Woher weiß TCAS die Richtung?

[Axel]

Ich denke an die Displays, in denen fremder Traffic als Kästchen, Raute oder Kreis und einer Zahl für den vertikalen Abstand dargestellt werden.

 

Soweit ich weiß versorgt sich TCAS aus den Transponder-Signalen der anderen Maschinen. Darin ist natürlich die Höhe enthalten. Die Entfernung wird sicher aus der Laufzeit errechnet. Aber woher weiß es, in welcher Richtung sich der andere Verkehr befindet?

 

Haben TCAS-ausgestattete Maschinen einen eigenen RADAR an Bord?

[teedoubleyou]

Hallo Axel

 

Ganz vereinfacht ausgedrückt: Die beiden TCAS reden miteinander. D.h. die andere Maschine teilt ihm alle notwendigen Informationen mit, die die eigene Maschine haben muss.

 

Gruss

Tom

[Bruno]

Tom, ich hatte diese Antwort auch schon im Kopf, doch es geht nicht um den Infoaustausch für ein Ausweichmanöver sondern um eine technische Frage: Wie kann das System die Richtung eines andern Fliegers bestimmen? Würde mich eben auch interessieren....

 

Gruess Brünu

[Getsch]

Hallo Axel !

 

So viel ich weiss, übermittelt das TCAS Geschwindigkeit, Höhe und Richtung. Aus diesen Informationen lässt sich mit einer geometrischen Formel die Position berechen.

 

Gruss Geza

[teedoubleyou]

Original geschrieben von Bruno Althaus

Tom, ich hatte diese Antwort auch schon im Kopf, doch es geht nicht um den Infoaustausch für ein Ausweichmanöver sondern um eine technische Frage: Wie kann das System die Richtung eines andern Fliegers bestimmen? Würde mich eben auch interessieren....

 

Gruess Brünu

 

Hallo Bruno

 

Eben das mein ich. Das TCAS kann es nicht. Aber das TCAS des anderen Flieger hat diese Information und sendet diese weiter.

 

Gruss

Tom

[cavoknosig]

hallo zäme!

 

eure theorie stimmt nicht.

obwohl mode-s transponder eigentlich in der lage wären speed/heading etc... mitzuteilen ist das für tcas irrelevant. solche funktionen sind eher im zusammenhang mit FANS (future air navigation systems) und ADS-B (autonomous dependent surveillance [jedoch über satlink]) zu sehen.

 

http://www.honeywelltcas.com/support_pages/whitepapers/tcasoperationaldescription.pdf

tcas hat direktionale antennten am flugzeug, aus den minim unterschiedlichen empfangszeiten des response-signals von fremden transpondern lässt sich da triangulieren. (relative bearing). distanz kommt von der laufzeit, wie richtig vermutet. die höhe stammt vom mode-c des jeweiligen intruders.

das erklärt auch, warum tcas zu einem mode-a sqawker nicht wirklich funktioniert und mit einem ohne transponder gar nicht.

die annäherungsgeschwindigkeit wird aus der differenz zwischen der letzten und der neuen errechneten position aufeinanderfolgender updates (1 pro sek im normalfall) abgeleitet. die ganze geschichte ist sicherlich sehr mathematisch ;-) *stöhn*

zum glück läuft das einfach :-)

 

durch den eigenen vektor kombiniert mit dem des intruders wird dann der CPA (closest point of approach) berechnet. ist dieser punkt innerhalb gewisser grenzen (wurde hier auch schon diskutiert) gibt's dann ein TA oder eben RA.

 

sobald ein RA ausgelöst wird, machen die beiden beteiligten tcas systeme via mode-s ein handshake und entscheiden wer steigt und wer sinkt. auf eure diskussion bezogen sprechen die beiden tcas also erst im äussersten notfall miteinander.

 

mfg bernie

[Axel]

Aha, das leuchtet ein. Der Laufzeitunterschied aus mehreren Antennen - eigentlich logisch. Auf die Art braucht TCAS auch keine eigenen Transponder-Antworten provozieren (wie das Bodenradar). Alles weitere ist ja dann nur noch Mathematik. Danke

 

Deshalb geben die neuen kleinen TCAS für den PPL-Bereich auch keine Richtung (soviel ich gelesen habe). Sie geben lediglich eine Warnung: „Achtung, Verkehr in 3 Meilen Entfernung!“. Für den Zusatz „... in 2 Uhr“ bräuchten sie dann auch die drei Antennen. Das ist wahrscheinlich zu viel Aufwand.

