空中交通告警与防撞系统性能影响因素分析
空中交通告警与防撞系统性能影响因素分析
翟宁;刘心刚;鲍中
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】2017(0)S1
【摘要】在高密度空域中,存在大量的飞机之间的询问信号及应答信息。
空域信号之间在频率上、时间上都有可能会发生重叠,形成干扰,最终影响到飞机之间监视跟踪性能。
本文在简要介绍了空中交通告警与防撞系统的背景、功能以及基本工作原理的基础上,针对高密度空域环境下,影响空中交通告警与防撞系统性能的因素进行了归纳和分析,对于同步干扰、异步干扰、多径干扰等进行了阐述及影响分析。
并且针对不同的影响情况,归纳出相应的解决措施。
【总页数】4页(P104-107)
【关键词】交通告警与防撞系统;同步干扰;异步干扰;多径干扰
【作者】翟宁;刘心刚;鲍中
【作者单位】中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V243;V328.3
【相关文献】
1.空中相撞的视觉，心理因素分析及防撞原则 [J], 郭为民;吴士星
2.空中交通告警与防撞系统的发展和应用 [J], 贾绍文;霍立平
3.空中交通警戒和防撞系统专利状况分析—以霍尼韦尔公司为视角 [J], 孟腾;陶颖;
吴莎
4.空中交通管制员人为差错及其影响因素分析 [J], 杜亚倩;张聊东
5.空中交通管制员职业紧张及其影响因素分析 [J], 高茁铭
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空中交通管理系统中的冲突预测与安全性分析
空中交通管理系统中的冲突预测与安全性分析空中交通管理系统是保障航空安全、提高空域利用效率的重要手段，其核心任务之一是冲突预测与安全性分析。
冲突预测是指提前发现飞机之间可能发生的冲突情况，以便及时采取措施避免事故的发生。
安全性分析则是对系统的安全性进行评估和分析，识别潜在的风险并采取相应的措施加以应对，以保障空中交通系统的稳定和安全运行。
首先，冲突预测是空中交通管理系统中的关键任务之一。
在空中交通系统中，飞机的飞行路径是由地面空中交通管理部门根据流量、航路和策略进行规划和控制的。
然而，由于众多因素的影响，如天气、飞机间的距离等，飞机之间可能会出现冲突情况。
因此，在空中交通管理系统中，冲突预测的任务是通过利用飞机的位置、速度和航迹等信息，预测出潜在的冲突并进行警示，以便采取相应的措施避免飞机之间的碰撞。
冲突预测主要依赖于空中交通管理系统中的航空雷达、自动相关监视等系统的数据。
这些系统能够实时监测飞机的位置和速度等信息，并将这些数据传输到地面的空中交通管理中心。
通过分析这些数据，空中交通管理人员可以预测出可能出现的冲突情况，并及时发出警报或调整飞机的航路，从而避免飞机之间的碰撞。
其次，安全性分析是保障空中交通系统安全运行的重要环节。
安全性分析的目标是评估系统的安全性能，并识别潜在的风险因素，以便采取相应的措施进行控制和管理。
在空中交通管理系统中，安全性分析主要包括风险评估、事故调查和安全管理等方面的工作。
风险评估是对系统中可能发生的风险进行分析和评估。
通过对系统的各个环节进行综合分析，识别出潜在的风险因素，并对其进行评估和优化。
这样可以帮助空中交通管理部门了解系统中存在的风险，并制定相应的控制措施和规范，以降低事故的发生概率。
事故调查是对已经发生的事故进行分析和研究，寻找事故的原因和责任，并提出相应的改进措施。
通过彻底调查事故的原因，可以从根本上改善空中交通系统的安全性能，提高系统的安全性。
安全管理则是对空中交通系统中各种风险因素进行管理和控制，制定相应的安全规范和措施，完善安全管理制度，确保飞机和旅客的安全。
ADS—B对于TCAS性能影响的技术研究
ADS—B对于TCAS性能影响的技术研究作者：孟繁栋胡应东来源：《科技资讯》2015年第18期摘要：随着航空业在我国的迅猛发展，空中交通的密度越来越大，空域安全的问题越来越突出，交通告警和防撞系统（TCAS）由于可以为机组提供决断咨询（RA）而提高了航空运营的安全性水平。
TCAS使用二次雷达数据，因此理论上来讲广播式自动相关监视（ADS-B）可以通过提供更精确的位置数据来提高TCAS的性能。
该文分析了ADS-B对于改善TCAS性能的可行性，同时对所述方案进行了仿真研究，结果表明ADS-B对于改善TCAS性能具有优化作用，可为后续TCAS性能优化工作提供支持。
关键词：交通告警和防撞系统广播式自动相关监视性能影响仿真分析中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0041-02安全是航空工业的生命，尽管现代空中交通管理已经显著提高了航空工业的安全水平，然而空中冲突的风险仍然存在并需要全面关注和解决。
