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机载防撞方案随着民航事业的快速发展，航空交通的拥挤程度逐渐增加，飞行安全问题也备受关注。
在航行过程中，防止飞机发生撞击事故是一个极为重要的问题。
为此，机载防撞方案应运而生，旨在提高飞行安全水平并保障旅客和机组人员的生命安全和财产安全。
本文将重点介绍机载防撞方案的工作原理和实施措施，以期为广大读者提供有益的信息和参考。
一、机载防撞方案的工作原理机载防撞方案主要依靠先进的飞行控制系统以及精准的数据传输和信息处理技术来实现。
其工作原理可以概括为以下几个方面：1. 航空雷达系统：机载防撞方案通过装备高精度航空雷达系统，能够实时监测飞机周围的空域状况。
雷达系统能够探测到其他飞机、地面障碍物以及气象情况等，为飞行员提供可靠的飞行环境信息。
2. 数据分析和处理：机载防撞方案通过高速数据传输和精密的信息处理技术，将航空雷达系统获取的数据进行分析和处理。
通过不断更新和优化的算法，系统能够准确判断其他飞机和障碍物的相对位置、速度和方向，并做出相应的警示和避让措施。
3. 预警系统：当机载防撞方案判断出存在潜在的碰撞危险时，会立即通过音频、视觉等手段向飞行员发出警报。
同时，系统还能够自动调整飞机的航向和高度，以避免与其他飞机或障碍物相撞。
二、机载防撞方案的实施措施为了确保机载防撞方案的有效实施，需要采取一系列措施来提高系统的可靠性和适应性，具体如下：1. 技术设备更新：随着科技的进步，机载防撞方案需要及时更新和升级，以适应不断变化的飞行环境和安全需求。
航空公司和飞机制造商应持续投入研发，并及时更新飞行器上的相关硬件和软件设备。
2. 人员培训和意识提高：机载防撞方案的实施需要飞行员具备良好的技术能力和操作素养。
航空公司应对飞行员进行定期培训，提高其防撞意识和应急处置能力，以确保方案的及时响应和有效应用。
3. 法规和标准制定：相关部门应加强监管，建立和完善机载防撞方案的相关法规和标准，确保飞行器的设计、制造和使用符合国际安全标准。
飞机交通警戒和防撞系统的工作原理众所周知在地面防止两车相撞靠的是驾驶员的目视和及时正确的回避措施，那么在空中飞机是怎样防撞的呢？如果当飞行员看到对方飞机时再作出避让那么为时已晚，飞机的安全系数将大大减小。
为了防止两机相撞现在的飞机上都安装了TCAS英文的全称是Traffic Alert and Collision Avoidance System，中文通常译为：飞机交通警戒和防撞系统，我们简称其为防撞系统。
TCAS分为两类：TCAS I和TCAS II，TCAS I仅可提供交通咨询（TA），TCAS II是更先进的TCAS，即可提供交通咨询（TA）又可以提供决断咨询（RA），目前的TCAS 只产生垂直机动指令，还不能产生转弯指令。
那么防撞系统是怎么工作的呢？下面将做详细的介绍。
TCAS向邻近飞机发送询问信号，那些装有空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS）应答机或空中交通管制S模式应答机的飞机响应此询问，TCAS利用这些应答信号计算和它们之间的距离，相对方位和应答飞机的高度。
TCAS在监视区内可以跟踪并评估45架飞机，最大监视区为自身飞机以上和以下8700英尺，前方40海里，在侧面和后方的监视距离较小。
为了减少无线电干扰，管理条例对TCAS的功率有所限制。
它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右，侧向和后向作用距离则更小。
在监视区内的飞机分成4类：解脱咨询（RA）、交通咨询（TA）、贴近交通、其他交通。
