CN102997912A

CN102997912A - 机载三维数字地图导航智能显示器

Info

Publication number: CN102997912A
Application number: CN2012105415350A
Authority: CN
Inventors: 戴亚鑫; 童歆; 金子同; 谢建峰
Original assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Current assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明为机载三维数字地图导航智能显示器，该显示器将大容量数据存储、三维数字地图生成、GJB289A总线接口、人机交互接口管理、综合数据处理等多种功能模块集成在有限的尺寸结构中，可通过GJB289A总线获取飞机方位、高度、速度、航向、态势等飞行信息数据，通过人机交互接口获取飞行员操作数据，并经过综合处理后，实现三维数字地图导航画面的生成、显示和输出。与现有技术相比，其具备功能综合度高、集成度高、体积小、重量轻、功耗小、成本低等特点。

Description

机载三维数字地图导航智能显示器

技术领域

本发明涉及机载智能显示器技术，尤其涉及一种机载三维数字地图导航智能显示器。

背景技术

目前，机载显示系统主要是通过“显示控制处理计算机+显示器”的方式来实现。显示控制处理计算机负责飞行信息的获取、处理和导航画面的生成，显示器负责导航画面的输出显示。这种实现方式的缺点是集成度低、体积大、重量大、功耗大、成本高。

同时，现有机载智能显示器虽然可以自主生成显示画面，但都是基于二维的图形显示，不能全面直观地显示复杂地形的地图信息。这对于飞行员飞越复杂空域执行任务带来很多限制。

另一方面，随着技术的发展，在机载航电系统复杂度不断加大和机舱空间愈加有限的情况下，要求尽可能的设计出集成度更高、体积更小的多功能航电产品。

发明内容

为克服现有机载显示系统体积大、重量大、功耗大、成本高等缺点和机载智能显示器缺少显示三维数字地图的功能，本发明的目的在于提供一种高集成度的机载三维数字地图导航智能显示器，该显示器实现了三维数字地图功能和飞行信息数据综合处理功能的内部集成，而且体积小、重量轻、功耗小、成本低。

本发明的发明目的是通过以下的技术方案实现的：

机载三维数字地图导航智能显示器，包括显示头部组件（DHA）、导光面板组件（DKP）、输入输出模块（IOM）、任务处理模块（MPM）、图形生成模块（GGM）、电源模块（PSM）、母板（MB）、机箱（CASE）；

所述输入输出模块（IOM）包含GJB289A总线接口、RS422总线接口和人机交互接口，输入输出模块（IOM）通过离散量和模拟量采集电路获取飞行员对导光面板组件（DKP）的按键和旋钮操作信息，通过GJB289A总线获取飞机方位、高度、速度、航向、态势等飞行信息数据和飞行员操作数据，存入其与任务处理模块（MPM）之间的共享双口存储器中；

所述任务处理模块（MPM）包含大容量存储子卡（MMC）和综合数据处理基板（DPM），通过CPCI总线读取输入输出模块（IOM）的共享数据，通过CPCI总线读取大容量存储子卡（MMC）中的三维数字地图数据，经过综合处理后，生成绘图指令存入其与图形生成模块（GGM）之间的共享双口存储器中；

所述图形生成模块（GGM）通过CPCI总线读取任务处理模块（MPM）的共享数据，并控制图形引擎进行三维数字地图导航画面的绘制，同时接收外部输入的模拟视频，最后进行选择、叠加等处理后生成2路相同的显示视频输出。OpenLDI(LVDS显示器接口)视频输出到显示头部组件（DHA）向飞行员显示三维数字地图导航画面和信息，VGA（显卡上输出模拟信号的接口）视频输出到视频记录设备供地勤人员进行后期维护工作。

本发明的机载三维数字地图导航智能显示器是将多种复杂功能集成到显示器中，可通过GJB289A总线获取飞机方位、高度、速度、航向、态势等飞行信息数据，通过人机交互接口获取飞行员操作数据，并经过综合处理后，实现三维数字地图导航画面的生成、显示和输出。

本发明与现有机载显示器相比的有益效果是：

本发明的高集成度可降低机载航电系统复杂度不断加大和机舱空间愈加有限的矛盾冲突，并克服了现有机载显示系统体积大、重量大、功耗大、成本高等缺点和机载智能显示器缺少显示三维数字地图功能的不足，能够实现在复杂地形执行飞行任务时的基于三维数字地图的辅助导航功能，能全面直观的显示复杂地形和空域的地图信息，应当能够在机载领域得到广泛应用，产生良好的经济收益。

附图说明

图1是本发明组成结构示意图；

图2是本发明显示头部组件（DHA）和导光面板组件（DKP）示意图；

图3是本发明任务处理模块（MPM）示意图；

图4是本发明输入输出模块（IOM）示意图；

图5是本发明图形生成模块（GGM）示意图；

图6是本发明软件设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图1—图6进一步说明本发明是如何实现的。

实施例

如图1所示，输入输出模块（IOM）通过离散量和模拟量采集电路获取飞行员对导光面板组件（DKP）的按键和旋钮操作信息，通过GJB289A总线获取飞机方位、高度、速度、航向、态势等飞行信息数据，通过RS422总线获取其它相关通讯信息，最后存入其与任务处理模块（MPM）之间的共享双口存储器中。任务处理模块（MPM）通过CPCI总线读取输入输出模块（IOM）的共享数据，通过CPCI总线读取大容量存储子卡（MMC）中的三维数字地图数据，经过综合处理后，生成绘图指令存入其与图形生成模块（GGM）之间的共享双口存储器中。图形生成模块（GGM）通过CPCI总线读取任务处理模块（MPM）的共享数据，并控制图形引擎进行三维数字地图导航画面的绘制，同时接收外部输入的模拟视频，最后进行选择、叠加等处理后生成2路相同的显示视频输出。OpenLDI视频输出到显示头部组件（DHA）向飞行员显示三维数字地图导航画面和信息，VGA视频输出到视频记录设备供地勤人员进行后期维护工作。

