一种采用ADSB技术的通用航空防撞系统

TelecommunicationEngineering

Vol.59,No.1January,2019

doi:10.3969/j.issn.1001-3x.2019.01.004

引用格式:李波,翟书颖,李茹,等.一种采用ADS-B技术的通用航空防撞系统[J].电讯技术,2019,59(1):19-26.[LIBo,ZHAIShuying,LIRu,

etal.AcollisionavoidancesystemforgeneralaviationbasedonADS-B[J].TelecommunicationEngineering,2019,59(1):19-26.]

一种采用ADS-B技术的通用航空防撞系统

*

李摇波*,翟书颖,李摇茹,刘建都

(西北工业大学明德学院,西安710124)

*

摘摇要:为适应快速发展的通用航空对避撞的迫切需求,在基于广播式自动相关监视(AutomaticDe鄄

pendentSurveillance-Broadcast,ADS-B)的通用航空监视系统的基础上构建了通用航空防撞系统,该系统与无人机和运输航空一体化构建。结合ADS-B工作范围广和通用航空防撞复杂的特点,提出并构建了包括紧急避撞、一般避撞和提前避撞的三级避撞系统。分析了避撞系统中区域的划分,给出了避撞处理流程,讨论了每一级避撞需求及其关键算法。关键词:ADS-B;通用航空;防撞系统;飞行冲突开放科学(资源服务)标识码(OSID):

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中图分类号:V328摇摇文献标志码:A摇摇文章编号:1001-3X(2019)01-0019-08

ACollisionAvoidanceSystemforGeneralAviationBasedonADS-B

(MingdeCollege,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi忆an710124,China)

LIBo,ZHAIShuying,LIRu,LIUJiandu

Abstract:Inordertoadapttotheurgentneedoftherapiddevelopmentofgeneralaviation,ageneralavia鄄tionanti-collisionsystemisbuiltonthebasisofthegeneralaviationsurveillancesystembasedonautomat鄄icdependentsurveillance-broadcast(ADS-B),whichisintegratedwithunmannedaerialvehicle(UAV)andtransportationaviation.AccordingtothecharacteristicsofwideworkscopeofADS-Bandcomplexanti-collisionofgeneralaviation,athree-levelcollisionavoidancesystemisproposedandconstructedwhichincludesemergencycollisionavoidance,generalcollisionavoidanceandearlycollisionavoidance.Thedivisionofareaincollisionavoidancesystemisanalyzed,theprocessofcollisionavoidanceisgiven,andthedemandforcollisionavoidanceandthekeyalgorithmarediscussed.Keywords:ADS-B;generalaviation;collisionavoidancesystem;flightcollision

1摇引摇言

、于2011年作出了加快推动低空空域管理改革的重大决策,通用航空迎来迅猛发展的新局面[1-5]。伴随着低空空域的开放,中国通用航空快速发展。随着通用航空规模不断发展,安全问题将成为通用航空业可持续发展的关键问题。进入21世纪以来,飞机相撞事件屡屡发生,数据表

*收稿日期:2018-03-12;修回日期:2018-07-21

明,90%以上的飞机相撞事故发生在低空,且大部分为通用航空[2]。

当前大型运输航空飞机都装有交通预警与防撞

系统(TrafficAlertandCollisionAvoidanceSystem,TCAS),并成功实现避撞,而尽管少数较大型的有涡轮发动机的通用航空飞机装有TCAS,其他多数的通用航空飞机并没有加装任何防撞系统[6]。为保障通

基金项目:陕西省教育厅科研计划项目(17JK1139);西北工业大学明德学院科研基金重点项目(2016XY02L03)**通信作者:202330@qq.com

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用航空安全,我国已进行了和正在进行相关法令法规建设和安全保障体系建设,但当前避撞还主要是通过监视管理和飞机员目视方式[4-5]实现。通用航空迫切需要类似于运输航空中的TCAS避撞系统。

