题目：某型飞机TCAS系统与自动驾驶仪交联设计与分析研究

随着航空运输业在全球范围内的迅速发展，空中交通流量日益增长。为降低飞机飞行冲突发生的可能性，20世纪80年代出现了空中交通警戒与防撞系统TCAS（Traffic Alert and Collision Avoidance System）。它提高了飞行员空中觉察危险冲突的能力。TCAS通过数据分析，判断出入侵飞机相对本机的威胁等级，发出垂直机动指示，指导驾驶员避免与入侵飞机发生冲突。然而，目前的TCAS系统只是发出避让建议，飞机的最终操纵还是由飞行员完成，并未实现自动避让。这在某些情况下，空中交通依然存在潜在的危险。论文在研究TCAS系统、自动驾驶仪系统的基础上，开发了二者交联控制系统，实现了当TCAS系统探测到危险后的自动避让。首先介绍了论文研究的背景、意义和主要内容，以及预防空中交通冲突的基本探测技术和解脱方法。然后，对TCAS系统工作原理和产生避撞告警指令的过程，以及FC-530自动驾驶仪系统俯仰轴工作原理进行研究。在分析了ARINC 429航空总线数据传输机理及数据字编码规则的基础上，深入研究了TCAS系统ARINC 429总线数据结构，阐明了TCAS系统TA/RA告警、上升/下降指令、高度等数据在ARINC 429数据字中的详细情况。接着从总体上描述了交联控制系统的功能，提出了TCAS系统与自动驾驶仪系统的交联控制方法，并对系统结构进行总体设计和控制逻辑设计。针对论文研究重点及功能，围绕ARINC 429通信接口设计技术，详细阐述了利用FPGA设计实现交联系统总线数据同步接收、字位校验、串-并转换、数据缓存、分析处理与发送的设计方法，以及采用模拟开关对自动驾驶仪控制信号进行电路设计。最后，通过软件编程、集成开发后，完成各功能模块的设计，并经过仿真试验，成功验证了系统的功能。论文研究将TCAS系统探测危险冲突的建议避让技术与自动驾驶仪系统有机结合起来，在实时性、总线数据描述等方面所采用的技术和方法具有一定的通用性。