 

Habe übrigens mal gelesen, dass das TCAS des Flugzeugs, das gerade den höheren Transpondercode geschaltet hat, die Führung übernimmt. Es entscheidet sich für eine Ausweichempfehlung, die an den eigenen Pilot geht, und funkt die entgegengesetzte an das TCAS der anderen Maschine. Sie sprechen also nicht wirklich miteinander. Einer entscheidet und der andere richtet sich danach.

[Gast Stefan75]

Salü zäme!

 

Das Flugzeug selber hat an der Rumpf Unter- und Oberseite jeweils eine Antenne montiert.Vom Computer aus gehen jeweils vier Coaxial-Kabel auf die Antenne.Die Antenne hat für jedes Kabel einen 90° Sektor.Um ein Vertauschen beim anschliessen der

Kabel zu verhindern,sind die Kabel und die Anschlussstelle mit einem Farbcode versehen.

Ein Vertauschen der Kabel würde für die Operation bei einem "Intruder" eine falsche Anzeige in Bezug auf die Lokalisation geben.

 

Gruss stefan

[Hans Tobolla]

Hallo,

 

nach meiner Überlegung (denn Wissen habe ich nicht) muss der Transponder des eingenen Flugzeugs schon eine Antwort des annähernden Flugzeugs auslösen, um die Entfernung zu bekommen, so ähnlich wie ein DME. Ich sehe da theoretisch im Moment keine andere Möglichkeit.

Zusammen mit der Richtung des Signals aus den beiden Funkpeilern, für die Annäherung von oben bzw. von unten, und der vom anderen Transponder übermittelten Höhe weiss das Gerät, wo sich das andere Flugzeug bezogen auf die eigene Position befindet.

Wenn nun die Peilung steht, die Entferung immer geringer wird, und noch dazu sich die Höhe der eigenen Höhe annähert, dann ist es wohl an der Zeit ein Ausweichmanöver abzusprechen und zu empfehlen.

 

Rein theoretisch erscheint das so einfach, dass ich mich frage, warum es dieses Gerät nicht schon seit Jahrzehnten gibt. Aber wahrscheinlich war es ein Problem, mit den alten Transpondersystemen die Datenflut zu organisieren.

 

Gruß!

 

Hans

[Adi]

Hier noch ein guter Link dazu:

 

TCAS von Johannes erklärt

 

Gruss

 

Adi

[FalconJockey]

....darum: Entweder den Transponder im Mode C betreiben oder ganz ausschalten! Danke! :)

 

Noch eine Sache zur Entscheidungsfindung: Das TCAS-Gerät mit der höheren Seriennummer (also das neuere) entscheidet wer sinkt und wer steigt. So wurde es mir zumindest beigebracht.

[Hans Tobolla]

Hi,

 

"...entscheidet wer sinkt und wer steigt" Nach welchen Kriterien?

 

Gruß!

 

Hans

[FalconJockey]

Eben, das neuere TCAS entscheidet "Ich sinke, Du steigst" - es übernimmt die Führung. Die resultierende Sink- bzw. Steigrate wird unter anderem aus Annäherungsgeschwindigkeit und aktueller vertical speed berechnet.

 

Das ist auch der Grund warum einem TCAS-Advice auf jeden Fall gefolgt werden sollte - es sei denn man kracht sonst in die Berge. Da muss dann der Mensch wieder die Entscheidung treffen. Im Reiseflug wird das aber kaum der Fall sein.

[Markus_V]

Hi Andreas,

 

Eben, das neuere TCAS entscheidet "Ich sinke, Du steigst" - es übernimmt die Führung.

 

wenn ich in einem kleinem Punkt korrigieren dürfte? Die Seriennummer der beteiligten TCAS-Installationen spielt nur dann eine Rolle, wenn sich die Geräte nicht einigen können - d.h. wenn sie gleichzeitig einen RA ausführen wollen und diesen jeweils in die gleiche Richtung ausführen wollen.