3摇在基于ADS-B的监视系统的基础上协

调构建通用航空防撞系统

摇摇ADS-B是国际民航组织确定的未来主要监视技术[1]。我国也已确定在通用航空监视中采用ADS-B技术,并制定了相应的建设计划,且已开始进行相关建设。TCAS是专门用于避撞的系统,而基于ADS-B的通用航空避撞系统可以在基于ADS-B的监视系统的基础上进行协调建设,两者互相兼容,这样不仅会节约成本、空间、重量,也会带来2摇基于ADS-B技术构建与无人机和运输

航空一体化的通用航空防撞系统

摇摇随着GPS的发展,广播式自动相关监视(Auto鄄maticDependentSurveillance—Broadcast,ADS-B)技[2]术快速发展,成为新航行系统的主要技术方向美国规定。

ADS-B技术应用于运输航空和通用航空监视中

系统,到。2020我国也已确定并正在实施将年所有大型运输飞机都要装载[1]

ADS-B[7]。文献

些文献在研究中指出,ADS-BADS-B信息可用于防撞系统在运输航空防撞系统的应用,而已有一和通用航空防撞系统的应用

[2-3,7-9]

也可能会采用ADS-B技术进行监视和防撞

,无人机系统中

[10-14]

基于以上分析,本文提出基于ADS-B技术构建。

与无人机和运输航空一体化的通用航空防撞系统,如图1所示。

图1摇与无人机和运输航空一体化的通用航空防撞系统等[15]TCAS,而ADS-B仅提供传输信息要丰富得多两飞间的测量距离,主要包括飞

、高度信息

机的呼号、标识、经度、纬度、高度、航速、航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等。利用ADS-B信息,通用航空飞机可与其他装有ADS-B的通用航空飞机ADS-B、运输航空飞机、无人机进行避撞,与其他装有的高山或高楼避撞ADS-B的通用航空飞机避撞是主

。

也可与装有体。虽然通用航空飞机与运输航空飞机和无人机之间的空域有不同的划定,理论上不会发生冲突,但难免出现一些意外情况,而造成通用航空飞机与运输航空飞机和无人机出现在同一空域,此时的相互避撞就非常重要。通用航空飞机主要在低空飞行,在一些特殊的高山上或建筑物上装配ADS-B,可以有效进行避撞,这也是非常重要的。·20·

更好的效果。3.1摇硬件部分

防撞系统共用监视系统中的ADS-B设备、主机设备、放音器设备、驾驶舱交通信息显示器、电源等设备,不需要另外添加。防撞系统应具有类似于人工手动设置“开启/关闭防撞系统冶和“开启/关闭防撞语音提示冶等功能,这些功能可以通过设置硬件按键来实现,也可以在软件中通过软件菜单来实现。3.2摇软件部分

通用航空防撞系统软件嵌入监视系统软件,可以作为监视系统中的一个功能模块,该模块又包含多个子模块,例如监视范围内入侵飞机与本飞机的距离计算模块、入侵飞机的飞行路线计算模块、入侵飞机与本飞机的冲突检测模块、本飞机的提前避撞模块、一般避撞模块、紧急避撞模块等。3.3摇数据部分

防撞系统中的ADS-B数据与监视系统共享,同

时,防撞系统计算出的本飞机与入侵飞机的冲突信息可由监视系统使用,可传给地面航空交通管制中心。

4摇通用航空飞机周围空间建模方法

飞机周围空间模型有多种,如文献[16]中介绍的圆柱体保护区模型、球体保护区模型、椭球体保护区模型TCAS采用椭圆柱体建模等;文献[17]中对飞机进行长方体建模;[16]距离短;文献[18-20]采用圆柱体建模,飞机前方距离长。每种建模,后方方法都在准确性、简单性和计算量等各方面进行平衡,各有优缺点,而且上述的建模方法基本都是在针对运输航空飞机周围空间的建模。

综合上述建模方法,本文对通用航空中本飞机建模采用圆柱体建模方法,即以飞机为中心,在水平2面为圆形所示。

,上下方高度取值为平面半径的一半,如图

第59卷李波,翟书颖,李茹,等:一种采用ADS-B技术的通用航空防撞系统第1期

在RA区域给出决策咨询告警并给出避撞建议。

通用航空与运输航空相比有一些不同特点。运输航空航路一般都是提前规划好的,比较固定,只有在仪表、导航、驾驶和天气等各种客观和人为的因素的影响下才偏离即定航路;而通用航空一般属于规

