CN101688787B - 用于航空电子和非航空电子应用的显示系统 - Google Patents

用于航空电子和非航空电子应用的显示系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的全屏仪表板的显示系统，其用于向所述仪表板的多个显示屏提供视频流，所述飞行器分为被称为航空电子区域的安全区域(AW)，和被称为开放界的非安全区域(OW)，所述显示系统包括至少一个第一端口和至少一个第二端口，该第一端口用于从属于航空电子区域的系统(210，310，410)中接收待显示的第一数据，该第二端口用于从属于开放界的系统(220，320，420)中接收待显示的第二数据，所述显示系统包括：-为处理第二数据而提供的预定的硬件资源；-处理器(241，341，441)，属于航空电子区域，该处理器适于控制由所述处理所使用的硬件资源，并且如果所用的所述硬件资源超过所提供的资源，则该处理器适于中止该处理。

Description

用于航空电子和非航空电子应用的显示系统
技术领域
本发明通常涉及用于飞机驾驶舱中的全屏仪表板(玻璃驾驶舱)的显示系统，还被称为CDS(驾驶舱显示系统)。
背景技术
今后，某些飞机驾驶舱装备有全屏仪表板，其中，传统的指针仪表被屏代替，尤其被LCD屏代替。这些屏能够显示对于飞行控制必不可少的信息，如与驾驶、导航、通信相关的信息。这些信息由被称为航空电子系统的机载系统产生并提供，该机载系统遵守整体性和可用性的某些限制。
除了航空电子信息，驾驶员可以在线查阅一定数量的“非航空电子”信息，这些信息以前记载在纸上，例如导航图、计算图表、手册等。这些信息对于飞行控制不是必需的并且不受上述限制的影响。这些信息通常由非专门开发用于航空电子需求的应用程序(application)提供，例如由在WindowsTM的基础上开发的“大众”类型的应用程序提供，该应用程序通常需要硬件资源，航空电子系统不能提供这些硬件资源或者需要花费很大费用才能提供这些硬件资源。
为了调和航空电子应用和非航空电子应用的不同要求，已知地将飞行器分为航空电子区域，也称为“安全区域”，和非航空电子区域，也称为“开放界(monde ouvert)”。这两个区域中的每一个都包括连接到机载网络的信息设备(诸如终端、服务器等)。该网络具有的特点是被分为分别对应于安全区域和非安全区域的两个子网络。在同一个区域中的连接可以是双向类型的，而在区域之间的连接必须是由安全区域向非安全区域定向的单向类型。
在安全区域和非安全区域之间必须保持严格的分隔，这有两个原因。首先，应该防止在安全区域中的任何意外的或恶意的入侵，尤其是可能来自开放界的任何信息盗用。然后，重要的是，位于开放界中的应用不干扰位于航空电子区域中的应用，即不干扰位于航空电子区域中的应用的确定行为。
图1示出了机载信息系统的已知结构，该机载信息系统确保航空电子区域(AW)和开放界(OW)之间的分隔。
信息系统100分为两个系统，即航空电子系统110和被称为OIS(机载信息系统)的非航空电子系统120，这两个系统中的每一个都具有它们各自的执行平台111和121、它们各自的显示装置170和160以及它们各自的外围控制设备130和140。执行平台111和121由硬件装置(处理器，服务器等)构成，这些硬件装置允许执行航空电子应用和非航空电子应用。对于外围控制设备，可以理解其是诸如键盘、鼠标、游戏手柄的专用或非专用装置，该外围控制设备允许操作者和与该外围控制设备连接的信息系统相互作用(interagir)。
执行平台连接至机载网络，区域AW和区域OW的平台之间的连接必须如标号180标出的为单向类型。
然而，图1所示的结构不完全令人满意。事实上，该结构要求在驾驶舱仪表板上有两种不同类型的屏，这导致不同的开发、相对复杂的备件管理和维护。此外，该结构缺少灵活性。事实上，航空电子区域的屏和开放界的屏之间的划分被固定，驾驶员不能改变显示结构，例如不能在其所选择的屏上显示给出类型的信息，或者更改驾驶舱中的每种类型屏的数量和布置。例如，驾驶员可能希望在中央屏上显示航空电子信息，从而方便和副驾驶员合作工作，或者驾驶员还可以在同一屏或者相邻屏上重组其希望容易比较的航空电子信息。
如果需要，显示结构的灵活性还允许享有用于航空电子信息的更大的显示面积，或者相反地允许享有用于非航空电子信息的更好显示质量(例如辉度调节的更大动态)的屏。
