近地告警系统国内外现状与发展概述
摘要: 近地告警系统是提高飞机飞行安全，减少可控飞行撞地事故的主要设备。经过近40年的发展，以Honeywell
公司为主的国外厂家技术已比较成熟;国内最近几年才开始自主研制，还存在较大的差距。本文以时间顺序从近地告警
系统的应用背景、功能完善及相关规范的发布等梳理了近地告警系统的发展历程，综述了国内外主要近地告警系统厂家
的产品及其技术特点，最后探讨了国内外的差距及发展趋势。 关键词: 近地告警系统;可控飞行撞地;综述;航电系统;飞行安全 中图分类号:TP391文献标识码:A
可控飞行撞地(Controlled Flight Into Ter-rain, CFIT)是指在飞机不存在任何机械故障，由机组正常操作飞行的情况下，由于不知地形，或遇到不可测气象，或其它失误，造成飞机撞到了地面、障碍物或水面等复杂地形而发生的事故。可控飞行撞地是航空运输中最主要的危害因素之一。用于预防可控飞行撞地事故的设备即近地告警系统。近地告警系统(Ground Proximity WarningSystem, GPWS)的工作原理是通过接收地理位置、飞行高度、姿态、航向和航速等多种飞行状态参数，并利用内置地形数据库、障碍物数据库等，按照预先定义的近地告警算法要求，对飞机是否处于危险区域作出判断，及时为飞行员提供语音、事故发生，保障飞行安全。经过近40年的发展，以Honeywell公司为主的国外近地告警系统厂家技术已比较成熟占据了所有民机市场;国内最近几年才开始自主研制并在部分军用运输机上配装，还存在较大的差距。系统地研究近地告警系统的发展背
景、发展过程及其技术现状，对国内近地告警系统的研制与发展具有重要指导意义。本文以时间顺序从近地告警系统的应用背景、功能完善及相关规范的发布等梳理了近地告警系统的发展历程，并综述了国内外主要近地告警系统厂家的产品及其技术特点，最后探讨了国内外的差距及发展趋势。 1近地告警系统的发展历程
20世纪60年代末，无线电高度表引人大型商用飞机后使GPWS概念成为可能。197。年，瑞典SAS航空公司率先提出了GPWS的概念，旨在当飞机接近地形时，提醒飞行员及时避让仁’〕。197。年，借助已有的无线电高度表和大气数据计算机，美国SOUNDSTRAND公司率先研制了近地告警装置并在部分大型喷气机上投入使用仁2口。1974年底，一架波音727飞机在华盛顿杜勒斯机场进近途中撞山失事，机上90多人无一生还。从此，美国联邦航空局(Federal AviationAdministration, FAA)开始强制要求在美国空域飞行的所有大型喷气机和涡轮螺旋桨飞机都必须在1995年底以前安装GPWS系统。此项措施使得CFIT事故率持续下降。1976年J月，美国航空无线电技术委员会(RTCA)批准发布了由其128特委会编制的D()-161A《近地告警设备最低性能要求户〕，规范了GPWS的设计与认证要求，促进了GPWS的发展。1978年，FAA将GPWS的配装要求扩大到10座及以上的客机都必须配装GPWS。 1979年，国际民航组织(International Civil AviationOrganization, ICAO)推荐各国航空公司安装近地告警设备}'} 0 1994年.发生了一起CFIT事故。美国国家航运安全组织NTSB进一步更改了GPWS的配装要求，要求在美国注册的所有6座及以上的涡轮喷气飞机都必须配装GPWS}'} o199。年1月，FAA发布了机载近地告警设备技术规范TSO-C92，在DO-161A的基础上，进一步规范了GPWS认证的技术要求。
1996年3月，经过两次修订，在TS()-C92的基础上，FAA又发布了机载近地告警设备技术规范TSO-C92c}'}。经过不断发展，GPWS在防止CFIT事故方面起了显著作用，要求配装以来，CFIT事故大大减少，但是CFIT事故仍然是导致商用喷气飞机事故的主要原因困。早期的近地告警系统.又称为基本近地告警系统，属于现状型或反应式系统，存在着不能对陡峭上升的地形(如悬崖)提供及时的告警，或不能提供转弯航径等不足，迫使航空界对其进行不断改善。随着各种技术的进步，特别是数字地图技术、地形回避以及GPS定位和导航等技术的发展，在军用飞机超低空贴地飞行中利用地形数据库配合工作的地形匹配导航和地形回避技术所积累的经验上发展出了增强型近地警告系统(Enhanced Ground Proximity WarningSystem, EGPWS)。在保持原有GPWS系统优点的同时，增加了前视地形警戒和地形显示等新功能，使飞行机组更全面地了解飞机周边的地形态势。EGPWS又称为地形提示与警告系统(Ter-rain Awareness and Warning System，TAWS)。EGPWS的出现，大大降低了CFIT事故的发生率。据统计，迄今为止，全世界已经安装EGPWS设备的飞机没有发生过一起可控飞行撞地事故[}'} 0 1998年，FAA要求在美国注册的所有6座以上飞机都必须配装EGPWS系统，在2005年1月1日起停止使用普通型近地告警系统，改装增强型近地告警系统川。