随着空中流量的显著增加，美国民航局（FAA）预测未来20年内空中冲突的风险将增加300%，该预测是推动防撞系统发展的主要动力。
在1993年之前，民航飞机上没有机载设备用于指引飞行员避免潜在的空中冲突事件。
在一系列空中冲突发生，尤其是1978年圣地亚哥空难发生之后，FAA开始强烈关注TCAS的发展。
总的来说，TCAS用于辅助飞行员在正常的空中管理程序失效之后仍可维持充足空中安全间隔的机载设备。
在TCAS之前，飞行员依靠管制员来提醒附近可能存在冲突飞机的风险，而管制员依靠地面二次雷达接收应答机提供的位置、高度信息来管理交通。
这种方式的巨大问题是在二次雷达无法覆盖的区域，管制员无法获得有效的信息。
这种情况下，为飞行员提供独立有效的方法以维持充足的空中间隔显得至关重要，这种实际的需求直接促进了TCAS的发展。
1 TCAS和ADS-B简介1.1 交通告警和防撞系统（TCAS）目前，TCAS是独立运行的交通防撞和告警系统[1]，它为装备了应答机以及TCAS的飞机提供空中防撞的保护。
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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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。
关于TCAS故障定位及排故的相关探讨
关于TCAS故障定位及排故的相关探讨摘要交通告警和防撞系统TCAS是飞机飞行中的关键系统，对飞机飞行安全有很大的影响。
本文通过研究TCAS线路及工作原理，从分系统、结构特性以及与实际应用结合，明确TCAS系统遇到故障时采取归类判断分析，并进一步结合故障发生时飞机的实际状态，争取能够快速定位故障，减短飞机停场时间。
一、概述交通告警和防撞系统TCAS是飞机飞行中的关键系统，对飞机飞行安全有很大的影响。
TCAS是一种机载系统，可帮助飞行机组与地面空中交通管制维持安全间隔。
它与空中交通管制应答机一起联合工作，为驾驶员提供附近空域飞机的飞行情况，预测飞机之间的潜在威胁，在飞机之间可能出现冲突时给予驾驶员提示，避免撞机事件的发生。
二、TCAS组成和工作原理（一）TCAS组成某型民机TCAS由1个交通告警和防撞系统收发机、一个定向天线和一个全向天线（选装时将以一个定向天线替代）组成。
（二）TCAS工作原理TCAS系统通过探测附近空间飞机的存在，在附近有飞机与本机距离过近存在安全威胁时，发出警告信息来提示驾驶员。
TCAS发射询问信号到附近飞机上的空中交通管制应答机，并利用应答机的应答信息进行处理得出附近飞机的航迹。
通过这一数据，TCAS能估算出潜在的威胁。
TCAS利用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，从而得到附近每架应答飞机的相对位置。
高度信息由应答机提供。
（三）应答机引发的故障应答机是TCAS系统正常运行的关键交联系统，在某型民机中，应答机装有两部且功能一致。
TDR的故障类型大致分为：内部故障、S模式地址无效输入、RIU（即无线电接口装置）信号无输入、TDR输出信号无效。
此类故障在排故时较为简单判断，即使驾驶舱页面无有效反馈，也可通过地面试验：TCAS的自测试以及ATC的自测试来判断，另两部TDR功能和件号一致，也可通过对串1号和2号TDR来辨别故障位置是否转移。
（四）AHRS和RA引发的故障飞机的姿态和高度数据分别由AHRS（即姿态和航向基准系统）和RA（即无线电高度表)提供。
空中交通提醒与防撞系统浅谈
空中交通提醒与防撞系统浅谈作者：杨红梅来源：《科技创新导报》2015年第28期摘要：20世纪中后叶，随着空中交通的迅速发展，一些中心机场的终端区和其他繁忙空域中的飞机密度不断增大，飞机之间的水平间隔和垂直间隔也随之减小。
飞机之间出现危险接近的情况时有发生，甚至空中相撞而机毁人亡。
这种情况下，为防止飞机之间危险接近，保障空中交通安全，航空界做出了不懈的努力。
机载防撞系统的基本设想是研制一种装备在飞机上的电子系统，通过询问和监听周围飞机的应答机，设法监视本架飞机周围空域中其它飞机的存在、位置及运动状况，以使飞行员在明了本机邻近空域交通状况的情况下主动的采取回避措施，防止与其它飞机危险接近。
该文主要讲述了这一机载电子设备——空中交通提醒与避撞系统，即TCAS（Traffic Alert and Collision Avoidance System）。
基本工作原理及在飞机上的应用。
关键词：空中交通提醒与避撞系统交通咨询信息决策信息原理及应用中图分类号：TN958.56 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（a）-0241-02飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通提醒和避撞系统（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。
