预测型风切变的仿真场景构建方法、仿真方法及装置

摘要

本发明提供一种预测型风切变的仿真场景构建方法、仿真方法及装置，方法包括：基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，获取当前训练对应的机场和跑道信息；基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置；将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。通过飞机当前所处的飞行阶段以及机场和跑道信息准确定位风切变触发位置，进而将风切变风场模型定位至风切变触发位置，实现预测型风切变仿真场景的自动构建，可以更加准确的设定风切变触发位置，进而在飞行模拟训练时可以保证风切变场景能够被准确触发，使得预测型风切变的仿真模拟效果更优。

权利要求

1.一种预测型风切变的仿真方法，其特征在于，包括：

实时判断当前天线角度和当前雷达探测范围下，雷达探测波能否探测到预测型风切变仿真场景中的风切变风场；其中，所述雷达探测波是由飞机的机载气象雷达模型发出的，所述风切变风场布置于风切变风场模型内；

在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息；

基于所述风切变中心和风切变强度以及所述风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，确定风切变危险等级以及风险区域；

根据所述风切变危险等级和所述风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警；

在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，包括：在判定雷达探测波探测到风切变风场后，将风切变风场与雷达探测波相切后剖面的中心位置作为风切变中心，计算相应位置的风切变强度，并获取剖面上各个风场点信息；

基于所述各个风场点信息，将三维的风切变风场转化为二维风场；

基于所述二维风场，计算各个风场点对应的风切变强度量化因子，并根据各个风场点的风切变强度量化因子，将所述风切变风场模型转化为风切变强度模型；

基于所述风切变强度模型，计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息。

2.根据权利要求1所述的一种预测型风切变的仿真方法，其特征在于，根据所述风切变危险等级和所述风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警，包括：根据风切变危险等级，生成并输出对应的语音告警提示信息，以触发语音告警；

根据风切变危险等级和所述风险区域，生成风切变视觉告警图形；

将所述风切变视觉告警图形叠加至原有云图显示图形上，生成并输出视觉告警提示信息，以触发视觉告警。

3.根据权利要求1所述的一种预测型风切变的仿真方法，其特征在于，所述预测型风切变仿真场景通过如下方式构建得到：基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；

基于所述飞行阶段以及所述机场和跑道信息，确定风切变触发位置；

将预先建立的风切变风场模型定位至所述风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

4.根据权利要求3所述的一种预测型风切变的仿真方法，其特征在于，基于所述飞行阶段以及所述机场和跑道信息，确定风切变触发位置，包括：根据所述飞行阶段，从所述机场和跑道信息中确定目标跑道；

获取所述目标跑道的起点经纬度坐标、长度以及航向信息，并计算所述目标跑道的终点经纬度坐标；

根据所述终点经纬度坐标，确定风切变触发位置。

5.根据权利要求4所述的一种预测型风切变的仿真方法，其特征在于，将预先建立的风切变风场模型定位至所述风切变触发位置，包括：将预先建立的风切变风场模型的中心基准点坐标赋值为所述终点经纬度坐标，以将所述风切变风场模型定位至所述风切变触发位置。

6.根据权利要求3所述的一种预测型风切变的仿真方法，其特征在于，所述飞行数据包括飞机的位置、航向、飞行速度以及飞行高度；所述飞行阶段包括起飞阶段和着陆阶段。

7.一种预测型风切变的仿真装置，其特征在于，包括：

判断模块，用于实时判断当前天线角度和当前雷达探测范围下，雷达探测波能否探测到预测型风切变仿真场景中的风切变风场；其中，所述雷达探测波是由飞机的机载气象雷达模型发出的，所述风切变风场布置于风切变风场模型内；

计算模块，用于在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息；

分析模块，用于基于所述风切变中心和风切变强度以及所述风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，确定风切变危险等级以及风险区域；

