CN108154716A - 一种机载防撞系统架构及降级使用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机载防撞系统涉及领域，尤其是一种机载防撞系统架构及降级使用方法及装置。一种机载防撞系统架构及降级使用方法，包括ACAS收发主机、第一S模式应答机、第二S模式应答机、控制盒、第一定向天线、第二定向天线、第一全向天线、第二全向天线等,ACAS收发主机采集来自机上气压高度传感器的大气高度数据，同时接收控制盒的控制数据；当配套应答机故障时，ACAS收发主机检测来自控制盒和大气高度传感器的数据进入降级使用状态，并结合应答机故障状态、ACAS收发主机故障状态、大气高度故障状态，使得机载防撞系统选择进入除过故障状态之外的其他工作状态，保证机载防撞系统的降级使用。

Description

一种机载防撞系统架构及降级使用方法及装置

技术领域

本发明涉及机载防撞系统涉及领域，尤其是一种机载防撞系统架构及降级使用方法及装置。

背景技术

机载防撞系统(即ACAS-Airborne Collision Avoidance System，又称 TCAS-Traffic Alert and Collision Avoidance System)由美国联邦航空局 (FAA)定义，目前军民航使用的一般为TCASII型防撞系统，可提供交通告警(TA)和决断告警(RA)。TCAS是防止空中飞机危险接近和相撞事故发生的必不可少的设备，可独立于地面交通管制系统的进行工作。主要用于为飞机提供空中安全分隔保证.系统采用二次雷达的方式探测附近空域的接近飞机，必要时，提醒飞行员采取规避措施与以其它飞机保持适当的安全间距，达到防碰撞的目的。通过近几年的飞行实践证明，该系统是防止飞机空中相撞的最后一道防线，也是目前最有效的手段之一，它克服了地面空中交通管制的局限性，能提供超出地面交通管制所能提供的飞行安全保证能力，对应付空中突发的危险接近，避免空中相撞有巨大的作用。

系统的ACAS收发主机是实现防撞功能的关键，其通过定向天线波束指向，对飞机前、后、左、右4个区域进行扫描询问，附近装有空管应答机(S模式 /ATCRBS应答机)的飞机(以下称为目标机)会做出应答。ACAS收发主机根据收到的应答信号(别的机载防撞系统的应答机发送的应答信号)，获得目标机的高度、相对距离、方位等信息，并进而计算其高度变化率，相对距离变化率并结合本机的位置和运动信息，评估出目标机的威胁级别(OT：其它飞机，PT：接近飞机，TA：交通告警，RA：决断告警，RA即为给出垂直方向上的指示垂直飞行；上升或者下降)，并将不同目标机以相应的图形方式进行显示。系统架构及交联关系如图1所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种机载防撞系统架构及降级使用方法及装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种机载防撞系统架构及降级使用方法，包括ACAS收发主机、第一S模式应答机、第二S模式应答机、控制盒、第一定向天线、第二定向天线、第一全向天线、第二全向天线、第一交通/决断显示器、第二交通/决断显示器以及 S模式应答天线切换开关,其特征在于：

将来自机上气压高度传感器的大气高度数据直接输入的ACAS收发主机；将来自于控制盒的控制数据直接输入的ACAS收发主机；

当配套应答机故障时，ACAS收发主机检测来自控制盒和大气高度传感器的数据进入降级使用状态，并结合应答机故障状态、ACAS收发主机故障状态、大气高度故障状态，使得机载防撞系统选择进入除过故障状态之外的其他工作状态，保证机载防撞系统的降级使用。

进一步的，所述降级使用具体过程是：

仅应答机故障时，ACAS收发主机可以保持TA和RA告警模式,保持ACAS 收发主机所有功能；仅大气高度数据故障，则ACAS收发主机处以TA模式；

若应答机和大气高度数据同时故障，ACAS收发主机可以进入无高度TA模式，从而具有交通态势监视感知和TA功能；

若ACAS收发主机均出现故障，则ACAS收发主机失效并待机。

进一步的，所述降级使用具体过程包括：

步骤1:仅应答机故障时，清除来自自检功能的ACAS收发应答机故障状态后，若系统周期性自检通过，表示机载防撞系统只存在ACAS收发应答机故障，则ACAS收发应答机按照来自控制盒的控制数据进行工作，ACAS收发主机保持 TA和RA告警模式,并且ACAS收发主机所有功能正常；否则，表示系统仍然存在故障，则判断是否是大气高度故障，执行步骤2；

步骤2：如果是大气高度数据故障，则清除大气高度故障后，再次检测是否能够通过周期性自检，如果周期性自检通过，表示应答机和大气高度同时出现故障，则ACAS收发主机可以进入无高度TA模式，从而具有交通态势监视感知和TA功能；否则，ACAS收发主机失效并待机。

进一步的，应答机故障，ACAS收发主机保持TA和RA告警模式,并且ACAS 收发主机所有功能正常，同时ACAS收发应答机解析应答机故障，判定应答机故障的故障类型。

