基于TCASⅡ和ADS-B的组合监视防撞系统研究

为了有效地保持空中运行航空器的最小安全间隔和增加空域容量,急需发展独立可靠的空空监视和冲突检测与防撞系统。提出一种集合TCASⅡ和ADS-B技术的组合监视防撞系统,它以TCASⅡ为基础,将ADS-B信息和TCASⅡ信息融合送入TCASⅡ决策单元,提供机载监视、冲突检测和决策信息;同时以基于当前统计模型的卡尔曼滤波算法为基础,针对该系统提出了一种最优数据融合估计算法。最后通过一个仿真实例验证了该组合监视数据融合算法在提高目标跟踪精度上的有效性。该方法增加了机载监视范围,提高了冲突检测精度,增强了防撞功能。

TCAS Ⅱ与ADS-B数据融合新算法

针对空中交通流量越来越大,TCAS Ⅱ无法满足日益增长的防撞需求,提出了根据估计误差协方差最大特征值加权的数据融合算法。该算法首先分析TCAS Ⅱ和ADS-B的原理和特点,阐述了结合ADS-B优势发展组合监视的必要性,重点介绍组合监视区域,采用Kalman滤波对飞机进行目标跟踪,对局部滤波得到的航迹进行加权融合,得到最优估计,对算法进行仿真,结果验证该算法能够得到较高精度数据,提高监视能力,增强防撞性能。

基于ADS-B和TCASⅡ机载综合防撞系统设计研究

针对TCASⅡ存在的组成设备多、交联关系复杂、使用过程中出现虚警和不必要的告警等问题,结合国内军民航飞机特点提供了一种结构简单、集成化程度高、交联关系简单的机载综合防撞系统,它以TCASⅡ为基础,将ADS-B信息和TCASⅡ信息融合送入TCASⅡ决策单元,提供机载监视、冲突检测和决策信息,增加了载机监视范围,提高了冲突检测精度,增强了防撞功能,并具有多航管应答自动抑制功能。

基于SSR和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统设计

由于设备性能的限制,民航飞机目前使用的机载防撞系统TCASⅡ不能适用于编队飞行防撞。为了解决飞机编队飞行防撞以及与民航飞机TCASⅡ兼容的问题,给出了一种基于二次雷达(SSR)和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统的设计方案。该方案采用了TCAS主动监视和被动监视相结合的方法,利用唯一的24位S模式地址来识别和归类目标飞机,将TCAS的监视数据和ADS-B的监视数据进行数据融合来完成对目标飞机的监视和跟踪。通过将大型编队划分为多个编队单元的方法,由长机负责保持各个编队单元之间的安全间距。采用收发器将长机产生的位置保持和碰撞避免的操纵指令通过高频数据链路传送给各个编队单元,各个编队成员按照操纵指令调整自己飞机的位置,完成对整个编队的位置保持和碰撞避免的集中控制和分散执行。该方案可以为机载编队防撞系统的设计和实现提供参考和帮助。

一种改进的基于ADS-B信息的空域冲突检测算法

研究了机载防撞系统中基于ADS-B信息的空域冲突检测算法,该算法的目的在于为飞行员对可能存在的空域冲突提出告警,使其在冲突发生前有充足的时间做出反应。定义了CAZ和PAZ两个冲突告警区域后,在匀转弯速率航迹外推方法下,根据空域遭遇模型中两遭遇飞机的相对角度的概率统计数据,对预测PAZ冲突的告警区域门限添加了一个压缩系数,使其成为一个椭圆;并分析了不同压缩系数对最后PAZ冲突预警的性能的影响。仿真分析表明,由于CAZ预警存在11.69%的漏警率,使用PAZ预警作为CAZ预警的补充是十分有益和必要的,添加压缩系数实际上通过牺牲一定的告警时间来换取更高的正确预警概率并降低错误预警概率,根据需要使用不同的压缩系数可以达到更好的效果。