告警模块，用于根据所述风切变危险等级和所述风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警；

所述计算模块具体用于：在判定雷达探测波探测到风切变风场后，将风切变风场与雷达探测波相切后剖面的中心位置作为风切变中心，计算相应位置的风切变强度，并获取剖面上各个风场点信息；基于所述各个风场点信息，将三维的风切变风场转化为二维风场；基于所述二维风场，计算各个风场点对应的风切变强度量化因子，并根据各个风场点的风切变强度量化因子，将所述风切变风场模型转化为风切变强度模型；基于所述风切变强度模型，计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息。

8.根据权利要求7所述的一种预测型风切变的仿真装置，其特征在于，还包括：获取模块，用于基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；

处理模块，用于基于所述飞行阶段以及所述机场和跑道信息，确定风切变触发位置；

构建模块，用于将预先建立的风切变风场模型定位至所述风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述预测型风切变的仿真方法的步骤。

说明书

预测型风切变的仿真场景构建方法、仿真方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及飞行场景仿真与数据处理技术领域，尤其涉及一种预测型风切变的仿真场景构建方法、仿真方法及装置。

背景技术

[0002] 风切变指大气中距离较短的两点之间风速或风向的剧烈变化，会导致航空器航迹偏离，甚至使航空器失去稳定而引发安全事故。因此，在飞行模拟中对风切变场景进行模拟训练显得尤为重要。

[0003] 飞行模拟器中传统的气象雷达预测型风切变图像关联在气象云团位置中，在进行预测型风切变仿真时，需手动进行设置选择云团位置、角度、高度等参数进行激活，因预测型风切变的探测扇区较小、探测距离较近，手动设置容易产生因位置不合适导致飞行模拟训练时风切变场景无法触发的情况，影响预测型风切变的仿真模拟效果。

发明内容

[0004] 本发明提供一种预测型风切变的仿真场景构建方法、仿真方法及装置，用以解决现有技术中手动设置容易产生因位置不合适导致飞行模拟训练时风切变场景无法触发的情况，影响预测型风切变的仿真模拟效果的缺陷。

[0005] 第一方面，本发明提供一种预测型风切变的仿真场景构建方法，该方法包括：

[0006] 基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；

[0007] 基于所述飞行阶段以及所述机场和跑道信息，确定风切变触发位置；

[0008] 将预先建立的风切变风场模型定位至所述风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0009] 根据本发明提供的一种预测型风切变的仿真场景构建方法，基于所述飞行阶段以及所述机场和跑道信息，确定风切变触发位置，包括：

[0010] 根据所述飞行阶段，从所述机场和跑道信息中确定目标跑道；

[0011] 获取所述目标跑道的起点经纬度坐标、长度以及航向信息，并计算所述目标跑道的终点经纬度坐标；

[0012] 根据所述终点经纬度坐标，确定风切变触发位置。

[0013] 根据本发明提供的一种预测型风切变的仿真场景构建方法，将预先建立的风切变风场模型定位至所述风切变触发位置，包括：

[0014] 将预先建立的风切变风场模型的中心基准点坐标赋值为所述终点经纬度坐标，以将所述风切变风场模型定位至所述风切变触发位置。

[0015] 根据本发明提供的一种预测型风切变的仿真场景构建方法，所述飞行数据包括飞机的位置、航向、飞行速度以及飞行高度；所述飞行阶段包括起飞阶段和着陆阶段。

[0016] 第二方面，本发明还提供一种预测型风切变的仿真方法，该方法使用上述任一种所述预测型风切变的仿真场景构建方法，包括：

[0017] 实时判断当前天线角度和当前雷达探测范围下，雷达探测波能否探测到预测型风切变仿真场景中的风切变风场；其中，所述雷达探测波是由飞机的机载气象雷达模型发出的，所述风切变风场布置于风切变风场模型内；

[0018] 在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息；

[0019] 基于所述风切变中心和风切变强度以及所述风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，确定风切变危险等级以及风险区域；

[0020] 根据所述风切变危险等级和所述风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警。

[0021] 根据本发明提供的一种预测型风切变的仿真方法，在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，包括：

[0022] 在判定雷达探测波探测到风切变风场后，将风切变风场与雷达探测波相切后剖面的中心位置作为风切变中心，计算相应位置的风切变强度，并获取剖面上各个风场点信息；

