專利名稱：航空天氣報(bào)告的解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及民航天氣報(bào)告分析技術(shù)，具體涉及對(duì)民航氣象實(shí)況航空天氣報(bào)告的解 碼方法，屬于氣象資料處理以及氣象信息抽取領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了預(yù)測(cè)天氣，現(xiàn)代氣象技術(shù)必須依靠全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)的氣象信息。在這些氣象 信息中，一些氣象報(bào)告(例如，METAR報(bào)或者SPECI報(bào))為大量的氣象預(yù)測(cè)模型提供重要的數(shù) 據(jù)來源。航空例行天氣報(bào)告也即是METAR，它是由全世界成千上萬個(gè)觀測(cè)點(diǎn)每隔半個(gè)小時(shí)發(fā) 出一次，它提供了被觀測(cè)機(jī)場(chǎng)附近的氣象要素觀測(cè)值，例如溫度、風(fēng)、氣壓等。METAR報(bào)告是一種被世界氣象組織(WM0)和世界民用航空器組織(ICA0)共同規(guī)范 的編碼格式，盡管這種格式擁有全球標(biāo)準(zhǔn)，但由于該標(biāo)準(zhǔn)比較寬松，在全世界范圍內(nèi)，各氣 象組織的編碼仍然存在著各種的差異。一般來講，報(bào)告的解碼是由計(jì)算機(jī)來完成。報(bào)告編 碼的差異要求計(jì)算機(jī)必須具有較高的報(bào)文解碼能力。目前，大多數(shù)的解碼工具主要基于兩種方法，一種是逐詞分析，如果遇到錯(cuò)誤的 詞，則分解結(jié)束，這種解碼方法對(duì)于異常報(bào)文的識(shí)別率不高；另外一種是多次遍歷的方法， 這種方法雖然識(shí)別率較高，但是時(shí)間復(fù)雜度很高，因此，不適合于實(shí)時(shí)處理。基于上述方法 的解碼工具會(huì)出現(xiàn)問題，很多更有意義和價(jià)值的報(bào)文沒有被正確解碼或來不及解碼。因此， 需要一個(gè)更為完備的解碼方法來解決這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高航空?qǐng)?bào)文分解有效性的航空天氣報(bào)告的解碼 方法，以解決現(xiàn)有報(bào)告分解的識(shí)別率和處理效率不能兼顧的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的航空天氣報(bào)告的解碼方法步驟如下
(1)運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述方式來構(gòu)造、表示航空天氣報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)，建立語法自動(dòng)
機(jī)；
(2)根據(jù)航空天氣報(bào)告的電碼格式來構(gòu)造航空天氣報(bào)告中風(fēng)組、能見度組、云組、溫度 組、氣壓組的詞法結(jié)構(gòu)，建立相應(yīng)的詞法自動(dòng)機(jī)；
(3)輸入一段航空天氣報(bào)告；
(4)以“空格”為分隔符，將所輸入的航空天氣報(bào)告分割成各報(bào)文字符串，將得到的報(bào)文 字符串放入目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組；
(5)建立多模匹配模型，將報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)定義為基本結(jié)構(gòu)和次要結(jié)構(gòu)，并將基本結(jié)構(gòu) 的字符串存儲(chǔ)構(gòu)成模式字符串?dāng)?shù)組；
(6)啟動(dòng)有限狀態(tài)機(jī)，通過目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組中的字符串與模式字符串?dāng)?shù)組中相匹配，實(shí) 現(xiàn)航空天氣報(bào)告解碼。進(jìn)一步的，所述步驟(5)之后，還設(shè)定回溯邊界C，該回溯邊界C代表當(dāng)某一個(gè)模式字符串找不到時(shí)，向后移動(dòng)的距離，也是匹配失敗后，向前回溯的距離。進(jìn)一步的，所述步驟(1)語法自動(dòng)機(jī)中的各狀態(tài)對(duì)應(yīng)于航空天氣報(bào)告中包含的 識(shí)別組、風(fēng)、能見度、現(xiàn)在天氣、云、溫度、氣壓、補(bǔ)充信息，航空天氣報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)描述如 下
