飞机防撞系统的建模与仿真

《飞机防撞系统的建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第27卷第4期计算机仿真2010年4月文章编号：1006-9348(2010)04—0260一04飞机防撞系统的建模与仿真袁文铎，宋东(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：随着空中交通的日益繁忙，民用飞机的空中防撞显得尤为重要。根据飞机空中防撞的要求，首先详细研究了防撞的预警系统，得出了以飞机应答信号为主要信息的预警判断算法。在算法的基础上建立飞机防撞预警系统的仿真模型。采用仿真一体化软件(FLSIM)，设计了飞机防撞仿真系统，给出了仿真的详细流程。通过以B747为例的仿真实验，验证了TCAS防撞预警算法的正确性，证明预警有效性，并为进一步开展飞机防撞系统的研究打

2、下了基础。关键词：飞机防撞系统；防撞预警模型；预警算法；仿真模型中图分类号：TP391．9文献标识码：BModelingandSimulationofTrafficAlertandCollisionAvoidanceSystemYUANWen—duo．SONGDong(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710072，China)ABSTRACT：Withthegrowingdemandofairtraffic．anti—collisionofci“laircraftappears

3、tobeparticularlyimpor-rant．Inaccordancewiththerequirementsofanti—collision，firstofall，adetailedstudyofanti—collisionwarningmodelWasdone．ThenthecrashworthyalgorithmbasedONresponsesignalofplaneisdesigned．Inthisbasis，thesimulationmodelofTCASissetupbasedonFLSIMwhichisanintegratedsimulationsoftwa

4、reandsivesdetailsofthesimulationflow．ItisprovedinpracticeonB747thatcrashworthyalgorithmisveryeffective．AndwhatwehavedoneisjustthebasicworkofdevelopmentofTCAS．KEYWORDS：TCAS；Anti—collisionwarningmodel；Crashworthyalgorithm；Simulationmodell引言机载警告系统(TrafficAlertandCollisionAvoidanceSys-tem。TCAS)系

5、统是抑制可控飞行事故的有效手段，它用来探测与跟踪位于本机附近的临近飞机，通过询问临近飞机的发射应答机并且分析它们的应答信号来测定两机之间的距离、航向，如果临近飞机还报告了高度，那么两机之间的相对高度也能被计算出来。倘若机载防撞系统的处理机经过计算后确定存在一个可能的碰撞威胁，它将给驾驶员送出视觉的和听觉的警告，使驾驶员做出适时的规避机动，避免可控飞行事故的发生。TCAS设备目前处于国外厂商的垄断之中，其中霍尼韦尔的产品占到了将近一半的份额，而国内一直处于购买阶段，没有自己的知识产权，也没有对TCAS系统及报警机理做深入的研究。现在我们国家正在大力发展民用航空，航电收稿13期：2

6、008—06—25修回日期：2009—03-22——260——。设备很大程度上决定了飞机的性能，在所有的机载设备中防撞系统又是比较重要的一个部件。本文对TCAS系统做了详细的分析，对TCAS预警模型与算法进行了深入研究并通过在FLSIM软件平台上建立TCAS仿真系统对所研究的防撞预警算法和模块进行了仿真试验验证。2TCAS预警算法设计TCAS利用这些询问应答信号计算和它之间的距离、方位和相对高度。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。TCAS的最

7、大监视区域为自身飞机以上和以下8700ft，和40nm距离范围。解脱咨询和交通咨询使TCAS形成自身飞机周围的两个保护区，保护区代表了目标将到达和本机最最接近点(CPA)的时间，此保护区称为TAU区。保护区域分为水平距离保护和垂直距离保护两部分，它是本机周围的一个球形空间。TA的垂直保护范围是本机上下1200ft，RA垂直保护范围取决于TGAS的敏感级。保护范围的水平距离并不是实际距离，而是根据两机接近的最近点的时间而决定的，水平距离的大小取决于临近飞机的速度，航向和敏感级。这在具体的设计时