航空电子设备 第十章空中交通警戒与防撞系统
空中防撞系统的工作原理
空中防撞系统的工作原理宝子，今天咱们来唠唠空中防撞系统这个超酷的玩意儿。
你想啊，天空那么大，但飞机可不少呢。
就像马路上车多了容易撞一样，飞机在天上也得小心别撞到一起呀。
这空中防撞系统就像是飞机的“小保镖”，时刻警惕着周围的情况。
空中防撞系统呢，它主要是靠各种高科技设备来工作的。
飞机上有好多传感器，这些传感器就像小眼睛一样，到处看呢。
它们能探测到周围其他飞机的位置、高度、速度这些重要的信息。
比如说，一架飞机正在天空中平稳地飞着，它的传感器就不停地在扫描周围的空域。
当传感器发现了附近有其他飞机的时候，这就像是发现了一个可能的“小伙伴”靠得有点近了。
这时候，空中防撞系统就开始发挥它的聪明才智啦。
它会根据探测到的信息，计算出两架飞机的飞行轨迹。
就好像在心里默默地画两条线，看看这两条线会不会交叉。
如果发现这两条线有交叉的趋势，那就意味着有碰撞的危险啦。
一旦判断出有危险，空中防撞系统可不会干等着。
它会马上给飞行员发出警告。
这个警告可有意思啦，会有声音提示，就像有人在飞行员耳边大喊：“小心，前面有飞机，要撞上啦！”同时呢，驾驶舱里还会有灯光闪烁，就像在说：“注意注意，危险危险！”要是情况更紧急呢，这个系统还会给飞机发出指令，让飞机自动改变飞行姿态。
比如说，让飞机稍微上升或者下降一点，或者改变一下飞行的方向。
这就像是在紧急时刻，有人推了飞机一把，让它避开可能的碰撞。
你可以想象一下，就像两个快要撞到一起的小鸟，突然其中一只扑棱一下翅膀飞开了。
而且啊，空中防撞系统还很智能呢。
它不是只考虑自己这架飞机的情况，它还会考虑到周围其他飞机的反应。
因为如果自己这边突然改变飞行轨迹，要是让其他飞机也陷入危险那可不行。
所以它在做出决策的时候，也是经过深思熟虑的。
这个系统还会不断地更新信息。
因为飞机在飞的时候，情况是一直在变化的。
可能刚刚探测到有危险，但是过了一会儿，另一架飞机也改变了飞行方向，危险就解除了。
空中防撞系统就会根据新的情况，重新评估，要是没事了，就会告诉飞行员：“好啦，警报解除啦，可以松口气啦。
空中交通警戒防撞系统的作用及维护
Ａｎ ｄ ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｌ ｅ ｒ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｏｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｖｏ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ｏ ｌ ｅ
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Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａｎ ｄ Ｔｅｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇｙ Ｉ ｎｎ ｏｖ ａｔ ｉ ｏｎ Ｈｅｒ ａ ｌ ｄ
工 业 技 术
空 中交 通 警戒 防撞 系统 的 作 用及 维 护
崔杉 熊力 （ 四川省广汉市 中国民用航 空飞行学 院
四川广 汉 ６ １ ８ ３ ０ ０ ）
摘 要 ： 伴随着空中交通量的日 益增大， 空中交通警戒防撞 系 统（Ｔ Ｃ Ａ Ｓ ） 在保 障飞行安全方面的作用 越 发的重要。 它能够通过对附近的飞机进 行冲突检测， 预测未来可能发生的危险， 提示飞行 员 避免危险。 该文主要 介绍 了 空中交通警戒防撞 系统的重要性 ， 使 用原因及基本原理 ， 并对其
不 可 或 缺 的 设 备之 一 。 但 是 它 内部 结 构 复 杂， 系统 交联 较 多 ， 而 它 对 于 对 信号 的灵 敏
