CN106372024B - 一种飞行任务训练计算机 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种飞行任务训练计算机。所述飞行任务训练计算机包括视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块、任务调度功能模块以及为上述各模块供电的供电模块。其中，所述视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块均与任务调度功能模块连接，并通过任务调度功能模块实现相互之间的数据交换。本发明有效利用飞行任务训练计算机的高效资源，提高CPU利用率，使飞行任务训练机可以快速稳定响应各项任务，保证任务传输的时效性和稳定性。

Description

一种飞行任务训练计算机

技术领域

本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种飞行任务训练计算机。

背景技术

军事训练一直是提高战斗力的基本手段，训练好的飞行员是赢得战争胜利的决定性因素之一。传统的训练方法主要是依托各类飞机的飞行模拟器进行，这类模拟器一般安装在地面，训练地点固定且体积较大，同时也缺少了飞行员在高空作战时的复杂环境和紧张氛围。随着军用飞机技术的快速发展和种类的不断增多，传统的训练方法暴露出很多的不足，训练成本也会不断上升，因此，具有通用性、体积小、虚拟仿真和现实飞行相结合的飞行任务训练计算机(FTC)应运而生。

飞行任务训练计算机不仅是嵌入式训练系统的基础架构，也是训练系统的核心组件之一。本质是在不改变飞机雷达、武器等系统正常作战性能的前提下，将其嵌入或加装到作战系统内。通过加载训练数据虚拟各类训练任务，也可虚拟雷达告警、火控等功能，可以在真实飞行和虚拟仿真中对飞行员进行全面训练。

目前的飞行任务训练计算机是通过传统的GJB289A总线与嵌入式训练系统的其他组件进行通信，但GJB289A自身的传输缺陷给整个系统通信造成安全隐患，加之GJB289A的协议中对节点数有限制，单条GJB289A总线最多只能有31个节点，限制了系统升级和适应多任务的灵活性，这些都限制了GJB 289A在嵌入式训练系统的发展。

发明内容

发明目的：提供一种能够有效保证任务传输时效性和稳定性的基于AFDX总线网络的飞行任务训练计算机。

技术方案：一种飞行任务训练计算机，其包括视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块、任务调度功能模块以及给上述各模块供电的供电模块。其中，所述视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块均与任务调度功能模块连接，并通过任务调度功能模块实现相互之间的数据交换。

所述总线功能模块包括处理单元、AFDX总线接口单元、逻辑控制单元、二次供电单元、调试接口单元和复位电路。其中，AFDX总线接口单元前端经AFDX总线连接机上核心处理机，接收和发送AFDX数据，后端通过PCI总线与处理单元通信，可保证处理单元对AFDX总线接口信息的收发控制。处理器单元通过内总线单元读取来自任务调度功能模块分发的数据，同时可将接收到的AFDX数据打包后传递给该模块。逻辑控制单元提供译码功能；二次供电单元为各个模块提供合适的工作电压；调试接口单元用于模块的调试和仿真；复位电路可有效保证各模块异常后重新恢复工作。

所述AFDX总线接口单元通过接口芯片接收和发送数据，并包括：完整性检查模块、冗余管理模块、数据帧处理模块和虚拟链路调度模块。完整性检查模块负责每个网络和每条虚拟链路中的完整性检查工作；冗余管理模块通过双通道数据传输模式，首先到达的数据帧将会被采纳；数据帧处理模块将有效负载剥离数据帧，处理掉包头信息后，剩余的有效负载数据被发送到相应的通信端口。

所述视频处理功能模块主要包括处理器单元、逻辑解算单元、图形处理单元，视频驱动接口单元、内总线单元、二次供电单元、调试接口单元等。其中，处理器单元通过内总线单元读取来自任务调度功能模块分发的数据，经图形处理单元绘制图形或图像后，发送给逻辑解算单元；逻辑解算单元接收来自处理器单元的指令，通过运算、解析选择是否与视频驱动接口单元输入的视频信号叠加，最终通过视频驱动接口单元输出视频信号。

有益效果：本发明一种飞行任务训练计算机使用高速、稳定、安全的AFDX总线网络来解决传统GJB289A总线带来的隐患，实现与嵌入式训练系统、飞行航电系统高速稳定的数据交换，有效利用飞行任务训练计算机的高效资源，提高CPU利用率，使飞行任务训练机可以快速稳定响应各项任务，保证任务传输的时效性和稳定性。

