交通警戒与避撞系统（TCAS)工作原理及故障分析

tcas 标准TCAS（Traffic Collision Avoidance System）是一种空中交通碰撞避免系统，主要用于飞机之间的空中交通冲突避免。

它是目前世界上航空器上安装规模最大的、应用最广泛的航空安全设备之一。

TCAS旨在通过提供良好的避免措施来减少飞机之间的冲突风险，保障航空交通的安全。

TCAS标准提供了与其他飞机的领域内和领域外交流，以及与地面控制的交流。

通过这些交流和共享的数据，TCAS能够提供准确的空中交通信息和冲突预警，并向驾驶员提供相关建议。

该系统通过使用雷达和全球定位系统（GPS）等技术手段，实时监测飞机的位置、速度、高度等参数，从而确定可能出现冲突的目标。

TCAS系统可分为TCAS I和TCAS II两种类型。

TCAS I主要用于民航飞机，能够标识潜在的冲突目标，并为驾驶员提供相关警告。

而TCAS II不仅能够提供冲突目标警报，还可以根据冲突的严重程度向驾驶员提供具体的指示，以帮助驾驶员进行适当的避免行动。

TCAS系统通过两个操作模式来实现交通冲突避免。

当飞机与其他目标之间存在冲突时，系统将进入“协同操作模式”。

在这种模式下，TCAS会与其他飞机的TCAS系统进行通信和协调，以制定出避免冲突的行动方案。

当两个飞机间的水平距离足够近时，TCAS系统会向驾驶员发出警告，指示其适当地上升或下降，以避免撞击。

与此同时，TCAS系统还能通过监测其他飞机的运动状况来保持飞机之间的最佳间隔。

当飞机与其他目标之间没有冲突风险时，系统将进入“独立操作模式”。

在这种模式下，TCAS系统会根据飞机的位置和速度自动计算出最佳的爬升或下降速度，以保持安全间隔。

TCAS标准的提出和应用，使得空中交通事故的发生率得以大幅降低。

这一系统的成功应用不仅极大地提高了飞行安全水平，也为航空运输业提供了巨大的推动力。

随着技术的不断发展，TCAS系统也在不断进行升级和改进，以满足日益增长的航空交通需求。

总而言之，TCAS标准是一种在航空器上广泛应用的空中交通碰撞避免系统。

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。

汽车防撞预警系统工作原理汽车防撞预警系统是现代汽车上一种非常重要的安全装置，其工作原理可简单分为四个步骤：感知，识别，警告和干预。

首先，汽车防撞预警系统通过采用前向或全向雷达、摄像头或激光雷达等传感器设备来感知周围环境和其他车辆。

这些传感器会不断扫描车辆前方和周围空间，获取到车辆的位置、速度和距离等信息。

接下来，系统会根据传感器获取的数据进行识别分析。

它使用先进的算法和机器学习技术，将感知到的车辆与预设的车辆模型进行比对，以确定它们的类型、行驶方向和速度等。

通过这样的识别分析，系统能够判断是否存在潜在的碰撞风险。

一旦系统识别到潜在的碰撞风险，它会立即通过警示器、震动座椅或者声音等方式向驾驶员发出警告。

这样的警告通常是即时的，以便驾驶员能够及时做出反应，采取避免碰撞的措施。

最后，如果驾驶员没有采取相应的措施，系统还可以进行干预。

例如，它可以通过自动制动系统，自动降低车速或者减小发动机输出功率，以便避免或者减轻碰撞的严重性。

汽车防撞预警系统的工作原理是基于先进的感知和识别技术，使得它能够准确地判断道路上潜在的碰撞风险。

通过及时发出警告信号和进行干预，它能够大大提升驾驶员的安全意识和驾驶反应能力，从而降低交通事故的风险。

对于驾驶员而言，正确使用汽车防撞预警系统非常重要。

首先，他们应该经常检查系统的工作状态，确保传感器和测试器均正常运行。

此外，驾驶员在行驶过程中要时刻关注系统的警告信息，并及时采取相应的措施。

最重要的是，驾驶员仍然需要保持集中注意力，遵守交通规则并保持安全驾驶。

总而言之，汽车防撞预警系统的工作原理是通过感知、识别、警告和干预等步骤来确保驾驶员在行驶过程中能够及时避免碰撞事故。

正确使用系统，加强安全意识和保持良好的驾驶习惯，将为驾驶员提供更安全的行驶体验。

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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。

