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多模式防撞协同监视仿真系统研究

2020-12-14阅读(899)

多模式防撞协同监视仿真系统研究

论文摘要

空中交通管制的根本目的就是防止航空器与航空器之间以及航空器与障碍物之间的相撞。首先在管制程序上采取了安全间隔保障,完成了第一道防线。依靠TCAS的检测、发现和告警,对交通避险提供了第二道防线和第三道防线。但是,随着科技的发展,机载告警系统越发先进,地面监视系统的精度不断的提高,却始终无法根除航空器运行过程中可能相撞的隐患。所以,在论文的写作过程中,作者致力于“多模式防撞协同监视仿真系统”的研究。系统可以通过调节各监控系统的告警门限,在多模式协同监视的情况下,探索冲突告警,预测并发现危险接近的潜在风险,并提出参考决策意见和处置建议。论文首先从三种监视系统入手,分别进行TCAS、ADS-B、SSR的概述,介绍了三者的组成和工作原理,最后简述了它们的发展状况。在此基础之上,建立空间模型,并对空间模型进行算法的实现。在研究中发现,要建立TCAS的三维空间模型是可行的,但是在系统实现中是不可行的,所以作者舍弃建立三维坐标的方法,而采用分水平和垂直方向两种情况讨论。冲突只有在同时满足水平和垂直告警门限的条件下,才能发生。TCAS的冲突门限是基于时间的,建立相当于不规则椭圆,ADS-B模型是一个长方体,只要是入侵机进入这个长方体区域,告警就发生。而二次雷达模型类似于圆柱体,圆柱体底面圆半径取决于飞机间隔的大小。空间模型建立起,并完成伪代码的设计。文章紧接着进行系统的需求分析。多模式防撞协同监视仿真系统是个展示软件,把后台的一些数学模型,转化为声音、图像和数据的方式显示在界面上。系统以WindowsXP为开发平台,以Visual Basic 6.0为开发工具进行的,后台采用Active控件Mapx 5.0第三方控件,使用的数据库系统是Access 2003。最后要实现的功能是,通过点击在地图上生成飞机,也可以通过输入经纬度坐标在地图上生成飞机。航线的设计分为:定制航线方式和自由飞行模式。航迹回放使用ACCESS 2003作为后台数据库,存放数据,在需要的时候读取出来。论文还列出系统辅助函数的实现,系统要完整的实现,离不开各个子模块的实现,包括:坐标变换的实现、大圆航线的实现、飞机属性的实现。当仿真结果要显示在界面时,需要的界面模块的实现,包括:飞机声音和闪烁告警的实现、飞机尾迹线的实现、预处理航迹的实现,最后进行界面的展示。论文所有函数实现采用伪代码的方式,如果需要用到某些模块,只需要改成相应的编程语言,就可以直接的使用。就目前的地面设备和机载设备而言,TCASII是最后的防线,如果出现TCASII告警,则应该立即执行TCASII的应急程序。但如果ADS-B机载设备包括CDTI,则间隔标准可以考虑缩小到TCASII的间隔。所以有人预计,自动相关监视（ADS）设备的使用将使飞机目前的间隔减小至仅使用TCASII的时间隔值。而现在我们学院训练使用较大的间隔标准。在飞机定位和导航精度极大提高以后,如果还采用较大的间隔无疑会造成空域的浪费。在进行多模式防撞系统监视系统的研究后,可以充分利用飞机定位和导航精度极大提高这一优势,缩小飞行间隔。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 论文研究背景
  • 1.3 论文研究价值
  • 1.4 关键技术研究
  • 1.5 本论文研究工作
  • 第2章 监视系统分析与研究
  • 2.1 机载防撞系统TCAS 的研究
  • 2.1.1 TCAS 的概述
  • 2.1.2 TCAS 组成和工作原理
  • 2.1.3 TCAS 的发展状况
  • 2.2 ADS-B 监视系统的研究
  • 2.2.1 ADS-B 的概述
  • 2.2.2 ADS-B 的组成和工作原理
  • 2.2.3 ADS-B 的发展状况
  • 2.3 二次雷达的相关研究
  • 2.3.1 SSR 的概述
  • 2.3.2 SSR 的组成和工作原理
  • 2.3.3 SSR 的发展状况
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 三种告警技术算法研究
  • 3.1 TCAS 空间模型的建立
  • 3.2 TCAS 空间模型的算法实现
  • 3.2.1 水平方向上探测
  • 3.2.2 垂直方向冲突探测
  • 3.2.3 TCAS 实现模块
  • 3.3 ADS-B 空间模型的建立
  • 3.4 ADS-B 空间模型的算法实现
  • 3.5 二次雷达的空间模型
  • 3.6 SSR 空间模型的算法实现
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 系统的需求分析与设计
  • 4.1 系统目标
  • 4.2 系统功能结构图
  • 4.3 系统设计原则
  • 4.4 系统运行环境分析
  • 4.4.1 Visual Basic 6.0 介绍
  • 4.4.2 Mapx5.0 介绍
  • 4.4.3 ACCESS 2003 介绍
  • 4.5 系统需求分析
  • 4.6 业务流程图
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 系统的实现
  • 5.1 辅助函数的实现
  • 5.1.1 坐标变换的实现
  • 5.1.2 大圆航线的实现
  • 5.1.3 飞机飞行参数的设置
  • 5.2 界面模块的实现
  • 5.2.1 飞机声音和闪烁告警的实现
  • 5.2.2 飞机航迹线的实现
  • 5.2.3 预处理航迹的实现
  • 5.3 界面展示
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 论文结论及展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的学术成果

    • 相关论文文献

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