<METAR>=METAR+<OBCC>+<OTime><ffind><Visibility><ww><Cloud><TemperatureXPr essure><0ther>,
或 <METAR>=METAR+<0BCC>+<0Time>+ "NIL",
此處NIL代表空?qǐng)?bào)，如果報(bào)文有OTL，仍然認(rèn)為是合法報(bào)文，但是不作任何處理； 其中<WindXVisibility><ww><Cloud>=<Wind><Visibility><ww><Cloud> | "CAV0K”， CAV0K代表天氣現(xiàn)象良好，報(bào)文中有CAV0K的時(shí)候，可以沒有能見度(vi sibi 1 ity )，天氣現(xiàn) 象(ww)，云組要素值(cloud)； <ww>=<ww> | e , <0ther>=<0ther>| e 。進(jìn)一步的，所述步驟(2)中詞法自動(dòng)機(jī)中的各狀態(tài)對(duì)應(yīng)于語法自動(dòng)機(jī)中包含的風(fēng) 組、能見度組、云組、溫度組、氣壓組中一個(gè)字符串從初始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)所經(jīng)歷的變換過程。進(jìn)一步的，所述步驟(4)中航空天氣報(bào)告的分割是先從輸入的航空天氣報(bào)告中查 找第一個(gè)分割詞；然后截取從當(dāng)前位置到分割詞的字符構(gòu)成一個(gè)字符串，將得到的字符放 入目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組；從當(dāng)前位置繼續(xù)查找下一個(gè)分割詞，直到航空天氣報(bào)告結(jié)束。進(jìn)一步的，所述回溯邊界C是根據(jù)語法結(jié)構(gòu)來定義規(guī)范函數(shù)，規(guī)范函數(shù)是一個(gè)以 語法結(jié)構(gòu)的層次為因變量的函數(shù)，該規(guī)范函數(shù)的取值即是回溯邊界C，回溯邊界C代表當(dāng)模 式串和報(bào)文字符串進(jìn)行匹配的時(shí)候，匹配失敗的最大次數(shù)。進(jìn)一步的，設(shè)定回溯邊界C=k，則如果第一次匹配失敗，就判斷E[j+1]、 E[j+2]……E[j+k]和P[i]是否匹配。進(jìn)一步的，所述步驟(6)中對(duì)報(bào)告解碼，設(shè)回溯邊界C=2，P[i]為模式字符串?dāng)?shù) 組中第i個(gè)模式字符串，E[j]為目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組中第j個(gè)目標(biāo)字符串，具體解碼步驟如下
a)用正則表達(dá)式來表示模式字符串?dāng)?shù)組中的字符串；
b)用第j個(gè)目標(biāo)字符串E[j]去匹配第i個(gè)P[i]模式字符串，其中；！力^；！，化/^爾;
c)如果匹配成功，則i++，j++，進(jìn)行目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組和模式字符串?dāng)?shù)組中下一個(gè)字符 串的匹配；
d)若E[j]和P[i]不匹配，則判斷E[j+l]、E[j+2]和P[i]是否匹配，如果E[j+1]匹 配成功，則E[j]和E[j+1]交換位置，從E[j+1]和P[i+1]位置開始匹配，如果E[j+2]匹配 成功，則E[j]和E[j+2]交換位置，從E[j+1]和P[i+1]位置開始匹配，否則，跳過P[i]模 式，從P[i+1]和E[j]開始匹配；
e)重復(fù)步驟b)-c)或b)-d)，直到目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組或模式字符串?dāng)?shù)組結(jié)束，即i=n或
j=m。本發(fā)明的航空天氣報(bào)告的解碼方法中引入有限狀態(tài)機(jī)，使運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述 方式建立的航空例行天氣報(bào)告語法分析和詞法分析的結(jié)構(gòu)更加明確，提高了報(bào)告解碼的有 效性；建立航空天氣報(bào)告詞法結(jié)構(gòu)的好處如下使得報(bào)告經(jīng)過翻譯成詞法結(jié)構(gòu)之后，可以用計(jì)算機(jī)語言表述；詞法結(jié)構(gòu)和語法結(jié)構(gòu)較電碼結(jié)構(gòu)更容易理解；并且簡(jiǎn)化氣象報(bào)文相關(guān) 程序開發(fā)的復(fù)雜度。本發(fā)明在報(bào)告處理過程中，引入回溯算法，對(duì)異常報(bào)告具有較好的容錯(cuò)性，針對(duì) METAR報(bào)告，取C=2時(shí)，報(bào)告識(shí)別率在95%以上；本發(fā)明所用算法的時(shí)間復(fù)雜度為C(Cn)，因 此本發(fā)明的解碼方法具有較高的時(shí)間效率和誤碼糾正率。


