一种低空气象保障方法及系统与流程

本发明属于低空气象保障，尤其涉及一种低空气象保障方法及系统。

背景技术：

1、随着无人机物流、城市空中交通、低空巡检等低空经济应用场景的快速发展，低空飞行活动的频次和复杂性显著增加，对低空气象保障能力提出了更高要求。低空空域通常指地面至一定高度范围内的空域，该高度范围内的大气环境受地形、下垫面和人类活动影响显著，具有变化快、垂直结构复杂等特点，各类局地对流等气象现象对低空飞行安全构成严重威胁。

2、目前，低空气象监测主要依赖传统地面气象站网、探空、激光雷达遥感以及气象卫星遥感等手段。地面气象站仅能提供单点地面气象要素；探空时空分辨率低，难以捕捉分钟至小时级的天气剧变；激光雷达遥感探测范围有限；气象卫星虽覆盖范围广，但其垂直分辨率和近地面观测精度有限。在数据应用层面，现有技术多采用单一数值天气预报模式输出指导产品，其边界层参数化方案对复杂下垫面与微尺度过程的刻画能力不足，导致短临预报存在较大误差，特别是对风切变、湍流等动力过程的预报能力有限。此外，当前的气象预警产品多以区域化、定性化形式发布，缺乏与空域结构、飞行航路直接耦合的定量化、三维可视化风险标识，更无法支撑分钟级的空域动态重构与飞行航迹实时规划。

3、因此，现有技术存在以下主要缺陷：感知能力不足，观测手段单一且存在分辨率、覆盖范围和探测要素的局限，缺乏多种设备协同的、高分辨率的低空三维立体监测网络，难以精准获取湍流、风切变等关键微尺度气象信息；预报预警精度与时效性不足，传统数值模式同化能力有限，短临预报准确性低，且预警信息粗泛，无法满足低空飞行对百米级、分钟级精准避障的需求；决策支持脱节，气象信息与空域管理、飞行控制系统彼此孤立，无法实现基于实时气象威胁的空域动态优化与智能航路规划。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种低空气象保障方法，旨在解决现有的预报系统性偏差较大，气象要素反演结果不稳定，影响后续预报和风险判识的可靠性，预报精度有待提高的问题。

2、本申请实施例是这样实现的，提供一种低空气象保障方法，所述方法包括：

3、获取目标区域地基、空基、天基的多源观测数据；对所述多源观测数据进行时空基准统一与多层次质量控制，生成标准化的观测数据集；

4、对标准化数据进行数据融合，生成百米分辨率的三维动力场；

5、将所述三维动力场输入边界层数值模式，采用快速更新循环同化技术，生成低空气象短临预报场；

6、以短临预报场计算的威胁因子数值作为输入，结合时空图卷积网络生成的风险概率图，经动态告警规则库融合分析，输出分级预警指令；

7、将风险概率图与分级预警指令映射至数字化空域网格，得到空域状态信息；实时评估各网格单元的通行能力，自动关闭高风险空域；基于规避算法，为受影响的航空器动态生成或调整三维航路；

8、通过多端平台，实时发布融合后的风险概率图和空域状态信息，完成保障服务闭环。

9、本申请实施例的另一目的在于，提供一种低空气象保障系统，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的低空气象保障方法的步骤。

10、本申请实施例提供的一种低空气象保障方法，突出优势在于，通过多源异构数据的特征级融合与同化，有效融合了地基、空基与天基观测数据，解决了单一遥感手段分辨率不足、覆盖有限的难题，生成了时空分辨率达百米级与分钟级的三维气象实况场，为精准分析提供数据基础；采用物理驱动与数据驱动双引擎协同预警，依托数值模式提供物理背景，同时通过时空图卷积网络识别局地风险概率，显著提升了短临预警的准确性；通过空域网格化动态评分与智能路径规划算法，自动关闭高风险空域并生成最优三维避障航路，将预警直接转化为飞行管制指令。整个系统为低空安全与高效运行提供了完整的智能化解决方案。

1.一种低空气象保障方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，对所述多源观测数据进行时空基准统一与多层次质量控制，生成标准化的观测数据集的方法为：

3.根据权利要求1所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，对标准化数据进行数据融合，生成百米分辨率三维动力场的方法为：

4.根据权利要求1所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，将三维动力场输入边界层数值模式，采用快速更新循环同化技术，生成低空气象短临预报场的方法为：

5.根据权利要求1所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，从所述短临预报场提取的威胁因子包括以下因子中的一种或多种：

6.根据权利要求5所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，所述积冰指数威胁因子isi的获取方法为：

7.根据权利要求1所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，以短临预报场计算的威胁因子数值作为输入，结合时空图卷积网络生成的风险概率图，经动态告警规则库融合分析，输出分级预警指令的方法为：

8.根据权利要求6所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，所述动态告警规则库包括：

9.根据权利要求1所述的一种低空气象保障方法，其特征在于，实时评估各网格单元的通行能力，自动关闭高风险空域；基于规避算法，为受影响的航空器动态生成或调整三维航路的方法为：

10.一种低空气象保障系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至9中任意一项所述的低空气象保障方法的步骤。