基于碰撞风险模型（CRM）的ILS精密进近障碍物评估方法研究

基于碰撞风险模型（CRM）的ILS精密进近障碍物评估方法研究

可茜刘刚

西北空管局管制中心710082

引言

近年来，民航业飞速发展，机场数量激增，同时机场周边的建筑物也在逐渐增多，给航空器的运行带来极大的安全隐患，并且对评估机场障碍物，限制障碍物高度带来极大影响。

ILS精密进近作为最主要的着陆方法，它的安全运行需要的是安全的净空条件。目前，ILS精密进进条件下障碍物评估的方法有三种：基本ILS面、障碍物评价面（OAS）、碰撞风险模型（CRM），其中，CRM是一种用来评估障碍物的计算机程序，可以评估精密航段内航空器与障碍物碰撞的可能性。下面，就基于碰撞风险模型（CRM）的ILS精密进近障碍物评估方法做一探讨。

一、碰撞风险模型简介

ICAO超障专家组在收集了大量的空中交通运行数据和ILS导航指引性能数据的基础上，进行了详细的数学分析，提出了在ILS进近和随后可能发生的复飞过程中航空器与障碍物碰撞概率的模型（CRM）[10]。此碰撞风险模型是一种计算机程序，它能够计算飞机在进行ILS进近时精密航段以及复飞转弯前与障碍物碰撞的可能性。碰撞风险模型的功能包括两部分：为一确定的跑道和净空环境提供危险计算；为一确定的跑道和净空环境提供最小可接受的OCA/OCH。同时，CRM也可以机场计划（选择机场位置）、决定是否消除现存的障碍物、决定一个新建筑是否会对飞行造成不良的后果（是否增加OCA/OCH）。

二、碰撞风险模型使用方法

1.航空器与单个障碍物的进近碰撞风险

CRM的计算过程分为障碍物尺寸调整、横向分布调整、垂直分布调整、横向碰撞风险和垂直碰撞风险五个部分，见图1。分别从进近障碍物和复飞障碍物进行评估。

（1）进近障碍物尺寸调整

根据不同机型，将航空器高度加到障碍物的高度上，并将半翼长加到障碍物左右两侧，得到调整后的障碍物区域。还需要根据跑道入口高于海平面的标高来调整障碍物的高度，每高出海平面1000米需要修正的高度值（见障碍物高度修正值表），其中A、B、C、和D四类航空器是根据跑道入口速度进行分类。

(2)进近横向分布调整

根据不同的ILS进近类型，横向分布调整值不同。横向分布都限定在跑道入口前7800、4200、1200米距离。因为设备导航性能变化，飞机会产生相对标称航迹一定左右偏移，经过大量数据统计分析，分布的推导建立在标准的ILS配置上，即航向台在跑道入口宽度为213.36米，航向台至跑道入口距离为3800m。若不同于上述标准，还需要进行如下修正：

相对于标准ILS配置，需要再进行如下调整：采用ILS基准高除以下滑道角的正切值，算出下滑道标称航迹在跑道入口的高度，此调整反映了垂直分布依赖于从下滑道天线开始的距离，而不是跑道入口开始的距离。然后用标准下滑道截跑道入口高度350米与算出的数值做差，所得数值加到垂直分布范围，就得到新的垂直分布范围。

(4)进近横向碰撞风险

①建立横向分布的均值。跑道中心线分布均值为0。

②算出障碍物位置处的分布标准差。在横向分布表中使用插值法求出。

③使用障碍物的横向位移减去均值，然后除以标准差，用所得数值在横向分布概率表里求出航空器左右两侧碰撞概率。根据障碍物相对于跑道入口的X值，再选择合适的分布范围。若X>7800米，就使用7800米分布，若1200米<X<7800米，则使用插值法算出概率，若X<1200米，则使用1200米分布。

④最后，将左右两侧所得碰撞概率相减，绝对值则为横向碰撞概率。

(5)进近垂直碰撞风险

①计算给定X值处的ILS下滑道高度；

②使用插值法求出障碍物位置处的标准差，用下滑道高度减去调整后的障碍物高度，再除以标准差，得出调整后的标准差。

③再根据标准分布，用插值法求出该标准差对应的垂直碰撞风险。

2.航空器与单个障碍物的复飞碰撞风险

（1）复飞障碍物尺寸调整

复飞障碍物尺寸调整方法与上文所述调整方法相同，此处不做介绍。

（2）复飞横向分布调整

此模型包含来自从二类进近到30.48米OCH横向分布。将30.48米代入下式，求得标准OCH距离=409.86m，限定在OCH范围之外许多分离范围的分布，因此做为此标准OCH范围值的参考。由于一类和二类进近横向性能之间无显著的差异，一旦开始复飞，在OCH增加了的信标分布就在一类分布中调整了。OCH距离的计算公式

（3）复飞垂直分布调整

复飞垂直分布包括给定高度表型号和进近速度的总高度损失分布，以及指定的复飞拉升分布。复飞垂直分布为间隔是100米的1950米与－950米之间的范围给出的。调整这些分布是为了不同于标准OCH值的OCH值。标准的爬升拉平分布就是假设当航空器到达Ⅰ类60.96米，Ⅱ类30.48米开始复飞。本文假设当机轮到达OCH时，开始复飞，需要进行调整。将机轮高度加上实际OCH并与标准OCH做差，所得数值加到复飞垂直分布表1950米的均值上，再算均值处的X值（相对于跑道入口），再将X值与1950米做差，差值加到后面的分布距离上，可得调整后的垂直复飞分布表。

（4）复飞横向碰撞风险

复飞横向碰撞风险计算方法与上文所述进近计算方法相同.

（5）复飞垂直碰撞风险

复飞垂直碰撞风险需要考虑障碍物在到达OCH时由进近状态改为复飞爬升状态时的高度损失概率（如图），以及进近垂直碰撞概率和复飞系数，三者的积为复飞碰撞风险值。

复飞系数rate=m×P+（1-P）m为复飞率为0.01，P为在ILS进近中飞机的机轮低于建议的OCH概率