Es kommt aber viel häufiger vor, daß ein TCAS früher ausweichen will als das andere und daher zuerst die Koordination einleitet. Dieses TCAS bestimmt dann für sich die Ausweichrichtung und sperrt damit selbige am anderen Gerät. Auch wenn die Geometrie der Begegnung so ist, daß beiden Geräte nur exakt eine Ausweichrichtung bleibt, besteht Einigkeit und die Seriennummer spielt keine Rolle.

 

@Hans ...

 

in der Tat, TCAS löst durch bestimmte Techniken (Transponder-)Antworten der anderen Flugzeuge aus. Durch Mode-S und Mode-C Anfrage verschiedener Sendeleistung (um selektiv unterschiedlich weit entfernte Maschinen zu Antworten anzuregen - das ganze nennt sich 'Whisper-Shout') werden Richtung (ausschließlich fürs Display), (Schräg-)Entfernung und Mode-C Höhe ermittelt.

 

Relevant für die Konfliktberechnung sind eigentlich nur Entfernung ('Range') und Höhe ('Altitude') und deren Änderung mit der Zeit. Sind sowohl die Warn-Schwellwerte für den 'Range Test' als auch den 'Altitude Test' (es müssen beide Warnbedingungen gleichzeitig erfüllt sein), wird ein Alert ausgelöst.

 

@all ...

 

Viel lesenswertes mit vielen technischen Hintergrundinformationen steht in einer nette Info-Broschüre der FAA, die es hier gibt:

 

http://www.nak.no/flynytt/download/TCAS_II_V7.pdf

 

Viele Grüße,

 

  Markus

 

 

 

 

[ursmunger]

Original geschrieben von EmbraerJockey

Eben, das neuere TCAS entscheidet "Ich sinke, Du steigst" - es übernimmt die Führung. Die resultierende Sink- bzw. Steigrate wird unter anderem aus Annäherungsgeschwindigkeit und aktueller vertical speed berechnet.

 

Das ist auch der Grund warum einem TCAS-Advice auf jeden Fall gefolgt werden sollte - es sei denn man kracht sonst in die Berge. Da muss dann der Mensch wieder die Entscheidung treffen. Im Reiseflug wird das aber kaum der Fall sein.

 

Und darum soll nie ein der TCAS-RA engegengesetztes Manöver durchgeführt werden. Wenn das TCAS sinken meldet, man aber tief über dem Gelände ist muss man die Höhe beibehalten....auf keinen Fall steigen. Und wenn man am obersten Limit der Flughöhe fliegt und das TCAS will, dass man steigt, man kann aber aus performance-Gründen nicht: Höhe beibehalten und auf keinen Fall sinken. Denn sonst wird die ganze Konfliktlösung über den Haufen geworfen. Wenn auch nur eines der beteiligten Flugzeuge korrekt auf das TCAS reagiert gibt es keine Kollision.

[FalconJockey]

Hallo Markus!

 

Danke für die Ergänzung/Korrektur.

[ivomaiolo]

Hallo

 

Genau, denn das TCAS ändert eine einmal eingeleitete Lösung nicht. Das heisst, wenn Flugzeug A sinken muss und Flugzeug B steigen jetzt aber beide Flugzeuge sinken, dann wird in beiden Flugzeugen der Ausruf: "Adjust vertikal Speed" kommen.

 

Wenn man also, wie Urs sagt die nicht sinken oder steigen kann und dann einfach die Höhe beibehaltet dann erkennt das TCAS dass die momentane Sink-/Steiggeschwindigkeit des anderen Flugzeugs nicht ausreicht und gibt eine höhere Rate vor. Es wird aber niemals, jedenfalls mit den heutigen Geräten nicht eine einmal eingeleitete Lösung über den haufen geworfen und umgedreht.

 

Wenn dies nämlich eine Option wäre, dann hätte Überlingen verhindert werden können, weil dann das TCAS der B757 "einfach" einen Steigbefehl geben hätte können als die Tupolev auch sank.