[0023] 基于所述各个风场点信息，将三维的风切变风场转化为二维风场；

[0024] 基于所述二维风场，计算各个风场点对应的风切变强度量化因子，并根据各个风场点的风切变强度量化因子，将所述风切变风场模型转化为风切变强度模型；

[0025] 基于所述风切变强度模型，计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息。

[0026] 根据本发明提供的一种预测型风切变的仿真方法，根据所述风切变危险等级和所述风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警，包括：

[0027] 根据风切变危险等级，生成并输出对应的语音告警提示信息，以触发语音告警；

[0028] 根据风切变危险等级和所述风险区域，生成风切变视觉告警图形；

[0029] 将所述风切变视觉告警图形叠加至原有云图显示图形上，生成并输出视觉告警提示信息，以触发视觉告警。

[0030] 第三方面，本发明还提供一种预测型风切变的仿真场景构建装置，该装置包括：

[0031] 获取模块，用于基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；

[0032] 处理模块，用于基于所述飞行阶段以及所述机场和跑道信息，确定风切变触发位置；

[0033] 构建模块，用于将预先建立的风切变风场模型定位至所述风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0034] 第四方面，本发明还提供一种预测型风切变的仿真装置，该装置包括：

[0035] 判断模块，用于实时判断当前天线角度和当前雷达探测范围下，雷达探测波能否探测到预测型风切变仿真场景中的风切变风场；其中，所述雷达探测波是由飞机的机载气象雷达模型发出的，所述风切变风场布置于风切变风场模型内；

[0036] 计算模块，用于在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息；

[0037] 分析模块，用于基于所述风切变中心和风切变强度以及所述风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，确定风切变危险等级以及风险区域；

[0038] 告警模块，用于根据所述风切变危险等级和所述风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警。

[0039] 第五方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述预测型风切变的仿真场景构建方法的步骤。

[0040] 本发明提供的预测型风切变的仿真场景构建方法、仿真方法及装置，通过飞机当前所处的飞行阶段以及当前训练对应的机场和跑道信息准确定位风切变触发位置，进而将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，实现预测型风切变仿真场景的自动构建，相比于手动设置方式，可以更加准确的设定风切变触发位置，进而在飞行模拟训练时可以保证风切变场景能够被准确触发，使得预测型风切变的仿真模拟效果更优。

附图说明

[0041] 为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0042] 图1是本发明提供的预测型风切变的仿真场景构建方法的流程示意图；

[0043] 图2是本发明提供的预测型风切变的仿真方法的流程示意图；

[0044] 图3是气象雷达扫描的气象云团图与风切变视觉警告图形叠加后的画面示意图；

[0045] 图4是预测型风切变的仿真方法的实现原理示意图；

[0046] 图5是预测型风切变的仿真场景构建装置的结构示意图；

[0047] 图6是预测型风切变的仿真装置的结构示意图；

[0048] 图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0049] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0050] 下面结合图1‑图6描述本发明实施例提供的预测型风切变的仿真场景构建方法、预测型风切变的仿真方法、预测型风切变的仿真场景构建装置以及预测型风切变的仿真装置。

[0051] 图1示出了本发明实施例提供的预测型风切变的仿真场景构建方法，该方法包括：

[0052] 步骤110：基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息。

[0053] 考虑到风切变按照风向变化的不同，可以分为三种，具体包括水平风的水平切变、水平风的垂直切变以及垂直风的切变。

[0054] 按照风切变出现的高度位置又可以分为两种，具体包括出现在600米以下的低空风切变和出现在600米以上的高空风切变。

[0055] 在实际飞行过程中，根据与风切变相关的飞行事故的统计数据可知，危害最大的是低空垂直风切变，且绝大多数事故发生在起飞和着陆阶段，因此，本实施例设定飞行员训练风切变改出的主要场景为起飞阶段和着陆阶段的低空垂直风切变，所以本实施例中提到的飞行阶段主要包括起飞阶段和着陆阶段。

[0056] 在构建风切变风场模型时，本实施例以经典飞行事故风切变气象数据信息为数据依据，分别建立起飞风切变风场模型和着陆风切变风场模型，也就是说，本实施例中风切变风场模型包括起飞风切变风场模型和着陆风切变风场模型。

