机载防撞系统TCAS
机载防撞系统介绍
机载防撞系统飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统（TCAS:Traffic Alert and Collision Avoidance System）欧洲航空体系称为机载防撞系统（ACAS：Airborne Collision Avoidance System）），两者实际上的含义、功能是一致的。
防撞系统可显示飞机周围的情况，并在需要时提供语音告警，同时帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险，这些都有助于避免灾难性事故的发生。
下面以TCAS为例讲述。
TCAS 的历史可追溯到1955年，当时本迪克斯航空电子公司（目前并入霍尼韦尔公司）的J．S．Morrell博士发表了“碰撞物理”一文。
其中包括确定进近飞机间接近速率的计算机算法，这也是研究所有防撞系统的基础。
在20世纪60年代和七十年代，该公司为美国陆军和美国联邦航空管理局（FAA）研制了数架原理样机，并在80年代后期获得了FAA对TCAS的首次鉴定。
原理：在二次雷达用应答机确定飞机的编号、航向和高度的原理上，把询问装置装在飞机上，使飞机之间可以显示相互之间的距离间隔，从而使驾驶员知道在一定范围内飞行的航空器之间的相互间隔及时采取措施，避免碰撞。
和二次雷达一样，TCAS系统需要飞机上都装有应答机才有作用。
关于二次雷达可参考航空管制雷达的类型组成和功能：TCAS主要由询问器、应答机、收发机和计算机组成。
监视范围一般为前方30海里，上、下方为3000米，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。
）TCAS的询问器发出脉冲信号，这种无线电信号称为询问信号，与地面发射的空中雷达交通管制信号类似。
当其他飞机的应答器接收到询问信号时，会发射应答信号。
TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。
同时根据方向天线确定方位，为驾驶员提供信息和警告，这些信息显示在驾驶员的导航信息显示器上。
tcas 标准
tcas 标准TCAS（Traffic Collision Avoidance System）是一种空中交通碰撞避免系统，主要用于飞机之间的空中交通冲突避免。
它是目前世界上航空器上安装规模最大的、应用最广泛的航空安全设备之一。
TCAS旨在通过提供良好的避免措施来减少飞机之间的冲突风险，保障航空交通的安全。
TCAS标准提供了与其他飞机的领域内和领域外交流，以及与地面控制的交流。
通过这些交流和共享的数据，TCAS能够提供准确的空中交通信息和冲突预警，并向驾驶员提供相关建议。
该系统通过使用雷达和全球定位系统（GPS）等技术手段，实时监测飞机的位置、速度、高度等参数，从而确定可能出现冲突的目标。
TCAS系统可分为TCAS I和TCAS II两种类型。
TCAS I主要用于民航飞机，能够标识潜在的冲突目标，并为驾驶员提供相关警告。
而TCAS II不仅能够提供冲突目标警报，还可以根据冲突的严重程度向驾驶员提供具体的指示，以帮助驾驶员进行适当的避免行动。
TCAS系统通过两个操作模式来实现交通冲突避免。
当飞机与其他目标之间存在冲突时，系统将进入“协同操作模式”。
在这种模式下，TCAS会与其他飞机的TCAS系统进行通信和协调，以制定出避免冲突的行动方案。
当两个飞机间的水平距离足够近时，TCAS系统会向驾驶员发出警告，指示其适当地上升或下降，以避免撞击。
与此同时，TCAS系统还能通过监测其他飞机的运动状况来保持飞机之间的最佳间隔。
当飞机与其他目标之间没有冲突风险时，系统将进入“独立操作模式”。
在这种模式下，TCAS系统会根据飞机的位置和速度自动计算出最佳的爬升或下降速度，以保持安全间隔。
TCAS标准的提出和应用，使得空中交通事故的发生率得以大幅降低。
这一系统的成功应用不仅极大地提高了飞行安全水平，也为航空运输业提供了巨大的推动力。
随着技术的不断发展，TCAS系统也在不断进行升级和改进，以满足日益增长的航空交通需求。
总而言之，TCAS标准是一种在航空器上广泛应用的空中交通碰撞避免系统。