也 越 受 关注 。 空 中交 通 警 戒 防撞 ＴＣＡＳ系统 ２ 度 和精 确 度 要求 较 高 ， 再加 上 电子设 备 舱 复 Ｔ Ｃ ＡＳ 系统 的工作 原理 也 在 日益繁 忙 的 空 中交 通 中， 起 着越 来 越 重 正常 工作 中， ＴＣ ＡＳ 系统 每 隔 一秒 便 会 杂 的 电磁环 境 ， 使得 ＴＣ Ａｓ 系统 的故 障 率 相 要的作用。 ＴＣＡＳ系统 是 一 种完 全 不依 赖 地
飞机交通警戒和防撞系统的工作原理-文档资料
飞机交通警戒和防撞系统的工作原理众所周知在地面防止两车相撞靠的是驾驶员的目视和及时正确的回避措施，那么在空中飞机是怎样防撞的呢？如果当飞行员看到对方飞机时再作出避让那么为时已晚，飞机的安全系数将大大减小。
为了防止两机相撞现在的飞机上都安装了TCAS英文的全称是Traffic Alert and Collision Avoidance System，中文通常译为：飞机交通警戒和防撞系统，我们简称其为防撞系统。
TCAS分为两类：TCAS I和TCAS II，TCAS I仅可提供交通咨询（TA），TCAS II是更先进的TCAS，即可提供交通咨询（TA）又可以提供决断咨询（RA），目前的TCAS 只产生垂直机动指令，还不能产生转弯指令。
那么防撞系统是怎么工作的呢？下面将做详细的介绍。
TCAS向邻近飞机发送询问信号，那些装有空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS）应答机或空中交通管制S模式应答机的飞机响应此询问，TCAS利用这些应答信号计算和它们之间的距离，相对方位和应答飞机的高度。
TCAS在监视区内可以跟踪并评估45架飞机，最大监视区为自身飞机以上和以下8700英尺，前方40海里，在侧面和后方的监视距离较小。
为了减少无线电干扰，管理条例对TCAS的功率有所限制。
它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右，侧向和后向作用距离则更小。
在监视区内的飞机分成4类：解脱咨询（RA）、交通咨询（TA）、贴近交通、其他交通。
当TCAS产生决断咨询（RA）时，意味着情况已达最严重的程度，且伴有语音提示，它提供一个垂直引导操作以保持或增加与另一架飞机的间隔，从而消除两机可能相撞的潜在危险。
机组必须依照TCAS语音进行机动避让，避免发生碰撞。
TCAS系统是由1部TCAS计算机、2个TCAS方向性天线、1个ATC/TCAS控制面板组成。
TCAS计算机是TCAS的主要部件，它控制如下功能：监视、跟踪、咨询、空对空机动操纵协调。
飞机交通警戒和防撞系统基础与排故案例
飞机交通警戒和防撞系统基础与排故案例发布日期：2011-09-13 来源：汕航飞机维修厂作者：李翔字体缩放：我要投稿飞机交通警戒和防撞系统（Traffic Alert and Collision Avoidance System），一般简称其为飞机防撞系统（TCAS）。
此系统可显示飞机周围的情况，并在需要时提供语音警告，同时帮助驾驶员以适当的方式躲避危险。
TCAS常与电子水平状态指示器（EHSI）配合使用，由于EHSI是飞机航迹的基准和参考，对冲突飞机的位置能够非常直观地反映出来，所以有利于飞行员在第一时间内做出与TCAS的要求一致的本能反应动作，从而避免碰撞的灾难性事故发生。
TCAS 系统的发展：开发有效的机载防撞系统是航空工业界多年来的目标。
TCAS研究的历史可追溯到上世纪50年代，1956年，美国民航管理技术发展中心报告指出：“在过去四年间实施的测试结果表明：仅仅一般地使用接近警告设备就会稳定地减少中空相撞的威胁”。
此后，空中交通流量的持续增长导致了对此类设备的极大兴趣。
同时，发生在美国的一系列中空相撞事件，对机载防撞系统的研究和开发起到了重要的推动作用：1956年6月30日在科罗拉多大峡谷上空6500米处，两架民航班机相撞造成128人死亡，民航当局随后启动了对有效防撞系统的研发工作。