最后，用于航空电子和非航空电子应用的外部输入设备的重复是额外机载重量以及管理和维护的超额费用的根源。
因此，本发明的第一个目的是允许驾驶舱屏的显示配置和共用的大的灵活性，而不影响航空电子区域和开放界之间的分隔。
本发明的第二个目的是共享外围控制设备，该外围控制设备允许操作者与航空电子和非航空电子应用相互作用。
发明内容
本发明由一种用于飞行器的全屏仪表板的显示系统定义，所述显示系统用于向所述仪表板的多个显示屏提供视频流，所述飞行器被分为安全区域，其被称为航空电子区域，和非安全区域，其被称为开放界，所述显示系统包括至少一个第一端口和至少一个第二端口，所述第一端口用于从属于所述航空电子区域的系统中接收待显示的第一数据，所述属于航空电子区域的系统被称为航空电子系统，所述第二端口用于从属于所述开放界的系统中接收待显示的第二数据，所述属于所述开放界的系统被称为非航空电子系统。所述显示系统包括：
-为处理所述第二数据而提供的预定的硬件资源；
-处理器，属于所述航空电子区域，所述处理器适于监控由所述处理所使用的硬件资源，并且如果所用的所述硬件资源超过所提供的所述资源，则所述处理器适于中止所述处理。
所述硬件资源例如是存储区域或存储容量，执行时间、帧频率或帧持续时间，或者是在至少一个所述显示屏上的显示区域。
有利地，所述显示系统可以包括视频缓冲器，所述视频缓冲器用于存储来自所述非航空电子系统的至少一个视频流，所述缓冲器由所述处理器控制。
所述显示系统还包括图形卡，所述图形卡适于从所述处理器接收图形命令，以便产生至少一个与符号法(symbologie)相关的视频流，所述图形命令由所述处理器根据所述航空电子系统的待显示数据产生。
所述显示系统最后包括视频混合器，所述视频混合器适于将至少一个与符号法相关的所述视频流和来自所述非航空电子系统的视频流结合，以便产生至少一个发送到所述显示屏的视频流。
本发明还涉及一种用于飞行器的机载信息系统，所述飞行器分为安全区域，即航空电子区域，和非安全区域，即开放界，所述信息系统包括以上定义的显示系统、位于所述航空电子区域中的航空电子系统和位于所述开放界中的非航空电子系统。所述信息系统还包括外围控制设备，所述外围控制设备通过双向母线连接所述航空电子系统，并且通过单向母线连接所述非航空电子系统，所述单向母线从所述外围控制设备向所述非航空电子系统定向。
有利地，所述机载信息系统还包括视频集中器，所述视频集中器适于从第二航空电子系统接收视频流，并且适于从非航空电子系统接收视频流，以便产生至少一个发送到所述视频缓冲器的视频流。
根据一个变形，所述非航空电子系统的视频流通过以太网连接传送到转换网关(passerelle de conversion)，所述网关通过Arinc 429连接连接至所述显示系统，并且所述网关适于将以太网帧转换为Arinc 429格式的字。
附图说明
参照附图，通过阅读本发明的优选实施方式，本发明的其它特征和优点将会显现出来，其中：
图1示出了机载信息系统的已知结构的例子，该机载信息系统确保航空电子区域(AW)和开放界(OW)之间的分隔；
图2示出了根据本发明一般原理的使用用于全屏仪表板的显示系统的机载信息系统的结构；
图3示出了根据本发明第一实施方式的使用用于全屏仪表板的显示系统的机载信息系统的结构；
图4示出了根据本发明第二实施方式的使用用于全屏仪表板的显示系统的机载信息系统的结构。
具体实施方式
本发明的构思是为来自属于开放界的系统的待显示数据的处理提供限定的硬件资源，以及通过属于航空电子区域的处理器来控制这些硬件资源的使用。
更确切地，图2示出了根据本发明普通原理的机载信息系统的结构。再次区分航空电子区域(AW)和非安全区域(OW)。机载信息系统被分为航空电子系统210和OIS系统220，这两个系统分别包括连接机载网络的执行平台211和221。航空电子系统和OIS系统之间的连接是单向的，并且从航空电子区域向开放界定向。与现有技术不同，仪表板250的显示屏251由航空电子区域和开放界共用。共用屏的管理由公共显示系统(CDS)240执行，该公共显示系统包括处理装置243，242，该处理装置使用分别提供给航空电子数据处理和非航空电子数据处理的硬件资源。显示系统240还包括监控用于处理非航空电子数据的硬件资源的负责处理器(processeur chargé)241。如果所用硬件资源超过提供给非航空电子数据的处理的硬件资源，则处理器中止该处理。
