空中交通防撞系统

空中防撞系统TCAS,中国民航大学电子信息工程学院,2,Contents,IntroductiontoTCASFunctionofTCASTCASAlerAreaTCASInformationPrincipleofTCASTCASComponentsTCASInterfaceTCASSignalformatsTCASDisplay,3,TCAS概述,TCASI能够侦测上下7000至10000呎，前后15至40海里，发现有航机接近时，会提前40秒警告飞行员对方飞机的高度和位置。第二代空中防撞系统（TCASII），是目前最被广泛使用的，会用声音及显示警告飞行员，称为ResolutionAdvisory（RA），并且会用语音指示避撞的动作，例如：“Climb！Climb！Climb！”“Descend！Descend！Descend！”。别架飞机若有装TCAS，也会有相反的警告发出来。第三代空中防撞系统（TCASIII），除了有上下避撞措施之外，还增加左右避撞能力。Honeywell公司是唯一一家生产所有类型TCAS的制造商，超过一半的TCAS产品都是出自该公司。ICAO:thecarriageofACASIIhasbeenmandatoryworldwidefrom1-1-2005forallcivilianturbine-enginedaircraftcarryingmorethan19passengersorwiththemaximumtake-offmassmorethan5700kg,4,TCASFunction,5,TCASInformation,根据入侵机的相对距离和方位，以及威胁等级在EHSI或EADI上显示视觉信息：Others（其它）：相对高度大于1200英尺、小于2700英尺，或距离在6海里以上。Proximity（接近）：相对高度等于或小于1200英尺，且距离在6海里以内。TrafficAdvisory（交通咨询）：系统判明的与本机存在潜在危险接近的飞机，TCAS会提前一定时间（2048秒）发出交通咨询。音频ResolutionAdvisory（决断咨询）：在对已判明为交通咨询的飞机连续监视约15秒后，如果该机与本机危险接近的状况仍然存在，则TCAS会发出解脱咨询。,6,TCASInformation,7,TCASInformation,8,TCASInformation,9,TCASInformation,10,TCASInformation,11,TCASInformation,12,TCASInformation,13,语音信息含义TRAFFIC,TRAFFIC交通，交通CLIMB,CLIMB爬升，爬升DESCEND,DESCEND下降，下降INCREASECLIMBINCREASECLIMB增大爬升，增大爬升INCREASEDESCENDINCREASEDESCEND增大下降，增大下降CLIMB,CROSSINGCLIMBCLIMB,CROSSINGCLIMB爬升，穿越爬升爬升，穿越爬升DESCEND,CROSSINGDESCEND下降，穿越下降CLIMB,CLIMBNOWCLIMB,CLIMBNOW爬升，现在爬升爬升，现在爬升DESCEND,DESCENDNOWDESCEND,DESCENDNOW下降，现在下降下降，现在下降ADJUSTVERTICALSPEED,ADJUST调节垂直速度，调节MORNITORVERTICALSPEED监视垂直速度MAINTAINVERTICALSPEED,MAINTAIN保持垂直速度，保持MAINTAINVERTICALSPEEDCROSSINGMAINTAIN保持垂直速度保持穿越CLEAROFCONFLICT冲突解除TCASTESTTCAS自检TCASTESTOKTCAS自检通过TCASTESTFAILTCAS自检失败,TCASInformation,14,TCASAlertArea,15,TCASAlertArea,16,TCASPrinciple,17,TCASPrinciple,18,TCASPrinciple,19,TCASPrinciple,20,TCASPrinciple,21,TCASPrinciple,22,Horizontaltest:timetoreachtheClosestPointofApproach(CPA)(orDMODdistanceiftheclosurerateislow)Verticaltest:timetoreachco-altitude(orZTHRiftheaircraftaresteady)TheTA/RAthresholdvaluesincreasewiththealtitudeThebearingisnottakenintoaccount(onlyusedforthedisplay)TheTAorRAisissueddependingupontherelevantthresholdsRAsenseselection:objectiveofsafeverticaldistanceALIM,co-ordinationIftheintruderdoesnottransmititsaltitude,therewillbenoRA,TCASPrinciple,23,ILLUSTRATIONOFTHEHORIZONTALTEST,35seconds,Intruder,TCAS,Thecollisionavoidancecriterionisagenerallyatimeparameter,TCASPrinciple,24,LOWCLOSURERATE,Airspeed,Closurerate,Airspeed,Intruder,TCAS,Theclosureratecanbeloweveniftheairspeedsarehigh.,TCASPrinciple,25,VERTICALTEST,35seconds,Intruder,TCAS,Thetimeremainingtoco-altitudeiscomparedtotriggeringtimethreshold(here35seconds),Incaseofsteadyaircraft,currentverticaldistanceiscomparedtoverticalthresholdZTHR(e.g.800ft),TCASPrinciple,26,ALERTS:TRAFFICADVISORY,Thresholds:horizontal:20to48s(orDMOD=0.3to1.3NM)vertical:20to48s(orZTHR=850or1,200ft)Auralannunciation:Traffic,traffic”Intruder:solidambercircleHelpstothevisualacquisitionoftheintruderPreparesthecrewforapossibleRANomaneuvershouldbemadeifthereisnovisualacquisitionNoassociatedphraseology,TCASPrinciple,27,ALERTS:RESOLUTIONADVISORY,Thresholds:horizontal:15to35s(orDMOD=0.2to1.1NM)vertical:15to35s(orZTHR=600to800ft)Auralannunciations:climb,descend,increaseclimb,increasedescent,monitorverticalspeed,etcDisplayofarangeofverticalspeedsorpitchestoavoidObjective:asafeverticaldistanceALIMvaryingfrom300to700ftAnRAtakesintoaccountallexistingthreatsTheRAintensityischeckedandrevised,ifnecessary,everysecond,TCASPrinciple,28,THRESHOLDVALUESFORTCASIIV7.0,*vtt:verticalthresholdtest(processingof1,000-ftleveloffgeometries),TCASPrinciple,29,RASENSESELECTION,ThedownwardsensewillachieveALIM,theupwardsensewillnot.Thedownwardoptionisthereforeselected,TCASPrinciple,30,RAWITHOUTALTITUDECROSSING,BothdownwardandupwardsenseswillachieveALIM.TheupwardsenseisselectedbecauseitpreventstheTCASaircraftfromcrossingthroughtheintrudersaltitude,TCASPrinciple,31,RAWITHALTITUDECROSSING,TheupwardsenseisnotsufficienttoachieveALIM.Thedownwardsense(Crossingdescenthere)RAischoosen,howeveritisreallyissuedonlywhenthecurrentverticalseparationislessthan600ft(intrudersteady)or850ft(intruderevolutingtowardtheownaircraft).Allthesecasesarerare.,TCASPrinciple,32,INCREASERATERA,ThethreatincreaseitsdescentratetowardsTCASaircraftaftertheinitial“descent”RAisissued,TCASPrinciple,33,RAREVERSAL,TCASPrinciple,34,MODECTARGETON-THE-GROUNDDETERMINATION,TCASPrinciple,35,POSSIBLEINITIALRAs,TCASPrinciple,36,TCASSystemArchitecture,37,TCASSystemArchitecture,38,TCASSystemArchitecture,S模式应答机TCAS计算机天线显示器控制板,39,TCASSystemArchitecture,40,TCAS的方向性天线,TCASSystemArchitecture,41,TCAS天线的方向性,TCASSystemArchitecture,42,TCAS计算机,TCASSystemArchitecture,43,TCAS计算机的基本功用,监视邻近空域中的飞机；获取所跟踪飞机的数据；进行威胁评估计算；产生交通咨询或决断咨询等。,TCASSystemArchitecture,44,ATC/TCAS控制面板,TCASSystemArchitecture,45,控制面板,TCASSystemArchitecture,46,TCASSystemArchitecture,控制面板,47,TCASInterface,48,TCASInterface,49,TCASInterface,TCAS计算机通过ARINC数据总线与S模式应答机实现数据交换。S模式应答机通过一条ARINC429数据总线，将有关信息输往TCAS计算机；TCAS计算机则利用另一条ARINC429数据总线，将有关信息输往S模式应答机。S模式应答机输送给TCAS计算机的信息中，包括由大气数据计算机系统获得的高度信息、来自控制面板的各种信息等。TCAS计算机与控制面板的信号交连XPNDR/TCAS控制面板对TCAS计算机的模式等控制信息，是通过S模式应答机再输送给TCAS计算机的。飞机的24位地址码由应答机上的程序销钉输入应答机。,50,TCASInterface,EFIS控制面板对TCAS显示的控制（1）EHSI的工作模式（NAV、VOR/ILS、MAP）（2）TFC按钮（3）距离选择（小距离：5、10、20）TCAS与EFIS显示器之间的信号交连TCAS输出的视觉信息，输往两部EFIS的符号发生器，然后再分别输往EHSI和EADI显示。此外，EHSI和EADI显示器必须将其状态信息输送给TCAS计算机，以便TCAS计算机产生交通咨询和解脱咨询等信息。,51,TCASInterface,无线电高度信息输入TCAS在避撞计算中必须利用无线电高度信息。两部无线电高度表输出的数字式高度信息，通过ARINC429数据总线输送给TCAS计算机。航向信息输入航向信息是确定本机飞行轨迹的必要参数。数字式航向信息通过ARINC429数据总线输送给TCAS计算机。大气数据计算机信息输入大气数据计算机产生的有关本机的高度、速度、升降速度等信息，通过ARINC429数据总线输入TCAS计算机。L波段设备的互抑制飞机上的两部应答机、两部测距机和TCAS均工作于L波段。为避免相互干扰，同一时刻只应有一部处于发射状态。在五部L波段设备中的一部开始发射之前，产生一个宽度为28s的外抑制波门加到其它L波段设备，以避免其它L波段设备进入发射状态，并保护其接收设备。来自近地警告系统的抑制信号近地警告系统产生的“低于下滑道”、“拉起”和“风切变”警告信息的优先权高于TCAS的咨询信息，所以，在近地警告系统发出上述三种警告信号时，会抑制TCAS输出交通咨询和解脱咨询。,52,TCASSignalFormat,ModeConlyinterrogation,53,TCASSignalFormat,Whisper-shoutinterrogation,Remark：用来防止同步串扰的一种方案。,54,TCASSignalFormat,Whisper-shoutinterrogation,55,TCASSignalFormat,Whisper-shoutinterrogation,56,TCASSignalFormat,ModeSinterrogation,57,TCASSignalFormat,ModeSinterrogation,数据脉冲P6包含67个数据区。每个数据区的位数示于图中；各数据区的内容如下：第一区为数据子标号，5位，用于表明本询问信号的格式；AP：地址/奇偶校验；AQ：特殊询问；DI：识别符；MA：公共A信息；MU：公共U信息；PC：协议；RL：应答长度；RR：应答请求；SD：特殊符。,58,TCASSignalFormat,ModeSinterrogation,数据脉冲P6包含67个数据区。第一区为数据子标号，5位，用于表明本应答信号的格式；AA：通告的地址；AC：高度码；AP：地址/奇偶校验；CA：应答机的能力；DR：下行链请求；FS：飞行状态；ID：识别码；MB：公共B信息；MV：公共V信息；PI：奇偶/询问识别；RI：空-空应答信息；SL灵敏度等级