CN102745334A - 高分辨率液晶显示航空仪表 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高分辨率液晶显示航空仪表，包括机载计算机、航空总线控制器和显示器，其特征在于，所述显示器为液晶显示器，其中航空总线控制器输出端经航空数据总线连接所述机载计算机，用于采集飞行器运行状态数据和故障代码；机载计算机通过数据接口连接液晶显示器，用于显示飞机运行状态及液晶仪表的界面。一数字小键盘的输出端连接机载计算机，用于切换飞机运行状态及液晶仪表的界面在液晶显示器上的显示，该高分辨率液晶显示航空仪表启动时默认为仪表界面。本发明的优点在于：使用液晶显示器替代所有的机电式仪表，具体的，该航空仪表启动时默认为仪表界面，用于替代传统的机电式指针航空仪表。
Description
技术领域
本发明涉及航空电子领域，特别是涉及一种高分辨率液晶显示航空仪表。
背景技术
随着信息技术的发展，飞机已步入电子化、信息化和智能化时代。为满足用户，世界各大飞机生产厂商相继开发出大量用于提高驾/乘舒适性的航空电子控制产品，随着计算机技术的不断发展，机载信息系统的应用也已经可以实现，它将计算机技术扩展到飞机上，可以为飞机提供更多的信息服务，成为现代飞机信息化、电子化发展的重要方向。
于此同时，传统的机电式仪表板由于其信息显示受到很大的限制，已经不能满足目前驾驶员以及乘员对信息的需求，需要采用更加丰富、更具灵活性和扩展能力的动态信息显示终端，从而实现乘员与机内和机外信息的广泛交流。现在随着液晶显示技术的逐渐成熟，使用液晶仪表代替传统机电式仪表的时代已经逐渐来临，但是现在即便是传统的大厂也只是做到了使用液晶面板替代一部分机电仪表板，而由现在地形势来看，当液晶技术达到航空电子的要求的时候，就可以使用液晶显示器替代几乎所有的机电式仪表。这也代表了未来的机载仪表的发展趋势，而国内在该领域仍处于起步阶段。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有飞机内部动态信息的诊断，显示等诸多功能的高分辨率液晶显示航空仪表。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种高分辨率液晶显示航空仪表，包括机载计算机、航空总线控制器和显示器，所述显示器为液晶显示器，其中航空总线控制器输出端经航空数据总线连接所述机载计算机，用于采集飞行器运行状态数据和故障代码；机载计算机通过数据接口连接液晶显示器，用于显示飞机运行状态及液晶仪表的界面。
作为本发明的进一步改进，该高分辨率液晶显示航空仪表还可以设置一数字小键盘，数字小键盘的输出端连接机载计算机，用于切换飞机运行状态及液晶仪表的界面在液晶显示器上的显示。
作为本发明的进一步改进，所述机载计算机通过四针接口连接能实现可交互的人机界面的触摸屏。
作为本发明的进一步改进，所述机载计算机的应用软件包括主集成界面程序以及各功能软件：航空仪表软件、飞机状态指示软件、飞机故障诊断软件，主集成界面程序用于控制和协调各功能软件的运行，各功能软件退出后都将返回主集成界面程序；
航空仪表软件与飞机状态指示软件通过机载计算机上的串行接口与航空总线控制器中的数据总线连接，以获得飞机的各主要运行数据，通过相应的数据变换在液晶显示器上显示出来，以供驾驶员参考；
飞机故障诊断软件通过机载计算机上的总线，接收飞机故障数据，经其数据处理模块进行数据分析处理后，显示于液晶显示屏上。
作为本发明的进一步改进，该高分辨率液晶显示航空仪表的具体运行方式如下所述：
飞机上的航空总线控制器通过航空总线在单位时间的具体数据发送到本高分辨率液晶显示航空仪表的机载计算机的串行数据接口；
机载计算机在接收后会分析数据包中包含的数据；
各个软件模块根据自己的需要使用发送上来的数据；
航空仪表软件的显示模块将飞机运行的数据加以显示；
飞机状态指示软件的显示模块将设备状态检测的数据加以显示；
飞机故障诊断软件将所有飞机参数数据和故障代码加以分析并做出相应诊断并加以显示。
