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…     

交通警戒和避撞系统的技术特点和发展现状

简要阐述了TCAS避撞的机制;重点讨论了TCAS的检测参数和灵敏度等级、TCAS型别和组成、同步窜扰和多径干扰的抑制。最后介绍了TCAS发展中存在的问题及其解决过程,目前发展近况。     

避免可控飞行撞地

一个多云的夜晚，时间11：00，机组劳累了一天，正准备照通常情况进近，但进近前需要绕飞一典型的雷暴积云。突然，近地警告响了，“拉起，拉起！”打破了夜的宁静。机组大吃一惊，一瞬间，脑海里涌现出一大堆问题：——最低安全高度是多少？——我们距跑道多远？——DME距离是多少？——是怎么回事？回答这一系列问题是需要时间的，而在这种情况下根本就没有时间考虑。机长于是果断行动，拉起飞机以避免撞地，但是已经太迟了——飞机撞到了一座8000英尺高的山，机上190人全部遇难。尽管这起事故是虚拟的，但上述情形也正是机组可控飞行撞…     

直升机前视地形告警算法研究

为了更好地利用直升机地形感知与告警系统,减少可控飞行撞地事故的发生,提出了一种适用于直升机地形感知与告警系统的前视地形告警算法.首先介绍了直升机前视地形告警的基本原理,并给出了前视告警包线的设计流程;然后提出了前视告警包线下视边界、前视边界、上视边界和横侧边界的确定方法;最后构建仿真算例进行了仿真验证.仿真结果表明,提出的算法可以在直升机飞行撞地前提前预警.     

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%。     

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。     

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。     

飞行间隔安全评估研究

 首先概述了飞行间隔安全评估研究中常用的概念,然后从REICH模型、交叉航路模型、概率论模型、随机分析模型、EVENT模型和RASRAM模型6种常用碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的优缺点和各自的适用范围,分析结果表明飞行间隔安全评估中的关键问题为：模型的限制、管制意图和安全评价,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向。     

自由飞行的必由之路——机载间隔辅助系统

当前的整个飞行过程中,包括飞机的起飞、着陆,航路飞行中穿越管制区边界等,在实施前飞行机组都需要通过通信系统向管制员进行申请。同样,如果飞行中需要进行航路改变,希望爬升到更高、更经济的飞行高度层飞     

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。     

自由飞行下的碰撞风险安全评估研究

概述了自由飞行的概念以及国内外对其研究现状,分析了Reich模型、RASRAM模型、随机分析模型、双冰球模型和Petri Net模型等5种常用碰撞风险模型,分剖析了各个模型的优点以及所存在的局限性,并在此基础上提出了自由飞行环境下的碰撞风险安全评估的未来研究方向。     

空域飞行侧向碰撞危险的REICH模型方法研究

对现行空域进行安全性评估时，需要对空域中碰撞危险次数进行量化（每飞行小时磁撞次数），并与一个可接受的安全目标等级进行比较，以判断空域的安全性。根据REICH碰撞模型的研究方法对飞机在一定间隔标准下碰撞的可能性进行了建模，从而为任何给定间隔标准下的安全性评估提供了一种有效方法。     

交叉航路飞行间隔安全评估研究

在交叉航路上初步研究了碰撞风险模型,从冲突区域模型、概率论模型、Event模型、Reich及其改进模型等5种碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的使用范围及建模思想,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向：基于CNS性能的飞行间隔安全评估,防撞系统如何减少碰撞风险以及人为因素对碰撞风险的影响,为今后的研究奠定了基础。     

基于速度分布的飞机纵向安全间隔概率分析

以概率论为工具,利用飞行速度偏差对飞机纵向位置误差的影响分析,研究飞机速度分布情况,建立纵向安全间隔的概率模型。通过仿真算例和分析讨论,得到了有关时间、初始间隔时间、飞机速度均方差等影响飞机之间发生危险情况概率的定量分析结果,结论可以作为确定合理的航空器间空中交通管制纵向间隔的决策参考。     

直升机飞行模拟器视景系统地形数据库的设计与实现

由于直升机飞行高度低、飞行速度较慢,直升机飞行模拟器的视景系统具有特殊性。本文以某直升机飞行模拟器为背景,详细介绍了直升机视景数据库的结构形式,描述了视景数据库的设计和实现方法,分析了其中的关键技术并提出了解决措施。     

仪表飞行程序运行安全性评价模型与仿真分析

为对飞行程序设计与运行的安全性进行定量分析,需建立评价指标测度模型。从超障安全和飞行冲突风险水平两方面分析了影响飞行程序安全性的主要因素,提出了飞行程序运行的近地风险模型、飞行程序运行交通流内部以及不同飞行程序运行交通流之间的冲突强度和累计风险模型。以实际的进离场飞行程序为例开展仿真实验,提出了安全指标量化分析的方法,揭示了飞行程序构型、布局等影响安全性的规律。实验结果表明,该模型能客观地反映飞行程序安全性且有计算简便的特点。     

现代战斗机自动防撞地系统发展与应用研究

可控飞行撞地引发的飞行事故是美国空军战斗机发生机毁人亡事故的首要原因.自动防撞地系统(AGCAS)能够在可能发生撞地的情况下从飞行员手中获得控制权,将飞机改出到安全高度和姿态,减少事故的发生.介绍了国外自动防撞地系统的发展历史、设计原则,分析了F-16、F-22和F-35三种典型现代战斗机自动防撞地系统的设计、飞行试验...     

分布式通用航空服务站系统功能与组成研究

分布式通用航空服务站系统是针对通用航空领域建设的地面设施系统,除具备现有通用航空服务站的基本功能外,还具备飞行情报中心处理功能,能够将辖区范围内各服务站终端的数据分类接收、汇总和处理,形成空地一体化空中交通服务网络,为通航用户提供更全面、更可靠的信息服务,提高通用航空飞行安全保障水平。本文在分析国内外航空服务站功能的基础上,结合我国国情和通用航空发展情况,提出了分布式通用航空服务站系统的概念,详细说明了飞行情报中心功能特点,并与传统航空服务站进行了对比,对完善我国通用航空管理信息服务保障体系、促进低空空域发展具有一定的借鉴意义。