TCAS和TCAS7.1介绍一、TCAS系统介绍TCAS：交通警报和防撞系统（Traffic alert and Collision avoidance System），简称空中防撞系统。

其主要通途：1.探测装有应答机且正在起邻近区域飞行的任何飞机；2.显示潜在的和预测的碰撞目标；3.发布垂直指令避免冲突（TCASⅡ）。

TCAS主要分为三类：1.TCASⅠ：探测上下7000-10000ft、前后15-40NM，发现有飞机接近时提前40S告警对方飞机的高度和位置；2.TCASⅡ：在提供本机邻近空域中的交通状况显示的基础上，能够跟踪约30N范围内装备TCASⅡ的多架飞机，评估本机和相遇飞机发生危险接近的可能，用声音及显示警告飞行员，并用语言指示避撞的动作（Climb/Descend）。

3.TCASⅢ：除均有TCASⅡ的上下避撞功能外，还增加的左右避撞能力。

TCAS主要功能：1.TA：提供给飞行机组潜在的碰撞目标的位置信息；2.RA：提供给飞行机组预测的碰撞目标和位置信息和指令来避免冲突。

二、TCAS显示的信息目前应用最广的是TCASⅡ7.0，其垂直探测范围为-9900ft到+9900ft，水平探测范围受飞姿态影响，最大时可以达到100NM。

TCAS具有高度范围选择器：1.当在ABOVE位时，ND上显示-2700ft到+9900ft；2.当在BELOW位时，ND上显示-9900ft到+2700ft；3.当在ALL或N位时，ND上显示-2700ft到+2700ft；4.当在THET位时，ND上只显示出发TA和RA的飞机。

1.冲突飞机的类型：2.其他冲突飞机：没有碰撞威胁，距离大于6NM或垂直高度相差1200ft以上；3.邻近的冲突飞机：无碰撞威胁但距离在6NM以内且垂直高度在1200ft以内的飞机；4.TA冲突飞机：潜在的碰撞冲突，根据高度不同TAU不同，25S≤TAU≤48S；5.RA冲突飞机：真正威胁碰撞的非，根据高度不同TAU不同，15S≤TAU≤35S.三、TCAS7.0与TCAS7.1的区别TCAS7.1是在发现当前TCAS 版本的两个安全问题（反转逻辑，调整垂直速度、调整RA）后发起的。