1978年，一架轻型飞机在圣地亚哥上空与一架民航班机相撞，导致了美国联邦航空局（FAA）启动对空中交通警戒和防撞系统（TCAS）的研究。
最终导致国会立法要求实施TCAS的事件是1986年8月31日在加利福尼亚洲靠近洛杉矶国际机场的塞里图斯空域内，一架墨西哥航空（Aeromexico）的DC-9和一架私人飞机中空相撞。
美国联邦航空局（FAA）决定在1981年开始实施TCAS 计划。
TCAS 系统对装有信标应答机的飞机进行位置确定和航迹跟踪。
TCAS监视范围一般为前方35英里，上、下方为3000米，在侧面和后方的监视距离较小。
航空电子设备：TCAS空中交通警戒与防撞系统
原理6
原理7
三、探测原理
2、探测原理
3) 对方飞机带有C模式应答机：提供RA和TA。 4) 对方飞机带有A模式应答机
原理8
原理8
三、探测原理
2、探测原理 4) 对方飞机带有A模式应答机：仅提供TA
5) 对方飞机无应答机或应答机不工作
原理9
三、探测原理
2、探测原理 4) 对方飞机带有A模式应答机：仅提供TA 5) 对方飞机无应答机或应答机不工作：无
施－－B737、B747等飞机。 B、ND上显示交通情况，PFD的升降速度带上
显示措施－－A340、A320等。
显示方法2
显示方法3
显示方法4
四、驾驶舱显示
2、符号、数据标记及箭头的含义
符号含义1
符号含义2Biblioteka 符号含义1符号含义12
四、驾驶舱显示
3、对方飞机超出显示范围之外
超出显示范围的显示1
超出显示范围的显示2
超出显示范围的显示2
四、驾驶舱显示
4、对方飞机方位信息丢失
四、驾驶舱显示
5、RA目视措施通告
目视通告1
目视通告11
目视通告11
四、驾驶舱显示
6、RA语音通告
语音通告1
语音通告1
语音通告7
语音通告7
四、驾驶舱显示
7、模式及失效通告
失效通告1
四、驾驶舱显示
8、冲突解除显示
四、驾驶舱显示
8、冲突解除显示 TCAS自动宣布冲突解除，标志：
1)声音信息 CLEAR OF CONFLICT 2)红色实心方块变成其他符号 3)目视措施通告从显示器上消失
五、场景仿真及TCAS控制盒
（一） 场景仿真
737-NG_交通警戒和避撞系统
有效性34—45—00交通警戒和避撞系统 — 介绍概述交通警戒和避撞系统（TCAS ）有助于机组维持与其他装有ATC 应答机的飞机之间的空中交通安全间隔。
TCAS 是一种机载系统，它独立于地面的ATC 系统而工作。
TCAS 向邻近飞机发送询问信号，那些装有空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS ）应答机或一种空中交通管制S 模式应答机的飞机响应此询问，TCAS 利用这些应答信号计算和它们之间的距离，相对方位和应答飞机的高度。
如果响应的飞机并不报告高度，TCAS 不能计算该飞机的高度。
被TCAS 所跟踪着的飞机称为目标。
利用应答信号中的信息和自身飞机的高度，TCAS 算出目标和自身飞机之间的相对运动。
TCAS 然后计算目标将如何在最最接近点（CPA ）贴近自身飞机。
目标被分类列为下列4种中的一种，取决于在CPA 点的间隔和CPA 点将发生的时间：— 其他交通 — 接近交通— 入侵者 — 威胁。
各种目标在显示器上的符号不同。
如果CPA 间隔在某一限度以内，TCAS 向机组提供咨询信息。
TCAS 以机组提供两个等级的咨询信息，即交通咨询（TA ）和解脱咨询（RA ），咨询等级取决于高度和CPA 发生时间和在CPA 处的间隔大小。
交通咨询（TA ）为直至CPA 发生的时间还相对地更远一些，并且CPA 点和入侵目标的间隔相对大一些。
解脱咨询（RA ）为到达CPA 发生的时间相对地很短，并且CPA 点和威胁目标的间隔相对地更小。
交通咨询（TA ）表示了入侵目标的距离、方位和相对高度（如果已知其高度的）。