如图2所示，显示头部组件（DHA）为经过加固的5×5英寸的液晶显示屏5。该组件可通过RS232接口接收相应的命令和数据，实现亮度调节、对比度调节、昼夜模式设置和启动模式设置等功能，同时还具备BIT功能。输入视频为符合VESA标准800×60060Hz时序的OpenLDI视频，其中有效显示区域为600×600。

导光面板组件（DKP）共设有21个周边键3，下左右各5个，上面有5个对称键和1个工作模式切换键4。环境光传感器1用来实现显示亮度的自动调节功能。同时设置有亮度旋钮2以手动控制亮度，设置有对比度旋钮6以手动控制对比度，设置有字符亮度旋钮7以手动控制显示字符亮度，旋钮8为显示器启动旋钮。

如图3所示，任务处理模块（MPM）由数据处理基板（DPM）和大容量存储子卡（MMC）共同组成，是三维数字地图导航智能显示器的核心处理组件，驻留MPM软件、MMC软件和应用软件。任务处理模块（MPM）主要负责接收来自GJB289A总线和RS422总线的指令与数据，进行相应的系统任务管理和航空导航信息数据计算，并生成三维数字地图导航画面的绘制指令。处理器采用PowerPC7448，配置64MB bootFLASH、64MB程序存储器FLASH、1GB数据存储器SDRAM、128KB NVSRAM，具备1路100M以太网接口，2路RS232接口，1个标准PMC插槽用来连接1块64GB的大容量存储子卡（MMC），通讯总线采用32位、66MHz的CPCI总线。

如图4所示，输入输出模块（IOM）是三维数字地图导航智能显示器的人机交互接口。输入输出模块（IOM）主要负责通过GJB289A总线以BM的工作方式获取航空导航信息相关参数，采集导光面板组件（DKP）按键、旋钮和光传感器数据，最后通过CPCI总线共享给任务处理模块（MPM）使用，同时通过RS232与显示头部组件（DHA）交互实现对其的部分控制功能。

如图5所示，图形生成模块（GGM）是三维数字地图导航智能显示器的图形引擎。图形生成模块（GGM）通过CPCI总线获取任务处理模块（MPM）发送的数字地图画面参数、数据信息和显示控制指令绘制三维数字地图导航画面，并以符合VESA标准800×60060Hz的OpenLDI视频信号格式和VGA格式输出（其中有效显示区域为600×600）。同时，能够将2路外部输入NTSC-D制彩色复合视频进行数字化，并与内部三维数字地图导航画面进行选择和叠加输出。图形生成模块（GGM）图形处理器采用ADI公司的Mobility Radeon9000（M9CSP64），该芯片自带64MB DDR SDRAM，可产生两路不同内容的图形视频并可分别与外视频叠加，支持3D数字地图加速，支持Alpha透明叠加、色键叠加模式，视频叠加窗口位置、叠加模式和缩放比例可调，支持OpenGL1.3图形接口标准。

如图6所示，三维数字地图导航智能显示器以Vxworks5.5.1嵌入式操作系统为软件平台，来实现各项功能和应用。其软件主要由系统软件和应用软件两部分组成。系统软件是显示器正常工作所需的底层与硬件相关驱动软件，包括大容量存储卡驱动软件（MMC软件）、任务处理模块驱动软件（MPM软件，包括操作系统、板级支持软件和BIT软件）、图形生成模块驱动软件（GGM软件）和输入输出模块驱动软件（IOM软件）。应用软件主要通过系统任务管理、航空导航信息数据综合与计算、三维数字地图导航画面生成控制等任务的执行实现三维数字地图导航智能显示器的各项功能。

Claims

1.机载三维数字地图导航智能显示器，包括：显示头部组件、导光面板组件、输入输出模块、任务处理模块、图形生成模块、电源模块、母板和机箱，其特征在于：

所述输入输出模块包括GJB289A总线接口、RS422总线接口和人机交互接口，飞行员对导光面板组件的按键和旋钮操作信息及飞行信息数据通过输入输出模块存入输入输出模块与任务处理模块之间的共享双口存储器中；

所述任务处理模块包含大容量存储子卡和综合数据处理基板，任务处理模块读取输入输出模块的共享数据和大容量存储子卡中的三维数字地图数据，处理后生成绘图指令存入任务处理模块与图形生成模块之间的共享双口存储器中；

所述图形生成模块通过读取任务处理模块的共享数据，并控制图形引擎进行三维数字地图导航画面的绘制，同时接收外部输入的模拟视频，最后进行处理后生成2路相同的显示视频输出；OpenLDI视频输出到显示头部组件，VGA视频输出到视频记录设备。

2.根据权利要求1所述的机载三维数字地图导航智能显示器，其特征在于：所述输入输出模块通过离散量和模拟量采集电路获取飞行员对导光面板组件的按键和旋钮操作信息，通过GJB289A总线获取飞行信息数据，通过RS422总线获取其它相关通讯信息。

3.根据权利要求1所述的机载三维数字地图导航智能显示器，其特征在于：所述任务处理模块通过CPCI总线读取输入输出模块的共享数据和大容量存储子卡中的三维数字地图数据。

4.根据权利要求1所述的机载三维数字地图导航智能显示器，其特征在于：所述机载三维数字地图导航智能显示器以Vxworks5.5.1嵌入式操作系统为软件平台。