基于动态气象预报数据的4D航迹预测

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1、第43卷第4期2013年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．4Jul．2013基于动态气象预报数据的4D航迹预测卢奕羽，汤新民，徐琴(南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016)摘要：高精度4D航迹预测是新一代航迹空管自动化的技术基础以及空管科技领域亟需的核心问题，考虑气象环境因素的影响则能明显提高航空器航迹预测的精度。利用世界区域预报系统的数字格点数据，首先对高度层进行垂直插值以获取某一剖面的气象信息。采用二次拉格朗日插值确定航段上某一点的温度场和风场的预报值，进而讨论温度场和风场

2、预报值对飞行的影响，修正航空器真空速及地速，利用递推仿真方式求解航空器4D航迹。关键词：航空气象；4D轨迹预测；GRIB；拉格朗日插值中图分类号：V321．2文献标识码：A文章编号：1671．654X(2013)04．0034—05TrajectoryPredictionBasedonDynamicWeatherForecastingDataLUYi-yu，TANGXin-min，XUQin(CollegeofCivilAviation，Na彬ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210

3、016，China)Abstract：4DtrajectorypredictionwithhJ【ghprecisionisabasictechnologyoftrajectoryairtrafficcontrolautomationofnewgenerationaswellasacoreproblemtobeaddressedbythefieldofairtrafficcontrolscienceandtechnology．Itisconsideringtheinfluenceofmeteorologicalenvironmentalfacto

4、rsthatcansignificantlyimprovetheaccuracyoftrajectoryprediction．WithdigitalgriddatasuppliedbytheWorldAreaForecastSystem，thispaperprocessedverticalinterpolationOntheheightlayertoobtaintheweatherinformationofacertaincrosssectionfirstly．Secondly，theforecastvalueofacertaintempera

5、tureandwindfieldsWasconfirmedwithquadraticLagrangeinterpolationformula．Then，theeffectsoftheforecastvalueofthetemperatureandwindfieldswasdiscussed．Itwasusedtoamendairspeedandgroundspeedofair-craftsandtosolve4Dtrajectorypredictionofaircraftswithrecursivesimulationatlast．Keywor

6、ds：aviationmeteorology；4Dtrajectoryprediction；GRIB；Lagrangeinterpolation引言航迹预测是根据当前飞机状态、对飞行员和管制员意图的估计、预测的气象信息以及飞行器性能的计算机模型来对飞机的未来运动状态作出的预测。精确的航迹预测可以提高空中交通管制的效率，提供及时、最优的冲突解决方案，为航空公司带来直接经济利益。近年来，随着飞行器性能的不断提高，带来了“全天候”飞行问题，飞行活动和气象条件之间的关系，从气象条件决定能否飞行变为在复杂气象条件下如何飞行⋯。现代大型民航运输一般规定在中

7、低空保持等校准空速上升，而在高空保持等马赫数上升，但在上升过程中由于高度变化导致空气温度、密度的变化，即使保持等校准空速或等马赫数不变时，飞机的真空速也会发生变化。因此考虑气象环境因素的影响可以进一步提高航空器航迹推测的精度日1。航空气象预报是专为航空服务的天气预报，按范围分为航站天气预报、航路天气预报和区域天气预报。这些航空气象预报主要以数字字符电码和文本格式为主，其飞行文件是静态预报的图表格式。WAFS(WorldAreaForecastSystem)是国际民航组织和世界气象组织专门为航空气象设计的一套航空气象服务系统，其下发的预报产品包括

8、图表资料、报文资料和GRIB(Grid—dedBinary)资料。图表资料和报文资料因其具有直观性和通用性，得到了较好的应用，而GRIB资料包括了全球