顾 博， 肖 刚， 敬忠良

(上海交通大学航空航天学院，上海 200240)

0 引言

空中交通防撞系统(Traffic Collision Avoidance System，TCAS)于20世纪50年代发展成熟，独立于地面的空中交通管制系统而工作。在我国，越来越多的民航飞机装配了TCAS设备。目前，TCAS能够提供垂直防撞功能，由于ADS-B(广播式自相关监视)逐渐成熟，水平防撞功能也将投入应用。

许多学者在TCAS理论研究方面做了大量的工作，文献［1-2］对机载防撞系统技术的基本原理做了较深入的分析;文献［3-5］对TCAS算法进行了深入的研究，提出了多种基于模型的算法，包括单机及多机防撞。

TCAS虽然已经是相对成熟的机载设备，但在其功能的优化等方面依然有发展空间。如RTCA-DO-299［6］的一份报告中提到:在TCAS系统指导飞机避撞过程中可能会遇到一种情况，当TCAS系统发出相同的RA(Resolution Advisory)避撞指示后，切断自动驾驶仪，转由飞行员操纵飞机避撞。不同飞行员的反应各不相同，这样必然对飞机躲避冲突的能力有一定的损害。所以在2009年空客公司针对A380客机的TCAS应用提出加入自动驾驶仪［7］，并且通过了EASA(欧洲航空局)的验证和批准，最终使得可能发生的不确定的躲避情况有很大的改善。本文就是在对TCAS轨迹预测算法进行了分析和计算的同时，结合前人经验，在TCAS系统中加入Auto-Pilot(自动驾驶仪)环节，并且对其进行理论研究和仿真论证，使得TCAS系统的可用性和安全性有了一定的提高。

1 预测与防撞

TCAS通过S模式应答机或者ADS-B系统得到附近飞机的位置、高度等信息，计算本机和入侵飞机未来的飞行路线。判断两架飞机是否会相撞是根据其到达最接近点(Closest Point of Approach，CPA)所需时间Tau(Time to the CPA)来决定的。……