TCAS系统
ATC/TCAS面板对TCAS的控制
（4）TA（交通咨询） 此时在应答机正常工作的基础上，TCAS也正常工作，可在 需要时产生交通咨询， 但仍不能产生决断咨询。 （5）TA/RA（决断咨询） 工作方式开关置于TA/RA（决断咨询）位，应答机和TCAS 均处于全功能状态。 不同控制盒的形式以及工作方式开关的设置、名称、顺序均 可能与此有所不同，但其基本功能是相同的。 2、监视范围选择开关 有的TCAS控制盒上设置有一个监视范围选择开关，用于选 择监视范围为正常（N）、上方（ABOVE）或下方 （BELOW ）。 控制盒上其它功能开关的功用与应答机相关。
TCAS虚假信号判别
正常情况下，TCAS判明有与本机存在潜在危险接近的 飞机时，会提前20-48秒钟发出交通咨询（TA）警告，在TA 发出后本机对入侵飞机连续监视大约15秒钟后，如果入侵飞 机与本机的危险接近情况仍存在，则本机的TCAS会发出垂 直方向决断咨询（RA）提醒飞行员避让。
而虚假TCAS警告出现的情况如下： （1）TA和RA之间的时间间隔很短，TA出现后很快（几秒 钟）转化为RA；（2）直接出现RA而不出现TA；（3）突然 出现TA/RA，然后TA/RA持续很短时间（一般几秒钟）消 失；（4）本机周围空域无其它飞机的情况下发出TA，可通 过地面ATC确认；（5）TCAS发出RA警告后，机组按照 TCAS提示操纵飞机爬升或下降后，TCAS仍显示入侵飞机 与本机的距离和方位始终保持不变，飞行员可通过地面ATC 确认。
TCAS虚假信号原因
ATC无法证实却在飞机上发生的TCAS虚假警告的 潜在原因和特点：
(2) 潜在原因- TCAS接收到其他飞机应答机的错误/干扰应答 信号: (f) 多路径信号: TCAS询问和/或应答机应答的多路径反射会 造成虚假的航迹出现在错误的范围内。这种事件在水域上空 低高度时发生为典型事件。 (g) 飞机编队：军方飞机编队飞行会产生双重目标现象。 (h) C模式地面交通：当发现目标显示一直随机的忽有忽无 时，这通常是地面交通工具造成的。只有当飞机到达1700英 尺无线电高度以下的时候TCAS才过滤掉地面交通工具C模 式交通应答。
飞机防撞系统TCAS
飞机防撞系统可显示飞机周围的情况，有效地辅助飞机驾 驶员主动搜寻和目视发现可能的空中交通冲突，并在需要时 提供语音告警，同时帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险， 这些都有助于避免灾难性事故的发生。
飞机防撞系统TCAS简介
TCAS有三类： TCAS Ⅰ:能侦测上7000英尺下10000英尺，前15至40海里，发 现有其它飞机接近时，提前40余秒警告飞行员对方飞机位置和 高度，称为交通咨询(TA， Traffic Advisory)，语音警告： “Traffic！Traffic！ Traffic！” TCAS Ⅱ:第二代空中防撞系统，目前最广泛使用，会用声音 及显示警告飞行员，称为决断咨询Resolution Advisory （RA）,并会语音提示避撞动作，如“Climb！ Climb Climb！”“Descend！ Descend！ Descend!”，另外一架飞 机会有相反警告。 TCAS Ⅲ：第三代空中防撞系统，除了有上下避撞措施还有左 右避撞措施。
飞机防撞系统TCAS简介
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。 最终导致美国国会立法要求实施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 和一架私人飞机空中 相撞。
飞机防撞系统TCAS侦测范围
飞机防撞系统TCAS侦测范围
飞机防撞系统TCAS侦测范围
TCAS无威胁交通目标显示
TCAS接近交通目标显示
TCAS的工作原理
TCAS的工作原理TCAS的工作原理飞机上的防撞系统美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统TCAS:Traffic Alert and Collision Avoidance System欧洲航空体系称为机载防撞系统ACAS Airborne Collision Avoidance System两者实际上的含义、功能是一致的。
