航空气象观测预报虚拟仿真实验系统

本发明属于航空气象教学，具体是指航空气象观测预报虚拟仿真实验系统。

背景技术：

1、我国天气种类复杂，出现时间与地点随机，校园实践教学难以兼顾。在实际教学中，受实习地点、授课时间和天气状况等限制，无法将每一种天气现象搬入课堂训练实践教学效果受到了一定的影响，需要开发新资源以弥补目前的不足。

2、传统教学里，单一的理论知识点散在不同的课程不同的学期，难以构建系统性的知识架构，学生仅凭模糊的记忆建立浅薄的掌握，没有形成能够将所学知识进行深层应用、分析、评价和创新的高阶学习思维，难以将所学内容与解决实际问题相融合，阻碍专业的深度深入学习。

3、气象探测仪器设备多，部分仪器昂贵，观测手段复杂，气象数据种类繁多，维护成本较高，仅靠校园的教学环境难以维持；预报分析过程零散、业务模拟手段不够规范，从而难以实现完整、规范的观测与预报实验教学，与实际的业务工作环境相比，差异较大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：

2、1、传统教学方式受实际天气情况影响巨大；

3、2、知识碎片化严重；

4、3、教学环境与工作环境差异较大。

5、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，包括实验背景、交互式实验操作与分析模块和实验报告模块，三者各自通讯连接，所述交互式实验与分析模块包括预报实验模块和观测实验模块，所述观测实验模块包括大雾天气模块、地面探测模块和高空探测模块，所述预报实验模块包括天气图分析模块、物理量分析模、预报流程模块、预报结论模块和业务处理模块。

6、为了构建实际天气模型，通过虚拟天气场景，还原大雾天气的发生发展经过，所述大雾天气模块包括天气气象模块、温度监测模块、能见度模块、露点数据模块、气压数据模块和风速数据模块。

7、进一步地，所述地面探测模块包括三维全景模块和文本介绍模块，所述高空探测模块包括高空探测设备和探测模拟模块。

8、为了立体展示重构的真实大气空间，所述物理量分析模块包括云量检测模块、温度和湿度检测模块和风力变化模块。

9、进一步地，所述业务处理模块包括气象报文和发布预警。

10、为了保证教学成果，所述实验背景包括理论知识和运行影响，所述实验报告模块包括试题库、评价模块以及记录和报告生成模块。

11、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

12、虚拟技术，解决学生无法现场实际操作问题，将场景逼真呈现。虚拟仿真实验教学课程内容源于实际应用，并以解决某一问题为目标，实现课程内容与能力培养两者的有机融合。培养学生的全流程系统思维和场景应用的意识，在应用中寻找问题发现问题，并用专业知识解决实际问题，达到学以致用的目的。

13、1、解决受实习地点、授课时间和天气状况等限制问题。

14、通过虚拟资源，构建实践教学中难以开展的复杂航空高影响天气的连续性跟踪，使教学不再受制于教学周期、教学天气的影响。解决学生无法现场实际操作问题，将场景逼真呈现。

15、2、整合电子版的教学资源，使内容布局具有系统性、全面性和可操作性。

16、整合现在纸质资源，开发数字化资源，构建出系统性的知识架构，形成便于梳理分析、知识具象化、易获取易操作的网络资源。按教学内容与学生认知规律，按照从理论到实践、从简单到复杂、从单一到综合的顺序，打造分层次的教学内容。

17、3、规范操作流程，打造一站式教学环境。

18、梳理理论与教学应用，设计标准化教学流程。

19、理论整合部分，将零散知识与理论点转换为知识链条，形成以知识点线性聚合的电子资源，串接文本资料、视频资源与拓展资源等。教学应用部分，将教学流程与实验设备融入虚拟操作平台，设计航空高影响天气过程，以具体案例为项目，关联组网式理论内容，并进入虚拟平台，沉浸式进行气象观测与预报实验。

20、总体呈现一站式学习环境，推动教学任务的高效执行；能记录学生学习过程，评价学生个体前后学习表现，建立个性化、科学化的评价体系。

技术特征：

1.航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，其特征在于：包括实验背景、交互式实验操作与分析模块和实验报告模块，三者各自通讯连接，所述交互式实验与分析模块包括预报实验模块和观测实验模块，所述观测实验模块包括大雾天气模块、地面探测模块和高空探测模块，所述预报实验模块包括天气图分析模块、物理量分析模、预报流程模块、预报结论模块和业务处理模块。

2.根据权利要求1所述的航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，其特征在于：所述大雾天气模块包括天气气象模块、温度监测模块、能见度模块、露点数据模块、气压数据模块和风速数据模块。

3.根据权利要求2所述的航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，其特征在于：所述地面探测模块包括三维全景模块和文本介绍模块，所述高空探测模块包括高空探测设备和探测模拟模块。

4.根据权利要求3所述的航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，其特征在于：所述物理量分析模块包括云量检测模块、温度和湿度检测模块和风力变化模块。

5.根据权利要求4所述的航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，其特征在于：所述业务处理模块包括气象报文和发布预警。

6.根据权利要求5所述的航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，其特征在于：所述实验背景包括理论知识和运行影响，所述实验报告模块包括试题库、评价模块以及记录和报告生成模块。

技术总结本发明公开了航空气象观测预报虚拟仿真实验系统，包括实验背景、交互式实验操作与分析模块和实验报告模块，三者各自通讯连接，所述交互式实验与分析模块包括预报实验模块和观测实验模块，所述观测实验模块包括大雾天气模块、地面探测模块和高空探测模块，所述预报实验模块包括天气图分析模块、物理量分析模、预报流程模块、预报结论模块和业务处理模块。本发明属于航空气象教学技术领域，具体一种一站式学习环境，推动教学任务的高效执行；能记录学生学习过程，评价学生个体前后学习表现，建立个性化、科学化的评价体系。技术研发人员：冯琬,吴俊杰,王玮,刘云丰,梁明增,龙妍妍受保护的技术使用者：中国民用航空飞行学院技术研发日：技术公布日：2024/11/4