作为本发明的进一步改进，所述飞机故障诊断软件包括数据处理模块、数据收发模块、数据显示模块、运行数据存储模块和配置文件读取模块。
作为本发明的进一步改进，所述数据显示模块用于从数据处理模块得到的各种数据的显示，包括飞机基本信息子模块、飞机运行数据查看子模块、飞机内部网络状态显示子模块及飞机故障信息显示子模块；
所述飞机基本信息显示子模块主要显示飞机基本信息配置文件中的飞行器的基本信息；
所述飞机运行数据查看子模块主要显示飞机当前或历史运行数据；
所述飞机内部网络状态显示子模块主要显示飞机内主要控制及数据总线状态；
所述飞机故障信息显示子模块主要为当前故障代码、飞行器内大致位置、相关图纸、故障内容提要、维修处理建议的显示。
作为本发明的进一步改进，航空仪表软件与飞机状态指示软件使用相同的通讯协议，其使用的机载计算机与航空总线控制器的通讯协议如下所述：
端口设置：波特率38400，数据位8位，停止位1，无流控制；
航空总线控制器每100ms向机载计算机发送32字节。
作为本发明的进一步改进，飞机故障诊断软件使用的机载计算机与航空总线控制器间的通讯协议如下；
故障诊断使用不定长的通讯数据包，具体长度由当前故障数N决定；
数据包长度＝ 3字节头协议＋ N字节中间协议书＋ 1字节异或校验＝ N＋4字节；
端口设置：波特率38400，数据位8位，停止位1，无流控制；
航空总线控制器每100ms向机载计算机发送N+4字节的故障数据包。
作为本发明的进一步改进，所述机载计算机为嵌入式机载计算机，包括航空总线模块通讯接口、触摸屏接口、液晶显示器接口、键盘接口以及用来供电的供电模块。
本发明的优点在于：使用液晶显示器替代所有的机电式仪表，具体的，该航空仪表启动时默认为仪表界面，用于替代传统的机电式指针航空仪表。能满足国家和航空电子行业标准中所规定的抗电磁干扰、振动和工作温度环境要求。本发明具有较强的扩展性，采用QNX实时操作系统可以与将来添加的硬件及软件兼容并配合使用，以扩展系统功能。
附图说明
图1是本发明实施例的高分辨率液晶显示航空仪表的硬件构成框图；
图2是本发明实施例的软件系统的组成框图；
图3是本发明实施例的主集成界面程序与各功能软件的结构框图；
图4是本发明实施例的机载计算机系统硬件构成框图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明实施例所提供的高分辨率液晶显示机载组合仪表，如图1所示，包括机载计算机、航空总线控制器和液晶显示器，其中航空总线控制器输出端经机载航空数据总线连接所述机载计算机，用于采集飞机运行状态数据和故障代码；机载计算机通过数字接口连接液晶显示器，用于显示飞机运行状态及液晶仪表的界面；系统启动时默认为显示飞机液晶仪表的界面，用于替代传统的机电式指针航空仪表；需要的话，机载计算机还可以通过四针接口连接触摸屏，实现可交互的人机界面。显示方面使用通用液晶显示器，分辨率在16：9的时候一般是800×480，在4：3的时候为640×480或者800×600。机载计算机使用带有航空总线数据接口（ARINC429，1553B）和其他接口的嵌入式机载计算机（ARM Context A8芯片）；操作系统使用QNX。还可以设置一数字小键盘，数字小键盘的输出端连接机载计算机，用于切换飞机运行状态及液晶仪表的界面在液晶显示器上的显示。
软件系统的组成：
如图2所示，所述机载计算机软件系统主要由操作系统，硬件驱动程序和应用软件三部分组成。操作系统采用QNX 系统公司提供的经过优化和二次开发的QNX Neutrino实时嵌入式系统，支持多种硬件设备。硬件驱动有硬件厂商提供。如图2所示，应用软件包括主集成界面程序以及各功能软件：航空仪表软件、飞机状态指示软件、飞机故障诊断软件。
所述应用软件可以使用QNX公司提供的WorkBench编写和编译链接。
如图2所示，主集成界面程序主要用于控制和协调各功能软件的运行。主集成界面上的每一个按钮都对应了每一个功能软件。各功能软件退出后都将返回主集成界面程序。各个功能软件各自独立，都具有自己的数据收发模块、数据处理模块及数据显示模块。