图2摇飞机周围空间的圆体建模

定区域内的自由飞行,通用航空航路方向自由且随意性大。运输航空飞行员专业性强,专职进行飞行;而通用航空飞行员除担负飞行任务外,经常还要担负摄影、救援、喷药、播种、观光等工作,处置意外事对入侵飞机以质点进行建模。这样本飞机建模时的圆柱体半径和高度要考虑两架飞机相对飞行时的距离,如取通用航空飞机速度为300km/h、35s为半径区域应为两架飞机相对飞行的距离,即2伊300伊35/3600=5.83km。

5摇飞机周围空间划分及建模

在文献[20]中,对飞机的避让采用两级避让策略,即内层保护区域、外层避让区域两级避让;在文献[19]中也主要采用两级避让策略,即内层为避撞区域(CollisionAvoidanceZone,CAZ)、外层保护区域(ProtectedAirspaceZone,PAZ)两级避撞,其名称与文献[20]相反,对外层保护区域采用5min时间长的区域。保护区域是一个很大的区域,事实上,进入这样大的一个区域内的入侵飞机与本飞机相撞的概率是很低的,对这样大的一个区域内的所有入侵飞机都进行避撞处理会使飞机忙于进行没有必要的避让,增大飞行负担,使飞行不舒适,也是没有必要的,而且,由于避撞系统要给出避撞处理建议,也会增大处理负担。文献[2]和文献[18]中首先对TCAS监测范围以外、ADS-B监测范围以内的区域(即40~

100航路有冲突的飞机进行提前避撞处理nmile)内飞机进行位置和航路冲突检测,这样比较符,只对合在这样大的一个区域内多数飞机不会发生冲突而不需要处理的实际情况,也自然降低了避撞处理的概率,减少了避撞系统的负担;但该系统是将空间区域分割为TCAS检测区域、TCAS检测以外至ADS-要是对B检测区域两部分TCAS系统的一个补充,没有形成一个整体避撞系统。

,主

的系统TCAS,其采用椭圆柱体建模II是当前在运输航空中大量使用且成熟,避撞采用RA(Reso鄄lutionsory)区域Advisory)(20~区域48s)(15[21]两级避撞~35s)和,TA(实际时间大小由TrafficAdvi鄄

本机所在的高度等因素而定,TA与RA的时间间隔一般为15s[8],在TA区域发出交通咨询区域告警,

件反应慢。

-B与ADS-BTCAS原理不同与TCAS相比也有很多不同特点,其工作范围也不同,TCAS。ADS

工作范围为40nmile,而ADS-B监视范围广,一般的

要在100nmile以上,有资料显示在无遮挡情况下可达125nmile;TCAS是专门为防撞设计;ADS-B设计用于监视,其信息也可以用于防撞系统,此处设计用于防撞系统的ADS-B信息是与通用航空的监视系统共用。

综合上述的飞机周围空间模型、通用航空的特殊性,以及为充分发挥ADS-B工作范围大的优势,本文提出通用航空飞机周围空间的三级避撞模型,将飞机周围空间区域由内到外分为碰撞区域CA、RA用其他文献的名称区域、TA区域、PA,但含义不同区域、监视区域),避撞采用(区域名称借RA区域的紧急避撞、TA区域的一般避撞、PA区域的提前避撞三级避撞。

图3为基于ADS-B的通用航空防撞系统飞机空间区域划分平面示意图,其RA区域、TA区域在时间范围上比TCAS系统中适当加大调整。

图3摇基于ADS-B的飞机周围空间区域划分平面示意图

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5.1摇CA区域

本区域为碰撞区域,当入侵飞机进入该区域即表示飞行器发生了碰撞。通用航空飞机体积差异大,在此,以较大多数的通用机体积为参考,通用航空翼展一般在30m以内,考虑将入侵飞机看作质点30m即认为两飞机相撞,因此设定CA区域为以本飞机为质心、水平面半径为30m、上下为15m的圆柱体。来对待,本机质点与入侵飞机的质点的距离小于

