Как работает TCAS?

TCAS работает, посылая запросы на транспондеры других самолетов. Транспондер ответит на запрос так же, как и на радар. Из разницы во времени между запросом и ответом вычисляется расстояние до другого воздушного судна. Сам ответ содержит высоту другого самолета.

Объяснение ниже дает представление об основной работе алгоритма TCAS. В действительности сложнее иметь дело со всеми исключительными ситуациями.

Расстояние и разность высот с другими самолетами отслеживаются для определения тренда. Из последовательных измерений расстояния определяется скорость замыкания. При скорости замыкания и текущем расстоянии (наклонном диапазоне) производится аппроксимация времени до ближайшей точки приближения (CPA). Это делается путем простого деления диапазона на скорость закрытия, результат называется «диапазон тау». То же самое делается в вертикальной плоскости. Деление разности высот на разность вертикальных скоростей приводит к вертикальному тау.

Если оба тау меньше определенного порога, то возникает предупреждение трафика (TA). Когда tau меньше, чем другой (более низкий) порог, дается консультация по разрешению. TA-это индикация «heads up», RA-это инструкция, которой должен следовать пилот для снижения риска столкновения. FL200) for TA’s and from 15 seconds (<2350 ft) to 35 seconds (> FL200) for RA’s. Below 1000 ft AGL, RA’s are inhibited. » data-translation=»Пороговое время зависит от высоты, начиная от 20 секунд (<1000 футов AGL) до 48 секунд (> FL200) для TA и от 15 секунд (<1000 футов AGL) до 48 секунд (><2350 футов) до 35 секунд (> FL200) для RA. Ниже 1000 футов AGL, РА ингибируются. » data-type=»trSpan»>Пороговое время зависит от высоты, начиная от 20 секунд (<1000 футов AGL) до 48 секунд (> FL200) для TA и от 15 секунд (<1000 футов AGL) до 48 секунд (><2350 футов) до 35 секунд (> FL200) для RA. Ниже 1000 футов AGL, РА ингибируются.

Первоначально TCAS давал только рекомендации по дорожному движению в виде сообщения» трафик, трафик». Никаких действий избежать не было.

С введением TCAS II во второй половине 80-х годов в действие вступила резолюция Advisory.

Выбор РА

При выборе рекомендации по разрешению есть два основных шага. Первый шаг заключается в выборе чувства, как восходящего, так и Нисходящего. Это основано на вычислении того, сколько разности высот может быть достигнуто в CPA, либо начиная подъем или спуск, предполагая, что цель будет поддерживать свою вертикальную скорость. При расчете учитывается время реакции экипажа и скорость разгона и набора высоты / снижения самолета (5 секунд, 0,25 г, 1500 fpm).

Второй шаг заключается в выборе величины. Алгоритм разработан, чтобы быть наименее разрушительным для траектории полета, в то же время достигая минимального вертикального разделения.

Координация РА

При выборе RA он передается на другой самолет. Когда другой самолет получает это сообщение, он будет использовать только противоположный смысл для своего собственного РА. В редком случае, когда оба самолета передают свое намерение RA одновременно, самолет с более высоким адресом режима s даст и обратит свое значение RA, если он конфликтует с другим.

Версии алгоритма

За эти годы в TCAS II были внесены различные улучшения. Первоначальные системы TCAS II имели версию 6.0 алгоритма, позже замененную 6.04 a в середине 90-х. Дальнейшая оценка системы привела к разработке версии 7.0, внедренной с 1999 года. После столкновения в воздухе в Японии в 2001 году и столкновения в воздухе над Уберлингеном Германия внесла дополнительные изменения, приведшие к версии 7.1.

Внесенные изменения включают:

• формулировка РА
• логика ограничения отклонений вертикального пути
• логика предотвращения тревожных сигналов в воздушном пространстве РВСМ и на близко расположенных параллельных взлетно-посадочных полосах
• логика обнаружения несоответствия РА
• улучшенная логика реверсирования чувства RA

TCAS & ATC

TCAS РА имеют приоритет над инструкциями УВД. Тот факт, что один из двух самолетов следовал инструкциям УВД, а другие TCAS RA’s способствовали аварии в Уберлингене. В случае, если пилот получает TCAS RA, он должен уведомить УВД.

==========

FAA произвела введение в TCAS II v7.1 который предоставил некоторые интересные чтения по этой теме.

Стандарт TCAS использует стандартный приемоответчик, имея запросчика на борту в дополнение к самому приемоответчику.

Самолет периодически передает сигнал допроса. Мощность меньше, чем от наземного радара, но достаточна, чтобы вызвать ответ от самолета, который может быть меньше минуты полета.

Расстояние до другого воздушного судна определяется по времени сигнала, скорость закрытия из двух последовательных измерений расстояния и высоты давления является частью ответа транспондера. Положение может быть определено только приблизительно с помощью направленной антенны, поэтому оно используется только для отображения других самолетов на навигационном дисплее, но не для определения разрешения.

Система активируется, если скорость закрытия такова, что столкновение может произойти в определенное время. Это не означает, что воздушные суда фактически находятся на встречных курсах; система TCAS не оценивает заголовки или позиции. Просто моментальная скорость закрытия достаточно высока.

Если самолет может столкнуться через 40 секунд, система выдает «рекомендации по движению». Это просто предупреждение о том, что поблизости есть трафик и что, возможно, потребуется принять меры в ближайшее время.

Если расстояние уменьшается так, что риск столкновения достигает 25 секунд, будет выдано «консультативное разрешение». Это инструкция, Чтобы подняться, спуститься, подняться/спуститься быстрее или выровнять. Пилот обязан выполнить в течение 6 секунд, инструкция имеет приоритет над инструкциями УВД.

Какие рекомендации следует дать, определяется набором правил, исходя из высоты и скорости набора высоты этого и других воздушных судов. Поскольку высота посылается в ответ транспондера, а скорость набора высоты-это просто разность последовательных измерений высоты, оба TCAS имеют одинаковую информацию и поэтому всегда будут приходить к одному и тому же выводу. В основном это скажет, Какой самолет выше, чтобы подняться, подняться быстрее, или если спуск не спускаться, и в зависимости от того, что ниже, чтобы спуститься, спуститься быстрее или если восхождение не подняться.

Существует также аналогичная система для легких самолетов под названием FLARM . Принцип аналогичен. Он использует радио более низкой мощности, потому что планеры и ультра-огни не имеют достаточной мощности для стандартного транспондера. Это сообщения также включают в себя положение и заголовок, поэтому он также может дать боковые (поворот влево/вправо) инструкции. Однако она несовместима с TCAS.

TCAS I: требуется только режим-транспондеры, только обеспечивает «трафик трафика».TCAS II: требуется Mode-c транспондеры, обеспечивает «восхождение» и т.д.TCAS III: нуждается в больших компьютерах, обеспечивает «подъем влево» и т. д.

TCAS III никогда не производился-TCAS II достаточно хорош для выполнения этой работы, и никто еще не разработал хороший алгоритм для этого!