地面迫近警告系统的EGPWS特点与原理

2025-02-26 12:10:56

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回答1：

EGPWS包括了传统GPWS的相关功能，警告方式与传统GPWS几乎一样。EGPWS装入了全球机场位置数据库和地形数据库，并利用飞机位置、无线电高度和飞行轨迹信息来确定潜在的撞地危险。所以至今，全世界已经安装EGPWS设备的飞机没有发生过一起可控撞地（CFIT）事故。
新的EGPWS前视地形警戒功能主要是针对现行的GPWS警告迟缓或不适当的驾驶员反应导致的CFIT事故，同时也提供在着陆形态时“不警告”类型的警戒功能。新的EGPWS功能使用自身的全球机场位置数据库和地形数据库，并且使用飞机位置，气压高度和飞行轨迹信息确定潜在的撞地危险。机场位置数据库包括所有2万余条铺筑面为3500英尺（1067米）或更长的跑道。目前的地形数据库包含全球95%的地形情况，针对每个机场周围的地面区域它可以提供高分辨率的地形数据，对于各机场它能提供低分辨率的地形数据。只有5%的地形数据是不能用的，这5%不能使用地形数据的区域是在南美洲的亚马逊河流域的机场，北非和中非的部分地区以及北格蓝陵岛地区。
联信公司每隔6—12个月更新一次地形数据库，数据库使用光电存储卡（flash memory card）来更新，它不需要从飞机上卸下EGPWS的航线可更换组件（LRU）就可进行。因地形数据库的存在，GPWS的缺陷一和缺陷二迎刃而解，飞机在飞行过程中，增强型近地警告计算机沿着飞机的预定航迹连续搜索数据库，这样可使系统具有虚拟的前视能力。EGPWS 将所探测到的周围环境的数据不断的与现存的数据进行对比，如果EGPWS认为飞机的航迹在某处与地形太近，它会提前发出音频和视频警告信号给飞行员，即使在雨雾等恶劣天气中，EGPWS也能有效控制撞地或撞山的事故的发生。
⑴前视地形警戒功能（Look-ahead Terrain Alerting)
新一代的EGPWS可以向机组提供警戒等级或警告等级信息，提醒机组存在潜在触地危险的时间要比现行GPWS要早得多。警戒信息主要是根据飞机的位置和气压高度信息而得到的。飞行管理系统（FMS）或全球定位系统（GPS）可以向EGPWS提供飞机位置的经纬度。
气压高度是基于平均海平面（QNH）由大气数据计算机（ADC）提供的，EGPWS使用附加的大气数据输入确定飞机的飞行轨迹和定位合适的警戒包线。地形警戒是连续计算飞机前方的地形间隔包线，其垂直方向与飞行轨迹进行比较，横向方向与飞机的地面航迹进行比较。如果这些确定的包丝与地形数据库的数据相冲突，就启动警戒信号。它可以计算两个警戒包线，一个是警戒等级的警告（caution-level alert），另一个是警告等级的警告（warning-level alert）。前视警戒级的警告大约在距潜在的危险地形40-60秒之前提供警告信息。前视警告级的警告大约在距危险地形20-30秒之前提供触地警告信息。警戒包线是根据飞机前方的前视距离和飞机下方的高度偏离以及飞机两侧的横向距离而确定的（如图5所示）。前视距离主要随着地速的变化而变化，地速增加警戒距离就增加，以便对所有速度提供大致相等的警戒时间。前视距离主要以沿着飞机飞行的轨迹（爬升，下降或平飞）为基点。一个附加组件可以向上搜寻6°范围以便对非常的地形进行保护。这个附加组件实际的前视距离是正常的两倍。高度偏离范围是飞机下方700英尺（213米）。偏移的目的是为了提供当飞机低于正常的地形间隔时的地形警戒。横侧距离是相对飞机地面航迹每一侧1/8海里（0。23千米），为了着陆时没有恼人的警戒信息，前视距离和高度偏移随着飞机接近机场而减小。