ATC_TCAS概述
ATC（航空交通管制）和TCAS（空中交通碰撞防止系统）是航空领域
中两个重要的安全措施，旨在确保航空器的安全和防止空中碰撞。

空中交通碰撞防止系统（TCAS）是一种主动的防碰撞系统，旨在增强
航空器的安全性。

这个系统通过使用航空器之间的交流，发出警告并提供
避免碰撞的建议。

TCAS通过接收附近航空器的无线电信号和侦测系统，
计算并分析航空器之间的位置和速度，从而确定潜在的碰撞风险。

如果系
统检测到即将发生碰撞的情况，它会发出警告给飞行员，并提供具体的建议，如改变飞行高度或方向。

ATC和TCAS是独立但相互补充的安全措施。

ATC通过监控航空器的飞
行状况、提供导航指令、协调航空器之间的间隔等措施，确保航空器的安全。

而TCAS则在航空器无法与ATC建立有效通信或ATC系统故障时，通
过识别潜在的碰撞风险并提供建议来确保航空器的安全。

这两个系统在不同的层面上工作。

ATC负责监控大范围的空域和多个
航空器之间的交通情况，通过指示航空器选择不同的高度和/或航线来避
免碰撞。

TCAS则在更局部的范围内运行，并专注于检测潜在的碰撞风险，并发出警告和建议给直接相关的航空器。

总之，ATC和TCAS是航空领域中两个重要的安全措施。

ATC通过监控
航空器运动和提供导航指令，确保航空器的安全。

而TCAS作为一种主动
的防碰撞系统，通过警告和建议，帮助航空器避免碰撞风险。

TCAS告警研究分析及处置一、TCAS 告警原理机制TCAS通过询问和监听周围飞机的ATC应答机，来监视本架飞机周围空域中其他飞机的存在，位置及运动状况。

（1）根据发射信号和应答机信号间的时间间隔来计算入侵飞机和本机的相对距离。

（2）根据方向天线对确定入侵飞机的相对方位。

（3）从入侵飞机应答机信号中获得入侵飞机的高度。

下图为TCAS TA和RA检测的水平和垂直范围示意图TCAS检测水平与垂直断面TCAS在不同高度具备不同的告警设置参数如下：其中SL为灵敏度，是在不同条件下对触发TA/RA的告警控制。

SL1：STAND BYSL2：TA ONLYSL2-SL7:根据高度自动选择TAU为飞机至最接近点所需的时间估计，江北机场海拔高度在415m，两机触发的TCAS RA告警阈值在短五边满足1000-2530ft高度层，敏感级为3。

二、TCAS虚警分析TCAS 虚警和TCAS真实告警一般有如下区别，真实的TCAS告警判明有与本机在潜在的危险接近的飞机时，会提前20-48秒发出TA警告，在TA发出后本机对入侵飞机连续监视大约15秒钟后，如果入侵飞机与本机的危险接近情况仍然存在，则TCAS会发出RA告警。

虚假TCAS 警告出现TA 和 RA 之间的时间间隔很短（几秒钟） , 或者直接出现RA 而不出现TA ，或者在本机周围空域无其它飞机的情况下发出TA ．虚假的T CAS 告警往往是突然出现的RA ，RA 会持续时间很短（一般几秒钟）就消失了。

TCAS虚警通常会有以下原因（1）TCAS因本机设备原因收到本机应答机回答的信号。

包括应答机抑制失效、本机应答机高频率和连续的C模式询问等情况。

（2）TCAS收到了其他飞机带有错误的应答机信号。

包括其他入侵飞机带有错误的高度编码器，地面ATC测试，或者假目标假信号，分离信号等。

（3）TCAS使用的1030/1090MHZ无线电频率受到干扰。

三、国内TCAS虚警案例分析（一）2015年昆明长水机场实施独立独立平行进近以后，发生了多起TCAS RA告警，导致飞机中止进近并复飞的事件时有发生，对机场运行带来了较大影响。

机载防撞系统在空管中的案例分析摘要:交通警戒及空中防撞系统简称TCAS。

它是一种能够完全独立于地面电台工作的最新机载电子设备。

本文首先介绍了机载防撞系统的概念、组成和分类,浅析了机载防撞系统的工作原理。

最后对机载防撞系统在空管中的一些案例进行了深入的分析,提出TCAS作为避撞的最后防线,应该保证其可靠性、提高与空管的协调和兼容。

1.机载防撞系统的基本概念、组成及分类1.1机载防撞系统的基本概念机载防撞系统,全称为空中交通预警和防撞系统(TCAS),是一种基于机载二次监视雷达应答机的应答信号,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。

TCAS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。

TCAS作为一种不依赖于地面空中交通管制系统的机载设备,对于减少和防止航空器相撞、保证飞行安全具有重要作用。

简单地说,TCAS其实就是一个小型的机载二次监视雷达(SSR)。

它在航空器飞行过程中能够接收到与自己距离较近并安装了SSR应答机的航空器的基本信息,包括航空器的位置、高度、运动方向和速度等信息。

TCAS通过对这些基本信息进行处理,能够对两机(或多机)之间的安全性进行分析和评估,然后针对得出的安全性结论做出相应的反应(包括TA(Traffic Alert)一一交通警戒信息和RA(Resolution Advisory)一一决策信息),提醒航空器驾驶员采取相应的措施进行监视或避让,以达到防止航空器空中相撞的目的。

