GRIB数据及其在航迹预测中的应用

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1、第４３卷第６期航空计算技术Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６２０１３年１１月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＮｏｖ．２０１３ＧＲＩＢ数据及其在航迹预测中的应用武晓光，张军峰，蒋海行（南京航空航天大学民航学院，江苏南京２１００１６）摘要：四维航迹预测的准确性是轨迹运行与空管决策支持的基础，而高空风数据支持下的气象建模是提高航迹预测准确性的关键。通过解析ＧＲＩＢ格式的风数据，获取各高度层的风速和风向，同时依据风对地速、航向的影响进行四维航迹预测建模，利用浦东机场的进场航班实现仿真验证，将预测结果与实际雷达轨迹对比

2、，验证了风影响下四维航迹预测的准确性。关键词：航迹预测；ＧＲＩＢ数据；风数据；气象建模中图分类号：Ｖ３２８文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１３）０６桘００５９桘０４ApplicationofGRIBDatafor４DTrajectoryPredictionＷＵＸｉａｏ桘ｇｕａｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｕｎ桘ｆｅｎｇ，ＪＩＡＮＧＨａｉ桘ｈａｎｇ（CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１００１６，Chin

3、a）Abstract：Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆ４Ｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ桘ｂａｓｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅ-ｃｉｓｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｔｏｏｌｓｏｆＡＴＣ．Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｗｉｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｉｓｔｈｅｋｅｙｅｌｅｍｅｎｔｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．ＴｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｗｉｎｄｄａｔａｉｎＧＲＩＢｆｏ

4、ｒｍａｔ，ｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｔｅａｃｈｌｅｖｅｌｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ４Ｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｃｏｎ-ｓｔｒｕｃｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｉｎｄｅｆｆｅｃｔｔｏａｉｒｃｒａｆｔｍｏｖｅｍｅｎｔｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙＧｒｏｕｎｄＳｐｅｅｄａｎｄＨｅａｄｉｎｇｏｆａｉｒｃｒａｆｔ．ＴａｋｉｎｇａｒｒｉｖａｌｆｌｉｇｈｔｓｔｏＳｈａｎｇｈａｉＰｕｄｏｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｉｒｐｏｒｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｓｉｍｕｌａｔ

5、ｉｏｎｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｒａｄａｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈ．Keywords：ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ＧＲＩＢｄａｔａ；ｗｉｎｄｄａｔａ；ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ引言在基于航空器动力学及运动学的航迹预测研究中，精确的数据支持可以提高预测结果的有效性，而气航空器

6、４Ｄ航迹是以空间和时间形式，对某一航象数据就是其中一项重要的数据。气象数据中的风数空器航迹中的各点空间位置（经度、纬度和高度）和时［１］据对航迹预测的影响尤为重要，如果缺少风速风向，将间的精确描述。４Ｄ轨迹的准确性预测是新一代基降低航空器四维轨迹预测的精度。然而由于风数据难于航迹运行的空管自动化系统的技术基础，广泛应用［２］［３］以获取，在目前国内的四维航迹预测研究中，只在理论于进离场航班排序、飞行冲突的预警与解除、航上对风在航迹预测中的影响加以描述，或以矢量图的迹优化等。形式假设风速、风向的大小，并以此简单建模。由于上目

7、前航空器飞行轨迹预测方法主要有两种：其一［４］述方法不能准确获得气象部门的真实数据，其四维航是基于混合估计理论实现航迹预测，毕竟航空器运迹预测的效果难以令人信服。因此，对航迹预测中风动不仅具有多模态性质，而且需要考虑其横向、纵向以信息的建模，并且将涵盖风信息的气象模型作为独立及垂直方向的三维状态，因此航迹预测可以视作随机模块，参与构建航迹预测模型，显得尤为重要。本文通［５］线性混杂系统的估计问题。其二是基于航空器动力过分析ＧＲＩＢ格式的气象数据，实现具体风数据的数学及运动学模型，利用各类机型的性能参数实现航迹据库形式存储，

8、然后在航迹预测的过程中，实时读取与［６］预测。计算，可以有效提高四维航迹预测精度。收稿日期：２０１３－０９－１３修订日期：２０１３－１１－０１基金项目：江苏省自然科学基金项目资助（ＢＫ２０１３０８１４）；中央高校基本科研业务费专项资金项目资助（ＮＳ２０１２０２８）；波音－中国商飞联合资助课题（２０１２－