当TCAS产生决断咨询（RA）时，意味着情况已达最严重的程度，且伴有语音提示，它提供一个垂直引导操作以保持或增加与另一架飞机的间隔，从而消除两机可能相撞的潜在危险。
机组必须依照TCAS语音进行机动避让，避免发生碰撞。
TCAS系统是由1部TCAS计算机、2个TCAS方向性天线、1个ATC/TCAS控制面板组成。
TCAS计算机是TCAS的主要部件，它控制如下功能：监视、跟踪、咨询、空对空机动操纵协调。
TCAS的工作原理TCAS的工作原理飞机上的防撞系统美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统TCAS:Traffic Alert and Collision Avoidance System欧洲航空体系称为机载防撞系统ACAS Airborne Collision Avoidance System两者实际上的含义、功能是一致的。
防撞系统可显示飞机周围的情况并在需要时提供语音告警同时帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险这些都有助于避免灾难性事故的发生。
下面以TCAS为例。
TCAS的历史可追溯到1955年当时本迪克斯航空电子公司目前并入霍尼韦尔公司的JSMorrell博士发表了碰撞物理一文。
其中包括确定进近飞机间接近速率的计算机算法这也是研究所有防撞系统的基础。
在20世纪60年代和七十年代该公司为美国陆军和美国联邦航空管理局FAA研制了数架原理样机并在80年代后期获得了FAA对TCAS的首次鉴定。
TCAS设备外型原理在二次雷达用应答机确定飞机的编号、航向和高度的原理上把询问装置装在飞机上使飞机之间可以显示相互之间的距离间隔从而使驾驶员知道在一定范围内飞行的航空器之间的相互间隔及时采取措施避免碰撞。
和二次雷达一样TCAS系统需要飞机上都装有应答机才有作用。
关于二次雷达可参考航空管制雷达的类型组成和功能TCAS主要由询问器、应答机、收发机和计算机组成。
监视范围一般为前方30海里上、下方为3000米在侧面和后方的监视距离较小。
为了减少无线电干扰管理条例对TCAS的功率有所限制。
它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右侧向和后向作用距离则更小。
TCAS的询问器发出脉冲信号这种无线电信号称为询问信号与地面发射的空中雷达交通管制信号类似。
当其他飞机的应答器接收到询问信号时会发射应答信号。
TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。
同时根据方向天线确定方位为驾驶员提供信息和警告这些信息显示在驾驶员的导航信息显示器上。
有效性34—45—00交通警戒和避撞系统 — 介绍概述交通警戒和避撞系统（TCAS ）有助于机组维持与其他装有ATC 应答机的飞机之间的空中交通安全间隔。
TCAS 是一种机载系统，它独立于地面的ATC 系统而工作。
TCAS 向邻近飞机发送询问信号，那些装有空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS ）应答机或一种空中交通管制S 模式应答机的飞机响应此询问，TCAS 利用这些应答信号计算和它们之间的距离，相对方位和应答飞机的高度。
如果响应的飞机并不报告高度，TCAS 不能计算该飞机的高度。
被TCAS 所跟踪着的飞机称为目标。
利用应答信号中的信息和自身飞机的高度，TCAS 算出目标和自身飞机之间的相对运动。
TCAS 然后计算目标将如何在最最接近点（CPA ）贴近自身飞机。
目标被分类列为下列4种中的一种，取决于在CPA 点的间隔和CPA 点将发生的时间：— 其他交通 — 接近交通— 入侵者 — 威胁。
各种目标在显示器上的符号不同。
如果CPA 间隔在某一限度以内，TCAS 向机组提供咨询信息。
