8空中交通防撞系统
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电子信息工程学院
空中防撞系统（TCAS）
5
General
The traffic alert and collision avoidance system (TCAS) helps the flight crew maintain safe air traffic separation from other ATC transponder equipped airplanes. TCAS is an airborne system and operates independently of the ground-based ATC system. TCAS sends interrogation signals to nearby airplanes. These airplanes which are equipped with an air traffic control radar beacon system (ATCRBS) transponder or an air traffic control (ATC) mode S transponder respond to these interrogations. TCAS uses these response signals to calculate/get the range, relative bearing, and altitude of the responding airplane. If a responding airplane does not report altitude, TCAS cannot calculate the altitude of that airplane. Airplanes tracked by TCAS are called targets.
空中防撞系统（TCAS） 电子信息工程学院
8
分类
TCAS II是更先进的TCAS，具有被称作“处理建议”（RA） 的附加功能。 --当其他飞机进近的最近点小于48秒时，则会发布空中交 通咨询TA（Traffic Advisory）。进近的最近点是指两架 飞机相距最近的空间点，是根据飞机目前的航迹和速度预 测出来的。 --空中交通建议后，如果两架飞机继续沿着可能有危险的 航迹飞行，则在离最近点大约35秒处，系统会提供处理建 议RA（Resolution Advisory）。代表其他飞机的符号会 变为固定的红色方块，同时伴有诸如“Climb，Climb”之 类的躲避机动语音提示。这两架飞机上的TCASII会进行协 调以避免像两架飞机同时爬升之类的机动。
CPA: Closest Point of Approach
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10
TCAS组成
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11
TCAS组成
TCAS COMPUTER ATC/TCAS CP TWO DIRECTIONAL ANTENNAS
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4
乌柏林根空难
失事时间：2002年7月1日 失事地点：德国巴登-符腾堡邦乌伯林根上空 失事机型：图154M与波音757-200SF 死亡人数：71人 航线1：BTC2937 莫斯科 to 巴塞罗那 航线2：DHL611 柏加摩 to 布鲁塞尔 管制中心：瑞士苏黎世的空管公司Skyguide负责 管制员：皮特·尼尔森 问题1：视频中讲述TCAS如何避免两机相撞？ 问题2：TCAS警告信息是什么？ 问题3：DHL不断爬升的目的是什么？ 问题4：谁先发现两机可能碰撞？ 问题5：TCAS要求谁爬升，谁下降？ 问题6：谁听从了管制员，谁听从了TCAS？
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3
各地对TCAS的规定
我国民航使用的客机比较先进，绝大部分已预先安装了最新版本的防撞 系统。从2002年中为进一步加强安全，也开始对其他未安装防撞系统的客机 进行强制安装，这一工作预计于2002年底完成，2003年起，未安装防撞系统 的民航客机将不得飞行，其他小型飞机由于飞机结构、技术原因等无法安装 的将被严格限制飞行时段、飞行高度和范围，并逐步退出商业运营。
空中防撞系统 TCAS
中国民航大学 电子信息工程学院
Alert system
空中防撞系统（TCAS）
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2
TCAS发展
早在50年代航空业界就开始着手研究空中防撞系统，但因技术问题， 应用不普遍。直到80年代，经历多次空难之后，终于进入实用阶段， 研发出第一代空中防撞系统（TCAS I）。 TCAS I能够侦测上下7000至10000呎（1英尺(呎)=12英寸(吋)=30.48 厘米），前后15至40海里，发现有航机接近时，会提前40秒警告飞行 员对方飞机的高度和位置。 第二代空中防撞系统（TCAS II），是目前最被广泛使用的，会用声 音及显示警告飞行员。别架飞机若有装TCAS，也会有相反的警告发出 来。 第三代（第四代）空中防撞系统（TCAS III），除了有上下避撞措施 之外，还增加左右避撞能力。 Honeywell公司是TCAS的主要制造商，超过一半的TCAS产品都是出自 该公司。
AIR DATA COMPUTER (ADC)
GEAR & FLAPS
TCAS + SSR CONTROL PANEL
RADAR ALTIMETER ANTENNA
LOWER TCAS ANTENNA
MODE S ANTENNA
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13
TCAS COMPUTER
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TCAS COMPUTER
A green PASS to show that there is no TCAS computer failure A red FAIL to show a TCAS computer failure A red XPNDR to show an ATC transponder interface failure A red UPPER ANT to show a top TCAS antenna failure A red LOWER ANT to show a bottom TCAS antenna failure A red RAD ALT to show no radio altitude data from the RA A red HDNG to show no heading data from the ADIRU * A red R/A to show a DEU display function failure * The red T/A does not operate.