航空仪表软件与飞机状态指示软件：
航空仪表软件与飞机状态指示软件主要通过机载计算机上的串行接口RS232与航空总线控制器中的ARINC429和1553B总线连接，以获得飞机的各主要运行数据（空速、俯仰角、发动机转速、油量、电池剩余容量、油量等），通过相应的数据变换以各种仪表图形的方式在液晶显示器上显示出来，以供驾驶员参考；同时还可以根据用户需要自由变换背景。
机载计算机与航空总线控制器的通讯协议如下所述，航空仪表软件与飞机状态指示软件使用相同的通讯协议：
端口设置：波特率38400，数据位8位，停止位1，无流控制；
航空总线控制器每100ms向机载计算机发送32字节。
飞机故障诊断软件：
本软件通过机载计算机上的ARNIC429总线，接收飞机故障数据，经其数据处理模块进行数据分析处理后，显示于液晶显示屏上，以图形化方式显示故障信息，主要用于飞机故障诊断与检测，并且可以大致的指出故障所在的位置以及简要的故障信息，便于故障的快速排查与检修。
故障代码配置文件以INI文件存放于本地，主要包括飞机基本信息、故障代码表、故障配置文件。
所述飞机故障诊断软件包括数据处理模块、数据收发模块、数据显示模块、运行数据存储模块和配置文件读取模块。
所述数据显示模块用于从数据处理模块得到的各种数据的显示，包括飞机基本信息子模块、飞机运行数据查看子模块、飞机内部网络状态显示子模块及飞机故障信息显示子模块。
所述飞机基本信息显示子模块主要显示飞机基本信息配置文件中的飞行器的基本信息。
所述飞机运行数据查看子模块主要显示飞机当前或历史运行数据，包括空速、俯仰角、发动机转速、蓄电池端电压、油量等。
所述飞机内部网络状态显示子模块主要显示飞机内主要控制及数据总线状态。
所述飞机故障信息显示子模块主要为当前故障代码、飞行器内大致位置、相关图纸、故障内容提要、维修处理建议等的显示。
机载计算机与航空总线控制器间故障信息通讯协议如下；
故障诊断使用不定长的通讯数据包，具体长度由当前故障数N决定；
数据包长度＝ 3字节头协议＋ N字节中间协议书＋ 1字节异或校验＝ N＋4字节；
端口设置：波特率38400，数据位8位，停止位1，无流控制；
航空总线控制器每100ms向机载计算机发送N+4字节的故障数据包。
该高分辨率液晶显示航空仪表的具体运行方式如下所述：
飞机上的航空总线控制器通过航空总线在单位时间的具体数据发送到本高分辨率液晶显示航空仪表的机载计算机的串行数据接口；
机载计算机在接收后会分析数据包中包含的数据；
各个软件模块根据自己的需要使用发送上来的数据；
航空仪表软件的显示模块将飞机运行的数据加以显示；
飞机状态指示软件的显示模块将设备状态检测的数据加以显示；
飞机故障诊断软件将所有飞机参数数据和故障代码加以分析并做出相应诊断并加以显示。
本发明实施例所提供的机载计算机如图4所示，该机载计算机为嵌入式机载计算机（ARM Context A8芯片），包括航空总线模块通讯接口、触摸屏接口、液晶显示器接口、键盘接口以及用来供电的供电模块。机载计算机通过航空总线模块通讯接口连接到航空总线控制器，通过触摸屏接口连接到触摸屏，通过液晶显示器接口连接到液晶显示器，通过键盘接口连接到数字小键盘。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高分辨率液晶显示航空仪表，包括机载计算机、航空总线控制器和显示器，其特征在于，所述显示器为液晶显示器，其中航空总线控制器输出端经航空数据总线连接所述机载计算机，用于采集飞行器运行状态数据和故障代码；机载计算机通过数据接口连接液晶显示器，用于显示飞机运行状态及液晶仪表的界面。
2.根据权利要求1所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，还包括一数字小键盘，数字小键盘的输出端连接机载计算机，用于切换飞机运行状态及液晶仪表的界面在液晶显示器上的显示，该高分辨率液晶显示航空仪表启动时默认为仪表界面。