TCAS 以机组提供两个等级的咨询信息，即交通咨询（TA ）和解脱咨询（RA ），咨询等级取决于高度和CPA 发生时间和在CPA 处的间隔大小。
交通咨询（TA ）为直至CPA 发生的时间还相对地更远一些，并且CPA 点和入侵目标的间隔相对大一些。
解脱咨询（RA ）为到达CPA 发生的时间相对地很短，并且CPA 点和威胁目标的间隔相对地更小。
交通咨询（TA ）表示了入侵目标的距离、方位和相对高度（如果已知其高度的）。
解脱咨询（RA ）还向机组发出目视的和语音指令，明确那里是离开威胁目标的安全的垂直间隔。
TCAS 还和另一架装有TCAS 的飞机通信，协调其飞行动作防止相撞。
缩略语abs 绝对 abv 高于 ADIRU大气数据惯性基准组件AGL 高于地面 AI 高度指示器 ant 天线34—45—00—001 R e v 6 09/08/2000有效性34—45—00交通警戒和避撞系统 — 介绍arpt 机场ATC 空中交通管制ATCRBS 空中交通管制雷达信标系统 BITE 机内自检设备 blw 低于cds 通用显示系统 CPA 最最接近点 CPU 中央处理器 CTR 中央、中心 DEU 显示电子组件 DME 测距设备、测距仪EFIS 电子飞行仪表系统 Exp 扩展的（扇形的） FDAU 飞行数据采集组件 FL 飞行高度层、飞行高度 FPM 每分钟×英尺，即 尺/分fwd 向前、前方 gnd 接地、地面 GPWC近地警告计算机grd 接地、地面 iIdent 识别、识别码 IF 中频、中间频率 INT 询问机 I/O 输入/输出 L 左LED 发光二极管 max 最大 MHz 兆赫 NCD 无计算数据 NM 海里，即里 norm 正常 R 右 RA 解脱咨询 rel 相对34—45—00—001 R e v 6 09/08/2000有效性34—45—00REU 远距电子组件 RF 无线电射频、射频 R/T 接收机/发射机、收发机 stby 待用 sw 电门 TA 交通咨询 TAS 真空速TAU 到达最近点时间 TCAS 交通警戒和避撞系统 tfc 交通 trk 航迹VOR 甚高频全切信杆 VSI 垂直速度指示器 Wpt 航路点 Xfr 转换 Xpndr 应答机有效性 34—45—00交通警戒和避撞系统 —介绍34—45—00—001 R e v 6 11/15/2000有效性34—45—00TCAS — 概述概述交通警戒和避撞系统（TCAS ）向其他飞机发射信号并接收其他飞机的信号，以获取其高度、距离和方位数据。
空中交通警戒与防撞系统原理
空中交通警戒与防撞（ATC）系统是航空业的基础设施之一，旨在通过严格的
控制和管理措施，确保航空运输的安全性与可靠性。
空中交通警戒与防撞系统的基本设施包括航空塔台（ATC）和识别监视系统（Mode S）。
航空塔台（ATC）具有分发指令和监控机场空中环境运行状况的能力，识别监视系统（Mode S）可实时识别飞机的飞行轨迹，使飞机运动信息可以迅速地传达给空中交通管制员，通过信息流处理实现空中交通领域的数据库功能，使机场维持工程可以提供更加精准可靠的路线。
空中交通警戒与防撞系统的应用有多种，其中最重要的应用是实时的空中交通
控制功能和飞行管理功能。
首先，空中交通警戒与防撞系统根据飞行高度、航空器所在位置及航空器运动速度等信息，向航空器分发指令，以保证空中交通的流畅并防止航空器之间碰撞。
其次，根据天气情况，空中交通警戒与防撞系统能够对飞行管制区及路线的禁飞状态进行监控，从而避免安全问题的发生。
在日益变化的环境下，ATC系统的作用日趋显著，当前的ATC系统的发展势头
显著，各种勘测与管理软件的普及及研发，使得ATC系统更加完善，为民用航空管理提供了更大的帮助，可实现更为有效地空域管理。