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General
If the separation at CPA is within certain limits, TCAS provides advisory messages to the flight crew. TCAS provides two levels of advisories to the flight crew, traffic advisory (TA) and resolution advisory (RA). The type of advisory is determined by a combination of altitude, the time to CPA, and the separation at CPA. The TA shows for relatively longer times to CPA and relatively larger separation at CPA and is for intruder targets. The RA shows for relatively shorter times to CPA and relatively smaller separation at CPA and is for threat targets. The TA shows the range, bearing, and relative altitude of the intruder target. The RA also gives visual and aural commands to the flight crew to make sure there is safe vertical separation from the threat target.
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9Biblioteka Baidu
探测原理
The TA/RA threshold values increase with the altitude The bearing is not taken into account (only used for the display) The TA or RA is issued depending upon the relevant thresholds If the intruder does not transmit its altitude, there will be no RA
The TCAS computer is the main component of the TCAS. It controls these functions: Surveillance Tracking Advisory Air-to-air maneuver coordination. The TCAS computer sends signals which tell the flight crew to make one of these maneuvers: Keep the current flight plan Make flight maneuvers to prevent a possible collision with other airplanes in the area. The TCAS computer transmits 1030 MHz pulse-coded interrogation signals. It receives 1090 MHz pulse-coded reply signals from intruder airplanes with an ATC transponder.
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6
General
Using the information from the response signals and altitude of own airplane, TCAS calculates the relative movement between own airplane and the target. TCAS then calculates how close the target will be to own airplane at the closest point of approach (CPA). Targets are classified as one of these four types depending on the separation at CPA and the time it will take until CPA occurs: Other traffic Proximate traffic Intruders Threats. Each type of target has a different symbol on the display.
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12
TCAS组成
TCAS DIRECTIONAL ANTENNA MODE S ANTENNA
AURAL ANNUNCIATION
EFIS or TCAS DISPLAY
COORDINATION & INHIBITION
TCAS II UNIT
MODE S XPDR
RADAR ALTIMETER
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5
General
The traffic alert and collision avoidance system (TCAS) helps the flight crew maintain safe air traffic separation from other ATC transponder equipped airplanes. TCAS is an airborne system and operates independently of the ground-based ATC system. TCAS sends interrogation signals to nearby airplanes. These airplanes which are equipped with an air traffic control radar beacon system (ATCRBS) transponder or an air traffic control (ATC) mode S transponder respond to these interrogations. TCAS uses these response signals to calculate/get the range, relative bearing, and altitude of the responding airplane. If a responding airplane does not report altitude, TCAS cannot calculate the altitude of that airplane. Airplanes tracked by TCAS are called targets.
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8
分类
TCAS II是更先进的TCAS，具有被称作“处理建议”（RA） 的附加功能。 --当其他飞机进近的最近点小于48秒时，则会发布空中交 通咨询TA（Traffic Advisory）。进近的最近点是指两架 飞机相距最近的空间点，是根据飞机目前的航迹和速度预 测出来的。 --空中交通建议后，如果两架飞机继续沿着可能有危险的 航迹飞行，则在离最近点大约35秒处，系统会提供处理建 议RA（Resolution Advisory）。代表其他飞机的符号会 变为固定的红色方块，同时伴有诸如“Climb，Climb”之 类的躲避机动语音提示。这两架飞机上的TCASII会进行协 调以避免像两架飞机同时爬升之类的机动。
CPA: Closest Point of Approach
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TCAS组成
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TCAS组成
TCAS COMPUTER ATC/TCAS CP TWO DIRECTIONAL ANTENNAS
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乌柏林根空难
