CN108557091B - 一种用于综合航电设备中平视显示的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于综合航电设备中平视显示的装置和方法，能够通过控制模式切换实现各种应用场景下的综合航电设备数据平视显示的快速切换，且针对不同飞行阶段应用对应的显示模式，显示效率高且易于扩展升级。该装置包括：多路数据接口、处理器和显示器件；其中，显示器件用于根据数据接口输入的控制指令或者根据使用者通过显示器件面板上旋钮的选择在处理器的控制下采用第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式中的一种显示对应的显示界面；其中，第一控制模式对应的显示界面所显示的数据多于第二控制模式对应的显示界面所显示的数据；第三控制模式对应的显示界面所显示的数据少于第二控制模式对应的显示界面所显示的数据。
Description
技术领域
本发明涉及综合航空电子技术领域，尤其涉及一种用于综合航电设备中平视显示的装置和方法。
背景技术
现代飞机上通常使用处理单元对飞机上各种航空电子设备的信息进行统一处理，将功能相同或相近的设备组合在一个组件内，在显示器件上综合显示相关的参数，并在各航空电子设备之间通过机载数据总线来传送有关信息，从而使整个飞机上所有航空电子设备的性能达到更高的水平，这样的系统称为综合航电系统。
综合航电系统中包括功能众多的各种设备，例如综合显示控制单元、数据接口单元、双余度大气数据系统、INS/GNSS组合导航系统、综合无线电系统、平视显示单元、以及座舱监视系统等。其中，平视显示单元通常为具有电子组件、控制组装件、显示组件、电源等的电子显示设备，用来获取来自不同数据源的飞行数据、导航数据以及告警数据，并绘制和显示主飞行画面信息、导航画面信息、以及告警提示等画面信息，以向飞行员提供各种关键信息，让飞行员通过显示符号和相应的显示逻辑准确及时的了解到飞机的实际飞行状态。
然而，目前尚无一种完整的通用航空飞机用平视显示设备。现有的部分平视显示设备往往控制模式单一，无法满足飞行员对平视显示器件显示各种数据、交互界面的不同要求。例如，由于页面显示语言、单位唯一，不能适应不同的应用场景，无法方便地进行切换；而且显示模式单一，在不同的飞行阶段显示的数据复杂度相同。
发明内容
本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于综合航电设备中平视显示的装置和方法，能够通过控制模式切换实现各种应用场景下的综合航电设备数据平视显示的快速切换，且针对不同飞行阶段应用不同的显示模式来显示复杂度不同的数据，显示效率高且易于扩展升级。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
一种用于综合航电设备中平视显示的装置，其包括：多路数据接口、处理器和显示器件；
其中，显示器件用于根据数据接口输入的控制指令或者根据使用者通过显示器件面板上旋钮的选择在处理器的控制下采用第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式中的一种显示对应的显示界面；其中，第一控制模式对应的显示界面所显示的数据多于第二控制模式对应的显示界面所显示的数据；第三控制模式对应的显示界面所显示的数据少于第二控制模式对应的显示界面所显示的数据。
一种用于综合航电设备中平视显示的方法，其方法包括采用所述的装置，根据数据接口输入的控制指令或者根据使用者通过显示器件面板上旋钮的选择在处理器的控制下采用三种控制模式中的一种显示对应的显示界面。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
通过NORM、TEXT、FPM三种控制模式来进行显示画面管理和切换，实现精简画面、完全画面和航路指引画面的快速切换；并进一步分为导航模式、进近模式、故障告警模式，通过不同模式的切换来满足飞行员的不同需求，比如符号画面的完整，符号画面的精简；或者不同飞行阶段的符号画面下，飞行员依然可以直观的了解到当前飞行状态和实际数据，从而确保飞行员可以直观、准确的了解飞行状态；能够满足通用航空飞机的使用需求，并能够根据不同型号飞机和不同的使用领域实现后续的功能拓展和切换需求。
附图说明
图1是根据本发明实施例的NORM控制模式下导航符号界面的示意图。
图2是根据本发明实施例的NORM控制模式下精密进近符号界面的示意图。
图3是根据本发明实施例的NORM控制模式下非精密进近符号界面的示意图。