[0057] 为了确保起飞阶段和着陆阶段风切变场景能够被准确触发，首先，需要通过实时解算飞机的位置、航向、飞行速度和高度等飞行数据，判断飞机所处的飞行阶段。

[0058] 具体地，将实时获得的飞行数据与预先存储的飞行计划数据进行对比，可以判断飞机当前所处的飞行阶段，如实时飞行数据显示飞机位于地面，空速在起飞决断速度V1以下，经纬度与航向等信息与起飞机场和起飞跑道相符，即可认定为飞机当前处于起飞阶段，如需训练风切变改出项目，则应是训练起飞风切变改出，此时生成的风切变触发位置应位于起飞跑道上，将起飞风切变风场模型定位至起飞跑道上相应的风切变触发位置，以保证在飞行学员在正常起飞过程中，可以触发风切变告警。

[0059] 若实时飞行数据显示飞机位于空中，飞机已经构成着陆构型，且VOR（VHF omnidirectional radio range，甚高频全向信标）或ILS（Instrument Landing System，仪表着陆系统）导航显示进入进近程序，此时如需训练风切变改出项目，则应是训练着陆风切变改出，此时生成的风切变触发位置应位于着陆跑道上，并通着陆风切变风场模型在着陆跑道上定位风切变触发位置，以保证在飞行学员在正常着陆的过程中，可以触发风切变告警。

[0060] 其次，飞行员在进行课目训练时，需要相应的飞行计划信息，如起飞机场、起飞跑道、各航路点、着陆机场、着陆跑道以及进近方式等信息，这些信息可以存储在教员台的数据库中，方便飞行教员通过教员台的课目按钮进行训练场景的选择，通过读取激活的训练场景数据库，即可得到相应的飞行计划数据，从而可以确定飞行员此次训练使用的机场及跑道信息。

[0061] 需要说明的是，本实施例中提到的飞机，指的是飞行模拟仿真环境中的飞机仿真模型。

[0062] 步骤120：基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置。

[0063] 在本实施例中，基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置的过程，具体可以包括：

[0064] 首先，根据飞行阶段，从机场和跑道信息中确定目标跑道。

[0065] 该过程中，若飞行阶段确定为起飞阶段，则应从机场和跑道信息中确定目标跑道为起飞跑道；若飞行阶段确定为着陆阶段，则应从机场和跑道信息中确定目标跑道为着陆跑道。

[0066] 然后，获取目标跑道的起点经纬度坐标、长度以及航向信息，并计算目标跑道的终点经纬度坐标。

[0067] 本实施例通过读取到的目标跑道信息查询导航数据库，可以得到目标跑道的上述相关位置和坐标信息。

[0068] 最后，根据终点经纬度坐标，确定风切变触发位置。

[0069] 步骤130：将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0070] 在本实施例中，将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置的过程，具体可以包括：

[0071] 将预先建立的风切变风场模型的中心基准点坐标赋值为终点经纬度坐标，以将风切变风场模型定位至风切变触发位置。

[0072] 由此可见，本实施例提供的预测型风切变的仿真场景构建方法，可以根据飞行阶段不同自动关联选择相应的参考机场和跑道，在起飞阶段时自动关联起飞机场和跑道，在着陆阶段自动关联选择着陆机场和跑道，在起飞或着陆的航路上将预测型风切变和气象云团模型（即风切变风场模型）设置在指定位置上，从而确保飞行员在正常飞行过程中，能够进入风切变风场，从而触发预测型风切变仿真场景这一训练场景，可以减少训练时飞行教员的手动设置操作，使得预测型风切变的仿真模拟效果更优。

[0073] 图2示出了本发明实施例提供的预测型风切变的仿真方法，该方法使用上述预测型风切变的仿真场景构建方法，包括：

[0074] 步骤210：实时判断当前天线角度和当前雷达探测范围下，雷达探测波能否探测到预测型风切变仿真场景中的风切变风场；其中，雷达探测波是由飞机的机载气象雷达模型发出的，风切变风场布置于风切变风场模型内。