失事时间：2002年7月1日 失事地点：德国巴登-符腾堡邦乌伯林根上空 失事机型：图154M与波音757-200SF 死亡人数：71人 航线1：BTC2937 莫斯科 to 巴塞罗那 航线2：DHL611 柏加摩 to 布鲁塞尔 管制中心：瑞士苏黎世的空管公司Skyguide负责 管制员：皮特·尼尔森 问题1：视频中讲述TCAS如何避免两机相撞？ 问题2：TCAS警告信息是什么？ 问题3：DHL不断爬升的目的是什么？ 问题4：谁先发现两机可能碰撞？ 问题5：TCAS要求谁爬升，谁下降？ 问题6：谁听从了管制员，谁听从了TCAS？
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3
各地对TCAS的规定
我国民航使用的客机比较先进，绝大部分已预先安装了最新版本的防撞 系统。从2002年中为进一步加强安全，也开始对其他未安装防撞系统的客机 进行强制安装，这一工作预计于2002年底完成，2003年起，未安装防撞系统 的民航客机将不得飞行，其他小型飞机由于飞机结构、技术原因等无法安装 的将被严格限制飞行时段、飞行高度和范围，并逐步退出商业运营。
空中防撞系统 TCAS
中国民航大学 电子信息工程学院
Alert system
空中防撞系统（TCAS）
电子信息工程学院
2
TCAS发展
早在50年代航空业界就开始着手研究空中防撞系统，但因技术问题， 应用不普遍。直到80年代，经历多次空难之后，终于进入实用阶段， 研发出第一代空中防撞系统（TCAS I）。 TCAS I能够侦测上下7000至10000呎（1英尺(呎)=12英寸(吋)=30.48 厘米），前后15至40海里，发现有航机接近时，会提前40秒警告飞行 员对方飞机的高度和位置。 第二代空中防撞系统（TCAS II），是目前最被广泛使用的，会用声 音及显示警告飞行员。别架飞机若有装TCAS，也会有相反的警告发出 来。 第三代（第四代）空中防撞系统（TCAS III），除了有上下避撞措施 之外，还增加左右避撞能力。 Honeywell公司是TCAS的主要制造商，超过一半的TCAS产品都是出自 该公司。
AIR DATA COMPUTER (ADC)
GEAR & FLAPS
TCAS + SSR CONTROL PANEL
RADAR ALTIMETER ANTENNA
LOWER TCAS ANTENNA
MODE S ANTENNA
空中防撞系统（TCAS）
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13
TCAS COMPUTER
空中防撞系统（TCAS） 电子信息工程学院
14
TCAS COMPUTER
A green PASS to show that there is no TCAS computer failure A red FAIL to show a TCAS computer failure A red XPNDR to show an ATC transponder interface failure A red UPPER ANT to show a top TCAS antenna failure A red LOWER ANT to show a bottom TCAS antenna failure A red RAD ALT to show no radio altitude data from the RA A red HDNG to show no heading data from the ADIRU * A red R/A to show a DEU display function failure * The red T/A does not operate.
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General
If the separation at CPA is within certain limits, TCAS provides advisory messages to the flight crew. TCAS provides two levels of advisories to the flight crew, traffic advisory (TA) and resolution advisory (RA). The type of advisory is determined by a combination of altitude, the time to CPA, and the separation at CPA. The TA shows for relatively longer times to CPA and relatively larger separation at CPA and is for intruder targets. The RA shows for relatively shorter times to CPA and relatively smaller separation at CPA and is for threat targets. The TA shows the range, bearing, and relative altitude of the intruder target. The RA also gives visual and aural commands to the flight crew to make sure there is safe vertical separation from the threat target.
空中防撞系统（TCAS）
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探测原理
The TA/RA threshold values increase with the altitude The bearing is not taken into account (only used for the display) The TA or RA is issued depending upon the relevant thresholds If the intruder does not transmit its altitude, there will be no RA
The TCAS computer is the main component of the TCAS. It controls these functions: Surveillance Tracking Advisory Air-to-air maneuver coordination. The TCAS computer sends signals which tell the flight crew to make one of these maneuvers: Keep the current flight plan Make flight maneuvers to prevent a possible collision with other airplanes in the area. The TCAS computer transmits 1030 MHz pulse-coded interrogation signals. It receives 1090 MHz pulse-coded reply signals from intruder airplanes with an ATC transponder.
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General
Using the information from the response signals and altitude of own airplane, TCAS calculates the relative movement between own airplane and the target. TCAS then calculates how close the target will be to own airplane at the closest point of approach (CPA). Targets are classified as one of these four types depending on the separation at CPA and the time it will take until CPA occurs: Other traffic Proximate traffic Intruders Threats. Each type of target has a different symbol on the display.
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12
TCAS组成
TCAS DIRECTIONAL ANTENNA MODE S ANTENNA
AURAL ANNUNCIATION
EFIS or TCAS DISPLAY
COORDINATION & INHIBITION
TCAS II UNIT
MODE S XPDR
RADAR ALTIMETER