图4是根据本发明实施例的TEXT控制模式下导航符号界面的示意图。
图5是根据本发明实施例的TEXT控制模式下精密进近符号界面的示意图。
图6是根据本发明实施例的TEXT控制模式下非精密进近符号界面的示意图。
图7是根据本发明实施例的故障告警界面的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据本发明实施例的用于综合航电设备中平视显示的装置可以采用具有多路数据接口、处理器和显示器件的一体机设备；显示器件用于根据数据接口输入的控制指令在处理器的控制下采用NORM、TEXT和FPM三种控制模式中的一种显示对应的显示界面；其中，NORM控制模式对应的显示界面用于显示完整的飞行数据和画面；TEXT控制模式对应的显示界面用于显示主要飞行信息，仅包括NORM控制模式对应的显示界面中的部分内容，因此界面更简洁，以确保飞行员专注于机外场景。FPM控制模式对应的显示界面用于显示航路指引信息，包括更少的内容。
在NORM和TEXT控制模式下，均可以根据飞机的当前飞行阶段(例如，导航、精密进近和非精密进近三个阶段)显示各控制模式下对应的符号界面，例如NORM控制模式下导航符号界面、精密进近符号界面和非精密进近符号界面，以及TEXT控制模式下导航符号界面、精密进近符号界面和非精密进近符号界面。并且，在各个控制模式对应的符号界面中，均可以根据当前飞机数据状态(例如，数据接口的数据来源中断、数据接口故障、数据通道误码率超出阈值、来自数据接口的数据无效等)显示相应的故障告警界面。
图1示出了根据本发明实施例的NORM控制模式下导航符号界面的示意图。其中，为了对符号界面中的各个显示模块进行清楚的说明，图1中采用黑色圆形加数字的附图标记，以与界面中显示的数字相区分，说明NORM控制模式下导航符号界面中各个模块的设置位置和显示内容。如图1所示，NORM控制模式下导航符号界面包括：
姿态模块1，位于垂直参考线(即表高度表的Y轴)上，用于在圆形刻度盘图形上显示横滚角符号(图中正对12点刻度位置处的三角形符号)和侧滑角符号(三角形符号下方的梯形符号)，并在下方显示俯仰角符号(圆形刻度盘下方的左右两侧上下+5°、-5°刻度指示区域顶角符号)，当俯仰角、横滚角、侧滑角三种数据发生变化时，横滚角符号和侧滑角符号绕圆形刻度转动以体现横滚和侧滑的变化幅度；俯仰角符号区域上下移动以体现俯仰角的变化，左右倾斜以体现横滚角的变化。整个画面中央显示机鼻符号(中间为V字的矩形)保持相对静止，以作为参考。
攻角模块2，用于在界面左上角显示字符AOA，以及对应的数值(例如图1中显示为4.2)；所显示的数值的单位均采用英制单位(下同，每个符号界面中数值采用同一种单位)，其通过标题栏(顶部第一行字符)右侧的字符IMPERIAL进行标识；并且，当数据接口接收到采用公制单位显示的指令时，处理器将待显示的数据换算为公制单位下的数值，并将第一行标题栏的字符IMPERIAL更换为METRIC，并可以在切换时闪烁数次更换后的字符以提示飞行员注意；标题栏左侧显示字符NAV，以标识当前界面为导航符号界面，标题栏中间显示字符XXX为自定义显示字符，可以根据控制指令设置为飞行员设置的字符值(例如“PILOT”和“AUTO”等)；
空速模块3，位于垂直参考线左侧，用于显示垂直的游标图形(或者可以叫速度表)并将当前速度数据(如200)显示在游标中部；
空速选择模块4，用于在空速模块3的游标图形左侧显示当前选择的速度(如180，此值以及后文中的这些示例值不是固定不变的，不同飞机及不同飞机的不同状态下这些值会相应地更新变化)，以及各种极限速度(例如，在对应的数值刻度处标示对应的极限速度符号)；
极限速度模块5，用于在空速模块3的游标图形对应刻度位置处由上到下依次显示最大俯冲速度VD(对应260)、最大正常操作速度VMO(对应240)、最大演示安全速度VMAX(对应220)、最大襟翼速度VFE(对应180)、襟翼收起时的失速速度VS(即襟翼收起时，为UP状态，对应160)、襟翼放下时的失速速度VSO(襟翼全开，即LDG状态，对应140，这些速度值不是固定值，可以根据不同飞机以及飞机不同状态进行动态更新)以及对应的极限速度数据；
地速模块6，用于显示字符GS以及地速，例如120；真空速模块7，用于显示字符TAS和真空速数值，如198，当真空速大于0.4马赫时，会切换为马赫显示并在切换后闪烁提示，格式为M数值；垂直速度模块8，用于显示字符VERT和垂直速度数值；
