一种编队飞机冲突检测方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于TCAS系统的编队飞机冲突检测方法及其应用，在原有的机载防撞的基础上，考虑飞行时的航迹预估误差，针对编队形成过程引入编队冲突检测方法，性能上考虑各种随机干扰因素，可调告警阈值及滤波持续探测时间，相对于传统几何探测具备更好的安全性能，可以有效降低编队形成过程中的虚警概率。此外，一旦编队内的飞机偏离既定轨道范围，系统就提供告警信息，便于编队的管理和维护。
【专利说明】一种编队飞机冲突检测方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机载防撞算法，特别是涉及一种带有编队算法的防撞算法。
【背景技术】
[0002]编队飞行是指两架或两架以上的飞机按规定的间隔、距离、高度差保持队形的飞行，但由于实际飞行中各种因素的影响，编队飞机之间的间隔、距离和高度差不可能一直保持不变，处理不当就容易引发相撞，因此编队飞行中的防撞问题是值得研究和关注的一个方向，保持编队间隔、距离、高度差相对的稳定，是防止编队飞机相撞的重要前提条件之一。
[0003]机载防撞系统工作时通过自动发送与地面二次雷达兼容的询问信号获取、探测周围飞机的距离、方位、高度和标识代码，通过结合本机的状态信息对可能发生的空中碰撞给出避让提示建议，通过视频和音频通知飞行员。
[0004]编队飞行的飞机，飞机间隔可能远小于机载防撞系统设定的告警门限，同时又必须长时间按指定间隔沿一定空域飞行，若采用传统的机载防撞系统，会导致TCAS告警虚警偏闻。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于提供一种编队飞机冲突检测方法，功能上为编队防撞算法中冲突检测虚警和漏检这一对矛盾提供平衡方案，性能上考虑各种随机干扰因素，可调告警阈值，相对于传统几何 探测具备更好的安全性能，实现上运用布朗运动逃脱模型，通过正交变换、级数展开等手段获得易于实现的冲突检测算法，计算占用资源少、满足系统实时性要求。
[0006]本发明的发明目的通过以下技术方案实现:
[0007]一种编队飞机冲突检测方法，包含以下步骤:
[0008]建模飞机运动:
【权利要求】
1.一种编队飞机冲突检测方法，包含以下步骤: 建模飞机运动:
2.一种基于TCAS系统的防撞告警方法,包含有原有的适用于编队外飞机冲突检测方法，还包含有权利要求1所述的编队飞机冲突检测方法，具体包括以下步骤: 步骤一、TCAS系统跟踪空域内的目标飞机，计算目标飞机的相对距离、方位以及高度变化率； 步骤二、TCAS系统通过预设的编队成员信息，区分目标飞机为编队外飞机或者为本编队内飞机； 步骤三、如果为本编队内飞机，则执行以下步骤: .1)、实时探测本机与编队内飞机的位置，根据所述编队飞机冲突检测方法得到编队内成员飞行间隔的冲突概率； .2)、根据编队飞机冲突概率的计算，当两机接近率较大时，调低告警阈值，告警范围增大，减小滤波持续探测时间，告警灵敏度提升，有助于对存在威胁的编队飞机降低漏检概率，当两机接近率较小或相互远离时，调高告警阈值，告警范围减小，增加滤波持续探测时间，告警灵敏度下降； .3)、冲突概率大于设定的告警阈值时，产生侵犯告警，系统选择侵犯告警的强度，所述侵犯告警的强度为能使本机通过最小机动重新获得正确的编队位置。
3.根据权利要求2所述的一种基于TCAS系统的防撞告警方法，其特征在于所述步骤二中，区分目标飞机为编队外飞机时，则执行以下步骤: a)、根据目标飞机的相对距离、方位以及高度变化率，根据编队外飞机冲突概率的计算判断是否存在潜在威胁而生成交通告警； b)、交通告警生成后，根据编队外飞机冲突概率的计算，当两机接近率较大时，调低告警阈值，告警范围增大，减小滤波持续探测时间，告警灵敏度提升，当两机接近率较小或相互远离时，调高告警阈值，告警范围减小，增加滤波持续探测时间，告警灵敏度下降； c)、根据目标机与本机是否存在冲突概率的大小，判定是否存在决断告警威胁； d)、决断告警威胁存在后，选择决断告警的方向，用以确定本机的避让方向，以及选择决断告警的强度，所述选择决断告警的强度能使本机获得安全间距且垂直速率变化最小，生成决断告警。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于TCAS系统的防撞告警方法,其特征在于还包括: 步骤四、TCAS系统通过座舱音频系统和显示画面实时向飞行员提供适宜的监视、告警信息和避让建议，同时也可按需要在紧急情况下，向飞行控制系统提供避让建议。
5.根据权利要求2所述的防撞告警方法，其特征在于所述步骤一中的跟踪空域内的目标飞机采用以下步骤: S1、TCAS系统通过L波段射频天线接收空域内装备1090ES数据链的其他飞机广播的基于1090ES数据链的ADS-B信息；S2、通过L波段射频天线对附近空域进行A/C模式、S模式询问，获得目标飞机的距离、相对高度等信息； S3、通过分布式孔径红外系统接收空域内其他飞机的红外辐射信息，获得360°范围内其他飞机的相对距离、相对角度信息； S4、TCAS系统通过多传感器探测信息融合算法融合上述信息，建立目标航迹，比较并更新现存航迹，实现覆盖整个战略空域的空中交通态势显示。
6.根据权利要求5所述的防撞告警方法，目标飞机为本编队内飞机时，还包括以下步骤: S5、长机通过空管链路周期发射本机的卫星载波相位信息、惯性导航信息，并要求指定的僚机回答其与长机的相对位置信息，该僚机收到此信息后，通过载波相位差分技术计算其与长机的相对位置信息，并按要求发射应答信息，长机收到应答后计算该僚机与长机的相对距离，并通过解码获得该僚机应答信息中包含的其与长机的相对位置信息，其余僚机通过接受长机发射的卫星载波相位信息、惯性导航信息以及指定僚机回答的其与长机相对位置信息，计算本机与长机、 本机与指定僚机的相对位置信息。
【文档编号】G06F17/50GK103699713SQ201310628778
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】王琳, 张锋烽, 蒋丰亦 申请人:中国航空无线电电子研究所