ATC系统对空中交通安全及航空安全承担着至关重要的职责，提供了强有力的
技术支持，为塔台航空管理提供服务和保障。
空中相遇警示系统的使用原理空中相遇警示系统（Airborne Collision Avoidance System，简称ACAS）是一种用于预防飞机空中相遇事故的关键技术。
它通过使用雷达系统和相关软件，提供实时的飞行信息和警示，帮助飞行员避免与其他飞机发生碰撞。
ACAS的使用原理是基于数据通信和无线电技术。
当一架飞机进入另一架飞机的警戒区域时，ACAS会发出警告信号，提醒飞行员注意潜在的碰撞危险。
ACAS系统通过接收来自空中交通管制（Air Traffic Control，ATC）雷达的定位信息以及其他附加传感器的数据，计算出与其他飞机的相对位置和速度。
ACAS的工作原理可以分为两个部分：被动模式和主动模式。
在被动模式下，ACAS系统会监测其他飞机和自身的运动状态，并根据这些信息进行相关计算，以确定是否存在潜在的空中相遇危险。
如果系统检测到其他飞机与自身存在潜在碰撞的可能性，它将向飞行员发送警告信号。
这种信息可以通过音频或显示屏幕上的视觉提示来传递。
主动模式下，ACAS系统能够主动参与飞行决策并发出相应的警示。
它可以提供飞行员控制飞机的建议，例如改变或维持当前的航向、高度和速度。
这些建议将基于其他飞机的预测轨迹和目标，以及相关的飞行规则和程序。
ACAS系统使用的雷达技术是关键之一。
雷达系统能够探测并测量飞机与其他物体之间的距离和速度。
这些数据被传输到ACAS系统进行处理和分析，以确定潜在的碰撞风险。
为了提供更准确的数据，ACAS通常会使用多个雷达天线和多通道接收机。
除了雷达，ACAS系统还可能使用其他传感器和技术，如全球卫星导航系统（GPS）和自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）。
这些技术可以提供更准确的位置和速度信息，从而提高ACAS系统的准确性和效能。
空中相遇警示系统的使用原理基于高度精确的飞行数据和实时信息交流。
这种技术使得飞行员能够更好地了解周围飞机的位置和运动状态，并采取相应的行动来避免可能的空中碰撞。
飞机交通咨询和防撞系统介绍与排故飞机交通警戒和防撞系统（Traffic Alert and Collision Avoidance System），一般简称其为飞机防撞系统（TCAS）。
此系统可显示飞机周围的情况，并在需要时提供语音警告，同时帮助驾驶员以适当的方式躲避危险。
TCAS常与电子水平状态指示器（EHSI）配合使用，由于EHSI是飞机航迹的基准和参考，对冲突飞机的位置能够非常直观地反映出来，所以有利于飞行员在第一时间内做出与TCAS的要求一致的本能反应动作，从而避免碰撞的灾难性事故发生。
TCAS 系统对装有信标应答机的飞机进行位置确定和航迹跟踪。
TCAS监视范围一般为前方35英里，上、下方为3000米，在侧面和后方的监视距离较小。
（为了减少无线电干扰，管制条例对TCAS 的功率有所限制。
它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右，侧向和后向作用距离则更小。
）TCAS的询问机发出脉冲信号，这种无线电信号称为询问信号，与地面发射的空中雷达交通管制（ATC）信号类似。
当其他飞机的应答机接收到询问信号时，会发射应答信号。
TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。
同时根据方向天线确定方位，为驾驶员提供信息和警告，这些信息显示在驾驶员的导航显示器上。
TCAS 可以提供语言建议警告，计算机可以计算出监视区内30架以内飞机的动向和可能的危险接近，使驾驶员有25－40秒的时间采取措施。