防撞系统可显示飞机周围的情况并在需要时提供语音告警同时帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险这些都有助于避免灾难性事故的发生。
下面以TCAS为例。
TCAS的历史可追溯到1955年当时本迪克斯航空电子公司目前并入霍尼韦尔公司的JSMorrell博士发表了碰撞物理一文。
其中包括确定进近飞机间接近速率的计算机算法这也是研究所有防撞系统的基础。
在20世纪60年代和七十年代该公司为美国陆军和美国联邦航空管理局FAA研制了数架原理样机并在80年代后期获得了FAA对TCAS的首次鉴定。
TCAS设备外型原理在二次雷达用应答机确定飞机的编号、航向和高度的原理上把询问装置装在飞机上使飞机之间可以显示相互之间的距离间隔从而使驾驶员知道在一定范围内飞行的航空器之间的相互间隔及时采取措施避免碰撞。
和二次雷达一样TCAS系统需要飞机上都装有应答机才有作用。
关于二次雷达可参考航空管制雷达的类型组成和功能TCAS主要由询问器、应答机、收发机和计算机组成。
监视范围一般为前方30海里上、下方为3000米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。
TCAS的询问器发出脉冲信号这种无线电信号称为询问信号与地面发射的空中雷达交通管制信号类似。
当其他飞机的应答器接收到询问信号时会发射应答信号。
TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。
同时根据方向天线确定方位为驾驶员提供信息和警告这些信息显示在驾驶员的导航信息显示器上。
浅谈机载防撞系统(TCAS)
Ａ ＯＤ Ｎ Ｅ Ｓ Ｓ Ｅ ”的缩 写 。中文通 常译 为 交通 警戒及 防 Ｖ ＩＡ Ｃ Ｙ Ｔ Ｍ 撞 系统 ” Ｔ Ａ 系统是 一个独 立 的空 中使 用 的提醒 系统 ． 用 。 Ｃ Ｓ 使 Ａ ＣＢ Ｔ Ｒ Ｓ方式或 者 ＭＯ Ｅ Ｄ Ｓ方式 询问入侵 飞机 的 Ａ Ｃ应 答机 ．探 Ｔ 测 是否存在 入侵飞机 ，并 监视和 连续计算 是否存 在相撞 的危 险 提供 Ｔ 、Ｒ Ａ Ａ显 示 ，警 告信号 。Ｔ Ａ Ｃ Ｓ系统对信 号 的灵 敏度和 精 度 有很高 的要求 ， 大量 的数据计 算是其提 供高精 度 电子 识别 的基 础 ， 加上机 上复杂 恶劣 的电磁环境 ．造成 了各 型飞机 上 Ｔ Ａ 再 ＣＳ 系统故障率相 对较 高的情 况。 为一名机 务人 员 ， 作 在故 障发生 后 ， 应 如何 采取 排故方 案 ，使故 障在最 短 时间内得 到处理 呢７现 在 让 我们 以 ７ ７ ３ 飞机 为例 ． Ｔ Ａ 对 Ｃ Ｓ系统 的概况进 行 阐述 。
Ｔ Ａ Ｆ Ｉ：Ｔ Ａ 计算 机故 障或 计算 机工 作 的最低 输入 Ｃ Ｓ ＡＬ Ｃ Ｓ 信 号 无效 Ｔ ＰＡ Ｔ Ｂ Ｔ Ａ Ｔ Ｏ Ｎ ／ Ｏ Ｎ ：表示 顶部 或底 部天 线故 障 Ｔ Ｉ ／ Ａ ＤＳ 表示 一部 或 二部 无线 电高度 表故 障 。 Ａ ＤＳ Ｒ Ｉ Ｐ Ｐ 但 是我 们 经 常遇 到 的 是飞 机 在 空 中 短 时 间 出 现 的 Ｔ Ａ ＣＳ Ｆ Ｌ 而 －Ｎ 地 面则 完全 正 常 ，这就 需要 我们 熟 练 的掌握 系统 ＡＩ 的组成 和 工作 原理 ．以减 少排故 的时 间。通 过维 护手 册 ．我们 可 以知道 到 ，造成 出现 “Ｔ Ａ ＡＩ Ｃ ＳＦ Ｌ ”信 息 的主要原 因有 ： （ ）从应 答机 、无线 电高 度表 和 Ｅ Ｉ 示系 统输 入的信 １ Ｆ Ｓ显 号故 障 。 （）Ｔ Ａ 天 线或 天线 馈线 持续 故 障 。 ２ ＣＳ （）从 Ｓ模 式应 答机 到 Ｔ Ａ ３ Ｃ Ｓ计 算机 的 Ａ ＩＣ４ ９ Ｒ ２ 数据 Ｎ 总线 中数 据失 效或 数据 丢失 。 （）Ｔ Ａ 计 算机 内部 故 障或 内部 电源故 障 。 ４ ＣＳ （）从磁 航 向或 无线 电高 度表 来的 错误 数据 。 ５ （）围绕 Ｔ Ａ ６ Ｃ Ｓ和应答 机 的射 频环 路测试 故 障 。 根据 这些 故 障原 因再 结合 工作 中遇 到 的实 际情 况 我们 总 结 了一些 常见 的故 障源 来分 析 它们 的特 点。
