CN103823983A - 一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，利用“机场探鸟雷达”实时获取的鸟情数据，在飞机起降的不同阶段，综合考虑了飞鸟与飞机起降轨迹的相对高度差，鸟的机动性以及飞鸟偏离跑道的距离等因素，实时估计鸟击概率。本发明能够有效的避免鸟击事故和事故征候，保障航班安全起降。

Description

一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法

技术领域

本发明涉及一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，属于概率统计领域，涉及鸟击风险评估。

背景技术

随着民航的持续发展和生态环境的不断改善，我国鸟击防范工作的压力越来越大。超过90%的鸟击事件发生在机场及其周边区域，特别是30m以下的飞机起降阶段。因此，有必要通过科学的方法，实时估计飞机起降过程中的鸟击概率，指导航班有效避免鸟击事故与事故征候。

近十几年来，雷达已经成为鸟情观测的重要手段。“机场探鸟雷达”能够提供机场及其周边区域实时的鸟情信息，为实时鸟击概率估计奠定数据基础。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，本发明利用“机场探鸟雷达”获取的实时鸟情信息，能够在飞机起降前对起降通道内的鸟击概率进行预估。

一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，具体为：

设飞鸟与起降过程中的飞机相撞的概率P，P通过式（1）获得：

$P=\left\{\begin{array}{cc}{P}_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d& P_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d<1\\ 1& P_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d\&GreaterEqual;1\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，P_h为与飞鸟和飞机起降轨迹的相对高度差有关的参数，P_b为与鸟的机动性有关的参数，P_d为与飞鸟偏离跑道的距离有关的参数；

P_h通过式（2）获得：

P_h=e^-γ·h   (2)

式中，h为飞鸟与飞机起降轨迹的相对高度差，γ为调整系数；

设飞鸟目标的坐标位置为(x_b,y_b)，飞机的起降轨迹满足函数y_p=f(x_p)，当x_p=x_b，相对高度差由式（3）获得：

h＝|y_p-y_b|＝|f(x_b)-y_b|   (3)

P_b值由鸟的机动性决定；

P_d通过式（2）获得：

$P_d=\left\{\begin{array}{cc}1& d<d_0\\ e^{-|d/d_0-1|}& d\&GreaterEqual;d_0\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，d为飞鸟与跑道中心线的垂直距离，d₀为跑道宽度的一半。

本发明的优点在于：

本发明利用“机场探鸟雷达”获取的实时鸟情信息，综合考虑了飞机与飞鸟的动态特征，能够科学指导起降中的飞机避让航路中的飞鸟目标，保障航班起降安全。

附图说明

图1是飞机起飞轨迹侧视图；

图2是飞机着陆轨迹侧视图；

图3是机场跑道俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

当有飞机处于起降状态或准备进入起降状态时，本发明提供一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，基于“机场探鸟雷达”获取的实时鸟情信息，对飞机起降通道内的鸟击概率进行预估，其具体步骤如下：

设飞鸟与起降过程中的飞机相撞的概率P，综合考虑飞鸟与飞机起降轨迹的相对高度差，鸟的种类以及飞鸟偏离跑道的距离等因素，P通过式（1）获得：

$P=\left\{\begin{array}{cc}{P}_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d& P_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d<1\\ 1& P_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d\&GreaterEqual;1\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，P_h为与飞鸟和飞机起降轨迹的相对高度差有关的参数，P_b为与鸟的机动性有关的参数，P_d为与飞鸟偏离跑道的距离有关的参数；

P_h通过式（2）获得：

P_h=e^-γ·h   (2)

式中，h为飞鸟与飞机起降轨迹的相对高度差，γ为调整系数（0<γ≤1）。

设飞鸟目标的坐标位置为(x_b,y_b)，飞机的起降轨迹满足函数y_p=f(x_p)，当x_p=x_b，相对高度差由式（3）获得：

h＝|y_p-y_b|＝|f(x_b)-y_b|   (3)