[Markus_V]

Hallo Ivo,

 

Genau, denn das TCAS ändert eine einmal eingeleitete Lösung nicht. (...) Es wird aber niemals, jedenfalls mit den heutigen Geräten nicht eine einmal eingeleitete Lösung über den haufen geworfen und umgedreht.

bist du da sicher bzw. verstehe ich dich richtig? Der Broschüre der FAA - die ich weiter oben zitiert habe - zufolge sollten alle modernen Geräte (insbes. auch TCAS II 7.0) diese sog. 'RA Reversals' zulassen. (z.B. Seite 29). Die akustischen Advisories vom TCAS sind dann zusätzlich mit der Wort 'NOW' versehen wie z.B. 'Climb. Climb NOW'.

 

Es gibt zwar bestimmte Bedingungen, unter denen ein 'RA Reversal' nicht möglich ist (innerhalb der ersten 9 Sekunden; anderes Flugzeug innerhalb von 300' auf der gleichen Höhe), aber wenn sie auftreten, dann wird für das betroffenen Flugzeug die Richtung der Ausweichlösung geändert, z.B. von 'Climb. Climb' auf 'Descend. Descend NOW.'

 

Zusätzlich zu den 'RA Reversals' gibt es auch noch Abänderungen, die das ursprüngliche RA entweder verstärken ('Increase Descend') oder Abschwächen ('Adjust Vertical Speed' z.B.) Aus diesen verstärkten oder abgeschwächten RAs gibt es in der Tat keine Umkehrung der Ausweichrichtung mehr.

 

Viele Grüße,

 

  Markus

[ivomaiolo]

Hallo

 

Kann schon sein, dass die neuste Generation eine Umkehrung der einmal ausgerufenen Lösung zulässt. Ich persönlich finde dies ja auch logisch. Dies ist mir aber neu. Naja schon wieder was gelernt ;)

 

Ach ja, wird die Version 7 von TCAS eigentlich schon operationell eingesetzt ???

[Markus_V]

Hallo Ivo, 

 

Ach ja, wird die Version 7 von TCAS eigentlich schon operationell eingesetzt ?

ja. Im Gegensatz zu der letzten Version von TCAS II, V6.04a, ist die Version 7 RVSM-geeignet; die Threshold-Parameter für den Höhentest wurden dahingehend geändert. Insofern dürften die meisten größeren Flieger im europäischen RVSM-Luftraum mit TCAS II V7 unterwegs sein; Euroncontrol empfiehlt sogar diese Version nachdrücklich.

 

Ob es explizit vorgeschrieben ist (ich *glaube* ja), wissen aber andere besser.

 

Markus

[cavoknosig]

hallo zäme!

 

das tcas mandat für die ecac staaten ist:

 

(a) Phase 1. With effect from 1 January 2000, all civil fixed-wing turbine-engined aircraft having a maximum certificated take-off mass exceeding 15,000kgs, or a maximum approved passenger seating configuration of more than 30, were required to be equipped with ACAS II; and

 

(b) Phase 2. With effect from 1 January 2005, all civil fixed-wing turbine-engined aircraft having a maximum certificated take-off mass exceeding 5,700kgs, or a maximum approved passenger seating configuration of more than 19, will be required to be equipped with ACAS II.

 

 

 

 

Note: To meet the ECAC Member States’ ACAS mandate and to fully comply with ICAO ACAS II Standards And Recommended Practices (SARPs), TCAS II, Version 7.0 (RTCA DO-185A) is required, together with a Mode S transponder compliant with JAA JTSO 2C112A. The Mode S Transponder shall adopt EUROCAE Minimum Operational Performance Specification (MOPS) for ED-73A (February 1999), compliant, as a minimum, with ICAO Annex 10, Amendment 73, or to an FAA TSO which defines an acceptable standard. e.g. RTCA DO-181C.

 

http://www.eurocontrol.int/acas

 

gruss bernie

[Hans Tobolla]

@Markus

Ich bin immer wieder überrascht, wie Du es schaffst, selbst bei schwierigen Themen aussagekräftige Links zu posten.