解脱咨询（RA ）还向机组发出目视的和语音指令，明确那里是离开威胁目标的安全的垂直间隔。
TCAS 还和另一架装有TCAS 的飞机通信，协调其飞行动作防止相撞。
缩略语abs 绝对 abv 高于 ADIRU大气数据惯性基准组件AGL 高于地面 AI 高度指示器 ant 天线34—45—00—001 R e v 6 09/08/2000有效性34—45—00交通警戒和避撞系统 — 介绍arpt 机场ATC 空中交通管制ATCRBS 空中交通管制雷达信标系统 BITE 机内自检设备 blw 低于cds 通用显示系统 CPA 最最接近点 CPU 中央处理器 CTR 中央、中心 DEU 显示电子组件 DME 测距设备、测距仪EFIS 电子飞行仪表系统 Exp 扩展的（扇形的） FDAU 飞行数据采集组件 FL 飞行高度层、飞行高度 FPM 每分钟×英尺，即 尺/分fwd 向前、前方 gnd 接地、地面 GPWC近地警告计算机grd 接地、地面 iIdent 识别、识别码 IF 中频、中间频率 INT 询问机 I/O 输入/输出 L 左LED 发光二极管 max 最大 MHz 兆赫 NCD 无计算数据 NM 海里，即里 norm 正常 R 右 RA 解脱咨询 rel 相对34—45—00—001 R e v 6 09/08/2000有效性34—45—00REU 远距电子组件 RF 无线电射频、射频 R/T 接收机/发射机、收发机 stby 待用 sw 电门 TA 交通咨询 TAS 真空速TAU 到达最近点时间 TCAS 交通警戒和避撞系统 tfc 交通 trk 航迹VOR 甚高频全切信杆 VSI 垂直速度指示器 Wpt 航路点 Xfr 转换 Xpndr 应答机有效性 34—45—00交通警戒和避撞系统 —介绍34—45—00—001 R e v 6 11/15/2000有效性34—45—00TCAS — 概述概述交通警戒和避撞系统（TCAS ）向其他飞机发射信号并接收其他飞机的信号，以获取其高度、距离和方位数据。
I 型机载空中交通告警和防撞系统(TCAS I)机载设备
编号：CTSO-C118a局长授权批准：中国民用航空技术标准规定I型机载空中交通告警和防撞系统（TCAS I）机载设备1. 目的本技术标准规定（CTSO）适用于为I型机载空中交通告警和防撞系统（TCAS I）机载设备申请技术标准规定项目批准书（CTSOA）的制造人。
本CTSO规定了I型机载空中交通告警和防撞系统（TCAS I）机载设备为获得批准和使用适用的CTSO标记进行标识所必须满足的最低性能标准。
2. 适用范围本CTSO适用于自其生效之日起提交的申请。
按本CTSO批准的设备，其设计大改应按CCAR-21-R4第21.353条要求重新申请CTSOA。
3. 要求在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的I型机载空中交通告警和防撞系统（TCAS I）机载设备应满足RTCA/DO-197A《I型主动空中交通告警和防撞系统(Active TCAS I)最低运行性能标准》（1994.9.12）第2.1节和第2.2节的要求，以及RTCA/DO-197A Change 1（1997.7.29）对第2节的修订。
a．功能本CTSO的标准适用于提供可靠交通警告和防撞功能的设备，该设备预期用于装有应答机的航空器上。
b. 失效状态类别（1）本CTSO第3.a节定义的功能失效会导致重大的失效状态。
（2）本CTSO第3.a节定义的功能丧失属微小的失效状态。
（3）设备的设计保证等级应至少与这种失效状态类别相对应。
c. 功能鉴定应按RTCA/DO-197A第2.4节中试验条件，证明设备性能满足要求。
d. 环境鉴定应按RTCA/DO-197A第2.3节中试验条件，采用该设备适用的标准环境条件和试验程序，证明设备性能满足要求。
申请人可采用除RTCA/DO-160G以外其它适用于I型机载空中交通告警和防撞系统（TCAS I）机载设备的标准环境条件和试验程序。