高度模块9，位于垂直参考线左侧，用于显示垂直游标图形并将当前高度数据(如20000)显示在游标中部，并由上至下依次显示最低气压高度、决断高度等多个高度数值，以及高度趋势箭头，其指向根据当前高度和垂速计算出的在未来6S会到达的高度值；选择高度模块10，用于在高度模块9的游标图形上端显示当前选择的高度，如20300；
无线电高度模块11，用于在水平参考线中部以及机鼻符号和天地线下方显示无线电高度数值，例如3600；航向模块12，用于在界面下端中部通过圆盘刻度显示选择航道游标(指向刻度12的箭头图标)、真航向(刻度12上方包括数值120的线框图标)、选择航向游标(刻度12和15之间的两个空心梯形图标)、航道偏离符号(刻度3和21之间空心圆点为刻度，下方小矩形符号左右偏移，以表示偏离度数)；刻度12和15之间的实心三角形为向台背台符号。
第一路选择航道模块13，用于在导航模块12左侧显示选择航向结果(例如，包括字符SEL HDG和数值140)和选择航道结果(例如，包括字符CRS1和数值184)；第一自动定向方位模块14，用于在界面左下角显示台识别码ADF1和方位，例如PWT；第一全向信标方位模块15，用于在界面左下角显示字符VOR1和信标方位，如JTG；第一数字距离模块16，用于在界面左下角显示字符DME1和第一数字距离值(即测距机系统DME距离值)，如66.6；
第二路选择航道模块17，用于在导航模块12右侧显示选择航向结果(例如，包括字符SEL HDG和数值140)和选择航道结果(例如，包括字符CRS1和数值184)；第二自动定向方位模块18，用于在界面左下角显示台识别码ADF2和方位，例如PWT；第二全向信标方位模块19，用于在界面左下角显示字符VOR2和信标方位，如JTG；第二数字距离模块20，用于在界面左下角显示字符DME2和第二数字距离值(即另一个测距机系统DME距离值)，如66.6；
襟翼位置模块23，用于在界面左上角显示显示字符FLAP和襟翼位置值，例如5；风速风向模块25，用于在界面右上角显示字风向值(例如3410)和风向箭头符号，以及风速值，如35；机外温度模块26，用于在界面右上角(可以与风速风向模块25并列或位于相近位置，各模块具体显示位置可以根据显示内容长度进行自动调整)显示机外温度值，例如15℃；并且，温度可以根据使用者习惯进行单位切换，共摄氏度和华氏度两种，切换时闪烁提示。
轮载模块27，用于在界面右下角通过图形显示起落架信息和轮载状态，例如图中显示三个轮组空心椭圆图形，在飞机起落架放下后显示，收起后不显示；有轮载时，符号填充绿色，表示轮载状态正常。
图2示出了根据本发明实施例的NORM控制模式下精密进近符号界面的示意图。该界面标题栏左侧显示字符ILS，右侧显示字符IMPERIAL，即本界面数据单位为英制单位，显示METRIC时，即本界面数据单位为公制单位。与NORM控制模式下导航符号界面不同之处在于：
不显示导航符号界面中的襟翼位置模块23、第一路选择航道模块13、第一自动定向方位模块14、第一全向信标方位模块15、第一数字距离模块16、第二路选择航道模块17、第二自动定向方位模块18、第二全向信标方位模块19、第二数字距离模块20；
航向模块12，用于在界面下端中部显示水平直线刻度，并通过航向符号(三角形)和数值框显示真航向，通过侧滑角符号(梯形)显示侧滑量，并且具有：航向信标偏离模块21，用于在航向模块12的刻度上方显示航向信标偏离符号，例如位于垂直参考线左侧的菱形图标及其左右两侧的多个参考矩形图标；下滑道偏离模块22，用于在高度模块9的垂直游标左侧显示下滑道偏离符号，例如位于水平参考线上的菱形图标，并通过其上下两侧的多个参考圆圈图标作为下滑道偏离的刻度符号；以及，决断高度模块24，用于在高度模块9的垂直游标上显示字符DA和指示线，以标识决断高度位置。
图3示出了根据本发明实施例的NORM控制模式下非精密进近符号界面的示意图。NORM控制模式下非精密进近符号界面与精密进近符号界面除了标题栏显示字符不同之外的区别在于，不显示精密进近符号界面的下滑道偏离模块22。
图4示出了根据本发明实施例的TEXT控制模式下导航符号界面的示意图。其与NORM控制模式下导航符号界面的区别在于，仅显示姿态模块1、攻角模块2、空速选择模块4、地速模块6、真空速模块7、垂直速度模块8、选择高度模块10、襟翼位置模块23、风速风向模块25、机外温度模块26。