系统中的TA区域要进行一般的避撞处理,避撞方法包括左转、右转、爬升、下降、加速、减速以及组合避撞等。

在给出规避建议时,以避险为首要考虑因素,不考虑是否偏离航线,在兼顾驾驶舒适性的基础上,在规避时采用适当的转向、变速和爬升幅度。系统以声音和图形(多为黄色图形)的方式给出入侵飞机非常靠近可能发生碰撞的警示,以声音和图形(多为黄色图形)的方式给出规避动作建议,如左转、右5.2摇RA区域

本区域为紧急避撞区域,处于该区域,入侵飞机已非常接近本飞机,碰撞可能性非常大,需要立即进行紧急避撞处理。

但仅是通过爬升或下降改变高度的避撞TCASI中没有RA避撞,TCASII有RA。而基于避撞,ADS-B行避撞,的通用航空避撞系统则应采用多种策略进包括左转、右转、爬升、下降、加速、减速以及多种避撞方法的组合避撞等。

不考虑是否偏离航线和驾驶的舒适性RA区域规避风险时,以避险为仅考虑的因素,转向和变速,

幅度处于最大级别。系统以声音和图形(多为红色

图形)的方式给出入侵飞机非常靠近可能发生碰撞的警示,以声音和图形(多为红色图形)的方式给出规避动作建议,如左转、右转、爬升、下降、加速、减速等,使入侵飞机不进入本飞机的CA区域。

2.通用航空的特点1nTCASmile,中上下约为,RA区域水平方向前方约为

,设定该区域应不小于两飞机对向260m的椭圆柱体区域。考虑飞行35s的时间区域,通用航空飞行器的飞行速度多为两三百km/h,以300km/h进行计算,则RA区域为以本飞机为中心、水平面半径为2伊300伊5.353摇/3600TA=区域

5.83km、上下为2.915km的圆柱体。

本区域为一般避撞区域,处于该区域,入侵飞机已比较接近本飞机,碰撞可能性比较大,需要进行规避,以使入侵飞机避免进入RA区域。相比运输航空,通用航空飞行随意性大,可能突然转向或者突然改变速度,因此,TA区域进行规避风险的迫切性要比运输航空高,应引起更高的重视。

在运输航空中TCAS的TA区域只给出接近警告,不给出避撞建议。而本文设计的通用航空避撞·22·

转、爬升、下降、加速、减速等,使入侵飞机不进入本飞机的RA区域。

参照TCAS系统,设定该区域应不小于两飞机对向飞行50s的时间区域,以300km/h进行计算,则TA区域为以本飞机为中心水平面半径和高度为2伊300规定,飞机方圆伊50/36005=n8.mile(533km伊1.的圆柱体852=9.。26而根据km)、上下ATC撞的可能365m为保护区。综合以上分析,禁止其他航空器闯入,本文建议设定,否则就有碰TA区域以本飞机为质心、平面半径为9.26km、上下为

4.5.634摇kmPA的圆柱体区域

。本区域为提前避撞区域,对进入该区域的入侵飞机进行航路计算,与本飞机航路进行冲突检测,如果存在航路冲突,则给出对本飞机进行航路调整建议,以使入侵飞机不进入TA区域;如不存在航路冲突,则不处理。

在运输航空中的TCAS系统中没有设定PA区域,但如前所述,通用航空与运输航空不同,ADS-B与TCAS也有不同。通用航空属于自由飞机,飞行情况比运输航空复杂得多,而通用航空飞行员比运输航空飞行员专业性差,而且还要承担其他任务,这样通用航空防撞实现起来更难。ADS-B工作范围比TCAS要大得多,TCAS工作范围一般为

