8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电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）Alertsystem2电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCAS发展早在50年代航空业界就开始着手研究空中防撞系统，但因技术问题，应用不普遍。直到80年代，经历多次空难之后，终于进入实用阶段，研发出第一代空中防撞系统（TCASI）。TCASI能够侦测上下7000至10000呎（1英尺(呎)=12英寸(吋)=30.48厘米），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。别架飞机若有装TCAS，也会有相反的警告发出来。第三代（第四代）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TCAS的主要制造商，超过一半的TCAS产品都是出自该公司。3电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）各地对TCAS的规定我国民航使用的客机比较先进，绝大部分已预先安装了最新版本的防撞系统。从2002年中为进一步加强安全，也开始对其他未安装防撞系统的客机进行强制安装，这一工作预计于2002年底完成，2003年起，未安装防撞系统的民航客机将不得飞行，其他小型飞机由于飞机结构、技术原因等无法安装的将被严格限制飞行时段、飞行高度和范围，并逐步退出商业运营。4电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）乌柏林根空难失事时间：2002年7月1日失事地点：德国巴登-符腾堡邦乌伯林根上空失事机型：图154M与波音757-200SF死亡人数：71人航线1：BTC2937莫斯科to巴塞罗那航线2：DHL611柏加摩to布鲁塞尔管制中心：瑞士苏黎世的空管公司Skyguide负责管制员：皮特·尼尔森问题1：视频中讲述TCAS如何避免两机相撞？问题2：TCAS警告信息是什么？问题3：DHL不断爬升的目的是什么？问题4：谁先发现两机可能碰撞？问题5：TCAS要求谁爬升，谁下降？问题6：谁听从了管制员，谁听从了TCAS？5电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）GeneralThetrafficalertandcollisionavoidancesystem(TCAS)helpstheflightcrewmaintainsafeairtrafficseparationfromotherATCtransponderequippedairplanes.TCASisanairbornesystemandoperatesindependentlyoftheground-basedATCsystem.TCASsendsinterrogationsignalstonearbyairplanes.Theseairplaneswhichareequippedwithanairtrafficcontrolradarbeaconsystem(ATCRBS)transponderoranairtrafficcontrol(ATC)modeStransponderrespondtotheseinterrogations.TCASusestheseresponsesignalstocalculate/gettherange,relativebearing,andaltitudeoftherespondingairplane.Ifarespondingairplanedoesnotreportaltitude,TCAScannotcalculatethealtitudeofthatairplane.AirplanestrackedbyTCASarecalledtargets.6电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）GeneralUsingtheinformationfromtheresponsesignalsandaltitudeofownairplane,TCAScalculatestherelativemovementbetweenownairplaneandthetarget.TCASthencalculateshowclosethetargetwillbetoownairplaneattheclosestpointofapproach(CPA).TargetsareclassifiedasoneofthesefourtypesdependingontheseparationatCPAandthetimeitwilltakeuntilCPAoccurs:OthertrafficProximatetrafficIntrudersThreats.Eachtypeoftargethasadifferentsymbolonthedisplay.7电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）GeneralIftheseparationatCPAiswithincertainlimits,TCASprovidesadvisorymessagestotheflightcrew.TCASprovidestwolevelsofadvisoriestotheflightcrew,trafficadvisory(TA)andresolutionadvisory(RA).Thetypeofadvisoryisdeterminedbyacombinationofaltitude,thetimetoCPA,andtheseparationatCPA.TheTAshowsforrelativelylongertimestoCPAandrelativelylargerseparationatCPAandisforintrudertargets.TheRAshowsforrelativelyshortertimestoCPAandrelativelysmallerseparationatCPAandisforthreattargets.TheTAshowstherange,bearing,andrelativealtitudeoftheintrudertarget.TheRAalsogivesvisualandauralcommandstotheflightcrewtomakesurethereissafeverticalseparationfromthethreattarget.8电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）分类TCASII是更先进的TCAS，具有被称作“处理建议”（RA）的附加功能。--当其他飞机进近的最近点小于48秒时，则会发布空中交通咨询TA（TrafficAdvisory）。进近的最近点是指两架飞机相距最近的空间点，是根据飞机目前的航迹和速度预测出来的。--空中交通建议后，如果两架飞机继续沿着可能有危险的航迹飞行，则在离最近点大约35秒处，系统会提供处理建议RA（ResolutionAdvisory）。代表其他飞机的符号会变为固定的红色方块，同时伴有诸如“Climb，Climb”之类的躲避机动语音提示。这两架飞机上的TCASII会进行协调以避免像两架飞机同时爬升之类的机动。9电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）探测原理TheTA/RAthresholdvaluesincreasewiththealtitudeThebearingisnottakenintoaccount(onlyusedforthedisplay)TheTAorRAisissueddependingupontherelevantthresholdsIftheintruderdoesnottransmititsaltitude,therewillbenoRACPA:ClosestPointofApproach10电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCAS组成11电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCAS组成TCASCOMPUTERATC/TCASCPTWODIRECTIONALANTENNAS12电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCAS组成TCASDIRECTIONALANTENNAMODESANTENNAMODESXPDRTCASIIUNITGEAR&FLAPSAIRDATACOMPUTER(ADC)RADARALTIMETERLOWERTCASANTENNAMODESANTENNATCAS+SSRCONTROLPANELEFISorTCASDISPLAYAURALANNUNCIATIONCOORDINATION&INHIBITIONRADARALTIMETERANTENNA13电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCASCOMPUTERTheTCAScomputeristhemaincomponentoftheTCAS.Itcontrolsthesefunctions:SurveillanceTrackingAdvisoryAir-to-airmaneuvercoordination.TheTCAScomputersendssignalswhichtelltheflightcrewtomakeoneofthesemaneuvers:KeepthecurrentflightplanMakeflightmaneuverstopreventapossiblecollisionwithotherairplanesinthearea.TheTCAScomputertransmits1030MHzpulse-codedinterrogationsignals.Itreceives1090MHzpulse-codedreplysignalsfromintruderairplaneswithanATCtransponder.14电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCASCOMPUTERAgreenPASStoshowthatthereisnoTCAScomputerfailureAredFAILtoshowaTCAScomputerfailureAredXPNDRtoshowanATCtransponderinterfacefailureAredUPPERANTtoshowatopTCASantennafailureAredLOWERANTtoshowabottomTCASantennafailureAredRADALTtoshownoradioaltitudedatafromtheRAAredHDNGtoshownoheadingdatafromtheADIRU*AredR/AtoshowaDEUdisplayfunctionfailure*TheredT/Adoesnotoperate.15电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）16电子信息工程学院空中防撞系统（TCAS）TCASCOMPUTERTheTCASComputerUnit,orTCASProcessorperformsairspacesurveillance,intrudertracking,ownaircraftaltitudetracking,threatdetection,RAmaneuverdeterminationandselection,andgenerationofadvisories.TheTCASProcessorusespressurealtitude,radaraltitude,anddiscreteaircraftstatusinputsfromownaircrafttocontrolthecollisionavoidancelogicparametersthatdeterminetheprotectionvolumearoundtheTCAS.Ifatrackedaircraftselectsanavoidancemaneuver