图5示出了根据本发明实施例的TEXT控制模式下精密进近符号界面的示意图。与NORM控制模块下的不同界面之间的区别点类似，TEXT控制模式下精密进近符号界面与导航符号界面的区别在于，显示航向模块，用于在界面下端中部通过水平直线刻度和航向符号(三角形)和侧滑角符号(梯形)显示真航向，并且具有：航向信标偏离模块，用于在航向模块的刻度上方显示航向信标偏离符号；下滑道偏离模块，用于在与航向信标偏离符号垂直的位置显示下滑道偏离符号；并且，不显示襟翼位置模块。
图6示出了根据本发明实施例的TEXT控制模式下非精密进近符号界面的示意图。其与图5所示界面的区别在于，不显示下滑道偏离模块。
对于FPM控制模式下的各种显示界面，其相比于TEXT控制模式下的各种界面，均具有更少的模块，可以根据飞行员在综合航电设备中综合显示控制设备上的设置来选择感兴趣的模块，以在进行自动导航飞行时为飞行员提供相应的参考信息。
在上述各实施例中，当界面上某个模块对应的数据接口在预订的时间内没有送数据时，平视显示器件没有接收到数据，则显示最后接收到的数据，等待数据更新；发送的侧滑角、航向信标偏离、下滑道偏离、航向偏离指针在数据超出预设范围时，符号停留在最大或者最小的位置，即满偏；发送的其他数据超出预设的阈值范围时，不显示该模块中的部分或全部符号和数据，或显示特定的符号和数据。当对应的数据接口或传输通道产生故障告警、接收到的数据确定无效时，在对应的模块位置处显示相应的模块字符并通过边框和交叉符号显示。图7示出了根据本发明实施例的故障告警界面的示意图。其显示了各个模块全部数据源出现故障时所显示的状态，然而，实际工作过程中，这些模块中的一个或者多个的数据源故障时，仅将对应的部分模块切换值故障告警界面，其他模块按照当前指令设定的界面进行显示。
对于上述各实施例中的用于综合航电设备中平视显示的装置，具体可以采用视场为25°×20°，通光孔径为5英寸的单色(例如绿色)显示器件，其通过28V直流机载电源供电，功耗在不加温时小于50W，加温时小于100W，重量不大于18kg(含安装支架)；并且，具有3路以太网接口、3路RS-422接口、2路DVI(1路IN，1路OUT)、10路离散量接口(5路IN，5路OUT)；以及内置处理器。根据本发明实施例的用于综合航电设备中平视显示的方法，可以采用上述各实施例中的装置，根据数据接口输入的控制指令或者根据使用者通过显示器件面板上旋钮的选择在处理器的控制下采用NORM、TEXT和FPM三种控制模式中的一种显示对应的显示界面。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于综合航电设备中平视显示的装置，其特征在于，所述装置包括：多路数据接口、处理器和显示器件；
其中，显示器件用于根据数据接口输入的控制指令或者根据使用者通过显示器件面板上旋钮的选择在处理器的控制下采用第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式中的一种显示对应的显示界面；其中，第一控制模式对应的显示界面所显示的数据多于第二控制模式对应的显示界面所显示的数据；第三控制模式对应的显示界面所显示的数据少于第二控制模式对应的显示界面所显示的数据；
所述装置用于在第一控制模式或者第二控制模式下，根据飞机的当前飞行阶段显示该控制模式下对应的导航符号界面、精密进近符号界面和非精密进近符号界面；
所述第一控制模式为NORM 控制模式，NORM 控制模式对应的显示界面用于显示完整的飞行数据和画面；所述第二控制模式为TEXT 控制模式；TEXT 控制模式对应的显示界面用于显示主要飞行信息，包括NORM 控制模式对应的显示界面中的部分内容，所述第三控制模式为FPM 控制模式，FPM 控制模式对应的显示界面用于显示航路指引信息，FPM 控制模式下，根据飞行员在综合航电设备中综合显示控制设备上的设置来选择显示界面上显示的内容；
所述装置用于在第一控制模式、第二控制模式、或者第三控制模式下，以及任一飞行阶段下，显示相应的故障告警界面；
所述第一控制模式下的导航符号界面包括：
姿态模块，用于在圆形刻度盘图形上显示横滚角符号和侧滑角符号，并在下方显示俯仰角符号，当横滚角、侧滑角、俯仰角数据发生变化时，通过相应符号的相对移动来体现数据的变化幅度；
攻角模块，用于在界面左上角显示字符以及对应的数值；空速模块，位于垂直参考线左侧，用于显示垂直的游标图形并将当前速度数据显示在游标中部；空速选择模块，用于在空速模块的游标图形左侧显示当前选择的速度以及各种极限速度；极限速度模块，用于在空速模块的游标图形对应刻度位置处由上到下依次显示最大俯冲速度、最大正常操作速度、最大演示安全速度、最大襟翼速度、襟翼收起时的失速速度、襟翼放下时的失速速度以及对应的极限速度数据；地速模块，用于显示字符以及地速；真空速模块，用于显示字符和真空速数值；垂直速度模块，用于显示字符和垂直速度数值；