40果能充分利用nmile,而ADS-BADS-B的工作范围可达的优势,提前检测到可能发生125nmile,如碰撞的风险,并提前对航路进行合理调整,使飞机绕开可能碰撞区域,会大大降低碰撞风险;调整航路绕开碰撞区域后要再回到正常航路,使飞机正常到达目的地;提前规避处理比在TA和RA区域进避撞处理要从容,飞机转向不需要太大,航速变化也不需要太大,不会影响机上人员的舒适性。

在没有任何遮挡的情况下,ADS-B的监视范围第59卷李波,翟书颖,李茹,等:一种采用ADS-B技术的通用航空防撞系统第1期

为可达125nminle(约230km);通常在分析研究185km,最快碰撞时间约为185km/(2伊300km/h)=时,ADS-B采用的监视范围为100nmile,即约为18.5min,这时间是比较长的,而且通用航空飞行属于自由飞行,在这么长时间内发生航路改变的可能性也是比较大的,所以在通用航空中,采用如文献[2,17]在100nmile(约185km)范围内对所有入侵飞机都进行检测和避让是没有必要的。

鉴于此,建议在系统设计时,将PA区域范围值大小设置为一个区域值,具体大小由使用者自己设定。如设计时,将区域设计为20~100km,即最小20行要求在使用时在这一范围内设置具体值km,最大100km;飞行员可以根据自身情况或飞,例如飞行员设定PA区域范围值为60km,则PA区域为以本飞机为中心、半径为9.26~60km、上下为30km的圆柱环体区域,即当入侵飞机进入该区域,就要对入侵飞与本飞机进行航路冲突检测。

同时,还需要设置航路冲突位置避撞处理范围值,即当入侵飞机与本飞机的冲突位置在此范围内,则进行避撞处理;如果在范围外,则认为冲突位置太远,航路冲突可以忽略,不需要进行避撞处理。航路冲突调整范围值也由使用者设定,如可以设定为

60~185当入侵飞机进入km中的值。

PA时,首先对入侵飞机与本

飞机进行航路冲突检测,只有当存在航路冲突且冲突位置位于避撞处理范围内时,才进行避撞处理,绕开碰撞区域。其他情况不予处理。5.5摇SA区域

本区域为监视区域,SA为ADS-B的正常监视范围100nmile(约185km),包括PA区域、TA区域和RA区域。

在整个监视区域内,要对入侵飞机与本飞机的距离进行计算,并给本飞机提示。

6摇避撞处理

6.1摇避撞过程

三级避撞处理中,RA处理优先级最高,TA处理次之,PA处理最低。即当本飞机同时与不同的入侵飞机发生3种冲突时,首先进行RA处理,其次进行TA处理,最后进行PA处理。避撞处理过程如图

4所示。

图4摇避撞处理过程

(1)对整个监视区域内的入侵飞机进行与本飞机的监视区域处理

距离计算,该距离作为飞机进行入后续PA区域、TA区域、RA(2)PA区域以及CA区域的依据。

首先检测进入该区域入侵飞机是否与本飞机存区域提前避撞处理

在航路冲突,如果存在冲突就要给出本飞机进行航路调整的建议,使本机绕开冲突区域,其他情况不需要调整航路。如图5所示,入侵飞机B与本飞机不会发生冲突,本飞机不需要进行航路调整。入侵飞机A与本飞机发生航路冲突,且冲突位置处于航路冲突位置避撞处理范围内,本飞机需要进行航路的调整以避开冲突区域,如图5所示。概要来说,PA区域处理分两步实施,即航路冲突检测和航路避撞调整,进入PA区域的入侵飞机在大多数情况下不会与本飞机发生航路冲突,不需要本飞机进行航路避撞调整。

图5摇PA航路冲突检测以及本飞机调整航路示意图

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(3)TA区域一般避撞处理

明,通过其冲突检测过滤,仍有50%以上的入侵飞机与本飞机冲突,这也与事实不符合。因此,对很大范围的PA区域内的入侵飞机与本飞机的有效航路冲突检测算法还需要进一步研究。6.2.2摇PA区域中提前避撞算法