附图说明

图1是本发明一种飞行任务训练计算机的原理框图；

其中，1-总线功能模块、2-I/O接口功能模块、3-视频处理功能模块、4-电源模块、5-数据解算功能模块、6-任务调度功能模块。

图2是总线功能模块的原理框图。

图3是视频处理功能模块的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

请参阅图1，本发明一种飞行任务训练计算机包括视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块、任务调度功能模块以及为上述各模块供电的供电模块。总线功能模块通过AFDX总线与飞机核心处理机连接，实现总线数据以及命令的交换，可通过内总线与任务调度功能模块进行数据交换；I/O接口功能模块具有丰富的输入、输出接口，可接收飞机各系统的RS-422A总线数据、HB-6096总线数据以及飞机多个传感器的模拟量、离散量信号，同时可输出RS-422A数据、HB-6096数据、模拟量数据以及离散量数据到飞机各系统以及传感器，可通过内总线与任务调度功能模块进行数据交换；视频处理功能模块可接收LVDS视频数据，可将模块内部生成的图形、图像与接收到的真实地图场景叠加，最终通过LVDS视频接口输出到飞机显示系统，可通过内总线与任务调度功能模块进行数据交换；电源模块用于将飞机电源系统提供的+28V转换为各功能模块工作所需的±15V以及+5V；数据解算功能模块通过内总线与任务调度功能模块进行数据交换，主要是按照规定算法完成雷达数据、敌我目标数据、武器数据的解算，生成用于绘制虚拟雷达、虚拟目标、虚拟武器的坐标参数以及状态参数；任务调度功能模块，完成训练任务数据、AFDX总线数据的解析，通过内总线与其它各功能模块连接，实现各功能模块之间数据的中转，以及通过以太网与保障设备连接实现训练任务数据的加载。

请参阅图2，所述总线功能模块包括处理单元、AFDX总线接口单元、逻辑控制单元、二次供电单元、调试接口单元和复位电路。其中，AFDX总线接口单元前端经AFDX总线连接机上核心处理机，接收和发送AFDX数据，后端通过PCI总线与处理单元通信，可保证处理单元对AFDX总线接口信息的收发控制。处理器单元通过内总线单元读取来自任务调度功能模块分发的数据，同时可将接收到的AFDX数据打包后传递给该模块。逻辑控制单元提供译码功能；二次供电单元为各个模块提供合适的工作电压；调试接口单元用于模块的调试和仿真；复位电路可有效保证各模块异常后重新恢复工作。

所述处理器单元主要完成AFDX数据收发命令的控制以及与任务调度功能模块的数据交换(通过内总线单元)，前者通过命令方式让AFDX总线接口单元发送PCI总线数据或者接收数据到PCI总线；后者通过内总线将数据传输到任务调度模块，并接收来自该模块的AFDX总线数据源。二次供电单元用于将模块的输入电压转换为其它单元所需的工作电压；调试接口单元与调试设备连接，用于模块的调试以及软件加载。

所述AFDX总线接口单元可接收和发送AFDX总线数据，数据收发命令皆由处理单元经PCI总线发出，并提供三种通信端口：采样端口，队列端口和SAP端口。以接收为例，数据通过双冗余通道从物理接口传送进入接收缓存器，完整性检查模块将检测每个接收缓存器，不合格的帧将会被过滤，剩余数据将会进入冗余管理器模块；冗余管理器模块从同一个虚拟链路中提取出冗余帧并确保只有一个帧可以通过，然后通过数据帧处理模块将数据包头剥离掉，剩余的有效数据将会发送至通信端口，此时数据将会被存放在缓冲区，有接收命令时缓冲区的数据帧将会被传输到PCI总线供处理单元取出。数据发送与此过程相反。该模块具有冗余功能，传输速率快，支持全双工数据交互，星型网络易于扩展。

请参阅图3，视频处理功能模块主要包括处理器单元、逻辑解算单元、图形处理单元，视频驱动接口单元、内总线单元、二次供电单元、调试接口单元等。其中，处理器单元通过内总线单元读取来自任务调度功能模块分发的数据，经图形处理单元绘制图形或图像后，发送给逻辑解算单元；逻辑解算单元接收来自处理器单元的指令，通过运算、解析选择是否与视频驱动接口单元输入的视频信号叠加，最终通过视频驱动接口单元输出视频信号。