高度模块，位于垂直参考线左侧，用于显示垂直游标图形并将当前高度数据显示在游标中部，并由上至下依次显示最低气压高度、决断高度多个高度数值，以及高度趋势箭头，其指向根据当前高度和垂速计算出的在未来6S 会到达的高度值；选择高度模块，用于在高度模块的游标图形上端显示当前选择的高度；无线电高度模块，用于在水平参考线中部以及机鼻符号和天地线下方显示无线电高度数值；航向模块，用于在界面下端中部通过圆盘刻度显示真航向、选择航向游标、选择航道游标、航道偏离符号；
第一路选择航道模块，用于在导航模块左侧显示选择航向结果和选择航道结果；第一自动定向方位模块，用于在界面左下角显示台识别码和方位；第一全向信标方位模块，用于在界面左下角显示台识别码和方位；第一数字距离模块，用于在界面左下角显示字符和第一数字距离值；
第二路选择航道模块，用于在导航模块右侧显示选择航向结果和选择航道结果；第二自动定向方位模块，用于在界面左下角显示台识别码和方位；第二全向信标方位模块，用于在界面左下角显示台识别码和方位；第二数字距离模块，用于在界面左下角显示字符和第二数字距离值；
襟翼位置模块，用于在界面左上角显示字符和襟翼位置值；风速风向模块，用于在界面右上角显示风向值和风向箭头符号，以及风速值；机外温度模块，用于在界面右上角显示机外温度值；轮载模块，用于在界面右下角通过图形显示起落架信息和轮载状态；
所述第一控制模式下的精密进近符号界面与该控制模式下的导航符号界面不同之处在于：
不显示导航符号界面中的襟翼位置模块、第一路选择航道模块、第一自动定向方位模块、第一全向信标方位模块、第一数字距离模块、第二路选择航道模块、第二自动定向方位模块、第二全向信标方位模块、第二数字距离模块；
并且，航向模块用于在界面下端中部通过水平直线刻度和航向符号和侧滑角符号显示真航向，并且具有：航向信标偏离模块，用于在航向模块的刻度上方显示航向信标偏离符号；下滑道偏离模块，用于在高度模块的垂直游标左侧显示下滑道偏离符号；以及，决断高度模块，用于在高度模块的垂直游标上显示字符和指示线以标识决断高度位置；
所述第一控制模式下的非精密进近符号界面与该控制模式下的精密进近符号界面除了标题栏显示字符不同之外的区别在于，不显示精密进近符号界面的下滑道偏离模块；
所述第二控制模式下的导航符号界面与第一控制模式下的导航符号界面的区别在于，仅显示姿态模块、攻角模块、空速选择模块、地速模块、真空速模块、垂直速度模块、选择高度模块、襟翼位置模块、风速风向模块、以及机外温度模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述各界面中显示的数值的单位通过标题栏右侧的字符进行标识；并且，当数据接口接收到采用不同单位显示的指令时，处理器将待显示的数据换算为相应的单位下的数值，并将第一行标题栏的字符更换为标识相应单位的字符，并在切换时闪烁数次更换后的字符以提示飞行员注意。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置采用视场为25°×20°，通光孔径为5 英寸的单色显示器件，具有3 路以太网接口、3 路RS-422 接口、2 路DVI 接口、10 路离散量接口。
4.一种用于综合航电设备中平视显示的方法，其特征在于，所述方法包括采用根据权利要求1 至3中任一项所述的装置，根据数据接口输入的控制指令或者根据使用者通过显示器件面板上旋钮的选择在处理器的控制下采用三种控制模式中的一种显示对应的显示界面。
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| CN108557091A (zh) | 2018-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A device and method for head-up display in integrated avionics equipment Effective date of registration: 20230111 Granted publication date: 20220301 Pledgee: Zheshang Bank Co.,Ltd. Chengdu Branch Pledgor: CHENGDU HERMES TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023510000018 |