midasiv系统中跑道视程算法分析

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1、MIDAS_IV系统中跑道视程RVR算法分析张英华1台琪荣2（民航云南空管分局气象设备室，昆明市，云南省650200）摘要介绍了气象能见度、气象光学视程MOR及跑道视程RVR的由来以及它们之间的相互关系，对MIDASJV系统中如何计算跑道视程RVR进行了深入分析和实例解释。关键词：气象能见度气象光学视程跑道视程算法分析1引言跑道视程RVR（在跑道小线的航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离）主要是在低能见度的情况下提供给机组关于跑道能见度的情况。RVR计算与能见度及背景亮度、跑道灯光强度相关联，计算屮涉及许多光学量，鉴于此，本文将

2、针对MIDASJV+RVR算法进行深入分析和实例解禅，并阐述一些相关的光学术语。2理论基础由于RVR不能直接测量得出，估算RVR基于以下三个数值：1.人气的光学透明度，用透射因子（T）来表示，其含义为光在大气屮经过一段距离后的光通量之比，或者用消光系数©）表示。2.跑道灯光强度（I）3.照度阈值（E）大气透射仪或者前向散射仪能够用来测虽大气的光学透明度。跑道灯光强度可以通过测量或者按照设定的跑到灯光等级（已知跑道灯特性的悄况下）估算得到。照度阈值（EJ可以通过背景光亮度（BL）估算得出。为便于理解，下面列出儿个与光有关的术语定义：1.光强度（lumino

3、usintensity）是光源在单位立体角内辐射的光通量，以1表示，单位为坎徳拉（candela,简称cd）。1坎徳拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通最。2.光通量（luminousflus）是山光源向各个方向射出的光功率，也即每一•单位时间射岀的光能量，以＜1＞表示，单位为流明（lumen,简称lm）。3.光照度（illuminance）^从光源照射到单位血积上的光通量，以E表示，照度的单位为勒克斯（Lux,简称lx）o张英华男，198（）年生，硕士，助理丁-程师。研究方向：气象仪器及应用Email:zhang_yinghua@163.com台琪荣

4、男，1983年生，木科，助理工程师。研究方向：气彖仪器及应用1.光亮度(luminance)是指一个表面的明亮程度，以L表示，即从一个表面反射出来的光通量。2.消光系数(extinctioncoefficient):当一个色温为2700K的白炽光源发射出的一束平轴光束，在大气中经过一个单位距离的长度后光通量损失的比率(每米，m-1)。2.1柯什密德定律(Koschmieder'sLaw)计算视程能见度定义：白天，止常人的视力在地平线附近的天空背景下，能看到合适的黑色冃标物的最大水平距离，常以洛表示，单位m或km。在夜晚，无光的背景下，能够看到和辨认出光强

5、为lOOOed的灯光的最远距离⑴。注：在给定的大气消光系数下，两个距离具有不同的值，后者随背景亮度而变化。1=1标物能见与否，既取决于目标木身的亮度，又与它同背景亮度的差异有关，表示这种差异的指标是亮度对比(BrightnessContrast)C,口J以定义为C=^当卩>卩。时，或C=^当卩卩时。PoP其中p表示目标物固有亮度，卩0为背景固有亮度。一般0SCS1。若卩=卩0,则C=0,即亮度无差异，此时无法从背景上辨认日标物。若p=0,即目标物为黑体，C=l,目标物清晰可见。这就是气彖能见度选择黑色FI标物的原因。白天，正常人的视力只有当C>£时，才能

6、辨认冃标物。这一起始亮度对比阈值£,成为人眼的对比视感阈。£的值与照明及目标物的视张角有关。在白天能见度的定义下，成立柯什密徳定律(KoschmiedeFsLaw):Cx=Coe(_ax)(1)这里Co是bl标物的固有亮度对比，Cx是位于距离x处的该日标物■背景亮度对比，(I为消光系数。若距离增加，使得Cx=£时，相应的能见距离为L=iln^oae对于气象能见度來说，卩=0,co=l,并取目标物从视野屮刚好消失时的距离，相应的8=0.02,得到Lm=^(2)此式表明气彖能见度与大气的消光系数Z间呈简单的反比关系。若取对比视感阈£=0.02,此值称为发现阈

7、值，计算得岀能见度，叫做目标发现距离。与Z相对应，我们也称对比视感阈*0.05为消失阈值，计算得出能见度，叫做目标消失距离。WMO(WorldMeteorologicalOrganization)定义的视程为1=1标物固有亮度对比衰减到5%时的距离。这样我们从式(1)得到：O.O5Co=Coe(-°v)(3)和v=⑷这里V表示视程(VisualRange)。通过人气透射仪得到：透射因子：T=Cs/C0由(1.1)得出q=-(InT)/S(5)这里T表示光通过基线距离S后的透射比。结合以上两式，我们得出视程V：V=-3S/lnT(6)2.2布格•朗伯定律计

8、算气象光学视程(MOR)WMO建议采用气象光学视程(MOR,Meteorolog