所述处理器单元主要完成与任务调度功能模块的数据交换(通过内总线单元)，以及控制图形处理单元按照接收到的数据绘制图形或图像，并给出指令由逻辑解算单元进行视频和图形、图像叠加处理；逻辑解算单元主要完成输入、输出视频驱动接口单元的控制，以及进行输入视频与图形处理单元发送的图形、图像叠加处理；图形处理单元的核心部分是专用图形处理芯片，它支持OpenGL等图形软件，主要用于将数据信息绘制为图形、图像；二次供电单元用于将模块的输入电压转换为其它单元所需的工作电压；调试接口单元与调试设备连接，用于模块的调试以及软件加载。

视频处理功能模块可接收真实的地图场景视频信息，在将飞机参数、敌我目标轨迹、雷达状态信号等数据转换为图形、图像画面后与接收到的真实地图场景叠加，最终通过LVDS视频接口输出到显示系统，实现模拟虚拟飞行、虚拟目标以及虚拟雷达等训练场景。视频处理功能模块在图形、图像处理方面采用了专用图形、图像处理芯片，该芯片把2D/3D图形处理和特效处理等功能集成在图形、图像芯片内，实现了所谓的“硬件加速”功能。视频处理功能模块还采用了独立的逻辑解算单元，主要用于完成运算量较大的视频、图像叠加等功能。该模块的设计方式，不仅准确、高效的完成了图形、图像的生成以及与视频的叠加，更是大大减轻了处理器芯片的工作负担，使得视频处理功能模块更快、更好的接收和响应来自任务调度功能模块的任务和数据。

Claims (3)

1.一种飞行任务训练计算机，其特征在于，包括视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块、任务调度功能模块、内总线以及为上述各模块供电的供电模块，其中，所述视频处理功能模块、总线功能模块、I/O接口功能模块、数据解算功能模块均与任务调度功能模块连接，并通过任务调度功能模块实现相互之间的数据交换，所述总线功能模块包括处理单元、AFDX总线接口单元、逻辑控制单元、二次供电单元、内总线单元、调试接口单元和复位电路，其中，AFDX总线接口单元前端经AFDX总线连接机上核心处理机，接收和发送AFDX数据，后端通过PCI总线与处理单元通信，保证处理单元对AFDX总线接口信息的收发控制；处理单元通过内总线单元读取来自任务调度功能模块分发的数据，同时将接收到的AFDX数据打包后传递给该任务调度功能模块；逻辑控制单元提供译码功能；二次供电单元用于将模块的输入电压转换为模块内其它单元所需的工作电压；调试接口单元用于模块的调试和仿真；复位电路保证各模块异常后重新恢复工作；

所述数据解算功能模块通过飞行任务训练计算机内的内总线与任务调度功能模块进行数据交换，用于完成雷达数据、敌我目标数据、武器数据的解算；所述任务调度功能模块，用于完成训练任务数据、AFDX总线数据的解析，通过飞行任务训练计算机内的内总线与其它各功能模块连接，实现各功能模块之间数据的中转。

2.根据权利要求1所述的飞行任务训练计算机，其特征在于，所述AFDX总线接口单元通过接口芯片接收和发送数据，并包括完整性检查模块、冗余管理模块、数据帧处理模块和虚拟链路调度模块，其中，完整性检查模块负责每个网络和每条虚拟链路中的完整性检查工作；冗余管理模块通过双通道数据传输模式，首先到达的数据帧将会被采纳；数据帧处理模块将有效负载剥离数据帧，处理掉包头信息后，剩余的有效负载数据被发送到相应的通信端口。

3.根据权利要求1所述的飞行任务训练计算机，其特征在于，所述视频处理功能模块包括处理器单元、逻辑解算单元、图形处理单元、视频驱动接口单元、内总线单元、二次供电单元、调试接口单元，其中，处理器单元通过内总线单元读取来自任务调度功能模块分发的数据，经图形处理单元绘制图形或图像后，发送给逻辑解算单元；逻辑解算单元接收来自处理器单元的指令，通过运算、解析选择是否与视频驱动接口单元输入的视频信号叠加，最终通过视频驱动接口单元输出视频信号。

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