将所述颠簸强度标注在地图上形成热力图，根据所述热力图呈现出湍流区域。采用本申请的探测湍流区域的方法，探测的湍流区域成本低、技术先进、自动化程度高、实时性强。

技术研发人员：郭昊,肖健,陈玉东,吴长乐,祝刚
受保护的技术使用者：广州市中南民航空管通信网络科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15