圖1是本發(fā)明的原理框圖2是METAR航空天氣報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)圖； 圖3是METAR航空天氣報(bào)告的風(fēng)組的詞法結(jié)構(gòu)圖； 圖4是METAR航空天氣報(bào)告的能見度組的詞法結(jié)構(gòu)圖； 圖5是METAR航空天氣報(bào)告的云組的詞法結(jié)構(gòu)圖； 圖6是METAR航空天氣報(bào)告的溫度組的詞法結(jié)構(gòu)圖； 圖7是METAR航空天氣報(bào)告的氣壓組的詞法結(jié)構(gòu)圖； 圖8是算法匹配所建立的多模模型圖； 圖9是自動(dòng)機(jī)解碼過程圖； 圖10是自動(dòng)機(jī)處理異常的過程圖； 圖11是匹配結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的航空天氣報(bào)告的解碼方法如圖1所示，該方法運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述方 式，并根據(jù)航空天氣報(bào)告的電碼格式構(gòu)造出語法自動(dòng)機(jī)和詞法自動(dòng)機(jī)；然后將報(bào)文輸入自 動(dòng)機(jī)，查找出報(bào)文內(nèi)容中的多個(gè)模式字符串，識(shí)別報(bào)文中的氣象要素，并通過回溯處理進(jìn)行 報(bào)文糾錯(cuò)；最后，進(jìn)行信息抽取來顯示多模匹配結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文的解碼。本發(fā)明的航空天氣報(bào)告的解碼方法步驟如下
步驟1)運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述方式來構(gòu)造、表示METAR報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)，建立語法自 動(dòng)機(jī)，語法結(jié)構(gòu)如圖 2 所示；METAR 報(bào)告包含 METAR1, 0BCC2, 0TIME3, Wind4, Visibility5,
WW6, Cloud7, CAV0K8, Temperature9, PressurelO, Other 11, NIL 12,METAR 報(bào)告語法結(jié)構(gòu) 也可以描述成以下形式
<METAR>=METAR+<OBCC>+<OTime><ffind><Visibility><ww><Cloud><TemperatureXPr essure><Other>
在這些氣象要素中，某些要素是必需的，也有些要素是可以省略或者用另外的形式描 述，其中一些分支結(jié)構(gòu)例如〈Other〉、<ww>，也可以用下面的形式描述 <METAR>=METAR+<0BCC>+<0Time>+ “NIL”
<ffind><Visibility><ww><Cloud>=<ffind><Visibility><wwXCloud>|CAVOK 此處NIL代表空?qǐng)?bào)，如果報(bào)文有OTL，仍然認(rèn)為是合法報(bào)文，但是不作任何處理； 其中<WindXVisibility><ww><Cloud>=<Wind><Visibility><ww><Cloud> | “CAV0K”， CAV0K代表天氣現(xiàn)象良好，報(bào)文中有CAV0K的時(shí)候，可以沒有能見度(vi sibi 1 ity )，天氣現(xiàn) 象(ww)，云組要素值(cloud)；<ww>=<ww> | e , <0ther>=<0ther>| e 。上述表示中OBCC代表航站代碼，OTime代表觀測(cè)時(shí)間，Wind、Visibi 1 ity、Cloud、 Temperature、Pressure分別代表風(fēng)、可見度、云、溫度、氣壓組信息；
步驟2)建立METAR報(bào)告風(fēng)組的詞法結(jié)構(gòu)如圖3所示，風(fēng)組要素的電碼格式如下所示
其中，
i、風(fēng)向3位數(shù)字或者VRB。ddd平均分向，以度為單位，向小于100度時(shí)，前面必須加 0。00CT360度，分辨率10度，此處不判斷方向范圍；
ii、風(fēng)速2位或3位數(shù)字。前面可以加P，表示大于某一速度，風(fēng)向、風(fēng)速不明用///// 表不；
iii、重大風(fēng)速變化fmfm2位數(shù)字，前面可以加P，表示大于某一速度，可以省略；
iv、KMH、KT此處不換算為MPS的情況；