进一步的，应答机和大气高度同时出现故障，还包括判断ACAS收发主机判断控制盒的传递的控制数据工作模式是否为TA或RA；若是TA或RA模式，则ACAS收发主机进入无高度TA模式状态；否则，ACAS收发主机状态为高度及应答机失效并待机。

进一步的，所述应答机故障类型指的是应答机A模式故障、应答机C模式故障以及应答机S模式故障，以及除过应答机A模式故障、应答机C模式故障、应答机S模式故障之外的应答机内部其他故障。

进一步的，当系统周期性自检不正常，但是并未检测到应答机故障时，ACAS 收发主机失效并待机；系统周期性自检不正常，但是并未检测到应答机故障以及主机判断控制盒的数据不正常，ACAS收发主机失效并待机。

进一步的，所述大气高度数据是是ARINC429双极差分归零码格式、或者 ARINC552等模拟数据格式。

一种机载防撞系统架构及降级使用装置包括：ACAS收发主机、第一S模式应答机、第二S模式应答机、控制盒、第一定向天线、第二定向天线、第一全向天线、第二全向天线、第一交通/决断显示器、第二交通/决断显示器以及S 模式应答天线切换开关,其特征在于：

ACAS收发主机，直接采集机上气压高度传感器的大气高度数据；同时接收控制盒的控制数据；

当ACAS收发主机判断应答机故障时，ACAS收发主机检测来自控制盒和大气高度传感器的数据进入降级使用状态，并结合应答机故障状态、ACAS收发主机故障状态、大气高度故障状态，使得机载防撞系统选择进入除过故障状态之外的其他工作状态，保证机载防撞系统的降级使用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

根据本发明，对机载防撞设备进行新的架构调整后，ACAS收发主机可以直接接收大气高度数据和控制数据，从而当配套的S模式应答机失效后，系统能够按照降级使用规划进入降级模式，从而保证系统能效。具体如下：

1.仅应答机失效时，ACAS收发主机可以保持TA和RA告警模式,保持主机所有功能；

2.如果应答机和大气高度同时失效，ACAS收发主机可以进入无高度TA 模式，从而具有交通态势监视感知和TA功能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是机载防撞系统系统传统架构及交联框图。

图2本发明的机载防撞系统系统优化架构及交联框图。

图3机载防撞系统优化架构下的处理流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明相关说明：

1、(现有技术中气压高度传感器的大气高度数据给s模式应答机，不直接给ACAS收发主机；现有技术中控制盒的控制数据不能直接输入的ACAS收发主机)；本发明将来自机上气压高度传感器的大气高度数据直接输入的ACAS 收发主机；将来自于控制盒的控制数据直接输入的ACAS收发主机。

2、机载防撞系统的主要用途如下5个功能：其中，1、2指的是应答机的功能；3、4、5指的是ACAS收发主机的功能；

功能1：应答机实现A、C模式空管应答；

功能2：应答机实现S模式应答；

功能3：ACAS收发主机实现空中交通态势监视和感知(具体是ACAS收发主机通过定向天线波束指向，对飞机前、后、左、右4个区域进行扫描询问，附近装有空管应答机(S模式/ATCRBS应答机)的飞机(以下称为目标机)会做出应答， ACAS收发主机获取其他飞机的信息，实现空中交通态势监视和感知)；

功能4：ACAS收发主机实现交通告警(TA告警)；

功能5：ACAS收发主机实现决断告警，(RA告警)，当威胁机也装备TCASII设备时，通过S模式应答机的数据链路进行RA协同，以保证告警的兼容性。

3、ACAS收发主机所有功能正常指的是ACAS收发主机能实现说明书中功能3、功能4、功能5。应答机和大气高度数据同时故障时，ACAS收发主机可以进入无高度TA模式，从而具有交通态势监视感知和TA功能，能实现功能3与功能4。

表1故障降级使用及显示的故障信息对应表

表1中，当应答机处于第一列故障情况时，则显示第四列对应的故障；其中，第二列是控制盒发送给ACAS收发主机的控制模式，ACAS收发主机实际的工作模式按照表1中第三列进行。因为ACAS收发主机虽然接收控制盒的控制数据，但是 ACAS收发主机也有自主决定工作模式的能力，当ACAS收发主机通过故障自检结果判断自己不适合工作在控制盒发送的控制数据状态时，会根据实际情况工作。

工作过程：

1.当配套应答机(控制盒选定的应答机，若是此应答机不工作，则控制盒选定另一个应答机工作)工作正常时，机载防撞系统可按照现有技术的架构工作；其中，现有技术中气压高度传感器的大气高度数据给s模式应答机，不直接给ACAS收发主机。

2.当配套应答机故障时，系统的ACAS收发主机检测来自控制盒和大气高度传感器的数据(即将来自飞机上气压高度传感器的大气高度数据直接输入的 ACAS收发主机，大气数据格式可以是ARINC429双极差分归零码格式、或者 ARINC552等模拟数据格式，将来自于控制盒的控制数据直接输入的ACAS收发主机)；此时控制盒传递表1中的控制的模式(表1的第二列，本主机处于那种状态就能有能力赋予别的主机的对应的状态)进入具体降级使用状态；

