[发明专利]一种碰撞冲突探测方法及系统

说明书

本发明提供了一种碰撞冲突探测方法及系统，包括ADS‑B接收机、上/下全向天线、译码模块、航迹处理模块和威胁探测模块；针对本载机附近的ADS‑B目标，建立至少两级碰撞冲突区域，并根据本载机与目标飞机的运动参数，对碰撞冲突进行预测；所述运动参数包括本机与目标飞机的速度、航向和转弯率。与现有技术相比，能够独立根据ADS‑B报文信息进行碰撞冲突威胁探测；可以与ACAS设备集成，也可独立应用于未加装ACAS设备的通航飞机、无人机和直升机等，从而提高空域飞行安全。

技术领域

本发明涉及一种基于飞行器实时位置报文的的碰撞冲突探测方法及系统，适用于空管防撞领域。

背景技术

目前的军民航飞机大多加装了机载防撞系统，新型的S模式应答机实现空管应答功能还具备ADS-B OUT功能，可以对其它飞机实时广播本机的飞行ID，实时位置、高度信息。以下就机载防撞系统和ADS-B功能分别进行介绍。

机载防撞系统（ACAS：Airborne Collision Avoidance System）产生已有三十余年，由美国联邦航空局（FAA）定义，是防止空中飞机危险接近和相撞事故发生的必不可少的设备。历经了漫长发展历程：由ACASI发展到ACASII，从提供交通告警（TA），提示飞行员附近有飞机接近，发展到提供决断告警（RA），给出垂直避让指示；ACASII从最初产品版Change6.0到目前的Change7.1，当前主流机载防撞系统仍是ACASII，可以提供交通告警和决断告警。ACAS主要用于为飞机提供空中安全分隔保证，系统采用二次雷达的方式探测附近空域的接近飞机，必要时，提醒飞行员采取规避措施以与其它飞机保持适当的安全间距，达到防碰撞的目的。通过近几年的飞行实践证明，该系统是防止飞机空中相撞的最后一道防线，也是目前最有效的手段之一，它克服了地面空中交通管制的局限性，能提供超出地面交通管制所能提供的飞行安全保证能力，对应付空中突发的危险接近，避免空中相撞有巨大的作用。系统的ACAS收发主机是实现防撞功能的关键，其通过控制天线波束指向，对飞机前、后、左、右4个区域进行扫描询问，附近装有空管应答机（S模式/ATCRBS应答机）的飞机（以下称为目标机）就会做出应答。ACAS收发主机根据收到的应答信号，获得目标机的高度、相对距离、速度、方位等目标信息，并进而计算其高度变化率、相对距离变化率，同时结合本机的位置信息和运动信息，监视、跟踪目标机，建立、更新和维护目标航迹。将监视和更新的目标航迹与本机信息综合，评估出目标机的威胁级别（OT：其它飞机，PT：接近飞机，TA：交通告警，RA：决断告警），从而产生交通咨询，或进一步依据威胁程度产生分析咨询，防止与其它飞机发生碰撞；当双方都装有防撞系统时，能够通过S模式数据链交换防撞信息，达到相互配合避让的目的。否则，机载防撞系统将引导本机实现主动避让。

广播式自动相关监视ADS-B（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,）以先进的导航设备及其他机载设备产生的信息为数据源，以先进的地空/空空数据链为通信手段，通过对外自动广播自身的状态参数，实现地面对它的实时监视；同时它也接收其他飞机的广播信息，达到飞机间的相互感知，实现对周边空域交通状况全面、详细的了解，防止空中相撞事故发生。ADS-B技术克服了传统雷达监视手段的问题，具有延迟较小、更新率高、应用范围更广等优势。在ACAS系统中，ADS-B信号主要用于目标的初步探测，辅助目标监视和跟踪，协助系统完成防相撞功能，相关的技术要求已在RTCA/DO-300中明确。

现有机载防撞系统对ADS-B信息进行了有限的使用，配合二次雷达有源询问实现混合监视，用于远距离或无碰撞威胁时的空空目标监视，可以增强监视稳定性；同时可以在减少有源询问的次数，从而降低空间电磁辐射，但是，当前的设备不能独立根据ADS-B报文信息进行威胁探测，并产生告警提升。因而对于通航飞机、无人机、直升机等未加装ACAS设备的飞行器，不具备机载自主威胁探测和防撞提升的能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种更高效的碰撞冲突探测方法及系统，具有能够独立根据ADS-B报文信息进行碰撞冲突威胁探测的特征。