每日科学（2011年7月5日）—— 美国联邦航空局（FAA）的规定，到2020年，所有商用飞机和大多数机场附近飞行的小飞机—— 必须配备能广播数据的GPS跟踪系统，它比地面雷达能提供更精确的位置信息。在预期的最后期限，美国联邦航空局让麻省理工学院的研究人员调查这套系统的优缺点。
十月，麻省理工学院的研究人员将在30日在西雅图举行的数字航空系统会议上公布该项研究的早期结果——一种新的使用跟踪系统的数据预测和预防小飞机相撞的算法。在过去10年里，已经有112架小型飞机在空中相撞，并且有成千上万与之有关的报道。
设计碰撞检测算法的主要挑战是减少误报警，麻省理工学院国际航空运输和新论文的主要作者、博士后马克西姆•盖瑞尔说。
“如果有一半假警报，”盖瑞尔说，“人们就不愿再收听，或者干脆会把它关掉。”同时，该算法必须有一定的容错阈值：虽然GPS比雷达跟踪更准确，但它并不是十全十美的；同样飞机使用的报告位置信息的沟通频道也一样。另外，任何关于飞机未来位置的预测，可能由于某种意想不到的变化轨迹发生改变。
“冰球”预测优化与权衡允许误差和误报之间的关系成了新算法的主要工作。
盖瑞尔和他的合作者 - 约翰•汉斯曼，.威尔逊（1953年）航空航天和工程系统教授，航空航天副教授埃米利奥•费里德里，采纳了一种两层警报系统：一个温和的提醒警告飞行员，他们的运行轨迹与其他飞机运行有汇合区域，一个更高级别的警告表示有严重的碰撞危险。
与每次警报相关联的是围绕在每架飞机周围的空间范围，盖瑞尔把它描述为“冰球”，
“冰球”描述了飞机的可能位置，给出一定的GPS信息。（该空间被描述为冰球形，是因为飞机往往垂直移动速度比水平移动要慢得多。）与高度警告相对应的“冰球”比较小并有固定的尺寸。温和的警报对应“冰球”较大并可能根据飞机的运行轨迹波动。
举例来说，如果两架飞机在同一方向前进，其温和的提醒冰球相对比较小；但如果他们相向而行，他们的冰球就会较大，因为他们对即将发生的碰撞只有很短的时间做出反应。如果是由两架飞机最近的运行轨迹推断出他们的冰球有相交区域，系统就会发出相应的警报。
为了计算出最佳的冰球大小，盖瑞尔使用了六个月以来旧金山地区机场的数据。测试算法的实用性，研究者们使用由麻省理工学院林肯实验室的研究人员创建的计算模型，它可以对空中交通进行非常准确的计算。基于美国航空雷达系统8个多月的数据，林肯实验室模型预测的飞机随机轨迹与现实世界中的统计数据吻合得很好。与汉斯曼研究小组的研究生费布斯•库兹一起工作，
盖瑞尔和他的同事基于林肯实验室模型测试了他们的算法发现，它的误报率实际上还是很低的。
模型行为FAA项目负责人大卫•格雷解释说，要求小型飞机到2020年广播它们的GPS坐标，但是现在他们还没有得到授权要求安装这种接收和广播装置。
“其中一个关键的事情，我们想给通用航空[小飞机]飞行员提供更多的附加价值，”格雷说，
“我们希望增加它的使用价值希望说‘没错，这就是我想要的东西。’的人越来越多。”
格雷尚未有机会详细审查麻省理工学院的研究人员的研究结果，但是他说，“从我看到的有限的数据，似乎他们正在研究的算法比其他现在可以买到的现有系统都好。”“不过，”他指出，“林肯实验室的空中交通模型是基于雷达数据的，但小飞机经常低于雷达覆盖区域飞行——
特别是在机场附近，有近60％的空中碰撞是在这里发生的。
“他们对适用模型的情况下使用模型，”格雷说，“这很好。但有的情况，它是不是适用的，他们正准备开发其他情景让我们能对其进行评估。”
事实上，盖瑞尔和库兹正在开发一种新的计算机模型，考虑到小型飞机落入机场附近标准的飞行路径，看碰撞检测算法是否仍可以正常工作。同时，他们也希望开始使用真正的飞机测试这个算法。
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