3.根据权利要求1或2所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，所述机载计算机通过四针接口连接能实现可交互的人机界面的触摸屏。
4.根据权利要求1所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，所述机载计算机的应用软件包括主集成界面程序以及各功能软件：航空仪表软件、飞机状态指示软件、飞机故障诊断软件，主集成界面程序用于控制和协调各功能软件的运行，各功能软件退出后都将返回主集成界面程序；
航空仪表软件与飞机状态指示软件通过机载计算机上的串行接口与航空总线控制器中的数据总线连接，以获得飞机的各主要运行数据，通过相应的数据变换在液晶显示器上显示出来，以供驾驶员参考；
飞机故障诊断软件通过机载计算机上的总线，接收飞机故障数据，经其数据处理模块进行数据分析处理后，显示于液晶显示屏上。
5.根据权利要求4所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，该高分辨率液晶显示航空仪表的具体运行方式如下所述：
飞机上的航空总线控制器通过航空总线在单位时间的具体数据发送到本高分辨率液晶显示航空仪表的机载计算机的串行数据接口；
机载计算机在接收后会分析数据包中包含的数据；
各个软件模块根据自己的需要使用发送上来的数据；
航空仪表软件的显示模块将飞机运行的数据加以显示；
飞机状态指示软件的显示模块将设备状态检测的数据加以显示；
飞机故障诊断软件将所有飞机参数数据和故障代码加以分析并做出相应诊断并加以显示。
6.根据权利要求4所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，所述飞机故障诊断软件包括数据处理模块、数据收发模块、数据显示模块、运行数据存储模块和配置文件读取模块。
7.根据权利要求5所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，所述数据显示模块用于从数据处理模块得到的各种数据的显示，包括飞机基本信息子模块、飞机运行数据查看子模块、飞机内部网络状态显示子模块及飞机故障信息显示子模块；
所述飞机基本信息显示子模块主要显示飞机基本信息配置文件中的飞行器的基本信息；
所述飞机运行数据查看子模块主要显示飞机当前或历史运行数据；
所述飞机内部网络状态显示子模块主要显示飞机内主要控制及数据总线状态；
所述飞机故障信息显示子模块主要为当前故障代码、飞行器内大致位置、相关图纸、故障内容提要、维修处理建议的显示。
8.根据权利要求4至7任一项所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，航空仪表软件与飞机状态指示软件使用相同的通讯协议，其使用的机载计算机与航空总线控制器的通讯协议如下所述：
端口设置：波特率38400，数据位8位，停止位1，无流控制；
航空总线控制器每100ms向机载计算机发送32字节。
9.根据权利要求8所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，飞机故障诊断软件使用的机载计算机与航空总线控制器间的通讯协议如下；
故障诊断使用不定长的通讯数据包，具体长度由当前故障数N决定；
数据包长度＝ 3字节头协议＋ N字节中间协议书＋ 1字节异或校验＝ N＋4字节；
端口设置：波特率38400，数据位8位，停止位1，无流控制；
航空总线控制器每100ms向机载计算机发送N+4字节的故障数据包。
10.根据权利要求1所述的高分辨率液晶显示航空仪表，其特征在于，所述机载计算机为嵌入式机载计算机，包括航空总线模块通讯接口、触摸屏接口、液晶显示器接口、键盘接口以及用来供电的供电模块。
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