[发明专利]适用于拥挤空域的TCAS避让方法、系统及其显示和告警机制

说明书

适用于拥挤空域的TCAS避让方法、系统及其显示和告警机制。本申请涉及一种设计飞机的垂向借用道线的方法，包括：根据第一组公式(1)‑(5)计算第一借用道线；根据第二组公式(6)‑(8)计算第二借用道线；以及将计算出的由所述第一和第二借用道线设定的闭区间发送给邻近的其他飞机。随后，在TCAS避让过程中，用该闭区间作为本机避让的飞行空间来取代传统的VS避让方式，同时通过修改TCAS的告警逻辑并辅助设计可视化界面，解决了虚假告警问题，同时能够帮助飞行员监控飞机周围环境。

技术领域

本发明涉及民用飞机的安全领域，具体而言，涉及一种为民用飞机，即运输乘客、行李等的商用飞机，提供防撞保护机制的机载设备。

背景技术

为顺应国际民航对于TCAS II系统强制性要求的形势，同时出于对繁忙空域民航客机安全运行的考虑，在研制国产新型号飞机的空中避撞机制的过程中，通过对现阶段民航界广泛采用的TCAS II型系统进行了深入的研究，发现其避撞方式并不适用于繁忙空域且告警逻辑极易导致虚警等缺陷和不足。

具体而言，经过多年的实践证明，TCAS II系统确实是一种防止和避免空中相撞事故的有效设备，据报道已经多次避免了可能的空中相撞事故，但TCAS II仍然存在较为严重的缺陷和不足。虽然，经过国内外学者对于暴露问题的广泛研究，飞行员根据指令手动避让不及时和性能不足等方面的问题已得到较好解决并已逐步应用于主流机型，但尚有两点问题鲜有论述：

1)空中交通拥挤环境下飞机避撞问题

在拥挤的空域中，TCAS II给出的关于“爬升”或“下降”的建议会增加与第三架飞机相撞的风险。

举例说明：如图1，若闯入飞机1与本机在一定高度层平飞，且满足对头飞条件，飞机2和飞机3分别在本机/闯入飞机的上一高度层和下一高度层平飞且与本机/闯入飞机1的高度和距离都较近(由于飞机2、飞机3与本机/闯入飞机1在不同高度层，无接近率，因此无相撞危险)，因此，飞机2、飞机3与本机/闯入飞机1之间不会触发TCAS，但本机与闯入飞机1之间的潜在冲突会导致TCAS触发并根据两架飞机所处位置和飞行状况给出“爬升”/“下降”信息以解决两架飞机之间的冲突，无论决策信息是本机/闯入飞机1“爬升”还是“下降”，本机/闯入飞机1在快速机动期间可能再次引发与飞机2/飞机3之间新的潜在冲突。类似这种“二次碰撞”的情况是装备有TCAS II飞机所始料不及且无能为力的，但却在空中交通拥挤环境中有可能出现。

2)虚假告警问题

TCAS计算机根据设定的计算规律，当满足告警条件(两飞机接近率较高且相对距离较小，水平距离较小等条件)时，即使飞机没有相撞的潜在冲突，也会给出告警信息。但在一些情况下，所述告警是不必要的，这种非必要的告警被称为“虚警”。

虚警问题是TCAS II的一大缺陷，虚警可能会分散飞行员注意力，有时可能会影响飞行安全，尤其对于当前及未来繁忙拥挤的空域，当前TCAS II告警逻辑已不再适用。

举例说明：如图2，若飞机1在6000m高度与飞机2在4200高度相向飞行，管制员要求飞机1在A点处下降高度到4500m，此时假设飞机2飞至B点并且两机满足最小安全间隔距离要求。若两机接近率较高，相对距离较小，且A、B水平距离也满足告警条件，驾驶舱将可能产生目视和音响告警。但实际上，由于两者到达B点后都是保持平飞状态，并没有碰撞风险，因此，这种告警实际上是没有必要。

因而，存在一种需求，希望能够对现有的TCAS II型系统的告警逻辑和避撞方式进行优化改进，得到无虚警且适用于繁忙空域的改进TCAS II型防撞保护系统。

发明内容

本申请涉及一种具有改进的显示和告警机制的适用于拥挤空域的TCAS避让方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种设计飞机的垂向借用道线的方法，包括：