1.2机载防撞系统的系统组成TCAS由无线电发射机和接收机、方向天线、计算机以及座舱显示器组成。

TCAS发射的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。

如果其他飞机的应答器可提供高度数据,则TCAS可显示该飞机的相应高度以及该飞机是在爬升还是在下降。

机载防撞系统TCASⅡ钱琛（中国民用航空飞行学院空管学院四川广汉618307）摘要：介绍了机载防撞系统TCASⅡ的功用，其上提供的信息与此系统的基本工作原理。

关键词：机载防撞系统TCASⅡ功用EHSI 工作原理一、机载防撞系统的功用TCASⅡ可提供本机邻近空域中的交通状况显示，发出交通咨询TA并能在确实存在潜在的危险接近时提前向机组发出决断咨询（解脱咨询）RA。

TCASⅡ所提供的决断咨询回避措施为垂直机动咨询：爬升(clime)或下降（decent）。

二、TCASⅡ在EHSI上提供的信息TCASⅡ能提供入侵（相遇）飞机的相对位置等图象信息，相关的字符信息，以及与交通咨询、解脱咨询相关联的语音提醒信息等，显示在TCAS的专用显示器、电子飞行仪表系统或其它显示器上。

显示在EHSI或导航显示器ND上的TCAS信息主要是入侵飞机的图像及其相对位置、威胁等级等。

（1）入侵飞机的相对位置。

（2）威胁等级——以四种不同的符号来表示对本机威胁等级不同的飞机：➢一般（其它）飞机以空心的菱形图案表示；➢邻近飞机显示为实心的菱形；➢发出交通咨询的飞机的图象为黄色的圆形；➢交通咨询伴随有语音提醒信息“TRAFFIC,TRAFFIC”(“交通，交通”)。

➢解脱咨询的飞机为红色的矩形图案。

三、TCASⅡ在EADI上提供的信息1、EADI可用于显示TCAS所发出的解脱咨询信息。

解脱咨询信息是本机为回避入侵飞机所应采取的垂直机动措施，如爬升、下降等TCAS除了可以提供各种视觉信息发出交通咨询或解脱咨询信息外，还同时以合成语音来提醒飞行员。

四、EFIS控制合对TCAS显示的控制由于TCAS系统需利用EHSI和EADI 来显示交通咨询和解脱咨询等信息，所以与EFIS控制合的上的有关控制元件的设置有关。

（1）EHSI的工作模式➢在EHSI工作于NA V、VOR/ILS、MAP 模式时，可以显示TCAS的信息。

（2）TFC按钮➢只有在按下TFC按钮后，EHSI才可以显示TCAS的有关信息。

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。

作者： 陈晋艳
作者机构： 广州民航职业技术学院
出版物刊名： 民航管理
页码： 62-64页
年卷期： 2014年 第5期
主题词： 系统 故障分析 机载 原理 威胁等级 相对位置 民用客机 驾驶员
摘要：“TCAS”中文意思是“交通警戒及防撞系统”，简称为“防撞系统”。

该系统的功用是向邻近的飞机发出询问信号，通过入侵飞机的机载应答机系统（ATC）对询问信号的应答，获得入侵飞机的代码、高度、航向和其他数据。

TCAS计算机通过数据分析，判断出入侵飞机相对本机的威胁等级。

如果存在潜在的威胁，TCAS系统将向驾驶员发出咨询提示，或发出垂直机动指示，指导驾驶员避免与入侵飞机发生冲突。

如果不存在威胁，TCAS系统将显示入侵飞机的相对位置和轨迹。

为避免飞机之间危险接近或碰撞的情况发生，现在的各型民用客机都安装了TCAS系统。