PA区域内对有冲突入侵飞机的提前避撞算法

经过PA区域的提前避撞,入侵飞机一般都不会进行本飞机的TA区域,即不会与本飞机发生冲突,但在以下情况发生时,入侵飞机可能会进入本飞机的TA区域:一是对一部分有冲突入侵飞机PA区域避撞处理失败;二是入侵飞机过多,无法有效避撞;三是入侵飞机突然改变航向。此时,就需要进行TA区域避撞处理,目标是使入侵飞机不进入本飞机的RA区域。

也很关键,该算法与TCAS中的RA避撞算法不同。考虑到入侵飞机也可能会对本飞机进行避撞处理,所以在避撞时应使本飞机与入侵飞机的原航路和避入侵飞机一旦进入TA区域,本飞机都要进行避撞处理,使入侵飞机与本飞机的RA区域远离,主要调整方法是调整本飞机水平航向、速度和高度,使入侵飞机远离本飞机RA区域,同时以比较合理的方式和速度离开TA区域。当然,按照算法对等性,如果入侵飞机也装有与本飞机一样的系统,入侵飞机也会进行相应的调整(4)RA,可以进行协调避让通过调整本飞机水平航向区域紧急避撞处理

。

、速度和高度,使入侵飞机远离本飞机CA区域,同时迅速离开RA区域。6.2摇避撞中的主要算法分析

6.2.1摇测是有效进行提前避撞的前提PAPA区域中的入侵飞机与本飞机的航路冲突检区域中航路冲突检测算法

,而PA区域是个很大的区域,其航路冲突检测算法复杂。文献[22-29]的研究主要是在飞行航迹的基础上,建立2架或多架飞行器航迹误差模型和飞行碰撞危险模型,采用概率的方法,主要是针对由于导航误差、控制误差、风扰动等因素而造成航路误差,从而计算造成的冲突概率,其算法主要是针对当前运输航空的航路冲突检测,因此算法不能很好解决通用航空大范围PA区域中自由飞行的入侵飞机与本飞机的100冲突检测问题。文献[2,18]中,对运输航空中40~

中文献nmile[18]ADS-B的冲突检测是将二维水平面划分为范围内的飞机进行冲突检测,其8个区域,且对入侵飞机和本飞机都看作质点进行位置和速度的判断来检测冲突,显然,该算法不符合通用航空冲突检测要求,而且在这样大的一个区域内,其仿真实验结果有大约1/3的入侵飞机冲突,也不符合事实。文献[2]对文献[18]的冲突检测算法进行了改进处理,首先将三维空间划分为26个区域,对入侵飞机进行位置判断过滤,然后对过滤后的目标航迹再进行“战略冶预测和“战术冶预测,最后再进行冲突检测。显然,其算法过于复杂,实现难度大,计算量大,不利于工程实现,而且其仿真实验结果表·24·

撞航路都能有效避撞。避撞时增加的飞行距离尽可能少,水平转向、变速和垂直高度的改变幅度尽可能小,在有效避撞后还要再回到原来的航路。现在有很多关于航路冲突解脱算法的报道[2,19,30-34]些算法基本都从某个方面来研究冲突避撞算法,但这,要么只对冲突飞机原航路避撞,要么只对冲突飞机的避撞航路避撞,所研究的算法也几乎没有整体考虑水平转向、变速和垂直高度改变综合避撞,避撞算法不是最优,不能很好解决PA区域的避撞问题。6.2.3摇TA入侵飞机的原航路和避撞航路同时避撞TA区域中的一般避撞算法也要能使本飞机与

区域中一般避撞算法

;避撞中综合采用水平转向、变速和垂直高度改变等方法实现;避撞时在使入侵飞机不进入本飞机RA区域的基础上逐渐远离本飞机。水平转向、变速和垂直高度3种方法在满足要求的基础上,兼顾舒适性。而现有的避撞算法也基本不能满足TA区域的要求。6.2.4摇RA区域中紧急避撞算法

