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無人機(jī)臺(tái)風(fēng)探測(cè)實(shí)況監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

2020年電子技術(shù)應(yīng)用第10期

張東明1，張雪芬2，郭然2，王志誠(chéng)1

1.浙江省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，浙江杭州310018；2.中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心，北京100081

摘要： 無人機(jī)探測(cè)臺(tái)風(fēng)(含熱帶氣旋)是我國(guó)國(guó)家氣象發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分之一。在海洋一期的任務(wù)目標(biāo)中，明確指出要完成下投探空的機(jī)載飛行、海洋高空下投、數(shù)據(jù)接收和處理等全數(shù)據(jù)鏈的驗(yàn)證試驗(yàn)，為今后業(yè)務(wù)化觀測(cè)臺(tái)風(fēng)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。無人機(jī)實(shí)況監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)式地面站、氣象、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等資源，為無人機(jī)、無人飛艇等設(shè)備的實(shí)況飛行提供基于WebGIS的三維監(jiān)控展示，為地面控制中心調(diào)度提供決策支持服務(wù)。系統(tǒng)主要包括處理展示當(dāng)前無人機(jī)狀態(tài)、當(dāng)前的飛行天氣現(xiàn)象、飛機(jī)覆蓋范圍、典型示范區(qū)數(shù)據(jù)，并對(duì)所有的飛機(jī)探測(cè)計(jì)劃、飛機(jī)探測(cè)計(jì)劃完成情況等資料進(jìn)行管理。

關(guān)鍵詞： 無人機(jī)臺(tái)風(fēng)探測(cè) 實(shí)況監(jiān)控系統(tǒng) WebGIS 三維監(jiān)控

中圖分類號(hào)： TN95；TP212
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191279
中文引用格式： 張東明，張雪芬，郭然，等. 無人機(jī)臺(tái)風(fēng)探測(cè)實(shí)況監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(10)：83-87.
英文引用格式： Zhang Dongming，Zhang Xuefen，Guo Ran，et al. Design and research of UAV typhoon detection live monitoring system[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(10)：83-87.

Design and research of UAV typhoon detection live monitoring system

Zhang Dongming1，Zhang Xuefen2，Guo Ran2，Wang Zhicheng1

1.Zhejiang Atmospheric Detection Technology Support Center， Hangzhou 310018，China； 2.CMA Meteorological Observation Centre，Beijing 100081，China

Abstract： UAV detection of typhoons(including tropical cyclones) is one of the important components of China′s national meteorological development strategy. In the mission objectives of the first phase of the ocean, it is clearly pointed out that it is necessary to complete the verification test of the full data link of airborne flight, ocean high-altitude drop, data reception and processing, which will lay the technical foundation for the future operational typhoon. The UAV live monitoring system combines mobile ground stations, meteorological and satellite networks to provide three-dimensional monitoring and display based on WebGIS for live flight of unmanned aerial vehicles and unmanned airships, and provides decision support services for ground control center dispatching. The system mainly includes the data management of displaying the current status of the UAV, the current flight weather phenomenon, the coverage of the aircraft, the data of the typical demonstration area, also manages information on all aircraft detection plans and the completion of aircraft detection plans.

Key words : UAV detection typhoon；live monitoring system；WebGIS；3D monitoring

0 引言

我國(guó)是世界上受熱帶氣旋影響最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，平均每年我國(guó)登陸臺(tái)風(fēng)7～8個(gè)，給我國(guó)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重人員傷亡^[1]。從1990年以來，臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差約降低了50%，主要?dú)w功于中尺度和天氣尺度數(shù)值預(yù)報(bào)和資料同化技術(shù)的進(jìn)步，但同期熱帶氣旋強(qiáng)度預(yù)報(bào)精度改善卻非常有限，臺(tái)風(fēng)的狂風(fēng)和暴雨客觀預(yù)報(bào)仍不具有明顯的業(yè)務(wù)能力^[2]。其原因與對(duì)臺(tái)風(fēng)內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)及其影響強(qiáng)度變化機(jī)制了解的缺乏密切相關(guān)。研究表明，臺(tái)風(fēng)垂直結(jié)構(gòu)觀測(cè)(特別是預(yù)報(bào)敏感區(qū)的目標(biāo)觀測(cè))資料的同化可減少數(shù)值模式對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)誤差的10%～20%及以上。顯然，臺(tái)風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀測(cè)資料的匱乏,已成為當(dāng)今制約臺(tái)風(fēng)定位定強(qiáng)精度、臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)變化及其對(duì)路徑和強(qiáng)度影響的機(jī)理認(rèn)識(shí)、臺(tái)風(fēng)數(shù)值模式(路徑和強(qiáng)度變化)預(yù)報(bào)能力等進(jìn)一步提高的主要瓶頸^[3]。

無人機(jī)的發(fā)展經(jīng)過三次浪潮^[4]，如今無人機(jī)正廣泛地應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如防火減災(zāi)、搜索營(yíng)救、資源勘探、氣象探測(cè)等方面。國(guó)外NASA使用高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)“全球鷹(Global Hawk)”初步建立無人機(jī)平臺(tái)下投探空觀測(cè)的臺(tái)風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)探測(cè)體系^[5]。中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心依托“海洋氣象綜合保障一期工程”項(xiàng)目，初步建設(shè)基于高空長(zhǎng)航時(shí)大型無人機(jī)的下投探空技術(shù)能力及無人機(jī)氣象觀測(cè)任務(wù)地面氣象保障能力，初步探索國(guó)家級(jí)無人機(jī)氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)模式及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程^[6-7]。

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作者信息:

張東明1，張雪芬2，郭然2，王志誠(chéng)1

(1.浙江省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，浙江杭州310018；2.中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心，北京100081)

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