ATC_TCAS概述
ATC_TCAS概述
ATC（航空交通管制）和TCAS（空中交通碰撞防止系统）是航空领域
中两个重要的安全措施，旨在确保航空器的安全和防止空中碰撞。
空中交通碰撞防止系统（TCAS）是一种主动的防碰撞系统，旨在增强
航空器的安全性。
这个系统通过使用航空器之间的交流，发出警告并提供
避免碰撞的建议。
TCAS通过接收附近航空器的无线电信号和侦测系统，
计算并分析航空器之间的位置和速度，从而确定潜在的碰撞风险。
如果系
统检测到即将发生碰撞的情况，它会发出警告给飞行员，并提供具体的建议，如改变飞行高度或方向。
ATC和TCAS是独立但相互补充的安全措施。
ATC通过监控航空器的飞
行状况、提供导航指令、协调航空器之间的间隔等措施，确保航空器的安全。
而TCAS则在航空器无法与ATC建立有效通信或ATC系统故障时，通
过识别潜在的碰撞风险并提供建议来确保航空器的安全。
这两个系统在不同的层面上工作。
ATC负责监控大范围的空域和多个
航空器之间的交通情况，通过指示航空器选择不同的高度和/或航线来避
免碰撞。
TCAS则在更局部的范围内运行，并专注于检测潜在的碰撞风险，并发出警告和建议给直接相关的航空器。
总之，ATC和TCAS是航空领域中两个重要的安全措施。
ATC通过监控
航空器运动和提供导航指令，确保航空器的安全。
而TCAS作为一种主动
的防碰撞系统，通过警告和建议，帮助航空器避免碰撞风险。
机载防撞系统在空管中的案例分析
机载防撞系统在空管中的案例分析摘要:交通警戒及空中防撞系统简称TCAS。
它是一种能够完全独立于地面电台工作的最新机载电子设备。
本文首先介绍了机载防撞系统的概念、组成和分类,浅析了机载防撞系统的工作原理。
最后对机载防撞系统在空管中的一些案例进行了深入的分析,提出TCAS作为避撞的最后防线,应该保证其可靠性、提高与空管的协调和兼容。
1.机载防撞系统的基本概念、组成及分类1.1机载防撞系统的基本概念机载防撞系统,全称为空中交通预警和防撞系统(TCAS),是一种基于机载二次监视雷达应答机的应答信号,在空中飞机之间具有潜在冲突时向飞机驾驶员提供警告信息的装置。
TCAS可显示飞机周围的情况,并在需要时提供语音告警,同时帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险,这些都有助于避免灾难性事故的发生。
TCAS作为一种不依赖于地面空中交通管制系统的机载设备,对于减少和防止航空器相撞、保证飞行安全具有重要作用。
简单地说,TCAS其实就是一个小型的机载二次监视雷达(SSR)。
它在航空器飞行过程中能够接收到与自己距离较近并安装了SSR应答机的航空器的基本信息,包括航空器的位置、高度、运动方向和速度等信息。
TCAS通过对这些基本信息进行处理,能够对两机(或多机)之间的安全性进行分析和评估,然后针对得出的安全性结论做出相应的反应(包括TA(Traffic Alert)一一交通警戒信息和RA(Resolution Advisory)一一决策信息),提醒航空器驾驶员采取相应的措施进行监视或避让,以达到防止航空器空中相撞的目的。
1.2机载防撞系统的系统组成TCAS由无线电发射机和接收机、方向天线、计算机以及座舱显示器组成。
TCAS发射的无线电信号称为询问信号,与地面发射的空中雷达交通管制信号类似。
当其他飞机的应答器接收到询问信号时,会发射应答信号。
TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。
同时根据方向天线确定方位。
如果其他飞机的应答器可提供高度数据,则TCAS可显示该飞机的相应高度以及该飞机是在爬升还是在下降。
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机载防撞系统TCASⅡ
钱琛
（中国民用航空飞行学院空管学院四川广汉618307）
摘要：介绍了机载防撞系统TCASⅡ的功用，其上提供的信息与此系统的基本工作原理。
关键词：机载防撞系统TCASⅡ功用EHSI 工作原理
一、机载防撞系统的功用