似之处RA,避撞算法也要同时与入侵飞机的原航路和避区域的紧急避撞与TA区域的一般避撞有类

撞航路成功实现避撞。但是RA区域的紧急避撞不仅要保证入侵飞机不进入本飞机的CA区域,还应尽可能快地远离本飞机的RA区域。采用的方法包括水平转向、改变速度和改变垂直高度3种方法或组合方法以最有效为原则,基本可不考虑舒适性。现有避撞算法也基本不能满足RA区域的避撞。

总之,现在报道的避撞算法主要是针对运输航空研究的,而通用航空与运输航空不同,运输航空避撞算法不能很好地解决通用航空避撞的问题,针对通用航空的行之有效的避撞算法还需要进行深入研究。

7摇建摇议

美国FAA于2009年启动了下一代空中防撞系

第59卷李波,翟书颖,李茹,等:一种采用ADS-B技术的通用航空防撞系统第1期

统(ACASX)的研究计划[35-37],以取代当前的TCASII。为适应不同应用领域的需求,ACASX又分为几类,如ACASXa用于大型飞机,ACASXo用于特殊飞行,ACASXu用于无人机,ACASXp用于通用航空[34]。

尽管ACASX应用领域已覆盖通用航空,我国

的通用航空避撞系统,还需要很多人员和研究机构一同深入研究。参考文献:

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/201601/

依然应该研制自己的通用航空避撞系统。因为运输航空属于国际化的航空,其避撞系统会采用世界统一的标准,而通用航空属于国内航空,一般不会成为[2]摇周波.基于ADS-B的低空飞行冲突检测与解脱算法研究[D].天津:中国民航大学,2014.

国际化航空,不需要采用世界统一标准。我国幅员辽阔,人口众多,通用航空需求巨大,未来通用航空规模会非常大,完全可以形成包括避撞系统在内的自己的完整产业链。我国当前已有很强的研制能力和生产能力ACASTCASX还,只完全可以自主生产通用航空避撞系统是研制,未来是否成功。广泛应用的也只有就研制了4个型号还未知,如TCAS,II。而真正研制成功且被世界由于技术等原因,之前通用航空的机载避撞系统在全世界基本都是空白,新技术的出现,使我们与世界航空发达国家在通航空避撞领域处于同一起跑线,我国应抓住机遇,积极研制自己的通用航空避撞系统。

8摇结束语

通用航空比运输航空的飞行更加复杂,其避撞任务更加艰巨,本文构建的通用航空避撞系统充分利用ADS-B工作范围大的优势,提出PA区域提前避撞、TA区域一般避撞、RA区紧急避撞三级避撞策略。相对于本飞机飞行经过的区域,PA区域是个很大的区域,进入该区域的入侵飞机多数是不会与本飞机发生冲突的,这可以通过航路冲突检测过滤掉。避撞系统对每架飞机都是一致的,避让策略都是统一的,不应该相互冲突,要做到对冲突的两架飞机而言,一架进行有效避让就能完全规避风险。

基于ADS-B技术的避撞系统不仅可以用于通用航空飞机之间的避撞,也可以用于通用航空飞机与装有ADS-B系统的运输航空飞机和无人机之间的避撞。随着避撞系统的进一步发展,有望将来研制基于ADS-B技术的通用航空、无人机和运输航空的一体化避撞系统。

基于ADS-B的通用航空防撞系统研究成果较少,需要继续对系统构建、相关检测算法和避让算法进行深入研究。本文是基于ADS-B技术对通用航空防撞系统的构建进行有益研究探索,要实现实用

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Digital作者简介:

李摇波摇男,1974年生于山东青岛,2005年于国防科技大学获博士学位,现为副教授,主要从事无线通信和通用航空防撞技术方面的研究。

翟书颖摇女,1981年生于辽宁沈阳,2006年于西安建筑科技大学获工学硕士学位,现为工程师,主要研究方向为物联息处理。

李摇茹摇女,1987年生于河北石家庄,2014年于西北工业大学获工学硕士学位,现为助教,主要研究方向为信号处理。

刘建都摇男,1962年生于陕西西安,19年于东南大学获硕士学位,现为副教授,主要研究方向为计算机及物联网技术。

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