 

@Alle

 

Wenn ich als Nicht-Luftfahrtexperte das Gelesene zusammenschaue, komme ich zu diesem Schluss:

 

Die Piloten müssen das TCAS vollkommen kapiert haben, denn es bietet einen allerletzten Ausweg, falls die Flugsicherung und/oder der Pilot einen gefährlichen Fehler gemacht haben. Eine fundierte Einweisung mit den Übungen und abschließenden Tests, sowie einer ständigen Weiterbildung verlangt nach meiner Erfahrung schon einen erheblichen finanziellen und zeitlichen Aufwand. Aber nur so kann das nötige Vertrauen in dieses System und auch die Motivation entstehen, bei einer gefährlichen Annäherung den Anweisungen des TCAS zügig nachzukommen.

 

In diesem Zusammenhang komme ich immer wieder auf den Gedanken, dass der ruinöse Wettbewerb bei Luftfahrt und die damit verbundene Sparpolitik auch auf Kosten der Sicherheit geht, denn wie sollen überarbeitete oder unterbezahlte Piloten (einige haben vielleicht noch einen Nebenjob) die Zeit und Motivation aufbringen, sich ständig von sich aus konsequent weiterzubilden. Das funktioniert einfach nicht, und es ist an der Zeit, dass die verantwortlichen Politiker und auch die Kunden das endlich mal begreifen.

 

Ich persönlich glaube, dass der russische Pilot eine qualifizierte Einweisung in das System nicht bekam, denn anders kann ich es mir nicht erklären, warum er nicht erkannte, dass die TCAS-Anweisung den allerletzten Ausweg aus einer lebensbedrohenden Situation bot.

 

Viele Grüße, verbunden mit dem Wunsch, dass das TCAS stets ruhig bleibt.

 

Hans

[FalconJockey]

Hallo Hans!

 

Eigentlich - so finde ich - braucht es nicht viel Training, um jemanden das Funktionsprinzip eines TCAS beizubringen. Auch ein spezielles Training im Simulator halte ich für Luxus. Das kann man gerne in den Routine-Check einbauen. So schwer ist es nun wirklich nicht: Das TCAS meldet sich per Stimme und dann muss man nur noch den Kommandos folgen, es ist wirklich sehr simpel.

[Hans Tobolla]

Hi Andreas,

 

wenn das so simpel ist, dann frage ich, warum der russische Kapitän das Einfache nicht gemacht hat. Könnte es denn sein, dass das zwar für Dich simpel ist, aber für andere eben nicht?

 

Vorschriften hin oder her, in einer lebensbedrohenden Situation, bei der ich nicht lange nachdenken kann, folge ich doch bei widersprüchlichen Anweissungen der Anweisung, der ich spontan mehr vertraue. Mit dem System "ATC" kannte der Mann sich natürlich gut aus, mit dem System "TCAS" offensichtlich nicht so gut.

 

Deshalb meine ich, dass ein Pilot die Funktionsweise des TCAS gut kennen sollte, damit er für sich selbst fachlich begründen kann, warum bei einem Konflikt das TCAS im Vergeich zum ATC mit hoher Wahrscheinlichkeit die bessere Anweisung gibt. Dann gibt es im tatsächlichen Konfliktfall auch kein Zweifeln und Zögern mehr, weil das eigentliche Problem, welchem System er mehr vertrauen kann, bereits zu den Akten gelegt ist.

 

Das ist natürlich nicht im Simulator zu erreichen, auch nicht durch eine bloße Vorschrift alleine, sondern nur im Unterrichtsraum mit einer abschließenden Diskussion.

 

Viele Grüße!

 

Hans

[FalconJockey]

Hallo Hans!

 

Ok, ich habe mich unpräzise ausgedrückt. Natürlich sollte man die Unterlagen zum TCAS durchnehmen und einen Test darüber schreiben. Das kann man im üblichen und jährlichen "Ground Refresher" bzw. "Recurrent Training" (ist vorgeschrieben) in einer wenigen Minuten durchnehmen.

 

Man muss als Pilot akzeptieren, dass man alle paar Jahre komplett neues Zeug vor die Füsse geschmissen kriegt und dafür andere Dinge vergessen muss. Das gehört zum Job dazu. Beim TCAS musste man halt lernen, dass es den Job zu 99,9% besser macht als ATC (wenn es zu einer Extremsituation kommt, die es ja eigentlich nicht geben sollte). Eine gewisse Restunsicherheit bleibt aber. Aber ich vertraue dem Kästchen schon.