v、重大的風(fēng)向變化dndndn、dxdxdx分別3位數(shù)字，可以省略；
vi、風(fēng)向和最大風(fēng)速字段表示不明時(shí)，可以用/////編報(bào)。建立風(fēng)組要素的詞法結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖中有9個(gè)狀態(tài)，一個(gè)字符串從開始狀態(tài)成 功到達(dá)結(jié)束狀態(tài)，表示這個(gè)符串是一個(gè)風(fēng)組的詞語。圖2用于識(shí)別風(fēng)組的字符串。其中， <wind>為初態(tài)，若在初態(tài)之下輸入“VBR”或者3位數(shù)字，轉(zhuǎn)入狀態(tài)1 ；在狀態(tài)1下輸入字符 “P”或者空，轉(zhuǎn)入狀態(tài)3 ；在狀態(tài)3下輸入2位或者3位數(shù)字，轉(zhuǎn)入狀態(tài)4 ；在狀態(tài)4下，輸入 字符“G”，轉(zhuǎn)入狀態(tài)5 ；輸入字符串“KMP”或“KT”或“MPS”，則轉(zhuǎn)入狀態(tài)6 ；在狀態(tài)5，輸入字 符“P”，則仍然在狀態(tài)5 ；在狀態(tài)6下，輸入3位數(shù)字，則轉(zhuǎn)入狀態(tài)7 ；在狀態(tài)7下，輸入字符 “V”，則轉(zhuǎn)入狀態(tài)8 ；在狀態(tài)8下，輸入3位數(shù)字，則轉(zhuǎn)入狀態(tài)9 ；狀態(tài)9直接轉(zhuǎn)入終態(tài)。步驟3)建立METAR報(bào)告能見度組的詞法結(jié)構(gòu)如圖4所示，能見度組要素的電碼格 式如下所示VVVVNDVVXVXVXVXDV
i、主導(dǎo)能見度4位數(shù)字。如果無觀測(cè)，則編////；
ii、主導(dǎo)能見度方向NE、SE、SW、N、E、S、W、NDV可以省略；
iii、最小能見度4位數(shù)字?？梢允÷?；
iv、最小能見度風(fēng)向NE、SE、SW、N、E、S、W、NDV可以省略；
建立能見度要素的詞法結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中有11個(gè)狀態(tài)，一個(gè)字符串從開始狀態(tài)成 功到達(dá)結(jié)束狀態(tài)，表示這個(gè)字符串是一個(gè)能見度組的詞語。其中，〈visibility〉為初態(tài)，若 在初態(tài)之下，輸入“///”，則直接進(jìn)入終態(tài)；如輸入1位數(shù)字，則進(jìn)入狀態(tài)3 ；如輸入4位數(shù) 字，則進(jìn)入狀態(tài)1 ；如輸入1或2位數(shù)字SM，則進(jìn)入狀態(tài)2 ；從狀態(tài)1直接進(jìn)入狀態(tài)8 ；狀態(tài)2 直接進(jìn)入狀態(tài)7 ；在狀態(tài)3下，若輸入1位數(shù)字，則進(jìn)入狀態(tài)4 ；在狀態(tài)4下，如輸入“/”，則 進(jìn)入狀態(tài)5 ；在狀態(tài)5下，如輸入“/”，則進(jìn)入狀態(tài)6 ；在狀態(tài)6下，若輸入“SM”，則進(jìn)入狀態(tài) 7 ；狀態(tài)7直接進(jìn)入狀態(tài)1 ；狀態(tài)8直接進(jìn)入狀態(tài)9 ；在狀態(tài)9之下，如輸入‘NDV’或‘NE’或 ‘SE，或‘SW，或‘NW，或‘N，或‘E，或‘S，或‘W，，則進(jìn)入狀態(tài)9 ；狀態(tài)9直接進(jìn)入終態(tài)。步驟4)建立METAR報(bào)告云組的詞法結(jié)構(gòu)；云組要素的電碼格式如下所示
i、該組不可以省略，如果在3種描述方式中選擇垂直能見度+云狀進(jìn)行描述時(shí)，云狀字 段可以省略，其中NsNsNs表示云量；垂直能見度用VVhshshs格式表示；SKC代表晴空。ii、NsNsNs為3位字符；hshshs3位數(shù)字；云狀3位字符；
iii、NsNsNs取值為:FEW(少云，1-2個(gè)八分量)、SCT (疏云，3-4個(gè)八分量)、BKN(多 云，5-7個(gè)八分量)、0VC (陰天，8個(gè)八分量)，所述八分量是表示云占天空的比例。建立云組要素的詞法結(jié)構(gòu)如圖5所示圖中有8個(gè)狀態(tài)，一個(gè)字符串從開始狀態(tài)成 功到達(dá)結(jié)束狀態(tài)，表示這個(gè)字符串是一個(gè)云組的詞語。其中，<cloud>為初態(tài)。若在初態(tài)之 下，輸入“////”，則進(jìn)入終態(tài)；輸入“SKC”或者“NSC”或者“NCD”，則進(jìn)入終態(tài)；輸入“VV”， 則進(jìn)入狀態(tài)4 ；如輸入“FEW”或者“SCT”或者“BKN”或者“0VC”，則進(jìn)入狀態(tài)1。在狀態(tài)1之 下，如輸入3位數(shù)字，則進(jìn)入狀態(tài)2。在狀態(tài)2之下，若輸入“CB”或者“TCU”或者“///”，則 仍保留在狀態(tài)2。在狀態(tài)4之下，若輸入3位數(shù)字，則進(jìn)入終態(tài)。步驟5)建立METAR報(bào)告溫度組的詞法結(jié)構(gòu)；溫度組要素的電碼格式如下所示 T’ T’ /T’ dT’ d