当前，正在研发或使用的TCAS系统有三种类型：TCAS I、TCAS II 。
下面重点介绍TCAS II。
TCAS II是一种比TCAS I更全面的系统。
TCAS II 通常由TCAS计算机单元、S 模式应答机、S模式/TCAS控制面板、TCAS上下天线、驾驶舱显示组件等组成。
它不但向飞行员提供TA，而且将发出决断咨询(RA，Resolution Advisory)，即当入侵目标被标绘，系统会告诉飞机是否爬升、下降、直飞或平飞。
飞机交通警戒和防撞系统的工作原理
摘要介绍飞机交通警戒和防撞系统的功能，分别阐述了飞机交通警戒和防撞系统各组成部分的功能和工作原理。
体现出了交通警戒和防撞系统保证飞机安全的重要性。
关键词TCSA；应答机；防撞
中图分类号V355 文献标识码 A 文章编号1673-9671-（2012）092-0166-01
众所周知在地面防止两车相撞靠的是驾驶员的目视和及时正确的回避措施，那么在空中飞机是怎样防撞的呢？如果当飞行员看到对方飞机时再作出避让那么为时已晚，飞机的安全系数将大大减小。
为了防止两机相撞现在的飞机上都安装了TCAS英文的全称是Traffic Alert and Collision Avoidance System，中文通常译为：飞机交通警戒和防撞系统，我们简称其为防撞系统。
TCAS分为两类：TCAS I和TCAS II，TCAS I仅可提供交通咨询（TA），TCAS II是更先进的TCAS，即可提供交通咨询（TA）又可以提供决断咨询（RA），目前的TCAS 只产生垂直机动指令，还不能产生转弯指令。
那么防撞系统是怎么工作的呢？下面将做详细的介绍。
TCAS向邻近飞机发送询问信号，那些装有空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS）应答机或空中交通管制S模式应答机的飞机响应此询问，TCAS利用这些应答信号计算和它们之间的距离，相对方位和应答飞机的高度。
TCAS在监视区内可以跟踪并评估45架飞机，最大监视区为自身飞机以上和以下8700英尺，前方40海里，在侧面和后方的监视距离较小。
为了减少无线电干扰，管理条例对TCAS的功率有所限制。
它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右，侧向和后向作用距离则更小。
在监视区内的飞机分成4类：解脱咨询（RA）、交通咨询（TA）、贴近交通、其他交通。
当TCAS产生决断咨询（RA）时，意味着情况已达最严重的程度，且伴有语音提示，它提供一个垂直引导操作以保持或增加与另一架飞机的间隔，从而消除两机可能相撞的潜在危险。
机组必须依照TCAS语音进行机动避让，避免发生碰撞。
TCAS系统是由1部TCAS计算机、2个TCAS方向性天线、1个ATC/TCAS 控制面板组成。
TCAS计算机是TCAS的主要部件，它控制如下功能：监视、跟踪、咨询、空对空机动操纵协调。
TCAS计算机向其他飞机发送询问信号并接收其他飞机的应答信号及其他数据，计算此目标是否成为碰撞威胁。
TCAS计算机能和其他装有TCAS的飞机之间通信，这两个TCAS计算机之间可以利用共享数据实现回避潜在的相撞，协调机动操纵，这就是空对空机动操纵协调。
TCAS 计算机也从其他飞机系统获得模拟和数字输入，这些输入控制TCAS，并为TCAS 跟踪其他飞机提供数据。
TCAS计算机向公共显示系统（CDS）的显示电子组件（DEU）送去显示数据。
TCAS计算机内具有如下电路：输入/输出（I/O）、语音处理器、中央处理器和存贮器、抑制电路、信号处理器、接收器、发射器、波束控向和衰减器、机内自检设备。
TCAS计算机发射1030MHz的脉冲询问信号，询问信号有两种型式，一种是对空中交通管制雷达信标（ATCRBS）应答机发射梯级的啸鸣信号，啸鸣梯极程序将询问脉冲逐级改变其强度让不同距离上的入侵飞机得到询问，这些入侵飞
