一种基于指数函数的鸟击风险评估方法

摘要

本发明提供了一种基于指数函数的鸟击风险评估方法，用于航空中鸟击风险评估。本发明的鸟击风险评估方法，利用指数函数曲线建立鸟击风险评估模型，将鸟击风险划分为低风险、中等风险和高风险三个等级；基于实时估计的鸟击概率值和鸟击严重程度值，实时评估鸟击风险等级。本发明能够较为精确地实时评估鸟击风险等级，有效避免鸟击事故和事故征候，保障航班安全起降。

说明书

技术领域

本发明涉及鸟击风险评估技术领域，涉及一种基于指数函数的鸟击风险评估方法。

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，准确地估计鸟击风险等级，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，并实时估计鸟击概率与鸟击严重程度。参考文件1[陈唯实,万健,李敬; 基于机场探鸟雷达数据的鸟击风险评估;北京航空航天大学学报;2013年11月]）公开的鸟击风 险评估方法，提供了实时的鸟击概率P和鸟击严重程度S的估计方法，并将鸟击概率与鸟击 严重程度划分为不同的等级，采取“矩阵法”，将以上两个估计值对应不同的鸟击风险等级， 但“矩阵法”对于处于鸟击风险等级临界状态的情况，判断的准确性较低以致于不能采取有 针对性的防范措施。

发明内容

本发明针对目前采取的“矩阵法”进行鸟击风险评估准确性较低的问题，提供了一种基 于指数函数的鸟击风险评估方法，利用指数函数曲线建立鸟击风险评估模型，将实时估计的 鸟击概率值与鸟击严重程度值准确地对应不同的鸟击风险等级。

本发明提供的基于指数函数的鸟击风险评估方法，利用指数函数曲线建立鸟击风险评估 模型，将实时估计的鸟击概率值与鸟击严重程度值准确地对应不同的鸟击风险等级。其具体 步骤如下：

首先，利用指数函数曲线确定低风险等级与中等风险等级的分割曲线S=f₁(P)，以及中 等风险等级和高风险等级的分割曲线S=f₂(P)，如下式：

f₁(P)＝b₁·exp(a₁·P)   (1)

f₂(P)＝b₂·exp(a₂·P)   (2)

式中，P（0<P<1）为鸟击概率，S（0<S<1）为鸟击严重程度，参数a₁、a₂、b₁和 b₂满足条件：a₁<a₂<-1且0<b₁<b₂<1。

然后，令实时估计的鸟击概率为P=p₀，鸟击严重程度S=s₀，则根据式(3)确定鸟击风险 等级R；

$R=\left(\begin{array}{cc}1& s_0<f_1\left(p_0\right)\\ 2& f_1\left(p_0\right)<s_0<f_2\left(p_0\right)\\ 3& s_0>f_2\left(p_0\right)\end{array}\right)---\left(3\right)$

其中，R=1表示低风险，R=2表示中等风险，R=3表示高风险。

本发明利用指数函数曲线建立鸟击风险评估模型，将鸟击风险划分为低风险、中等风险 和高风险三个等级，将实时估计的鸟击概率值和鸟击严重程度值更为精确地对应不同的鸟击 风险等级，从而采取有针对性的鸟击防范措施，有效避免鸟击事故和事故征候，保障航班安 全起降。

附图说明

图1是鸟击风险等级评估示意图。

具体实施方式

下面结合附图中鸟击风险等级评估示意图对本发明提出的鸟击风险等级评估方法进行图 示和描述。

如图1所示，将鸟击风险划分为低风险、中等风险和高风险三个等级，将实时估计的鸟 击概率值和鸟击严重程度值对应不同的鸟击风险等级，其具体步骤如下：

第一步：利用指数函数曲线建立鸟击风险评估模型。鸟击风险等级R由鸟击概率P（0< P<1）和鸟击严重程度S（0<S<1）共同决定，利用指数函数曲线建立鸟击风险评估模型， 包括低风险等级与中等风险等级的分割曲线S=f₁(P)，以及中等风险等级和高风险等级的分 割曲线S=f₂(P)，如下式

f₁(P)＝b₁·exp(a₁·P)   (1)

f₂(P)＝b₂·exp(a₂·P)   (2)

式中，a₁<a₂<-1且0<b₁<b₂<1，参数a₁、a₂、b₁和b₂由用户确定。本发明实施例中设置 a₁为-6，a₂为-2，b₁为0.5，b₂为0.8，即得到下面两个式子：

f₁(P)＝0.5exp(-6P)   (3)

f₂(P)＝0.8exp(-2P)   (4)

令实时估计的鸟击概率为P=p₀，鸟击严重程度S=s₀，则由下式将鸟击风险等级R划分 为低风险（R=1）、中等风险（R=2）和高风险（R=3）：

$R=\left(\begin{array}{cc}1& s_0<f_1\left(p_0\right)\\ 2& f_1\left(p_0\right)<s_0<f_2\left(p_0\right)\\ 3& s_0>f_2\left(p_0\right)\end{array}\right)---\left(3\right)$

如图1所示，若实时估计的鸟击概率为p₀=0.4，鸟击严重程度s₀=0.8>f₂(0.4)，则鸟击 风险等级R=3，处于高风险区域。

现有方法为风险评估矩阵法，其将鸟击概率P和鸟击严重程度S从低到高都分为VL(0< P<0.2)，L(0.2≤P<0.4)，M(0.4≤P<0.6)，H(0.6≤P<0.8)，VH(0.8≤P≤1)等5个风险等 级，每组不同的P和S的赋值对应不同的风险等级，如表1所示。

表1矩阵法的风险等级

采用矩阵法，当实时估计的鸟击概率为p₀=0.3（L），鸟击严重程度s₀=0.09（VL），则 鸟击风险等级R=1；当实时估计的鸟击概率为p₀=0.3（L），鸟击严重程度s₀=0.07（VL）， 则鸟击风险等级R=1；两种情况的风险等级相同，无法区分。

采用本发明方法，令实时估计的鸟击概率为p₀=0.3，鸟击严重程度s₀=0.09>f₁(0.3)，则 鸟击风险等级R=2；令实时估计的鸟击概率为p₀=0.3，鸟击严重程度s₀=0.07<f₁(0.3)，则 鸟击风险等级R=1；两种情况的严重程度差别很小，但还是区分出了两种风险等级，便于采 用有针对性的鸟击防范措施。