1998年10月，FAA为增强型近地告警系统能，使飞行机组更全面地了解飞机周边的地形态势。EGPWS又称为地形提示与警告系统(Ter-rain Awareness andWarning System，TAWS)。EGPWS的出现，大大降低了CFIT事故的发生率。据统计，迄今为止，全世界已经安装EGPWS设备的飞机没有发生过一起可控飞行撞地事故[}'} 0 1998年，FAA要求在美国注册的所有6座以上飞机都
必须配装EGPWS系统，在2005年1月1日起停止使用普通型近地告警系统，改装增强型近地告警系统川。1998年10月，FAA为增强型近地告警系统发布了新的技术标准‘I}S( )-C'151，规定了地形提示和警告系统TAWS的最低性能标准和安装在飞机上进行飞行试验的条件。1999年11月，FAA又发布了TS()-C151ao 2002年12月，FAA进一步完善了TS()-(' 151 a，发布了TS()-C151b-\，针对小型通用飞机的TAWS的配装认证要求，增加了Class的技术规范。2008年12月，针对直升机的近地告警.FA八又发布了TS()-0194。规定了直升机地形提示与告警系统的最低性能标准和飞行试验条件。目前，E(sPWS已成为波音、空客等公司生产的运输机的标准配置。国外许多武装直升机、空中预警机等也安装了此类设备.如军用运输机、直升机、空中预警机、空中加油机、电子对抗机、海上搜救机等。
我国民航界早在1997年起就开始关注国际上关于近地告警系统的要求，并一直跟踪GPWS系统安装政策的进展，部分民航飞机安装了(i P-WSo 1999年，对我国现有机队600多架飞机的安装情况进行了普查和具体的安装可行性调查研究，同时分析了FA.}1, J.4A和『.A()的政策要求，认为我国有安装这一系统的可行性和必要性。2002年6月.民航总局适航司在制定了政策草案;2002年9月，民航总局正式颁发了EGPWS安装政策。据此，国内航空公司于200年底前在30座以上的客机上全部安装增强型近地警告系统。从2005年1月1日起.民航总局要求我国所有最大审定起飞重量超过15 OOOkg或客座数超过30的涡轮发动机飞机，都要强制安装EGPWS系统，9座以上的飞机推荐安装了EGPWS系统。 2.国内外技术现状
国外对于近地告警的研究起步较早。目前，研制近地告警系统产品的公司主要有Honey-well.ACSS，Universal和Sanclel。Honeywell公司‘，]是国际航电系统产品的重要生产商，是国际上最大的近地告警系统产品供应商，其研制的增强型近地警告系统在全球民用飞机上已得到广泛使用。Honeywell公司的近地 告警系统部分的前身即20世纪70年代最早研制出近地告警系统的SOUNDSTRAND公司。历经近40多年的发展，Honeywell公司开发了9大系列3。多个品种规的产品，如用于涡轮喷气飞机的MKV ^- MKVIII，用于直升机MKXXI ,MKXXII，用于轻型B类飞机的KGP560,KGP860等。其产品分为GPS内置/外置，按地形数据库(DB)范围分为全球/局部，按电源种类分为直流/交流，按信号接口分为模数混合/数字，按发动机种类分为涡扇/涡桨等。Honeywell的EGPWS产品及显示画面如图1所示。图1 Honeywell的GPWS产品及显示画面ACSS公司}'0} ( Aviation Communicationsand Surveillance Systems)为L-3通信公司与泰雷斯公司(Thales)的合资公司，专业研制安全性航电系统产品。我国的支线飞机ARJ21采用的近地告警系统即是该公司产品TW-950 o ACSS公司产品外观及显示画面见图2所示。ACSS公司的专利特点是具有地形告警线(Terrain Advi-sory Line)，基于爬升性能预测的飞机航迹，可直观判断是否有撞地危险。目前ACSS公司近地告警系统产品型号包括:基于标准爬升性能的TW- 950,TW-951，基于飞机特性数据的TWP-950,TWP-951。Universal Avionics公司L117是航空电子界重要的原始设备生产厂商，其生产的通讯与导航设备广泛应用于各类直升机、喷气式飞机及商用飞机。Universal近地告警系统的特点是可以通过三种观察视角动态显示飞机周围地形的实时绘图显示，向飞行提出危险警告。Map View从上往下看，Profile View从侧面看，另外一个是独特的3-D