实施例1，一架B737飞机准备由跑道一端A点进入起飞状态，如图1所示，A点坐标为(0,0)，飞机水平加速到T点(1320,0)脱离地面，以30°仰角爬升至25m，然后加速平飞4000m，继续以30°仰角爬升。此时，“机场探鸟雷达”在坐标(4380,75)处探测到飞鸟目标，则该位置的飞鸟目标与飞机起飞轨迹的高度差为h=50m。γ值设定为0.02，则P_h值的计算结果为0.37。

如图2所示，一架B737飞机准备由跑道一端A点进入着陆状态，下滑角为3°。A点坐标为(0,0)，预计着陆点T的坐标为（300,0）。此时，“机场探鸟雷达”在坐标（3000,75）处探测到飞鸟目标，预计飞机到达飞鸟正下方时处于滑行状态，坐标为（3000,0），则该位置的飞鸟目标与飞机着陆轨迹的高度差为h=75m。γ值设定为0.02，则P_h值的计算结果为0.22。

P_b值由鸟的机动性决定。对于小型鸟类，其机动性较好，令P_b=0.8；对于中大型鸟类，其机动性较差，令P_b=1。鸟类目标的大小由探鸟雷达获取的雷达目标散射面积（RCS）决定，小型鸟类的RCS≤-20dBm²，中大型鸟类的RCS>-20dBm²。

设上述实施例1中图1和图2描述的飞鸟目标均为一只大型鸟，RCS>-20dBm²，其机动性较差，则P_b值设定为1。

P_d通过式（2）获得：

$P_d=\left\{\begin{array}{cc}1& d<d_0\\ e^{-|d/d_0-1|}& d\&GreaterEqual;d_0\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，d为飞鸟与跑道中心线的垂直距离，d₀为跑道宽度的一半。

如图3所示，上述实施例1中图1和图2描述的飞鸟目标均出现在跑道边缘，d=32，d₀=30，则P_d值计算结果为0.94。

因此，此例中，图1所示的鸟击概率为

P＝0.37×1×0.94＝0.35；

图2所示的鸟击概率为

P＝0.22×1×0.94＝0.21。

Claims (3)

1.一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，具体为：

设飞鸟与起降过程中的飞机相撞的概率P，P通过式（1）获得：

$P=\left\{\begin{array}{cc}{P}_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d& P_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d<1\\ 1& P_h\&CenterDot;P_b\&CenterDot;P_d\&GreaterEqual;1\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，P_h为与飞鸟和飞机起降轨迹的相对高度差有关的参数，P_b为与鸟的机动性有关的参数，P_d为与飞鸟偏离跑道的距离有关的参数；

P_h通过式（2）获得：

P_h=e^-γ·h

式中，h为飞鸟与飞机起降轨迹的相对高度差，γ为调整系数；

设飞鸟目标的坐标位置为(x_b,y_b)，飞机的起降轨迹满足函数y_p=f(x_p)，当x_p=x_b，相对高度差由式（3）获得：

h＝|y_p-y_b|＝|f(x_b)-y_b|   (3)

P_b值由鸟的机动性决定；

P_d通过式（2）获得：

$P_d=\left\{\begin{array}{cc}1& d<d_0\\ e^{-|d/d_0-1|}& d\&GreaterEqual;d_0\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，d为飞鸟与跑道中心线的垂直距离，d₀为跑道宽度的一半。

2.根据权利要求1所述的一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，所述调整系数γ的取值为：0<γ≤1。

3.根据权利要求1所述的一种飞机起降过程中的鸟击概率估计方法，P_b值的选取方法为：对于小型鸟类，令P_b=0.8；对于中大型鸟类，令P_b=1；鸟类目标的大小由探鸟雷达获取的雷达目标散射面积RCS决定，小型鸟类的RCS≤-20dBm²，中大型鸟类的RCS>-20dBm²。

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