机载交通避撞和地形避撞系统的发展

简要说明现有机载避撞系统（ＡＣＡＳ）和近地警告系统（ＧＰＷＳ）的局限性。介绍机载间隔保障系统（ＡＳＡＳ）及其通过ＡＤＳ－Ｂ和ＣＤＴＩ的实现；阐述一种先期告警手段和今后ＡＣＡＳ的发展，以及预测型地面避撞系统（ＧＣＡＳ）或增强型近地警告系统（ＥＧＰＷＳ）的提前告警效果。     

机载交通警戒和避撞技术简论

AnIntroductionofTCAS一、目标的发现和告警空中交通警戒和避撞问题，首先在程序管制上采取了安全间隔保障，成为第一道防线。空中交通管制规定了空域中对不同走向的飞机分别占用各自的高度层次，保障其垂直间隔。对航路规定了航路宽度和平行航线之间的间距，保障其例向间隔。在飞机起飞前放行时，预先安排好同航路上同向飞行的飞机之间的时间间隔或距离间隔，保障其纵向间隔。三维方向上的安全间隔是避撞的法定保障。由于管制员或驾驶员的疏忽造成飞机违犯了二维安全间隔时，将对空中交通出现威胁和冲突。在有雷达监视的环境下，这种潜…     

C—130J飞机的最小操纵速度自动保护系统试飞

Ｃ－１３０Ｊ飞机在设计中插入了许多新的部件，这些部件将对飞机的安全作出积极的贡献。它们有双屏显示系统（ＨＵＤＳ）、基于迎角的失速警告和预防系统、过侧滑听觉和视觉告警、接近地面告警系统、预告风切变的告警系统，以及起飞构形控制系统（ＡＴＣＳ）。本文将介绍ＡＴＣＳ的功能及其研制过程，并将详细说明该系统对飞机性能和安全所起的作用。     

地形感知与告警系统测试平台设计

地形感知与告警系统(TAWS)是航空安全的重要保障,能对危险地形进行预警,并有效避免可控飞行撞地(CFIT)事故[1]。本文设计了一种基于以太网UDP通讯协议的分布式TAWS性能地面测试平台,开发了飞行激励器模块、测试场景编辑模块以及总控和数据分析模块。通过全数字环境(模拟飞机真实飞行状况)进行近地告警系统的性能测试和分析,达到部分代替试飞的目的,为用户提供一种切实可行的设备性能验证手段。     

基于前视地形的极限告警曲线算法研究

针对作战飞机在低空中的可控飞行撞地问题，提出基于前视地形的极限告警曲线算法。该算法建立了飞机运动学模型、地形感知模型、飞行轨迹预测模型和极限告警曲线算法模型。首先，根据地形高程数据，以飞机拉起轨迹与地形的最小间距是否大于最小安全距离作为寻找极限告警点的判断条件，对上述模型进行仿真得到飞机的极限告警曲线。然后，综合考虑地形倾斜角和飞行员承受过载，对曲线进行优化，给出适宜飞行员拉起避障的最优告警曲线。最后，开展了仿真算例验证。研究结果表明，所提算法可依据飞机爬升性能和地形变化给出正确的极限告警曲线和最优告警曲线，当飞机前方有碰撞危险时可成功拉起避障。     

提升直升机安全性的地形回避系统

鉴于直升机低空飞行的特点,其可控飞行撞地（CFIT）事故多有发生。本文介绍了专为直升机设计的增强型近地警告系统（EGPWS）,它们能在碰撞危险发生前向飞行员发出告警,从而提升直升机的飞行安全。     

机载环境报警系统及其发展

近地警告系统（GPWS）、交通警戒与防撞系统（TCA）和风切变探测系统均为机载环境报警系统，它们是防止飞机撞地事故、避免和防止空中飞机相撞事故和避免风切变引起的事故的有效设备，对保障飞行安全，作出了重大贡献。这三种机载环境报警系统的报警优先顺序为：第一风切变；第二GPWS；第三TCAS。一、交通警戒的防撞系统（TCAS）1996年，墨西哥航空公司的一架客机在塞里托斯上空与一架小型飞机相撞后，有82人丧生，因而美国国会下令美国所有3O座以上的客机都要安装TCASZ设备。美国联邦航空局（FAA）也要求10－3O座的客机在1995…     

