【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于飛機飛行高度計算領域，具體涉及一種基于數值天氣預報模型的飛機飛行高度計算方法。
技術介紹
1、飛機海拔高度是地形感知與警告系統(taws)的重要參數，通常采用氣壓高度和全球導航衛星系統(gnss)提供的高度作為海拔高度。通常在前視地形警告系統中，通過對比航線上的高程數據以及實時飛機飛行高度，當存在地形碰撞危險時給予警告，避免發生事故。這要求飛機海拔高度足夠精確，以最大程度保證安全。通常由于受到復雜地形的影響，會存在信號傳輸故障的可能性，gnss高度無法獲取。因此往往采用氣壓高度作為飛機海拔高度，實時顯示在綜合監視系統上。
2、在現有技術中，針對低溫天氣狀況下的有效解決方法就是進行低溫高度修正。飛機上的氣壓式高度表所指示的是在國際標準大氣壓條件下經過校準后的高度，即標準海平面氣壓和標準溫度遞減率。換言之，氣壓式高度修正表是以國際標準大氣(isa)為基準的氣壓值，實際大氣條件相對于isa的偏離會造成上述上述氣壓式高度表測量的誤差，大氣條件的偏離主要體現在氣壓和溫度這兩個方面。對于非標準大氣壓所產生的誤差可調整高度表基準進行修正，然而，對于非標準溫度所產生的誤差無法通過這一方法進行修正。高度受溫度的影響會影響等壓面的間距，從而影響氣壓式高度表的指示高度值。
3、氣壓高度是通過設置在飛機上的機載設備計算的，其通過簡化的壓高公式計算得來的。傳統的壓高公式中存在多種假設，包括：計算高度在11公里以下；海平面氣壓為1013.25hpa；海平面溫度為15℃；從地面到待計算高度之間的溫度是線性下降的；以及待計
4、基于上述問題，現有的解決方案是通過對壓高公式進行修正，減小高度計算結果與實際飛行高度之間的誤差。目前飛行員通過使用《飛行高度修正表》對壓高公式計算出的高度進行修正，但是這種方式不利于飛行員的實時查看。另有通過大氣靜力學方程對壓高公式計算飛機飛行高度的方法進行修正。通過預估氣壓高度的誤差，計算gps和無線電高度的補償，最終確定飛機飛行高度。還包括通過gnss輸出經緯度，結合時間信息，利用全球月平均海平面氣壓數據表，修正壓高公式中海平面氣壓和海平面溫度，計算得到修正后的飛機飛行高度。
5、上述飛機飛行高度計算方法，大多采用基于標準大氣壓的海平面氣壓和海平面溫度，或是修正壓高公式中的有限變量。然而，上述方法都沒有考慮到真實的大氣壓、溫度、密度和溫度垂直遞減率等綜合因素對飛機飛行高度計算的影響。同時，上述方法也不能對未來一定時間內的大氣狀態進行預測，無法滿足飛機在復雜地形情況下，尤其是在復雜地形情況下的飛機飛行高度的計算精度的需求。
6、為此，目前民航市場急需一種能夠克服上述問題，能夠準確計算飛機飛行高度的計算方法。同時能夠對未來一定時間內大氣狀態進行預測，以提高飛機飛行安全，為飛行員提供可靠的飛行指導信息。
技術實現思路
1、專利技術所要解決的問題
2、本申請正是為了解決上述問題而形成的，其目的是在于提供一種飛行高度計算方法，能夠在復雜大氣、復雜地形條件下準確計算飛機飛行高度的方法，同時該方法能夠對未來一定時間內的大氣狀態進行預測。本申請還進一步提供了一種用于實現上述飛機飛行高度計算方法的計算處理設備、計算機可讀介質以及計算機程序產品。
3、解決技術問題所采用的技術方案
4、本申請提供一種飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，所述計算方法包括：
5、根據飛機的飛行航線以及飛行時長，讀取所述飛行航線上的地形數據；
6、初始化數值天氣預報模型；
7、運行所述數值天氣預報模型，獲得所述飛行航線上的對應于飛機飛行時間的氣象數據集；
8、根據所述氣象數據集，得到所述飛行航線上的對應于飛機飛行時間的氣象數據組，所述氣象數據組至少包括海平面氣壓、海平面溫度、溫度垂直遞減率、擾動位勢、基態位勢、模式高度、模式最底層溫度、模式最底層高度、飛行位置處的溫度以及氣壓；
9、根據所述氣象數據組計算飛機在所述飛行航線上隨飛行時間變化的飛行高度。