因此，确保在每刻，非航空电子数据的处理不使用比提供给它们的资源更多的资源，并且不影响航空电子数据的处理。从而，保护了航空电子区域的资源的完整性和可用性。
在通过装置242，243处理以后，航空电子数据和非航空电子数据被分离，然后以视频流的形式传送给显示屏251。分离的配置由操作者通过外围控制设备270定义。
此外，外围控制设备270允许操作者配置和控制执行平台211和221。外围控制设备通过单向母线连接到OIS系统220，并且可以通过双向母线连接到航空电子系统210。可选的第二外围控制设备260可以通过双向母线连接OIS系统。
图3示出了根据本发明第一实施方式的使用显示系统的机载信息系统的结构。
被标注为310，311，320，321，350，351，360，370的元件分别与图2中被标注为210，211，220，221，250，251，260，270的元件一致，并且因此不再重新描述。
显示系统包括处理器341、视频缓冲器342、图形卡343和视频混合器345。视频缓冲器342临时存储至少一个视频流，通常临时存储n个来自OIS系统或者下面将会描述的视频集中器380的视频流。
处理器341通过母线315(例如Arinc 429母线或AFDX(航空电子全双工)网络连接)从航空电子系统310接收待显示的数据(航空电子参数)，并且通过图形库产生驱动相应符号法的命令。这些命令由图形卡343执行。然后，与符号法相关的视频流与存储在视频缓冲器342中的来自OIS系统的视频流混合，以便产生m个混合视频流，该m个混合视频流被发送到m个被命名为VDUs(视频显示单元)351的显示屏。混合视频流优选地为DVI(数字显示接口)格式。该混合通过组合“阿尔法复合”类型的视频流来实现，对于不同的区域，阿尔法系数的选择允许在这些区域中的每个中确定最显著的图像或者确定由这些视频流中的每个所表示的图像的重叠度。
可选择地，第二航空电子系统330可以直接产生表示符号法的视频流，而无需通过处理器341来预处理。在这种情况下，分别来自第二航空电子系统330和OIS系统的视频流由视频集中器处理，以便产生n个视频流，该n个视频流例如为用于显示系统340的Arinc 818格式。
除了其图形命令功能，处理器监控为了处理非航空电子数据而提供的硬件资源的使用。这些资源通常可以是存储区域或存储容量、执行的时间间隔或持续时间、帧频率、分辨率范围(gammes derésolution)、参数的离散集或连续范围。因此，处理器可以检验：用于视频信号的参数是被授权的参数；存储区域被严格遵守；帧回程时间不用于传送补充数据；在视频混合中使用的系数是合法的，即该系数对应于由操作者针对不同的屏制定的图像组合。
如果处理器检测到在使用硬件资源时这些限制被破坏，换言之如果实际用于非航空电子数据的处理的资源超过提供给该处理的资源，则处理器中止该处理。例如，处理器可以禁止视频缓冲器342的读取、写入存储区域，并且可以将图像组合系数强制为零。
因此，应当理解，用于处理航空电子数据的资源的完整性和可用性被保证。
图4示出了根据本发明第二实施方式的使用显示系统的机载信息系统的结构。
被标注为410，411，420，421，450，451，460，470的元件分别与图2中被标注为210，211，220，221，250，251，260，270的元件一致，因此不再描述。
与第一实施方式不同，在产生视频流之前确保航空电子数据和非航空电子数据之间的分隔。更确切地，航空电子系统410将待显示的航空电子数据以信息形式传送给第一输入端444，并且OIS系统将待显示的非航空电子数据以信息的形式传送给显示系统的第二输入端442。优选地，航空电子数据经由AFDX网络的连接415且通过与该网络相匹配的决定论(déterminisme)的约定保证(garanties conventionnelles)来传送。OIS系统的数据可以通过传统以太网连接425传送至转换网关490。转换网关通过Arinc 429类型的连接连接至显示系统的第二输入端。转换网关适于将以太网帧转换为Arinc 429类型的字。有利地，由航空电子系统410和转换网关490传送的信息符合Arinc 661协议。
处理器441控制输入端442和444，并且通过图形库一方面产生与航空电子符号法相关的图形命令，另一方面产生与非航空电子数据相关的图形命令。这些命令被传送至图形卡443，以便产生视频流，该视频流优选地为DVI格式，且被发送到m个显示屏451。m个不同的视频流向m个屏的分离由操作者通过外部设备470来配置。该外部设备还通过双向母线连接航空电子系统，并且通过单向母线连接OIS系统，如第一实施方式。