TCAS的历史可追溯到1956年在科罗拉多大峡谷上空两架客机相撞，受这一事件的刺激，航空界开始防撞概念的研究。
20世纪60年代末70年代初，若干厂家开发了航空防撞系统，但是这款初期防撞系统在繁忙机场区域的正常运营中容易产生高的虚警告，此外，它要求其他飞机也必须装备该类设备。
70年代中期，开发了信标防撞系统，该系统利用空中交通管制雷达信标系统ATCRBS应答机发回的数据来决定对方飞机的距离和高度。
交通提醒与防撞系统介绍及其常见故障分析
À T / A ( 交通咨询) 。在T CA S 计算机所输出的交通咨
无法正 常获得由应答 机提供的数据时, XP N DR 指示器 询信息不能正常输出到相应的显示器上显示时, T / A 红
46
江 苏 航 空
总第 127 期
色指示器灯亮。
障还是可以被发现的。如: T CA S 下天线有水或被水腐蚀,
4 TCAS 系统的工作概况
( 1) 基本原理。T CA S 计算机向其他飞机发送询问信 号并接受其他飞机来的应答信号, 以获取其高度、距离和 方位数据。T CA S 利用这些数据以及从机载飞机系统输入 的其他数据进行计算该飞机目标是否构成碰撞威胁, 并提 供目标位置的目视指示以及交通避撞警戒的目视和语音
笔 者 认为, 首先 应 依据 飞机 维护 手册 ( AMM ) , 对 T CA S 进行测试, 查找故障源。对我们过站机务来说, 尤其 可以保证快速地将准确的故障信息及时地反馈给航空公
司, 以便其第一时间制定出有效的故障隔离方案。以B737300 为例, T CA S 的测试分为两种。
图6
( 1) T CA S 在驾驶舱的自测试
( 2) TCAS Ⅱ 20 世纪90 年代研制成功的 T CA S Ⅱ是一种比T CA S Ⅰ更全面的系统。它不仅能够在各种气象条件下将本机周 围的相遇飞机的状况显示在显示器上, 而且还能够跟踪约
图2
( 3) 天线: 装有上下两部天线, 天线为四单元相控阵天 线, 使用四根同轴 电缆与 T CA S 计算机 相连, 用来发 射 T CA S 计算机的询问信号和接收入侵飞机发射产生的应 答信号并送到 T CA S 计算机。
( 3) 信号交连。T CA S 为实现避撞功能, 一方面需获取
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
空中交通管理中的防撞策略问题研究
空中交通管理中的防撞策略问题研究发表时间：2019-07-03T10:40:06.953Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：陈航[导读] 摘要：空中交通行业快速发展的同时，高度重视开展管理工作，在管理过程中结合实际情况，制定飞行计划，以及根据飞机飞行航行，落实空中交通管制调配制度，合理调配飞机飞行航行，确保不同时间段，飞行时间间隔开，防止飞机在同一时间同一地点一起起飞，发生飞机相撞事件，为了防止发生安全事故，必须运用机载防撞系统、合理制定飞行计划、实施交通管制调配制度，能够有效防飞机相撞，确保飞机安全飞行。
民航西南地区空中交通管理局四川成都 610202摘要：空中交通行业快速发展的同时，高度重视开展管理工作，在管理过程中结合实际情况，制定飞行计划，以及根据飞机飞行航行，落实空中交通管制调配制度，合理调配飞机飞行航行，确保不同时间段，飞行时间间隔开，防止飞机在同一时间同一地点一起起飞，发生飞机相撞事件，为了防止发生安全事故，必须运用机载防撞系统、合理制定飞行计划、实施交通管制调配制度，能够有效防飞机相撞，确保飞机安全飞行。
关键词：空中；交通管理；飞机；防撞系统前言防撞是空中交通交通管理中最为主要的工作内容之一，空中交通管理部门，要求管理人员根据飞行情况，制定飞机计划，计划中明确指出飞机飞行时间、高度、位置、速度，以及起飞和降落的地点，要求飞行员按照计划飞行。
此外，还应将空中交通管制调配制度落实到实处，以及应用机载防撞系统，有效防止发生飞机相撞事故，提高飞行安全性。
1 空中交通管理中防撞策略存在的问题从多个方面多个角度分析空中交通管理中防撞策略存在的一些问题，总结为以下几点：一、防撞策略中缺少完善的管制调配制度，从而不明确不同型号飞机，飞行时间段和具体的飞行地点，表明飞机起飞前调配工作落实不到位，疏于结合具体情况调配飞机，在不清楚飞机时间的情况下，如果起飞很容易导致两架飞机在同一出发点起飞，及时发现进行调配，如果没能及时发现后果不堪设想，说明管制调配机制不健全，对于飞行时间表，没有提前根据其他飞机飞行航行和时间设计出具体明确的飞行表，难以达到防撞的目的，提高了发生事故的几率，不能确保飞机安全起飞。