表1中第一列指的是应答机自检时，可能的故障情况，并能将该故障情况上传给主机；假设应答机不能上报故障时，主机进行应答机故障检测，会出现第一列中的情况；

3.清除来自自检功能的ACS应答机故障状态(表1的第一列的故障状态) 后，如果系统周期性自检通过，表示系统无其它故障，则按照来自控制盒的控制数据(表1的第二列的模式)进行工作；例如：当前时应答机A模式故障，清除后，没有其他故障，那么实际的工作模式则不能工作在对应的模式下。

4.清除来自自检功能的应答机故障(ASC模式)状态后，系统仍然存在故障，则判断是否是大气高度故障，如果是则清除大气高度故障后，再次检测是否能够通过周期性自检，如果周期性自检通过，表示系统仅有应答机故障和大气高度故障，此根据控制数据，可以进入无高度TA工作状态。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种机载防撞系统架构及降级使用方法，包括ACAS收发主机、第一S模式应答机、第二S模式应答机、控制盒、第一定向天线、第二定向天线、第一全向天线、第二全向天线、第一交通/决断显示器、第二交通/决断显示器以及S模式应答天线切换开关,其特征在于：

将来自机上气压高度传感器的大气高度数据直接输入的ACAS收发主机；将来自于控制盒的控制数据直接输入的ACAS收发主机；

当配套应答机故障时，ACAS收发主机检测来自控制盒和大气高度传感器的数据进入降级使用状态，并结合应答机故障状态、ACAS收发主机故障状态、大气高度故障状态，使得机载防撞系统选择进入除过故障状态之外的其他工作状态，保证机载防撞系统的降级使用。

2.根据权利要求1所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于所述降级使用具体过程是：

仅应答机故障时，ACAS收发主机可以保持TA和RA告警模式,保持ACAS收发主机所有功能；仅大气高度数据故障，则ACAS收发主机处以TA模式；

若应答机和大气高度数据同时故障，ACAS收发主机可以进入无高度TA模式，从而具有交通态势监视感知和TA功能；

若ACAS收发主机均出现故障，则ACAS收发主机失效并待机。

3.根据权利要求1或2所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于所述降级使用具体过程包括：

步骤1:仅应答机故障时，清除来自自检功能的ACAS收发应答机故障状态后，若系统周期性自检通过，表示机载防撞系统只存在ACAS收发应答机故障，则ACAS收发应答机按照来自控制盒的控制数据进行工作，ACAS收发主机保持TA和RA告警模式,并且ACAS收发主机所有功能正常；否则，表示系统仍然存在故障，则判断是否是大气高度故障，执行步骤2；

步骤2：如果是大气高度数据故障，则清除大气高度故障后，再次检测是否能够通过周期性自检，如果周期性自检通过，表示应答机和大气高度同时出现故障，则ACAS收发主机可以进入无高度TA模式，从而具有交通态势监视感知和TA功能；否则，ACAS收发主机失效并待机。

4.根据权利要求3所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于应答机故障，ACAS收发主机保持TA和RA告警模式,并且ACAS收发主机所有功能正常，同时ACAS收发应答机解析应答机故障，判定应答机故障的故障类型。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于应答机和大气高度同时出现故障，还包括判断ACAS收发主机判断控制盒的传递的控制数据工作模式是否为TA或RA；若是TA或RA模式，则ACAS收发主机进入无高度TA模式状态；否则，ACAS收发主机状态为高度及应答机失效并待机。

6.根据权利要求5所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于所述应答机故障类型指的是应答机A模式故障、应答机C模式故障以及应答机S模式故障，以及除过应答机A模式故障、应答机C模式故障、应答机S模式故障之外的应答机内部其他故障。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于当系统周期性自检不正常，但是并未检测到应答机故障时，ACAS收发主机失效并待机；系统周期性自检不正常，但是并未检测到应答机故障以及主机判断控制盒的数据不正常，ACAS收发主机失效并待机。

8.根据权利要求7所述的一种机载防撞系统架构及降级使用方法，其特征在于所述大气高度数据是是ARINC429双极差分归零码格式、或者ARINC552等模拟数据格式。

9.基于权利要求1、2、4、6或8所述机载防撞系统架构及降级使用方法的使用装置，其特征在于包括：ACAS收发主机、第一S模式应答机、第二S模式应答机、控制盒、第一定向天线、第二定向天线、第一全向天线、第二全向天线、第一交通/决断显示器、第二交通/决断显示器以及S模式应答天线切换开关,其特征在于：

ACAS收发主机，直接采集机上气压高度传感器的大气高度数据；同时接收控制盒的控制数据；

当ACAS收发主机判断应答机故障时，ACAS收发主机检测来自控制盒和大气高度传感器的数据进入降级使用状态，并结合应答机故障状态、ACAS收发主机故障状态、大气高度故障状态，使得机载防撞系统选择进入除过故障状态之外的其他工作状态，保证机载防撞系统的降级使用。