TCASⅡ可提供本机邻近空域中的交通状况显示，发出交通咨询TA并能在确实存在潜在的危险接近时提前向机组发出决断咨询（解脱咨询）RA。
TCASⅡ所提供的决断咨询回避措施为垂直机动咨询：爬升(clime)或下降（decent）。
二、TCASⅡ在EHSI上提供的信息
TCASⅡ能提供入侵（相遇）飞机的相对位置等图象信息，相关的字符信息，以及与交通咨询、解脱咨询相关联的语音提醒信息等，显示在TCAS的专用显示器、电子飞行仪表系统或其它显示器上。
显示在EHSI或导航显示器ND上的TCAS信息主要是入侵飞机的图像及其相对位置、威胁等级等。
（1）入侵飞机的相对位置。
（2）威胁等级——以四种不同的符号来表示对本机威胁等级不同的飞机：
➢一般（其它）飞机以空心的菱形图案表示；
➢邻近飞机显示为实心的菱形；
➢发出交通咨询的飞机的图象为黄色的圆形；
➢交通咨询伴随有语音提醒信息“TRAFFIC,TRAFFIC”(“交通，交通”)。
➢解脱咨询的飞机为红色的矩形图案。
三、TCASⅡ在EADI上提供的信息
1、EADI可用于显示TCAS所发出的解脱咨询信息。
解脱咨询信息是本机为回避入侵飞机所应采取的垂直机动措施，如爬升、下降等
TCAS除了可以提供各种视觉信息发出交通咨询或解脱咨询信息外，还同时以合成语音来提醒飞行员。
四、EFIS控制合对TCAS显示的控制
由于TCAS系统需利用EHSI和EADI 来显示交通咨询和解脱咨询等信息，所以与EFIS控制合的上的有关控制元件的设置有关。
（1）EHSI的工作模式
➢在EHSI工作于NA V、VOR/ILS、MAP 模式时，可以显示TCAS的信息。
（2）TFC按钮
➢只有在按下TFC按钮后，EHSI才可以显示TCAS的有关信息。
（3）距离选择
➢TCAS的显示距离决定于EHSI控制合上的距离选择开关。
由于TCAS的监视
范围较小，所以为观察TCAS提供的交
通信息，通常选用较小的距离，如20、
10海里。
五、TCAS系统的基本工作原理
1、TCAS的信息获取
TCAS是通过“收听-询问-应答”方式获取监视空域中其它飞机的信息的。
TCAS 接收机收听其它飞机的应答信号或断续发射信号，从而感知周围空域中其它飞机的存在。
TCAS计算机的防撞信息获取过程，不依赖于地面ATC雷达。
在获得所需的信息后，TCAS计算机即对所监视的飞机的运动趋势进行分析评估，重点监视那些对本机可能构成威胁的飞机的运动状况，并将所监视的飞机的相对位置以及威胁等级显示在显示器上。
必要时，计算机即发出相应的交通咨询或决断咨询。
上述信息的获取与威胁评估过程是不间断地进行并实时地更新的。
2、TCAS的询问信号
（1）、模式A、C呼叫询问
➢TCAS计算机通过模式A、C询问，获得相遇飞机的信息，计算该飞机的距
离，并利用方向性天线来测量其方位。
（2）、TCAS对模式S应答机的询问与信息获取
➢TCAS计算机按24位地址码对这类飞机进行S模式的询问，获得该机的高度
信息，计算该飞机的距离，并利用方向
性天线来测量其方位。
➢在相遇飞机的应答机为S模式应答机且装备TCAS的情况下，本机的TCAS
计算机即可与该机建立基于S模式数
据链的空-空协调关系。
➢空-空协调关系建立后，双方的TCAS 计算机即可确定由哪一方来控制回避
机动，并保证所发出的垂直避撞机动咨
询为互补性的。
3、TCAS计算机与其它系统的交连
输入信息：
➢主要包括无线电高度、航向、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。
L波段设备的相互抑制：
➢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28μs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：
➢近地警告系统的产生的“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。
六、总结
TCAS可以提供语言建议警告，计算机可以计算出监视区内30架以内飞机的动向和可能的危险接近，使驾驶员有25－40秒的时间采取措施。
它的使用提高了飞行的安全性，目前新生产的大、中型客机上TCAS 都已成为标准装备。