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1、(10)申请公布号 CN 103455715 A(43)申请公布日 2013.12.18CN103455715A*CN103455715A*(21)申请号 201310371385.8(22)申请日 2013.08.22G06F 19/00(2011.01)G08G 5/06(2006.01)(71)申请人南京莱斯信息技术股份有限公司地址 210007 江苏省南京市苜蓿园东街1号(72)发明人张佳静 白红利 丁立平(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人张弛(54) 发明名称一种基于线性插值的气象云图剖面投影方法(57) 摘要本发明公开一种基于线性插值的气象云图。
2、剖面投影方法，对各高度层的回波数据矩阵以取矩阵迹的方法进行东西向和南北向的投影，得到矩阵。再对每一列进行线性插值，从而得到连续的剖面投影象素图。本发明主要用于机场空中交通管制自动化系统，实现天气雷达气象数据与空中交通态势的融合显示。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号 CN 103455715 ACN 103455715 A1/1页21.一种基于线性插值的气象云图剖面投影方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、各高度层云图数据采集：通过对原始雷达数据的前期处理，得。
3、到雷达在多个高度层的云图等级数据，各高度层以固定值为高度间隔；其中，用一个PIXPIX的矩阵表达出云图等级数据，矩阵元素的值代表了云图的等级，设参数n代表云图的第n个高度层；（2）、各高度层云图数据剖面投影及整合：取各高度层矩阵的迹，将对角元素依次排列，得到一个含有PIX格元素的一维数组。分别对各个高度层的数据完成此换算后，按高度顺序由高到低依次排列，得到一个nPIX的矩阵；（3）、线性差值，形成剖面投影像素矩阵：采用线性插值的方式对nPIX矩阵的各列进行线性插值，需要的精确度通过静态参数INSERT的形式传入；首先算出需要在每两个相邻高度层之间插入几个高度层的数据，从而参照这两个高度层的值差。
4、得到每增加一个高度层等级数值的变化步长，之后进行一次0到INSERT的循环，便可知各个高度层的数据在n层数据中处于哪两个高度层之间，属于这两个高度层之间的第几个插入值，最后结合步长就可得到该点的数值；完成循环之后也便得到了INSERT个数据，完成了单列的线性插值，依次完成各列的线性插值，便得到了需要的INSERTPIX剖面投影矩阵；（4）、通过显示模块输出图面。2.根据权利要求1所述的基于线性插值的气象云图剖面投影方法，其特征在于：步骤（4）中，将得到的投影矩阵写入文件，当数据更新时发送消息通知空管自动化系统客户端显示模块读取文件绘制剖面投影图像。3.根据权利要求1所述的基于线性插值的气象云图。
5、剖面投影方法，其特征在于：所述雷达采用多普勒雷达。权 利 要 求 书CN 103455715 A1/3页3一种基于线性插值的气象云图剖面投影方法技术领域0001 本发明涉及气象雷达数据处理技术领域，尤其是一种利用气象雷达实现气象云图剖面投影方法。背景技术0002 在空中交通管制的过程中，天气因素是一个重要的参照元素。飞行事故和航班延误的主要原因之一就是在某些恶劣气象条件下飞机的飞行受到限制。尽管机场助航设施和飞机性能越来越先进，不利的气象条件对飞行的制约作用有所减少，但是处于一定气候条件和气候环境的机场和航路，不利飞行的天气影响所造成的旅客滞留、航班大面积延误，随着飞行量的增大并没有明显减少。。
6、0003 云是最常见的一种影响飞行的气象因素，它是由空气中的水气凝聚成的可见形态，从形状上云可以分成积云和层云。积云是从底部一直向上延伸的，它的底部和周围都有强大的气流，因而在这些区域飞行是不稳定的，而云的上面气流是平稳的。积云中大部分都含雨。危害较大的积雨云、雷暴云飞机应远离，飞机一旦进入，易遭到电击，使仪表失灵，油箱爆炸，或者造成强烈颠簸、结冰，使操纵失灵，发生飞行事故。其他类型的云对飞行的影响主要是影响驾驶员的能见度，由云而转变的雾雨、雷雨、冰雹都会给飞行安全带来一定的影响。0004 云中的能见度是很差的，因而对一个机场天空中云的覆盖率是飞行气象条件的重要指标，天空中云的覆盖率可以分为5。
7、个等级，云在天空中的比例低于110称为晴，11012称为散布云，610910称为多云，910以上称为阴。在阴的情况下，云底高度是一个重要指标，它是指布云层时云的底部与地面的距离，以此来确定飞行的天气条件。0005 民航飞机在飞行过程中，通过地面通报、或机载气象雷达在航路前方发现影响安全的云层后，一般可采取改变高度、或适当偏离原飞行路线进行饶飞，避开该危险云层，但应当明确的是，民航飞机在空中飞行的航路对高度、宽度、路线都有严格的规定，偏离这条安全通道，就有可能存在失去联络、迷航、与高山等障碍物相撞的危险，所以说，在安全范围内一旦采取相应措施仍无法避开该云层的情况下，只能中止原飞行计划，备降其他机。
8、场或返航，如果气象部门提前预测到航路天气影响飞行安全时并无法避开时，飞机就会在机场等待天气好转后再执行相应航班。0006 此外在阴的情况下，即使地面能见度很好，机场跑道上方、降落通道附近高度较低的云层也会直接影响飞机降落，甚至造成机场关闭。高度较低的云层会使飞行员在降落过程看不清跑道，飞机下降穿过低云层后离地面太近也难以及时处理可能出现的意外情况，直接影响飞机的安全。0007 为此，必须对云进行仔细观察，以便为飞行员提供准确的气象情报。对云观察通常指观察云状、云量和云高，包括云层的位置、范围、强度等。0008 目前，对云图的检测主要有两种途径，一种是通过一次或二次空管雷达的气象通说 明 书CN。