i、該組不可以省略
ii、為2位數(shù)字。前面加M表示負(fù)數(shù)
建立溫度要素的詞法結(jié)構(gòu)如圖6所示，圖中有6個(gè)狀態(tài)，一個(gè)字符串從開始狀態(tài)成功到 達(dá)結(jié)束狀態(tài)，表示這個(gè)符串是一個(gè)溫度的詞語。其中，〈Temperature〉為初態(tài)。在初態(tài)之下， 若輸入M，則進(jìn)入狀態(tài)1 ；如輸入2位數(shù)字，則進(jìn)入狀態(tài)3。在狀態(tài)3之下，如輸入“/”，則進(jìn) 入狀態(tài)4。在狀態(tài)4之下，若輸入“M”，則仍然保持在狀態(tài)4 ；若輸入2位數(shù)字，則狀態(tài)終態(tài)。步驟6)建立METAR報(bào)告氣壓組要素的詞法結(jié)構(gòu)；氣壓組要素的電碼格式如下所 示
QPHPHPHPH
i、該組不可以省略
ii、Q表示Q或者A
iii、PHPHPHPH表示4位數(shù)字。則建立氣壓要素的詞法結(jié)構(gòu)如圖7所示，圖中有5個(gè)狀態(tài)，一個(gè)字符串從開始狀態(tài) 成功到達(dá)結(jié)束狀態(tài)，表示這個(gè)符串是一個(gè)氣壓組的詞語。其中，〈Pressure〉為初態(tài)。若在初 態(tài)之下，若輸入“A”，則進(jìn)入狀態(tài)1 ；若輸入“Q”，則進(jìn)入狀態(tài)2。在狀態(tài)1之下，若輸入4位 數(shù)字，則進(jìn)入狀態(tài)3。在狀態(tài)2之下若輸入4位數(shù)字，則進(jìn)入狀態(tài)3。狀態(tài)3直接進(jìn)入終態(tài)。步驟7)輸入一段民用航空天氣報(bào)告，如，METAR=“METARKPIA012354Z00000KT9SMR ABRSCT025BKN0350VC06516/14A3010"o步驟8)以“空格”為分隔符，將所輸入航空天氣報(bào)告分割成各報(bào)文字符串，將得到 的報(bào)文字符串放入目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組，其中的航空天氣報(bào)告分割步驟如下
1)查找第一個(gè)分割詞；
82)截取從當(dāng)前位置到分割詞，放入報(bào)文字符串?dāng)?shù)組；
3)從當(dāng)前位置繼續(xù)查找下一個(gè)分割詞，直到字符串結(jié)束。用分割詞將報(bào)文句子分解成token (token代表一個(gè)可以被識(shí)別字符串)，得 到報(bào)文要素={tokenl, token2, token3,……tokenn}用分割詞將報(bào)告句子分解成token (token代表一個(gè)可以被識(shí)別字符串，然后得到報(bào)告要素={tokenl，token2，token3,…… tokenn}={ ‘METAR， ， ‘KPIA，， ‘012354Z，， ‘00000KT， ， ‘9SM，， ‘RA，， ‘BR，， ‘SCT025，， ‘BK N035’，‘0VC065’，‘16/14’，‘A3010，}。步驟9)建立多模匹配模型；將報(bào)文的結(jié)構(gòu)定義為必須存在的，或者可能存在 的兩種模式，就是將語法結(jié)構(gòu)定義為基本結(jié)構(gòu)和次要結(jié)構(gòu)。如圖METAR報(bào)告的語法結(jié) 構(gòu)，我們定義下列結(jié)構(gòu)為METAR報(bào)告的基本結(jié)構(gòu)<METAR>，<0BCC>，<0TIME>，<WIND>， 〈VISIBILITY〉，<CL0UD>，其余結(jié)構(gòu)為次要結(jié)構(gòu)，如圖8所示。步驟10)設(shè)定回溯邊界C，該回溯邊界C代表當(dāng)某一個(gè)模式字符串找不到時(shí)，向 后移動(dòng)的距離，也是匹配失敗后，向前回溯的距離，回溯邊界C是根據(jù)語法結(jié)構(gòu)來定義規(guī)范 函數(shù)，規(guī)范函數(shù)是一個(gè)以語法結(jié)構(gòu)的層次為因變量的函數(shù)，該規(guī)范函數(shù)的取值即是回溯邊 界。根據(jù)METAR報(bào)告的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)定回溯邊界為C=2 ；回溯邊界C代表模式串和報(bào)文字符 串進(jìn)行匹配的時(shí)候，匹配失敗的最大次數(shù)。對(duì)于METAR報(bào)告，C=2，當(dāng)當(dāng)前模式串P[i]和報(bào) 文字符串E[j]匹配失敗的時(shí)候，報(bào)文字符串最大會(huì)嘗試性的向下尋找2步(就是分別判斷 E[j+l]，E[j+2]是否和 P[i]相匹配)。步驟11)啟動(dòng)帶回溯的有限狀態(tài)機(jī)，對(duì)報(bào)告解碼
