低能见度下机场跑道视程探测与影响机理研究

The research on detection and change mechanism of Runway Visual Range (RVR) is important to ensure aviation safety and to reduce flight delays due under low visibility weathers. The RVR refers to the range over which the pilot of an aircraft on the centre line of a runway can see the runway surface markings or the lights delineating the runway or identifying its centre line. It is affected by the atmospheric transmittance and extinction coefficient directly. The runway lighting and the human eye characteristics can also lead changes of RVR. We intends to use the atmospheric environment simulation chamber constructed by Civil Aviation University of China. Through theoretical analysis, illumination calculation and atmospheric simulation experiments: 1. We aim to propose a high accuracy method to detect atmospheric extinction transmittance and extinction coefficient under low visibility weathers. 2. Both the direct and indirect effects such as light source model, light intensity variation and atmospheric background brightness on the runway visual range will be performed. 3. The comprehensive impact model of RVR using meteorological elements, illumination parameters and aerosol characteristic parameters will also be analysed. Finally, we will explore the RVR data quality control methods and improved detection algorithms.

研究低能见度下跑道视程的探测与影响机理，对于保障航班全天候正常运行和安全，减少低能见度天气所导致的航班延误等均具有重要实际意义。机场跑道视程是指在机场跑道中心线上，航空器上的驾驶员能看到跑道面上的标志或者跑道边灯或中线灯的距离。它与大气透过率、消光系数直接相关，也会受跑道灯光、人眼视觉特性的影响而产生较大变化。本研究拟采用中国民航大学所构建的大气环境模拟舱，通过理论分析、照明计算和大气模拟实验：1、研究低能见度下的高精度大气消光透过率和消光系数探测方法；2、揭示跑道灯光光源模型、灯光强度变化和大气背景光亮度变化对跑道视程的直接和间接影响机理；3、分析低能见度下气象要素、照明参数和气溶胶特征参数对跑道视程的综合影响模型，探索跑道视程的探测数据质量控制方法并改进探测算法。

研究低能见度下跑道视程的变化规律及其影响机理，探索跑道视程的变化规律及影响机理，提升跑道视程的探测计算精度，有助于提高跑道视程的观测、预报和预警的准确性，有助于保障航班全天候正常运行和运行安全，对于减少航班延误、提高机场和跑道利用率、改善民航旅客乘坐体验等均具有重要实际意义。本研究针对以跑道视程为研究对象，主要开展了以下方面的研究：.（1）研究高精度大气透过率及消光系数测量系统的测量精度。我们研究发现了多点移动式测量方法可以有效的降低大气透过率测量的系统误差，我们研究分析了多点移动式大气透过率测量方法，以及可溯源式高精度大气透过率测量系统的测量误差，并使用经中国计量科学院检定过的中性滤光片，完成了该系统的溯源和量值传递过程，我们同时在大气模拟舱中完成了多轮不同测量系统的对比实验，研究结果给出了不同能见度仪的测量性能差异及可替代性；（2）我们使用人眼对比敏感度仪，研究了不同背景光亮度及眩光效应对人眼对比敏感度阈值及跑道视程的影响，研究发现了飞行员所在位置处与跑道视程仪所在位置处，对大气背景光亮度的测量差异，我们提出了通过改进机场灯光的布灯方式和亮灯方法，提升机场跑道视程的新方法；（3）我们研究分析了机场跑道灯光的平均照度和照度均匀性，并在大气模拟舱中模拟实现了机场跑道灯光的照度效应，研究分析了模拟舱实验室中跑道灯光的模拟效果；（4）我们基于航空气象电报和多元线性回归方法，建立了基于航空气象观测电报的气象要素检验模型，并对该模型的可用性和准确性进行了验证。.通过该项目的支持，我们共发表了期刊文章3篇，其中SCI文章2篇，另有两篇学位论文。项目负责人本人在项目研究期间，取得了博士学位及副高级职称，同时培养了硕士研究生4名，其中1名硕士研究生已毕业，培养本科生1名，该生已保送至北京大学攻读硕博连读。项目达到了预期目标。