[0075] 本实施例依据当前机载气象雷达模型的天线角度与增益值设置，实时解算当前天线角度、当前雷达探测范围的情况下，雷达探测波是否能够探测到风场。

[0076] 步骤220：在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息。

[0077] 在实际应用过程中，由于风切变探测有探测范围和探测角度的限制，当风场不在探测范围内时，可以不进行实时计算，直到风场进入气象雷达探测范围，再进行计算，以节省计算机内存。

[0078] 在本实施例中，在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息的过程，具体可以包括：

[0079] 首先，在判定雷达探测波探测到风切变风场后，将风切变风场与雷达探测波相切后剖面的中心位置作为风切变中心，计算相应位置的风切变强度，并获取剖面上各个风场点信息；

[0080] 然后，基于各个风场点信息，将三维的风切变风场转化为二维风场；

[0081] 接着，基于二维风场，计算各个风场点对应的风切变强度量化因子，并根据各个风场点的风切变强度量化因子，将风切变风场模型转化为风切变强度模型；

[0082] 最后，基于风切变强度模型，计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息。

[0083] 可以理解的是，由于探测到的风切变风场，与机载气象雷达模型的天线角度和增益相关，因此，可以将实时计算的三维柱状的风切变风场，通过与当前天线角度的雷达探测波平面相切，将其切面上经过的所有的风场点的信息存储下来，转换为实时探测的二维风场，以节省计算内存。二维风场中保存了各个点的经纬度信息，水平方向和垂直方向的风速等信息，以供计算风切变强度。

[0084] 生成二维风场后，可以通过计算风切变强度量化因子，即F因子，将风切变风场模型转换为机载气象雷达模型能够探测的风切变强度模型，F因子越大，则说明此处风切变强度越强， F因子计算公式为：

[0085]   （1）

[0086] 式中， 为与飞机的水平飞行航迹相关的风速水平分量， 为风速的垂直分量，g为重力加速度，V为飞机的真空速。

[0087] 本实施例将在某一时刻风切变强度最强的位置，作为此次实时探测的风场中心位置，以便计算风切变中心与气象雷达的相对距离和相对方位，在计算雷达回波的衰减后，如果风切变中心的风切变强度F因子超过警戒标准，可以判定此时出现风切变，根据风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，可以进一步判断此次风切变危险等级，以及可能产生威胁的区域，即风险区域，如果风切变中心的风切变强度F因子未超过警戒标准，则无需危险等级判断，标记为无危险等级。

[0088] 步骤230：基于风切变中心和风切变强度以及风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，确定风切变危险等级以及风险区域。

[0089] 可以理解的是，风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息可以包括风切变中心与机身纵轴线的距离以及风切变中心与机身纵轴的夹角。

[0090] 在确定出现风切变后，本实施例基于Arinc标准判断风切变危险等级，具体判断过程如下：

[0091] 依据DO‑220标准，风切变探测告警范围在离地高度1200ft以下，机头前方5nm，夹角正负25°的扇形范围内。

[0092] 本实施例中风切变危险等级可以分为三级：

[0093] 等级三：警告级

[0094] 当风切变中心在与机身纵轴线距离小于0.25nm时触发，起飞阶段最远探测距离为机头前方3nm，着陆阶段最远探测距离为机头前方1.5nm。

[0095] 等级二：警戒级

[0096] 当风切变中心在与机身纵轴夹角为正负25°，距离机头前方3nm范围内，且非警告级时触发。

[0097] 等级一：建议级

[0098] 当风切变中心在与机身纵轴夹角为正负25°，距离机头前方3‑5nm范围内时触发。

[0099] 步骤240：根据风切变危险等级和风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警。

[0100] 在本实施例中，根据风切变危险等级和风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警的过程，具体可以包括：