除了前视警戒包线之外，EGPWS还有一个附加的保护组件—最小地形间隔TCF(Terrain Clearance Floor）。它是针对一旦气压高度表有误差时而起作用的。TCF是一种机场周围的警戒包线，这个包线是依据飞机的无线电高度而确定（如图6）。按照正常的3度下滑轨迹直到跑道上，飞机将保留完美的TCF警戒包线。如果飞机穿越TCF包线，同时也就穿越了以气压高度表为基准的EGPWS的前视警戒包线，因此就启动前视警戒功能。但是如果气压高度有误差，TCF也可以提供基于无线电高度的警戒。，此功能也可以弥补GPWS在反航道进近或下滑道信号失效时不能够提供警告的缺陷。
⑵地形显示功能（Terrain Display)
EGPWS的地形显示功能加强了机组对周围地形的了解并能安全地避免潜在的触地危险。地形显示可以由机组人工选择或者当前视警戒或警告启动时自动显示。地形在EHSI，ND或特定的气象雷达显示器上显示，所有的EGPWS警戒功能可以单独工作也可以与所选择的地形显示一起工作。
地形在显示器上是以星罗棋布的红，琥珀，绿色等光点图形来显示的，同时还以颜色来指示地形高度与飞机高度之间的关系：位于飞机下方2000英尺以外的地形不予显示；飞机下方1000英尺至2000英尺之间的地形显示为浅绿色；飞机下方500英尺至1000英尺之间的地形显示为中等绿色；飞机下方500英尺至飞机上方1000英尺之间的地形显示为中等黄色；飞机上方1000英尺至2000英尺之间的地形显示为深黄色；飞机上方2000英尺以上的地形显示为深红色。
⑴红色光点
红色光点图形指示相当高的地形，这个地形比飞机的现行高度要高2000英尺（610米）。如果在飞机的前方显示这个地形就表明存在潜在的威胁。
⑵琥珀色光点
如果在飞机前方显示琥珀色光点图形也表明存在潜在的威胁。它表明从飞机现行高度以下500英尺（152米）到高于飞机现行高度2000英尺（610米）之间存在地形扩展。
⑶绿色光点
绿色光点图形指示以飞机目前的高度在500英尺（152米）或更高的范围之间有足够的地形间隔。但是这个地形可能很接近，机组应该意识到它的存在。
琥珀色和绿色两种不同光点密度的混合增加了地形显示的效果。
为了减小显示的混乱，任何低于飞机现行高度2000英尺的地形不在显示器上显示，只用黑色背景代替，由于地形的颜色是参照飞机的现行高度而显示的，颜色将随着飞机的爬升或下降而改变，显示色带的转换将依据飞机/地形的关系提前15—30秒显示。
在EGPWS地形数据库不包括的地形或区域用洋红色的光点图形来显示。
EGPWS使用ARING 453气象雷达数据总线将地形数据传送到飞机显示系统。地形和气象雷达数据不能同时在一个显示器上显示，但是机长和副驾驶的地图显示是独立的。所以气象雷达的显示可以选择一个显示器而地形显示则可使用另一个。地形的光点图形显示与气象雷达显示不同以便帮助驾驶员区别。另外，由于地形数据是通过ARING 453气象雷达数据总线传送的，雷达显示优先于地形显示。显示的地形数据随着飞机的运动不断更新（类似于其他导航数据的显示）。
当前视警戒或警告被启动，地形是用整体实心的琥珀色或红色图形来增强显示的。这些整体实心的显示器强调危险地形并且意味着紧急冲突。对于警戒级的警告，飞机前方地形所引起的危险是用整体实心的琥珀色来显示。在警戒级警告之前的红色光点所显示的地形强调地形的足够高度，对于警告级的警告，飞机前方地形所引起的危险是用整体实心的红色来显示。如图8所示。TCF警戒或任何基本的GPWS警戒发生时不会显示地形。
机长和副驾驶可以人工选择地形显示，以便在离场或进近时监视地形。为了确保地形信息可用，当前视警戒发生时，系统会自动显示地形。如果当前视警戒或警告启动后，机长或副驾驶的地图显示没有选择显示地形的话，地形就会自动在两个图显示器上显示。当警戒启动时，如果一个地图上已经显示地形的话，它将不会在另一个地图上自动显示。
⑶地形越障高度下限功能（TCF）
针对于大部份的机场（硬跑道，跑道长1067米以上），EGPWS也会参考比较飞机与跑道相对位置，发现可能存在的危险状况，这个功能称为Terrain Clearance Floor,TCF。

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