处理器441监控用于处理非航空电子数据的硬件资源，该硬件资源例如是符合Arinc 661协议的信息、尤其帧频率和帧长度、笺头(entête)的有效性、或者存储区域。有利地，存储区域被分为用于航空电子数据或非航空电子数据的独立模块。如果非航空电子应用(application)越过提供给其的一个或多个模块的边界，或者更通常地，如果非航空电子应用越过提供给其的资源的限制，则处理器禁止进入端口442。

Claims (10)

1.一种用于飞行器的全屏仪表板的显示系统，所述显示系统用于向所述仪表板的多个显示屏提供视频流，所述飞行器被分为被称作航空电子区域(AW)的安全区域，和被称为开放界(OW)的非安全区域，所述显示系统包括至少一个第一端口和至少一个第二端口，所述第一端口用于接收来自属于所述航空电子区域且被称为航空电子系统的系统(210，310，410)中的待显示的第一数据，所述第二端口用于接收来自属于所述开放界且被称为非航空电子系统的系统(220，320，420)中的待显示的第二数据，其特征在于，所述显示系统包括：
-为处理所述第二数据而提供的预定的硬件资源；
-处理器(241，341，441)，属于所述航空电子区域，所述处理器适于监控处理第二数据期间所使用的硬件资源，并且如果所使用的硬件资源超过所提供的预定的硬件资源，则所述处理器适于中止所述处理。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述硬件资源是存储区域或存储容量。
3.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述硬件资源是执行时间、帧频率或帧持续时间。
4.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述硬件资源是在至少一个所述显示屏上的显示区域。
5.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括视频缓冲器(342)，所述视频缓冲器用于存储来自所述非航空电子系统的至少一个视频流，所述缓冲器由所述处理器控制。
6.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括图形卡(343，443)，所述图形卡适于从所述处理器接收图形命令，以便产生至少一个与符号法相关的视频流，所述图形命令由所述处理器根据所述航空电子系统的待显示数据产生。
7.根据权利要求5和6中任一项所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括视频混合器，所述视频混合器适于将至少一个与符号法相关的所述视频流和来自所述非航空电子系统的视频流结合，以便产生至少一个发送到其中一个所述显示屏的视频流。
8.一种用于飞行器的机载信息系统，所述飞行器分为被称作航空电子区域的安全区域(AW)，和被称作开放界(OW)的非安全区域，所述信息系统包括根据上述权利要求中任一项所述的显示系统、位于所述航空电子区域中的航空电子系统(210，310，410)和位于所述开放界中的非航空电子系统(220，320，420)，其特征在于，所述信息系统还包括外围控制设备(270，370，470)，所述外围控制设备通过双向母线连接所述航空电子系统，并且通过单向母线连接所述非航空电子系统，所述单向母线从所述外围控制设备向所述非航空电子系统定向。
9.根据引用权利要求5的权利要求8所述的机载信息系统，其特征在于，所述机载信息系统还包括视频集中器(380)，所述视频集中器适于从第二航空电子系统(330)接收视频流，并且适于从非航空电子系统接收视频流，以便产生至少一个发送到所述视频缓冲器的视频流。
10.根据权利要求8所述的机载信息系统，其特征在于，所述非航空电子系统的视频流通过以太网连接(425)传送到转换网关(490)，所述网关通过Arinc 429连接(495)连接至所述显示系统，并且所述网关适于将以太网帧转换为Arinc 429格式的字。
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