[0101] 首先，根据风切变危险等级，生成并输出对应的语音告警提示信息，以触发语音告警；

[0102] 然后，根据风切变危险等级和风险区域，生成风切变视觉告警图形；

[0103] 最后，将视觉告警图形叠加至原有云图显示图形上，生成并输出视觉告警提示信息，以触发视觉告警。

[0104] 本实施例依据判断得到的风切变危险等级，可以触发不同的语音警告提示信息，并传输给声音仿真系统进行播放。其中，警告级的语音告警提示信息会根据飞行阶段的不同而播放不同的告警音，起飞阶段为“WINDESHEAR AHEAD”，着陆阶段为“GO AROUND,WINDSHEAR AHEAD”；警戒级为“MONITOR RADAR DISPLAY”，建议级无语音警告提示。

[0105] 若满足上述判断过程中三种危险等级中的任意一种风切变危险等级，可以通过计算气象雷达风切变探测中衡量风切变危险程度的F因子，来判断是否显示风切变告警风场标志，在气象雷达探测范围内，当二维风场中任意一点的F因子超过警戒标准（一般是大于0.13）时，判定此处满足风切变告警显示条件，即可以触发视觉告警。

[0106] 通过确定风切变风场强度满足显示条件的点的边界角度与边界距离，可以确定风险区域。根据计算出的风切变风场信息可以建立风切变视觉警告图形，图3示出了气象雷达扫描出气象云团后，又叠加了风切变视觉警告图形的画面，图中S1所示区域覆盖了所有二维风场中满足告警显示条件的点，为存在风切变的风险区域，侧边的条带区域S2和S3是为了防止风切变区域过小而造成显示不明显的告警延伸区域，并将此风切变视觉告警图形按照气象雷达标准数据格式（即ARINC标准规定的格式）编码后，叠加到原有气象雷达显示数据上，最后发送给显示仿真系统进行画面显示图形绘制，进而显示给飞行员。

[0107] 参见附图3，图中GS表示地速，TAS表示真空速；‑‑‑/‑‑‑表示风速和风向，ILS 33R表示飞行计划中的目标着陆跑道为33号右跑道，且为ILS进近；LFZ13表示飞行计划中下一个到达的航路点的名称，329°为到达LFZ13的航向，13.2NM代表飞机当前位置与LFZ13的距离；弧线和刻度为罗盘，罗盘上的刻度和数字代表航向，5的虚弧线代表5nm距离环，7.5的虚虚线代表7.5 nm距离环。

[0108] 右下角+4.5°代表气象雷达天线角度为向上4.5°，AI8为某个台站的名称；LFZZ为机场识别码，33R为33号右跑道，因此此跑道具体示例的是LFZZ机场的33号右跑道。

[0109] 根据地速为0，飞机所处的位置在跑道上，可以判断飞机目前是停在地面上，且起飞跑道为LFZZ机场33R跑道。飞机飞行计划中下一个航路点是LFZ13，飞行计划中的着陆跑道为33R，是ILS进近，但是着陆机场未知，由此可知，该风切变是起飞风切变。

[0110] 图4示出了预测型风切变的仿真方法的实现原理，首先基于气象数据库410内存储的经典飞行事故风切变气象数据信息，建立风切变风场模型，并从飞行仿真系统420获取飞行计划数据（包括起飞着陆机场、起风着陆跑道等信息），以及实时飞行数据（包括位置、姿态等信息），基于飞行计划数据以及实时飞行数据可以确定飞机当前所处的飞行阶段以及相应的机场和跑道信息，进而可以确定风切变触发位置，之后将风切变风场模型定位至风切变触发位置，即可构建预测型风切变仿真场景。

[0111] 之后，基于气象雷达仿真系统430中实时雷达数据（包括天线角度、增益以及探测范围等信息），可以判断雷达是否探测到风切变风场，在探测到风切变风场后，通过实时计算数据，将三维的风切变风场转化为二维风场（即实时二维风场模型），进而利用二维风场模型进一步处理，可以判断风切变危险等级，生成风切变告警显示图形和语音告警提示信号。

[0112] 其中，实时的风切变告警显示图形将叠加至原有气象数据（即原有云图显示图形）上，依据气象雷达仿真系统430仿真得到的实时天线角度和探测范围等数据，本实施例按照ARINC标准编码后，生成1600位的图像数据，传递给显示仿真系统440，再由显示仿真系统440解码后进行显示，以实现视觉告警。同时，语音告警信号将通过声音仿真系统450进行实时风切变语音告警播放，具体可以通过扬声器播放语音告警提示信息，实现语音告警。