10、應當注意，在本文中“飛行航線上的對應于飛機飛行時間的氣象數據集”指的是，在數值天氣預報模型中，在特定分辨率下，在某一時刻，飛機在飛行航線上在該時刻下所處位置區域附近的網格的氣象數據的集合。
11、應當注意，在本文中“飛行航線上的對應于飛機飛行時間的氣象數據組”指的是，在某一時刻，飛機在飛行航線上在該時刻所處位置的氣象數據組。例如，在tn時刻，飛機在飛行航線上對應坐標點(xn,yn,zn)處的氣象數據組。通常，該氣象數據組根據對應的氣象數據集計算得出，例如，插值計算等。
12、于本申請的一實施例中，在初始化數值天氣預報模型之前，還要設置數值天氣預報模型的計算區域，所述計算區域覆蓋所述飛行路線，包括父域、嵌套在所述父域中的第一子域以及嵌套在所述第一子域中的第二子域。
13、于本申請的一實施例中，初始化數值天氣預報模型包括：設置所述數值天氣預報模型的初始場和邊界場。
14、所述天氣預報模型的初始場和邊界場是通過將所述飛行航線所覆蓋的對應飛行時間的模式預報數據進行插值計算并進行前置處理得到的。
15、于本申請的一實施例中，所述父域、所述第一子域以及所述第二子域的分辨率分別為父域分辨率、第一子域分辨率以及第二子域分辨率，其中所述父域分辨率大于所述第一子域分辨率，所述第一子域分辨率大于所述第二子域分辨率。
16、于本申請的一實施例中，所述數值天氣預報模型的運行時間至少覆蓋飛機的飛行時間，所述數值天氣預報模型的數據輸出時間間隔至少為1min。
17、根據所述氣象數據組和壓高公式計算得到修正后的飛機飛行高度。所述修正后的飛機飛行高度計算公式為：
18、
19、其中，hgtcorrect為修正后的飛行高度，tnwp為海平面溫度，γnwp為溫度垂直遞減率，pnwp為海平面氣壓，p為飛行高度處的氣壓，r為氣體常數，以及g為重力加速度。
20、所述海平面氣壓pnwp的計算公式為：
21、
22、其中，plow為氣象數據組中的模式最底層氣壓，zlow為氣象數據組中的模式最底層高度，tslp為氣象數據組中的海平面溫度，tsurf為地表溫度。
23、于本申請的一實施例中，所述飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，在計算飛機的飛行高度時，根據所述氣象數據組中的擾動位勢和基態位勢計算飛機的模擬飛行高度，其計算公式為：
24、hgt＝(ph+phb)/g
25、其中，hgt為飛機的模擬飛行高本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
7.根據權利要求1所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
8.根據權利要求7所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
9.根據權利要求8所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
10.根據權利要求1所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
11.一種計算設備，所述計算設備包括存儲器、處理器以及存儲于所述存儲器的計算程序，其特征在于，
12.一種計算機可讀介質，所述計算機可讀介質存儲有計算機程序，其特征在于，
13.一種計算機程序產品，包括計算機程序，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的飛機飛行高度的計算方法，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于，
7.根據權利要求1所述的飛機飛行高度計算方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊政，葛楊金晞，王安國，孫俊穎，計沫，董俊輝，冉如意，張文婷，
申請(專利權)人：中國商用飛機有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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