a)用正則表達(dá)式來表示模式字符串?dāng)?shù)組中的字符串；
b)用第j個(gè)目標(biāo)字符串E[j]去匹配第i個(gè)P[i]模式字符串，其中l(wèi)^jg爾;
c)如果匹配成功，則i++，j++，進(jìn)行目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組和模式字符串?dāng)?shù)組中下一個(gè)字符 串的匹配；
d)若E[j]和P[i]不匹配，則判斷E[j+l]、E[j+2]和P[i]是否匹配，如果E[j+1]匹 配成功，則E[j]和E[j+1]交換位置，從E[j+1]和P[i+1]位置開始匹配，如果E[j+2]匹配 成功，則E[j]和E[j+2]交換位置，從E[j+1]和P[i+1]位置開始匹配，否則，跳過P[i]模 式，從P[i+1]和E[j]開始匹配；
e)重復(fù)步驟b)-c)或b)-d)，直到目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組或模式字符串?dāng)?shù)組結(jié)束，即i=n或
j=m。P[l...i...n] = { ‘METAR，，‘KPLA，，‘012354Z，，‘00000KT，，‘9SM，，‘RA，，‘BR，， ‘SCT025，， ‘BKN035，， ‘0VC065，， ‘16/14，， ‘A3010， }；
E[i j m] = {<METAR>, <0BCC>, <0TIME>, <WIND>,〈VISIBILITY〉，<ffff>, <CL0UD>, <Temperature>, <Pressure>,......}；
按照有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行處理，如果每一個(gè)模式代表一種狀態(tài)，到來一條報(bào)告進(jìn)入這個(gè)自 動(dòng)機(jī)，如果我們?nèi)匀灰宰罨镜哪Ｊ阶址甒indlXWind2XVisibilityXwWXCloud>為 例(其中<WindlXVisibilityXCloud>為基本結(jié)構(gòu)，<Wind2Xww>為次要結(jié)構(gòu))，輸入報(bào)告 仍然和上面所列舉的一樣。根據(jù)上面所寫的回溯算法，當(dāng)需要進(jìn)入該模式的時(shí)候，相當(dāng)于將 三個(gè)字符串輸入，進(jìn)行匹配，如果有一個(gè)能夠正常匹配的話，則代表該模式匹配成功；如果 失敗，模式都轉(zhuǎn)向下一個(gè)狀態(tài)，進(jìn)行繼續(xù)比較比較，直到要素字符串或者模式字符串有一個(gè)結(jié)束，則匹配過程就結(jié)束了。如果目標(biāo)字符串提前結(jié)束，則會(huì)直接結(jié)束(如圖9所示，虛線部 分)。步驟12) —般而言，報(bào)告會(huì)出現(xiàn)各種的異常，包括基本結(jié)構(gòu)異常也能盡可能的處 理。以下列問題為例，設(shè)“<0TimeXWindlXWind2XVisiblityXffffXTemperatureXPressu re>
〈Other〉” 為模式字符串，并且“〈OTimeXWindlXVisibilityXTemperatureXPres sure〉” 為基本結(jié)構(gòu)，“012354ZRABR9SMSCT025BKN0350VC06516/14A3010” 為目標(biāo)字符串， 如果按照嚴(yán)格的語法結(jié)構(gòu)，由于沒有基本結(jié)構(gòu)<Windl>，這個(gè)目標(biāo)字符串不合法，但是， 這樣的話，<Visibility><TemperatureXPressure>正確的結(jié)構(gòu)都不能夠被識(shí)別；另外， 〈Visibility〉和<ffff>字符串也出現(xiàn)了逆序。如圖10所示，報(bào)告的解碼算法能夠正常的處理這種情況，首先判斷模式<0Time>， 012354匹配模式<0Time>成功；將字符串“RABR9SM”輸入<.ffindl>狀態(tài)，沒有符合匹配模 式的字符串，則跳過<Windl>模式；同時(shí)自動(dòng)機(jī)根據(jù)輸入字符，判斷并不是<Wind2>，則交給 模式〈Visibility〉；繼續(xù)將字符串“RABR9SM”輸入模式〈Visibility〉，9SM匹配成功，同時(shí) 交換9SM和BR，輸入字符串變?yōu)椤?SMBRRA” ；按照同樣的辦法，輸入“BRRASCT025”到狀態(tài) <WW>,匹配模式<ffff>成功；然后依次匹配模式〈Temperature〉，〈Pressure〉，因此直接到達(dá) 結(jié)束狀態(tài)。報(bào)告的解碼算法運(yùn)用偽代碼描述如下