[0113] 由此可见，本发明实施例提供的预测型风切变的仿真方法，可以确保飞行员在常规起降过程中，能够精准触发预测型风切变仿真场景，进而实现风切变改出训练。同时，语音告警和视觉告警的设置，可以满足飞行学员训练风切变改出时对视觉和听觉告警的需求，使预测型风切变训练模拟效果更优。

[0114] 下面对本发明提供的预测型风切变的仿真场景构建装置进行描述，下文描述的预测型风切变的仿真场景构建装置与上文描述的预测型风切变的仿真场景构建方法可相互对应参照。

[0115] 图5示出了本发明实施例提供的预测型风切变的仿真场景构建装置，该装置包括：

[0116] 获取模块510，用于基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；

[0117] 处理模块520，用于基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置；

[0118] 构建模块530，用于将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0119] 在示例性实施例中，上述处理模块520具体可以用于：根据飞行阶段，从机场和跑道信息中确定目标跑道；获取目标跑道的起点经纬度坐标、长度以及航向信息，并计算目标跑道的终点经纬度坐标；根据终点经纬度坐标，确定风切变触发位置。

[0120] 在示例性实施例中，上述构建模块530具体可以用于：将预先建立的风切变风场模型的中心基准点坐标赋值为终点经纬度坐标，以将风切变风场模型定位至风切变触发位置。

[0121] 具体地，本实施例中飞行数据可以包括飞机的位置、航向、飞行速度以及飞行高度；飞行阶段可以包括起飞阶段和着陆阶段。

[0122] 图6示出了本发明实施例提供的预测型风切变的仿真装置，该装置包括：

[0123] 判断模块610，用于实时判断当前天线角度和当前雷达探测范围下，雷达探测波能否探测到预测型风切变仿真场景中的风切变风场；其中，雷达探测波是由飞机的机载气象雷达模型发出的，风切变风场布置于风切变风场模型内；

[0124] 计算模块620，用于在判定雷达探测波探测到风切变风场后，计算风切变中心和风切变强度，并计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息；

[0125] 分析模块630，用于基于风切变中心和风切变强度以及风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息，确定风切变危险等级以及风险区域；

[0126] 告警模块640，用于根据风切变危险等级和风险区域，触发相应的语音告警和视觉告警。

[0127] 在示例性实施例中，上述计算模块620具体可以用于：在判定雷达探测波探测到风切变风场后，将风切变风场与雷达探测波相切后剖面的中心位置作为风切变中心，计算相应位置的风切变强度，并获取剖面上各个风场点信息；基于各个风场点信息，将三维的风切变风场转化为二维风场；基于二维风场，计算各个风场点对应的风切变强度量化因子，并根据各个风场点的风切变强度量化因子，将风切变风场模型转化为风切变强度模型；基于风切变强度模型，计算风切变中心与飞机当前位置的距离和方位信息。

[0128] 在示例性实施例中，上述告警模块640具体可以用于：根据风切变危险等级，生成并输出对应的语音告警提示信息，以触发语音告警；根据风切变危险等级和风险区域，生成风切变视觉告警图形；将视觉告警图形叠加至原有云图显示图形上，生成并输出视觉告警提示信息，以触发视觉告警。

[0129] 图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行预测型风切变的仿真场景构建方法，该方法包括：基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置；将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0130] 此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read‑Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0131] 另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的预测型风切变的仿真场景构建方法，该方法包括：基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置；将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0132] 又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的预测型风切变的仿真场景构建方法，该方法包括：基于实时解算得到的飞行数据，确定飞机当前所处的飞行阶段，并获取当前训练对应的机场和跑道信息；基于飞行阶段以及机场和跑道信息，确定风切变触发位置；将预先建立的风切变风场模型定位至风切变触发位置，以构建得到预测型风切变仿真场景。

[0133] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0134] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0135] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。