无人机空中冲突探测与避撞研究

近年来，无人机运输业迅猛发展，其飞行过程中的冲突探测与避撞问题成为亟需解决的关键问题。在无人机周围建立合理的三维空间模型，优化包括紧急避撞区域、一般避撞区域、监视及提前避撞区域的三级避撞区域系统，并利用ADS-B 报文提供的无人机位置、速度等信息，基于无人机一般二维平面上的冲突探测与避撞算法，通过增加垂直方向上的冲突识别来改进冲突探测算法，对比调速、调向两种避让方案在各避撞区域的成功率。结果表明：改进算法能在无人机数量大幅增加的情况下有效识别冲突无人机，同时采用先调速后调向的避让方案，避撞成功率达到99.75%，可为保障无人机的飞行安全提供有效策略。     

结合跳点引导的无人机随机搜索避撞决策方法

针对无人机在城市空域环境和密集交通流下的避撞决策问题，提出马尔科夫决策过程（MDP）和蒙特卡洛树搜索（MCTS）算法对该问题进行建模求解。蒙特卡洛树搜索算法在求解过程中为保证实时性而使其搜索深度受限，容易陷入局部最优，导致在含有静态障碍的场景中无法实现避撞的同时保证全局航迹最优。因此结合跳点搜索算法在全局规划上的优势，建立离散路径点引导无人机并改进奖励函数来权衡飞行路线，在进行动态避撞的同时实现对静态障碍的全局避撞。经过多个实验场景仿真，其结果表明改进后的算法均能在不同场景中获得更好的性能表现。特别是在凹形限飞区空域仿真模型中，改进后的算法相对于原始的蒙特卡洛树搜索算法，其冲突概率降低了36%并且飞行时间缩短47.8%。     

机载防撞系统（ACAS）的应用和实施对策

ViewineattheApplicationofACAS一、机载防撞系统（ACAS）的发展机载防撞系统即ACAS是一种基于机载二次监视雷达应答器的应答信号,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。机载防控系统的早期应用是美国联邦航空局（FAA）开发的交通告警和防撞系统叶CAS）。在先期的应用中,TCAS系统在技术方面的诸多问题显示其还不够成熟,例如：虚假告警率较高,以致过多地分散了飞行员的注意力;在提供防控解脱信息后,飞机响应采取动作时会构成与其他飞机之间的新的威胁;以及飞机避让可能会产生与地面管制员命令相矛…     

飞机座舱多功能显示界面的实现

为了实现飞机座舱内用单屏可以进行多功能界面显示,提出了座舱内地形、交通、气象三者合一的多功能界面显示的方案。采用GL Studio和VC++6.0混合编程的方法,实现了地形、气象、交通、地形交通叠加以及气象交通叠加等5种显示模式,通过外部并口按键,可以实现5种模式以及两种显示范围的任意切换。测试结果表明,系统的设计可以使飞行员根据需要进行切换,及时了解当前的飞行环境,做出飞行决策,完成单屏多功能显示。     

A survey of safety separation management and collision avoidance approaches of civil UAS operating in integration national airspace system

Recent years have witnessed a booming of the industry of civil Unmanned Aircraft System (UAS). As an emerging industry, the UAS industry has been attracting great attention from governments of all countries and the aviation industry. UAS are highly digitalized, informationized, and intelligent; therefore, their integration into the national airspace system has become an important trend in the development of civil aviation. However, the complexity of UAS operation poses great challenges to the traditional aviation regulatory system and technical means. How to prevent collisions between UASs and between UAS and manned aircraft to achieve safe and efficient operation in the integrated operating airspace has become a common challenge for industry and academia around the world. In recent years, the international community has carried out a great amount of work and experiments in the air traffic management of UAS and some of the key technologies. This paper attempts to make a review of the UAS separation management and key technologies in collision avoidance in the integrated airspace, mainly focusing on the current situation of UAS Traffic Management (UTM), safety separation standards, detection system, collision risk prediction, collision avoidance, safety risk assessment, etc., as well as an analysis of the bottlenecks that the current researches encountered and their development trends, so as to provide some insights and references for further research in this regard. Finally, this paper makes a further summary of some of the research highlights and challenges.     