步驟13)輸出匹配結(jié)果。將報(bào)告字符串(目標(biāo)字符串)和詞法結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)起來。匹配結(jié) 果為 <0BCC>=KPIA， <0TIME>=012354， <WIND>=00000KT, <VISIBILITY>=9SM, <ffff>=RABR, <CL0UD>=SCT025BKN0350VC065，如圖 11 所示。接口和定義
本接口和定義是建立的構(gòu)建METAR報(bào)告語法結(jié)構(gòu)和詞法結(jié)構(gòu)的靜態(tài)模型。
1)類結(jié)構(gòu)總述，如下表所示
3) SaElement 類說明
4)正則表達(dá)式說明
權(quán)利要求
一種航空天氣報(bào)告的解碼方法，其特征在于，該方法步驟如下(1)運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述方式來構(gòu)造、表示航空天氣報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)，建立語法自動(dòng)機(jī)；(2)根據(jù)航空天氣報(bào)告的電碼格式來構(gòu)造航空天氣報(bào)告中風(fēng)組、能見度組、云組、溫度組、氣壓組的詞法結(jié)構(gòu)，建立相應(yīng)的詞法自動(dòng)機(jī)；(3) 輸入一段航空天氣報(bào)告；(4)以“空格”為分隔符，將所輸入的航空天氣報(bào)告分割成各報(bào)文字符串，將得到的報(bào)文字符串放入目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組；(5)建立多模匹配模型，將報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)定義為基本結(jié)構(gòu)和次要結(jié)構(gòu)，并將基本結(jié)構(gòu)的字符串存儲(chǔ)構(gòu)成模式字符串?dāng)?shù)組；(6)啟動(dòng)有限狀態(tài)機(jī)，通過目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組中的字符串與模式字符串?dāng)?shù)組中相匹配，實(shí)現(xiàn)航空天氣報(bào)告解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解碼方法，其特征在于所述步驟(5)之后，還設(shè)定回溯邊界 C，該回溯邊界C代表當(dāng)某一個(gè)模式字符串找不到時(shí)，向后移動(dòng)的距離，也是匹配失敗后，向 前回溯的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的解碼方法，其特征在于所述步驟(1)語法自動(dòng)機(jī)中的各狀態(tài) 對(duì)應(yīng)于航空天氣報(bào)告中包含的識(shí)別組、風(fēng)、能見度、現(xiàn)在天氣、云、溫度、氣壓、補(bǔ)充信息，航 空天氣報(bào)告的語法結(jié)構(gòu)描述如下<METAR>=METAR+<OBCC>+<OTime><ffind><Visibility><ww><Cloud><TemperatureXPr essure><Other>,或 <METAR>=METAR+<OBCC>+<OTime>+ "NIL",此處NIL代表空?qǐng)?bào)，如果報(bào)文有OTL，仍然認(rèn)為是合法報(bào)文，但是不作任何處理；其中<WindXVisibility><ww><Cloud>=<Wind><Visibility><ww><Cloud> | “CAVOK”， CAVOK代表天氣現(xiàn)象良好，報(bào)文中有CAVOK的時(shí)候，可以沒有能見度(visibility)，天氣現(xiàn) 象(ww)，云組要素值(cloud)；<ww>=<ww> I ε ,<0ther>=<0ther>| ε 0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的解碼方法，其特征在于所述步驟(2)中詞法自動(dòng)機(jī)中的各狀 態(tài)對(duì)應(yīng)于語法自動(dòng)機(jī)中包含的風(fēng)組、能見度組、云組、溫度組、氣壓組中一個(gè)字符串從初始 狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)所經(jīng)歷的變換過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的解碼方法，其特征在于所述步驟(4)中航空天氣報(bào)告的分割 是先從輸入的航空天氣報(bào)告中查找第一個(gè)分割詞；然后截取從當(dāng)前位置到分割詞的字符構(gòu) 成一個(gè)字符串，將得到的字符放入目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組；從當(dāng)前位置繼續(xù)查找下一個(gè)分割詞，直 到航空天氣報(bào)告結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的解碼方法，其特征在于所述回溯邊界C是根據(jù)語法結(jié) 構(gòu)來定義規(guī)范函數(shù)，規(guī)范函數(shù)是一個(gè)以語法結(jié)構(gòu)的層次為因變量的函數(shù)，該規(guī)范函數(shù)的取 值即是回溯邊界C，回溯邊界C代表當(dāng)模式串和報(bào)文字符串進(jìn)行匹配的時(shí)候，匹配失敗的最 大次數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的解碼方法，其特征在于設(shè)定回溯邊界C=k，則如果第一次匹配失敗，就判斷E[j+l]、E[j+2]……E[j+k]和P[i]是否匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的解碼方法，其特征在于所述步驟(6)中對(duì)報(bào)告解碼，設(shè)回溯 邊界C=2，P[i]為模式字符串?dāng)?shù)組中第i個(gè)模式字符串，E[j]為目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組中第j個(gè) 目標(biāo)字符串，具體解碼步驟如下a)用正則表達(dá)式來表示模式字符串?dāng)?shù)組中的字符串；b)用第j個(gè)目標(biāo)字符串E[j]去匹配第i個(gè)P[i]模式字符串，其中c)如果匹配成功，則i++，j++，進(jìn)行目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組和模式字符串?dāng)?shù)組中下一個(gè)字符 串的匹配；d)若E[j]和P[i]不匹配，則判斷E[j+l]、E[j+2]和P[i]是否匹配，如果E[j+1]匹 配成功，則E[j]和E[j+1]交換位置，從E[j+1]和P[i+1]位置開始匹配，如果E[j+2]匹配 成功，則E[j]和E[j+2]交換位置，從E[j+1]和P[i+1]位置開始匹配，否則，跳過P[i]模 式，從P[i+1]和E[j]開始匹配；e)重復(fù)步驟b)-c)或b)-d)，直到目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組或模式字符串?dāng)?shù)組結(jié)束，即i=n或j=m。
全文摘要
本發(fā)明涉及航空天氣報(bào)告的解碼方法，屬于氣象資料處理以及氣象信息抽取領(lǐng)域。該方法運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述方式，并根據(jù)航空天氣報(bào)告的電碼格式構(gòu)造出語法自動(dòng)機(jī)和詞法自動(dòng)機(jī)；然后，將報(bào)文輸入自動(dòng)機(jī)，查找出報(bào)文內(nèi)容中的多個(gè)模式字符串，識(shí)別報(bào)文中的氣象要素；最后，顯示多模匹配結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文的解碼；方法中引入有限狀態(tài)機(jī)，運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的描述方式建立的航空例行天氣報(bào)告語法分析和詞法分析，使其結(jié)構(gòu)更加明確，提高了報(bào)告解碼的有效性；建立航空天氣報(bào)告詞法結(jié)構(gòu)，使得報(bào)告翻譯之后，可以用計(jì)算機(jī)語言表述。詞法結(jié)構(gòu)和語法結(jié)構(gòu)較電碼結(jié)構(gòu)更容易理解,并且簡(jiǎn)化氣象報(bào)文相關(guān)程序開發(fā)的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)G06F17/27GK101853248SQ20101018435
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者張吉楠, 曹奎, 鄭逢斌, 郭拯危, 陳志國(guó) 申請(qǐng)人:河南大學(xué)