注：通常情况下，RTCA/DO-160D（包括Change 1和Change 2）或早期版本不再适用，如果使用该版本则需按照本CTSO第3.g节中的偏离要求进行证明。
空中交通警戒与防撞系统原理
空中交通警戒与防撞系统原理
空中交通警戒与防撞（ATC）系统是航空业的基础设施之一，旨在通过严格的
控制和管理措施，确保航空运输的安全性与可靠性。
空中交通警戒与防撞系统的基本设施包括航空塔台（ATC）和识别监视系统（Mode S）。
航空塔台（ATC）具有分发指令和监控机场空中环境运行状况的能力，识别监视系统（Mode S）可实时识别飞机的飞行轨迹，使飞机运动信息可以迅速地传达给空中交通管制员，通过信息流处理实现空中交通领域的数据库功能，使机场维持工程可以提供更加精准可靠的路线。
空中交通警戒与防撞系统的应用有多种，其中最重要的应用是实时的空中交通
控制功能和飞行管理功能。
首先，空中交通警戒与防撞系统根据飞行高度、航空器所在位置及航空器运动速度等信息，向航空器分发指令，以保证空中交通的流畅并防止航空器之间碰撞。
其次，根据天气情况，空中交通警戒与防撞系统能够对飞行管制区及路线的禁飞状态进行监控，从而避免安全问题的发生。
在日益变化的环境下，ATC系统的作用日趋显著，当前的ATC系统的发展势头
显著，各种勘测与管理软件的普及及研发，使得ATC系统更加完善，为民用航空管理提供了更大的帮助，可实现更为有效地空域管理。
ATC系统对空中交通安全及航空安全承担着至关重要的职责，提供了强有力的
技术支持，为塔台航空管理提供服务和保障。
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六、运行限制和机组程序
1、当飞机的爬升能力受到性能限制时，不能发布 CLIMB信息；
2、无线电高度低于1450英尺，INCREASE DESCENT 被抑制；
六、TCAS的运行抑制
六、运行限制和机组程序
1、当飞机的爬升能力受到性能限制时，不能发布 CLIMB信息；
2、无线电高度低于1450英尺，INCREASE DESCENT 被抑制；
第十章 空中交通警戒与防撞系统
Traffic alert and Collision Avoidance System
TCAS
内容
一、概述 二、TCAS2的组成 三、TCAS2的工作原理 四、TCAS2的驾驶舱显示 五、场景仿真和TCAS2控制板 六、运行限制和机组程序 七、小结及复习思考题
一、概述
1、发展概况 1956年在科罗拉多大峡谷上空两架客机
相撞－－航空界开始防撞研究。 60年代末 ACAS－－航空器防撞系统 70年代 BCAS－－信标防撞系统 80年代 TCAS－－空中交通警戒与 防撞系统
一、概述
2、功用 通过应答机相互通话，探测和跟踪邻近
空域。根据接近程度，向机组提供警告和推 荐避让措施。
法探测。
三、探测原理
3、冲突解除 TCAS自动宣布冲突解除。 冲突解除后，机组应将飞机返回至冲
突发生前的许可剖面。
四、驾驶舱显示
1、采用的显示方法 1) VSI－TA/RA显示器：MD－90等飞机上
显示方法1
四、驾驶舱显示
1、采用的显示方法 2) EFIS上显示： A、ND上显示交通情况，PFD的俯仰区显示措
六、TCAS的运行抑制
六、运行限制和机组程序
1、当飞机的爬升能力受到性能限制时，不能发布 CLIMB信息；
2、无线电高度低于1450英尺，INCREASE DESCENT 被抑制；
3、无线电高度低于1000英尺时，DESCEND被抑制； 4、无线电高度低于500英尺时，不能发布任何RA； 5、无线电高度低于400英尺时，TA声音被抑制； 6、出现GPWS警告时，TCAS的所有声音警告被抑制；
3、无线电高度低于1000英尺时，DESCEND被抑制；
六、TCAS的运行抑制
六、运行限制和机组程序
1、当飞机的爬升能力受到性能限制时，不能发布 CLIMB信息；
