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A DS-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。     

基于数据链的无人机空中自动防撞技术

分析了一种基于数据链的自动空中防撞技术,从空中自动防撞系统需求出发,描述了系统基本工作原理和流程。采用二次曲线拟合方法,给出了最优控制数学模型,以求解无人机航路间的最小距离,实现最优机动操作组合。仿真分析结果表明,空中自动防撞系统可在碰撞发生前的最后时刻有效完成逃逸操作,避免发生飞行碰撞,可为无人机编队提供进近飞行的安全防护。     

一种新的通用航空机载防撞逻辑设计方法

由于机载防撞系统(TCAS)是针对具有较大垂直高度变化率的大型飞机设计的,系统设定条件和与之相关的解脱建议并不能适用于通航飞机.针对通用航空的防撞问题,提出了一种基于马尔可夫决策过程(MDP)的防撞逻辑设计方法.首先,将飞机空中相遇过程的动态模型转换为离散转移函数;然后,基于防撞系统结果事件末端效用函数进行MDP建模,采用动态规划方法导出了最优防撞逻辑的迭代方程;最后,给出了通航飞机最优化防撞逻辑的设计流程并对最优防撞逻辑进行了计算机仿真.仿真结果表明,通过调整效用比参数可以在保证安全性能的同时有效降低系统告警率.在垂直相遇高度小于30 m的相遇过程占比高达18%的情况下,当告警率大于0.85时系统的碰撞概率仅为2.88×10-4左右.该设计方法对我国在低空空域通用飞机防撞系统的研究具有一定的参考价值.     

机载防撞系统垂直防撞的物理模型

如何准确预测和估算本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离,是机载防撞系统(TCAS)在垂直方向上选择防撞措施的关键问题.采用空间相遇几何学的方法,建立了本机与入侵飞机相遇时垂直防撞的两种物理模型,基于该模型推导出了预测两机之间垂直间隔距离的计算公式,并且进行了计算机仿真.仿真结果表明,该模型能够准确预测本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离.最后,给出了本机在垂直方向上选择防撞措施的决策咨询条件和逻辑处理流程.     

民机空中交通警戒与防撞系统目标跟踪算法

空中交通警戒与防撞系统(TCAS)是航空电子综合环境监视系统的一个重要组成部分,它能有效降低空中飞行器间的碰撞威胁,对于提高飞行安全有着非常重要的意义。TCAS是一种不依赖地面设备的空中交通防撞系统。它能够探测在其领域内装有空中交通管制应答机的飞机,向驾驶员报告潜在的相撞目标。目标跟踪是TCAS的一个重要模块,能提供目标的飞行状态信息,并对目标的未来飞行状态进行预测。对空中目标进行稳定、高精确度的跟踪是目标跟踪模块的重要任务。本文介绍了基于扩展卡尔曼和交互式多模型(IMM-EKF)的目标跟踪算法,实现对目标的精确跟踪。通过仿真验证,证明算法能实现精确的目标跟踪,对防止空中相撞起到了积极作用。     

基于Agent的作战飞机编队决策行为模型

针对空战仿真系统中作战飞机编队的复杂决策问题,运用Agent方法建立了飞机编队的决策行为模型.首先,分析了作战飞机编队Agent的功能和体系结构.其次,提出集成规则和范例推理的编队飞机Agent推理决策模型,解决了决策行为模型中规则知识和经验知识之间的矛盾,使仿真实体更具智能性.最后,引入主从对策和黑板知识系统建立了编队飞机内部的决策协调模型,使空战仿真中的群决策问题得以较好的解决.     

无人机自动防撞冲突检测与优化控制方法

研究了无人机防撞冲突检测与威胁级别评估方法, 建立了航向角控制、速度控制、高度控制以及航向角与速度组合控制等多种不同的防撞控制策略; 建立了自动防撞多目标代价函数模型以及多目标最优决策方法。仿真结果证明了该方法的有效性和较好的实用性。     

运输机机载防撞系统的体系构建研究

为了减少和避免飞机相撞的危险,结合防撞设备的发展,论证了运输机加装机载防撞系统的必要性,提出了运输机机载防撞系统应具备监视、跟踪、潜在威胁评估、交通告警显示、决断告警显示、空对空协调等六大功能;针对国内运输机机型多、制式不同、设备差异较大等特点,给出了构建机载防撞系统的对策与措施。     

激光防撞报警系统

普林斯顿(Princeton)大学的B.·米尔斯教授发展了一种采用合作目标的空中防撞报警系统设计原理,系统所用激光器功率很低,并作了有限的地面试验。系统设计原理表明,最好的出路是可用于减少两架较小的通用航机在空中发生碰撞的危险,因为联邦航空管理局推荐的基地主动信标防撞系统不能为这些飞机提供这种保护(见AW＆ST,Mar.31,P.85)。米尔斯是该大学的机械和宇航工程系教     

某型运输机机载防撞系统交联实现方案

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,提出了某型运输机机载防撞系统与原机设备通过研制接口适配器实施交联的方法,给出了接口适配器的技术实现方案。据此方案研制的接口适配器已成功应用于某型运输机机载防撞系统改装工程,实现了机载防撞系统与机载设备的交联,提高了飞机空中防撞能力。