飞行模拟机TCAS系统仿真软件设计与实现

发布时间：2017-08-22 04:46

  本文关键词：飞行模拟机TCAS系统仿真软件设计与实现

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【摘要】：空中交通警戒及防撞系统(TCAS:Traffic Collision Avoidance System)能够自动探测和跟踪载机附近的飞机,给飞行员发出图像、语音警告及符合空中交通管制规则的防撞指令。飞行员接受系统输出的避撞指令,操纵飞机作出适当的飞行机动避免碰撞,保证飞行安全。在飞行模拟机上进行空中交通警戒及防撞系统的训练,已成为飞行员初始飞行训练及复训的固定科目。 本文首先介绍了TCAS系统的工作原理及其数据传输协议,结合某型运输机空中交通管制及防撞系统研制的实际需求,设计了一个通用TCASII系统仿真架构,包括机载TCAS系统的信号处理流程和关键模块功能。在分析大气、航姿、液压等系统输出对TCAS模式及灵敏度的影响的基础之上,本文设计符合ATC管制规则要求的多机冲突场景下的避撞算法模型。在完成对仿真对象的深入研究后,模拟了机载设备的灵敏度选择、告警阈值的限定、避撞决策及冲突解脱过程,并且根据科目训练目的,设计了基于各飞行阶段的交通或入侵场景,包括侧重交通显示训练的“TA场景”、“机场场景”和侧重避撞决策训练的“RA场景”。仿真中使用IData软件作为人机界面的开发工具,开发了“空中交通及垂直速度显示器”仿真软件,并在某运输机模拟机项目中进行功能及性能验证。 本文成果已应用于某型运输机飞行模拟机项目,并已被国外用户正式使用,为今后高等级模拟机项目相关系统的仿真研制奠定了基础。
【关键词】：空中交通警戒及防撞系统 避撞逻辑 入侵飞机 空中交通及垂直速度显示器
【学位授予单位】：中国科学院大学（工程管理与信息技术学院）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V216.8;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 碰撞理论及冲突规避研究10-11
• 1.2.2 模拟机TCAS系统发展11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 第二章 TCASⅡ系统原理13-21
• 2.1 TCAS系统组成13-14
• 2.2 TCAS系统原理14-16
• 2.2.1 威胁监视和跟踪14-15
• 2.2.2 灵敏度与保护域15-16
• 2.3 数据传输协议16-19
• 2.3.1 ARINC429总线简介16-18
• 2.3.2 ARINC753协议18-19
• 2.4 小结19-21
• 第三章 TCAS系统仿真软件建模21-39
• 3.1 TCAS软件架构设计21-22
• 3.2 仿真软件信息处理流程22-24
• 3.3 TCAS逻辑仿真关键模块建模24-37
• 3.3.1 429数据绑定模块24-25
• 3.3.2 CAS防撞逻辑模块25-32
• 3.3.3 入侵场景及入侵飞机运动建模32-37
• 3.4 小结37-39
• 第四章 TCAS软件仿真实现39-57
• 4.1 TVI显示画面仿真实现39-47
• 4.1.1 TVI显示内容39-42
• 4.1.2 开发工具IData42
• 4.1.3 TVI显示画面设计42-47
• 4.2 仿真系统集成47-52
• 4.2.1 主仿真运行平台47-48
• 4.2.2 TCAS仿真系统软硬件集成48-52
• 4.3 仿真实例52-55
• 4.4 小结55-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-63
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 何桂萍;徐亚军;;基于TCASⅡ和ADS-B的组合监视防撞系统研究[J];电光与控制;2011年04期

2 林云松;彭良福;童玲;;空中防撞系统避撞机制的数学模型[J];电子科技大学学报;2008年04期

3 张兆宁;张晓燕;;交叉航路碰撞风险研究[J];航空计算技术;2007年02期

4 徐肖豪,马子兴,聂润兔;空管二次雷达最小间隔的分析与比较研究[J];交通运输工程与信息学报;2004年01期

5 王万乐;;Multi-Agent系统在飞行冲突探测与解脱中的应用[J];交通信息与安全;2009年03期

6 韩艳茹;敬忠良;龚嘉琦;;空中交通预警与防撞系统(TCAS)风险及对策研究[J];计算机测量与控制;2012年03期

7 苏彬;陈红英;刘渡辉;;飞行模拟练习器中自动飞行系统建模方法[J];中国民航飞行学院学报;2007年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 牟奇锋;空中交通管理中的防撞策略问题研究[D];西南交通大学;2010年

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本文编号：717142