1.引言

??????? 隨著現(xiàn)代飛機(jī)數(shù)量的日益增加，空域中飛機(jī)的密度增大，這導(dǎo)致航空器之間非安全接近的概率大大增加。為了避免航空器之間危險(xiǎn)接近或碰撞的情況發(fā)生，絕大部分航空器都安裝了機(jī)載防撞系統(tǒng)。機(jī)載防撞系統(tǒng)作為現(xiàn)代航空器的重要機(jī)載電子設(shè)備，具有探測范圍大，探測精度高，反應(yīng)速度快以及顯示清晰易辨讀等特點(diǎn)，是保障航空器安全飛行的重要幫手，在避讓飛行沖突，防止空中飛機(jī)相撞中發(fā)揮著非常重要的作用。

2.術(shù)語與定義

2.1　機(jī)載防撞系統(tǒng)(ACAS)

????? ACAS(Airborne Collision Avoidance System)以二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）應(yīng)答機(jī)信號(hào)為基礎(chǔ)并有TCAS實(shí)現(xiàn)的機(jī)載避讓系統(tǒng)，獨(dú)立于陸基設(shè)備為飛行員提供存在潛在沖突的航空器的建議。

2.2　空中交通警戒與防撞系統(tǒng)(TCAS)

????? TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System)是一種安裝于中、大型航空器上獨(dú)立于地面設(shè)備的機(jī)載設(shè)備，它通過應(yīng)答機(jī)相互通話，探測和跟蹤?quán)徑沼?，根?jù)接近程度，向機(jī)組提供警告和推薦避讓措施。（感覺ACAS和TCAS概念差別不大）

2.3　交通咨詢(TA)

????? Traffic Advisories (TAs) 旨在幫助航空器駕駛員目視獲取飛行沖突航空器，并提醒他們做好潛在碰撞威脅的解決方案的咨詢。

2.4　決斷咨詢(RA)

????? Resolution Advisories (RAs)向航空器駕駛員提供的避讓操作咨詢，以防止航空器碰撞事件的發(fā)生。RA告警將告訴駕駛員避讓威脅航空器的垂直速率范圍。

2.5　短期沖突告警(STCA)

????? Short Term Conflict Alert (STCA)是空管自動(dòng)化系統(tǒng)的一種自動(dòng)告警功能，它旨在及時(shí)為管制員提示存在的，或潛在的飛行沖突。

3.基礎(chǔ)知識(shí)

3.1　機(jī)載防撞系統(tǒng)的發(fā)展歷程

????? TCAS的歷史可追溯到1955年，當(dāng)時(shí)本迪克斯航空電子公司（目前并入霍尼韋爾公司）的J．S．Morrell博士發(fā)表了“碰撞物理”一文。其中包括確定進(jìn)近飛機(jī)間接近速率的計(jì)算機(jī)算法，這也是研究所有防撞系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

????? 1956 年，發(fā)生在美國大峽谷（Grand Canyon）上空兩架客機(jī)的相撞事故促使了FAA 重視機(jī)載防撞系統(tǒng)的研究。

????? 在20世紀(jì)60年代和七十年代，本迪克斯航空電子公司為美國陸軍和美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）研制了數(shù)架原理樣機(jī)，并在80年代后期獲得了FAA對TCAS的首次鑒定。

????? 1978 年，一架輕型航空器和一架客機(jī)在圣地亞哥（SanDiego）上空的相撞事故促使 FAA 開始規(guī)劃研發(fā) TCAS 系統(tǒng)， 3 年后開發(fā)出TCAS。

????? 1981 年， FAA 決定發(fā)展并裝備 TCAS。該系統(tǒng)利用“空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)（ATCRBS）”的應(yīng)答機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)來決定闖入者的距離與高度。

????? 1986 年，一架 DC-9 與一架私人飛機(jī)的相撞事故，促使美國國會(huì)聯(lián)合 FAA，開始對航空器安裝防撞系統(tǒng)進(jìn)行立法。

????? 1989 年，聯(lián)邦航空法規(guī)定：在美國空域飛行的國內(nèi)和國外民用航空器必須安裝TCAS。同年 4 月 ICAO 決定在全球范圍評(píng)估 TCASII 6.0。

????? 1993年FAA規(guī)定美國境內(nèi)30座以上的客機(jī)（或最大起飛重量超過15000公斤）都必須具有TCASⅡ的能力。

????? 1997 年，TCASII 7.0 設(shè)計(jì)完成。

????? 1999 年，TCASII 7.0 投入使用，功能增加了：水平距離漸進(jìn)靠近（Horizontal miss distance filter）和兼容 RVSM。

????? 2002 年，德國烏伯林根（Uberlingen）空難發(fā)生后， ICAO 修改 ACAS 的相關(guān)規(guī)定和操作流程。

????? 2003 年，ICAO 要求全球范圍內(nèi)所有 30 座含以上的航空器，必須安裝 TCASII 7.0。中國民航總局要求2003年1月1日前，在最大起飛重量15000公斤或30人以上飛機(jī)，強(qiáng)制安裝TCASⅡ。

????? 2008 年，設(shè)計(jì)完成能更好地提升安全效能的 TCASII7.1。

????? 2011 年，歐洲要求全面使用 TCASII 7.1。

3.2　ACAS 與 TCAS 的區(qū)別

3.2.1　ACAS是國際民航組織定義的一套標(biāo)準(zhǔn)和建議措施，而TCAS 是實(shí)際裝配在航空器上設(shè)備名字的縮寫。目前TCAS II是唯一符合ACAS ICAO標(biāo)準(zhǔn)和措施建議的機(jī)載裝置。因此我們一般用ACAS表示一種標(biāo)準(zhǔn)或者概念，而用TCAS表示實(shí)際的機(jī)載設(shè)備。然而在一般情況下，這兩個(gè)概念是往往是互換使用的。如表1所示：

??????????????????????????????????????????????????????????????????? 表1?ACAS和TCAS：標(biāo)準(zhǔn)和裝置

3.3　TCAS的分類

3.3.1　TCAS I：只有TA咨詢信息，沒有RA咨詢信息。

3.3.2　TCAS II:有TA、 RA咨詢信息，可提供垂直避讓信息。

3.3.3　TCASIII：有TA、RA咨詢信息，不僅能提供垂直避讓信息，還可以提供水平避讓信息。尚在研制中。

3.4　TCAS的組成（如圖1所示）

3.4.1　1臺(tái)單通道的 TCAS 計(jì)算機(jī)；

3.4.2　2部 TCAS 天線；

3.4.3　2臺(tái) S 模式 ATC 應(yīng)答機(jī)（主備各一）；

3.4.4　1個(gè)應(yīng)答機(jī)/空中交通警戒與防撞系統(tǒng)（ATC/TCAS） 控制面板