ADS-B技术在通用航空避撞系统中应用研究

分析了ADS-B技术及其在运输航空监视管理系统、通用航空监视管理系统、无人机监视管理系统和避撞系统中应用情况。分析了构建通用航空避撞系统的必要性和构建基于ADS-B的通用航空避撞系统的可行性及其优势;研究表明基于ADS-B技术的通用航空避撞系统是非常符合我国通用航空特点和需求,在性能上较TCAS会有更多优势,除了用于通用航空飞机自身相互避撞外,还可实现通用航空飞机与无人机、运输航空飞机以及地面建筑物和障碍物的避撞。基于ADS-B技术对通用航空避撞系统总体构建,包括硬件部分、软件部分、数据部分和通用航空避撞系统规划。

ADS-B被动监视防撞告警系统设计

为解决通用航空、无人机等小型飞机的空中冲突探测与防撞问题,设计了基于ADS-B的机载防撞告警系统。通过被动式接收ADS-B广播报文信息实现空空监视,然后基于空空监视态势信息,提出一种区别于传统TCAS防撞算法的冲突探测和防止虚警方法,实现碰撞威胁探测和告警。利用实际采集的ADS-B数据进行不同碰撞场景仿真验证,仿真结果表明:该系统能有效感知飞机周边交通情况,发出告警和取消告警时间均符合规则,可为小型飞机防撞提供工程应用解决方案,其成本、重量和功耗远小于传统TCAS设备。

一种新型ADS-B空中监控系统分析研究

随着空域中军、民用飞机数量的增加,飞行安全问题日益突出。文中根据现阶段的研究状况,针对飞行安全,提出了空中交通监视技术,空中交通监视系统的实现架构及工作原理,并对空中交通监视系统监视跟踪的实现机理采用外场测试仪IFR6000,最大高度变化率为10000pfm,最大水平接近速率为1200fps时进行测试研究。测试结果表明可以在标准规定范围内快速生成交通咨询和交通决策,以达到指导飞行员规避风险和对后向的入侵机完成稳定跟踪。

ADS-B机载信号接收设备改装技术

本文从欧洲航空管理局提出的DO-260标准开始,介绍了机载设备改装并投入ADS-B运行要求的意义。并对几种不同型号的ADS-B信号主要接收设备TCAS应答机满足ADS-B取证情况进行了分析。随后以东航机队为例,介绍了飞机实施ATC应答机、MMR(多方式收发机)和Extended Squitter(断续振荡器)改装的步骤和计划,完成改装的飞机满足了相关的运行要求和运行标准,可投入运营并执飞国际航线。

机载防撞系统水平防撞模型的建模与仿真

针对下一代机载防撞系统水平防撞的功能要求,采用相对距离水平投影的方法,根据空间碰撞威胁度和时间碰撞威胁度的理论依据,建立了水平方向的冲突探测和防撞模型,并利用伽利略相对性原理导出了本机与入侵飞机之间的投影水平相遇距离和到最接近点的预留时间的计算公式。阐明了水平防撞模型的建模方法,制定出机载防撞系统水平防撞功能的仿真测试方案,并进行了基于时间流的计算机仿真和测试。仿真结果表明:该模型不仅能够预测出飞机在各个时间的相对方位、相对距离和相对高度,而且可以给出合理的水平机动措施,为飞行员提供左转或右转的角度指示以避免空中相撞。

监视技术在直升机上的应用

为了给传统雷达无法覆盖区域提供监视,并有效地保持空中航空器的最小安全间隔,本文根据我国直升机应答机装机现状,论述了广播式自相关监视技术和空中交通警戒防撞系统的在直升机上的应用需求,并提出了实际应用方案。该技术具有精度误差小、监视能力强的特点,适用于高密度飞行区域的空中交通服务,有效的解决和避免了传统的二次雷达和机载应答机之间询问应答式监管的种种弊端,未来必将成为空管监视的主要手段。

波音机队ADS-B和SBAS改装方案工程管理策略研究

介绍了广播式自动相关监视(ADS-B)和星基增强系统(SBAS)的特点。根据国内外民航局对该系统的实施要求,结合航空公司自身机载设备的构型特点,从工程管理角度提出了一种可行性较高的改装方案。该方案满足局方要求,实施简单,可节省改装费用,具有较好的参考价值。