机的应答被排列在TCAS点名呼叫的列表上并监视它们。
对于较近的飞机先接收到较低功率的啸鸣询问，那些较远的飞机对低功率接收不到所以不响应。
当询问信号的功率提高一级时TCAS发出一个抑制脉冲，较远的飞机接收到较高功率的啸鸣询问，而较近的飞机接收到询问和抑制脉冲，因而不作应答。
另一种是S 模式信号，S模式应答机每秒发出一个自发报信号，此信号包含24位飞机地址，TCAS静听那些装有S模式应答机的飞机发射的S模式自发报告信号，当TCAS 接收到一个地址，就将此飞机列入点名呼叫名单内用24位飞机地址询问那些装有S模式应答机的飞机。
当其他飞机的应答器接收到询问信号时，会发射1090MHz应答信号。
TCAS计算机的接收机从天线获得其他飞机的1090MHz应答信号，接收机利用收到信号的相位可以确定目标的方位，还可以从应答信号中解码出其他飞机的高度。
接收机送出信号到信号处理器计算与其他飞机的距离，接收机还可以从装有TCAS飞机的应答信号中对协调信息解码。
TCAS使用顶部和底部方向性天线，两a个天线相同可互换。
方向性天线是相控阵天线，它有4个阵列单元相距各90度，每个单元相互独立的用一种色码的插座。
TCAS计算机向不同相位的阵列单元送去发射的询问信号，因此使询问信号具有方向性。
TCAS计算机可以检测天线连接的电阻，当检测到连接电阻超限时TCAS计算机报告发生了一个天线故障，如果同心电缆和天线单元接错，计算机也报告此天线故障。
ATC/TCAS控制板用以控制TCAS计算机功能选择电门可用功能选择电门选择下列TCAS方式中的一种：交通咨询（TA）方式，这是仅交通咨询的方式，它显示出所有目标除了无决断咨询：交通和决断咨询（TA/RA）方式，显示出所有目标，这是TCAS的正常工作方式。
TCAS的显示数据在公用显示系统（CDS）的显示电子组件（DEU）上显示，其他交通用菱形白色空心框表示，高度读数也是白色；贴近交通用菱形白色实心块表示，高度读数也是白色；交通咨询（TA）用琥珀色实心圆表示，高度读数为琥珀色；解脱咨询（RA）用红色实心方块表示，高度读数为红色。
每个交通符号均有一个高度读数，如果飞机的垂直速度大于500英尺每秒（fpm）时，还出现一个垂直运动箭头。
任何时候出现红色的交通（TRAFFIC）信息表示有需决断咨询（RA）的飞机，任何时候出现琥珀色的交通（TRAFFIC）信息表示有需交通咨询（TA）的飞机，但没有决断咨询（RA）飞机。
当发生了交通咨询（TA）事件，TCAS有语音提示，语音信息“交通、交通”（TRAFFIC TRAFFIC）发出，此信息告诉机组去监视其显示器上的入侵飞机。
当决断咨询（RA）发生于当在最最接近点（CPA）时不安全，有决断语音咨询告诉机组进行修正动作，以回避可能的相撞：爬高、爬高（CLIMB--CLIMB），机组必须用一定速率爬高去回避，这是预防性上飞咨询；爬高越过、爬高越过（CLIMB CROSSING CLIMB），机组必须用一定速率爬高去回避，这是预防性上飞咨询，其飞行路径和威胁的飞行路径交叉穿越了；调节垂直速度—调节（ADJUST VERTICAL SPEED—ADJUST），机组必须减小爬升率去回避，这是预防性下飞咨询。
当威胁飞机的操纵变化或由于机组没有迅速反应去开始解脱操纵，语音提示告诉机组增大修正动作。
TCAS通过实时监测自身飞机周围其他飞机的方位、高度，及时发现会构成威胁的飞机，通过显示、语音提示，使机组及时采取垂直避让，在第一时间远离危险，提高了飞机的安全性，使飞机的安全性能大大增加。
参考文献
[1]刘岩.对TCAS的原理分析[J].中国民航学院学报，1994，01.
[2]B737NGAircraft Maintenance Manual.。