2、无线电高度低于1450英尺，INCREASE DESCENT 被抑制；
3、无线电高度低于1000英尺时，DESCEND被抑制； 4、无线电高度低于500英尺时，不能发布任何RA；
无方位
无高度报告
协调反向
迎面 400节的接近率
后方 200节的接近率
迎面 600节的接近率
迎面 1000节的接近率
后方 400节的接近率
Dallas 起飞干扰
（二） TCAS控制盒
控制盒1
控制盒
（二） TCAS控制盒
正常工作位：TA/RA位 TA位的使用：两机向靠得很近的平行跑道进
近时； 目视情况下向其他飞机有意识 地靠近时。 TEST位：仅在STBY下有效
六、TCAS的运行抑制
六、运行限制和机组程序
1、当飞机的爬升能力受到性能限制时，不能发布 CLIMB信息；
2、无线电高度低于1450英尺，INCREASE DESCENT 被抑制；
3、无线电高度低于1000英尺时，DESCEND被抑制； 4、无线电高度低于500英尺时，不能发布任何RA；
5、无线电高度低于400英尺时，TA声音被抑制；
现目视和音响措施通告。
三、探测原理
2、探测原理 1) 对方飞机带有TCAS2
原理1
原理2
原理3
定义2
定义2
原理4
三、探测原理
2、探测原理 1) 对方飞机带有TCAS2：提供TA和RA，同时 协调避让。 2) 对方飞机带有S模式应答机：提供TA和RA
3) 对方飞机带有C模式应答机
原理5
原理6
原理7
三、探测原理
2、探测原理
3) 对方飞机带有C模式应答机：提供RA和TA。 4) 对方飞机带有A模式应答机
原理8
原理8
三、探测原理
2、探测原理 4) 对方飞机带有A模式应答机：仅提供TA
5) 对方飞机无应答机或应答机不工作
原理9
三、探测原理
2、探测原理 4) 对方飞机带有A模式应答机：仅提供TA 5) 对方飞机无应答机或应答机不工作：无
一、概述
3、分类 TCAS1－－仅提供接近警告 TCAS2－－既提供接近警告，又推荐在垂 直方向的避让措施 TCAS3－－既提供接近警告，又推荐在 垂直方向和水平方向的避让措施， 由于技术原因，停止发展。 TCAS4－－取代TCAS3
分类图
二、TCAS2的组成
组成图
二、TCAS2的组成
1、S模式应答机 2、TCAS计算机 3、天线 4、显示器 5、控制板
7、模式及失效通告
失效通告1
四、驾驶舱显示
8、冲突解除显示
四、驾驶舱显示
8、冲突解除显示 TCAS自动宣布冲突解除，标志：
1)声音信息 CLEAR OF CONFLICT 2)红色实心方块变成其他符号 3)目视措施通告从显示器上消失
五、场景仿真及TCAS控制盒
（一） 场景仿真
功能测试 模式
施－－B737、B747等飞机。 B、ND上显示交通情况，PFD的升降速度带上
显示措施－－A340、A320等。
显示方法2
显示方法3
显示方法4
四、驾驶舱显示
2、符号、数据标记及箭头的含义
符号含义1
符号含义2
符号含义1
符号含义12
四、驾驶舱显示
3、对方飞机超出显示范围之外
超出显示范围的显示1
超出显示范围的显示2
超出显示范围的显示2
四、驾驶舱显示
4、对方飞机方位信息丢失
四、驾驶舱显示
5、RA目视措施通告
目视通告1
目视通告11
目视通告11
四、驾驶舱显示
6、RA语音通告
语音通告1
语音通告1
语音通告7
语音通告7
四、驾驶舱显示
三、探测原理
1、定义
定义1
定义1定义2定义3Fra bibliotek定义4
三、探测原理
1、定义 碰撞区：TCAS2定义的一个三维空间。 警戒区：离碰撞区边缘还有20－48秒的一
段空域。 警告区：离碰撞区边缘还有15－35秒的一
段空域。
三、探测原理
1、定义 交通警戒信息TA：当对方飞机进入警戒区 时发布：该飞机用一橙色实心圆表示，发 布声音信息：TRAFFIC－－TRAFFIC 决策信息RA：当对方飞机进入警告区时发 布：对方飞机用一红色实心方块表示，出