空中交通防撞系统(TCAS Ⅱ)的排故与维护

主要以空客A320飞机为例,介绍了TCAS Ⅱ(空中交通防撞系统)系统原理、组成、功能及常见的故障、排故方法等,希望能增进对TCAS Ⅱ系统的了解,有助于TCAS Ⅱ系统的设计和维护。     

一种基于ADS-B的降低飞机座舱交通信息显示混乱新方法

提出了一种基于ADS-B的降低飞机座舱交通信息显示混乱新方法。基于ADS-B提供的信息,当飞机座舱显示器接收处理的飞机数据个数多于能够有效显示的飞机个数时,通过计算其它飞机与本机之间航向、距离、高度等参数,过滤与本机关联度较低的部分飞机数据,而不影响系统功能正常实现,从而简化显示界面。该方法被应用于中国民航飞行学院的飞...     

Inflight path planning replacing pure collision avoidance, usingADS-B

This paper proposes a method of collision avoidance planning using automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) and dynamic programming (DP). It in essence allows air traffic control (ATC) within the cockpit for remote or uncontrolled airspace and is a step toward Free Flight. This paper reviews the approach to collision avoidance in the aircraft industry and to similar problems in other industries. DP is one solution method used in other industries for the problem of path planning to avoid collisions with fixed obstacles. The solution proposed here for the aircraft case uses DP applied to the moving obstacle case. The problem is first simplified by assuming fixed obstacles for the cost minimisation algorithms. These fixed obstacles are then moved with time and the minimisation process is started again. Although this method works well in most cases, situations can be constructed where this method fails, allowing a collision. A modified approach is proposed, where the movement of obstacles is included more explicitly in the cost minimisation algorithm. This modification allows solutions which are complete and ensures safe maneuvres and should be considered as an aid to the Traffic alert and Collision Avoidance System (TCAS)     

基于OpenGL的虚拟座舱显控系统快速设计与实现

以当前飞机座舱显控系统为背景,介绍座舱显控系统的组成和功能。以国内外通用的座舱显控系统为参考对象,使用VC++开发平台,应用OpenGL专业图形开发库,结合快速原型开发思想,设计并实现了一套完整的虚拟座舱显控系统。该虚拟座舱显控系统实现了数据显示、按键控制等功能。该系统能用来座舱显控系统的论证、开发和功能测试,还为飞行员的演示和培训提供了一种简单、快速、经济的选择。     

All terrain ground collision avoidance and maneuvering terrainfollowing for automated low level night attack

The development of an all-terrain ground collision avoidance system (GCAS) in conjunction with a maneuvering terrain-following (TF) system is discussed. Both systems use a digital terrain database. These systems are presented concurrently because of their complementary mission role. The unprecedented pilot interaction available with the automatic systems provides a means to improve combat survivability significantly. The pilot is able to execute high rate turns, evasive maneuvers, and inverted ridge crossings while following the terrain contour. Safety is maintained in day, night and weather by the GCAS. The combination of these systems with an automated attack system, automatic target handoff system, night vision system, and a route planner to provide a lethal night attack capability is examined. Piloted simulation and preliminary flight test results are presented     

一种实用的地形回避/地形跟踪算法

给出了一套地形回避/地形跟踪算法,即动态规划法与线性规划算法,根据即时的飞行任务、地形数据、威胁区信息与天气情况等,可以实时在线地规划出有人驾驶或无人自主控制的飞行器的三维最优飞行轨迹。该算法与软件包在F-16战机的地形回避/地形跟踪系统的升级改造中得到了成功应用。     

某型运输机机载防撞系统交联方案研究

为了减少和避免飞机相撞的危险,飞机上需要加装机载防撞系统,但是机载防撞系统不是一个独立的系统,需要与其他机载设备交联。通过分析机载防撞系统交联关系以及与机载设备的接口特性,给出了某型运输机机载防撞系统与原机设备交联的实施方案。