9、 103455715 A2/3页4道，另一种是通过专门的气象雷达如多普勒天气雷达。0009 现有的空管自动化系统，通常是采集、分析一次或二次空管雷达的气象通道传输气象信息形成云图的MAX数据以填充多边形的形式显示在态势显示的背景地图图层，或是通过专门的气象监视系统来单独显示云图状态。0010 现有的空管自动化系统，采用MAX数据显示云图只能在云的覆盖率上给出一个参考，通过这一投影图无法得到云底高度数据。它仅仅给出了云图水平位置及云图等级的显示，而无法表达出各个高度层上的云图等级情况。0011 采用气象监视系统观察云图情况，在管制员的日常工作中也存在很多的不利之处。由于云图与态势分屏显示，在检查。
10、航路上的天气情况时，需要通过经纬度在气象监视系统显示界面上进行定位，增加了不必要的工作量。0012 故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。发明内容0013 本发明目的是提供一种观测方便直观、且易于实现的基于线性插值的气象云图剖面投影方法。0014 为实现上述发明目的，本发明基于线性插值的气象云图剖面投影方法可采用如下技术方案：0015 一种基于线性插值的气象云图剖面投影方法，包括以下步骤：0016 （1）、各高度层云图数据采集：通过对原始雷达数据的前期处理，得到雷达在多个高度层的云图等级数据，各高度层以固定值为高度间隔；其中，用一个PIXPIX的矩阵表达出云图等级数据，矩阵元素的值代表了云图。
11、的等级，设参数n代表云图的第n个高度层；0017 （2）、各高度层云图数据剖面投影及整合：取各高度层矩阵的迹，将对角元素依次排列，得到一个含有PIX格元素的一维数组。分别对各个高度层的数据完成此换算后，按高度顺序由高到低依次排列，得到一个nPIX的矩阵；0018 （3）、线性差值，形成剖面投影像素矩阵：采用线性插值的方式对nPIX矩阵的各列进行线性插值，需要的精确度通过静态参数INSERT的形式传入；首先算出需要在每两个相邻高度层之间插入几个高度层的数据，从而参照这两个高度层的值差得到每增加一个高度层等级数值的变化步长，之后进行一次0到INSERT的循环，便可知各个高度层的数据在n层数据中处于。
12、哪两个高度层之间，属于这两个高度层之间的第几个插入值，最后结合步长就可得到该点的数值；完成循环之后也便得到了INSERT个数据，完成了单列的线性插值，依次完成各列的线性插值，便得到了需要的INSERTPIX剖面投影矩阵；0019 （4）、通过显示模块输出图面。0020 与背景技术相比，本发明基于线性插值的气象云图剖面投影方法具有如下优点：0021 更为全面地用图形表达的方式显示出了云图信息，直观明了。不仅包括了云图覆盖范围和等级显示，同时也包括了各个高度层的等级数据，可方便地观察到云在各个高度层的分布情况及云底高、云顶高等数据。0022 将气象云图与空管自动化系统空中交通态势融合显示，更方便管。
13、制员观察各个航班在其整个航路中的天气情况，为管制员的管制决策提供可靠有效的气象因素。尤其方便管制员观察在某和特定点上各个高度层的云图浓淡等级，为实施调度指挥提供依据。说 明 书CN 103455715 A3/3页50023 该基于线性插值的剖面投影方法，简单且易于实现，在满足空中交通管制对云图信息的精确度要求的前提下，通过极小的计算量和较低的计算复杂度便可得到理想的结果，算法稳定性较好。附图说明0024 图1是本发明基于线性插值的气象云图剖面投影方法的流程图。具体实施方式0025 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发。
14、明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。0026 本发明公开一种基于线性插值的气象云图剖面投影方法，包括以下步骤：0027 （1）、各高度层云图数据采集：通过对原始雷达数据的前期处理，得到雷达在多个高度层的云图等级数据，各高度层以固定值为高度间隔；其中，用一个PIXPIX的矩阵表达出云图等级数据，矩阵元素的值代表了云图的等级，设参数n代表云图的第n个高度层；在本实施方式中，所述雷达采用多普勒雷达。0028 （2）、各高度层云图数据剖面投影及整合：取各高度层矩阵的迹，将对角元素依次排列，得到一个含有PIX格元素的一维数组。分别对各个高度层的数据完成。
15、此换算后，按高度顺序由高到低依次排列，得到一个nPIX的矩阵。0029 （3）、线性差值，形成剖面投影像素矩阵：采用线性插值的方式对nPIX矩阵的各列进行线性插值，需要的精确度通过静态参数INSERT的形式传入；首先算出需要在每两个相邻高度层之间插入几个高度层的数据，从而参照这两个高度层的值差得到每增加一个高度层等级数值的变化步长，之后进行一次0到INSERT的循环，便可知各个高度层的数据在n层数据中处于哪两个高度层之间，属于这两个高度层之间的第几个插入值，最后结合步长就可得到该点的数值；完成循环之后也便得到了INSERT个数据，完成了单列的线性插值，依次完成各列的线性插值，便得到了需要的INSERTPIX剖面投影矩阵。0030 （4）、通过显示模块输出图面。其中，将得到的投影矩阵写入文件，当数据更新时发送消息通知空管自动化系统客户端显示模块读取文件绘制剖面投影图像。说 明 书CN 103455715 A1/1页6图1说 明 书 附 图CN 103455715 A。