CN108725810B - 一种基于透明oled显示屏的飞机hud系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统，其技术特点在于：包括上位机、控制显示组件和HUD系统传感器；所述HUD系统传感器的输出端与上位机相连接，该上位机通过处理HUD系统传感器和飞机系统提供的信息，提取自身符号存储器；所述上位机的输出端与显示控制组件相连接，用于输出符号或视频信号至控制显示组件，由控制显示组件选择视频信号亮度和HUD工作模式。本发明降低了HUD系统安装或飞机改装成本，减少HUD系统安装工时，同时减少系统安装给飞机结构的改造；降低现有航空器维护成本，增加航空器可靠性，提高航空安全，给航空业带来更大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，涉及飞机HUD系统，尤其是一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统。
背景技术
飞机HUD系统是航空领域的一个重要的飞行辅助显示系统，该系统首先应用于军事领域，上世纪八十年代初，开始应用于民用干线飞机。HUD系统在汽车领域也用应用，但是标准不同意，成像原理也多样。
传统的HUD系统原理是利用光学反射原理，将所需信息投射到驾驶舱内部前端的与飞行员视野成水平的透明显示组件上。传统的HUD系统如图5所示，由头顶组件、显示组件、控制组件、控制面板、通告器、传感器、计算机和电源等组成(根据系统选装会有差异)。传统的HUD系统一般有标准HUD飞行模式、EVS飞行模式和SVS飞行模式。
标准HUD飞行模式主要是HUD系统接收机载导航系统或飞行指引系统信息，为飞行员提供飞机运动中的如飞行高度、速度、俯仰角、滚转角、升降速率等主要参数；EVS飞行模式是使用如短波红外外在传感器，穿透云雾和黑暗，形成地形地貌和跑道数据，然后作为背景投影在显示组件上；SVS则是用飞机上自带的电子地形数据，配合GPS所提供的地点、高度、航向、航迹以及海拔高度等信息，生成3D地形图等，并和跑道图像一起生成在显示器上。HUD系统可以增强飞行员的情景意识、减少飞行技术偏差、有助于实现稳定进近、减少重着陆和飞机擦尾事件、为飞机防撞系统、风切边及非正常状态提供识别和改出指引、改善全天候运行和航班正常性、改善能源管理、精确预测接地点等。
目前，传统的HUD系统的头顶组件，由于需要CRT(阴极射线)和光学镜片成像等原因，导致头顶组件体积过大，非常容易导致飞行员头部受伤；因为其成像原理导致能耗高，尤其是在EVS和SVS模式下，能耗增加严重，增加了飞机网络供电负载，影响飞机供电网络安全；头顶组件组件重量大，影响飞机商业负重；其成像是投影模式，光线易被遮挡；因为其有光学镜片，系统校准增加系统复杂程度且校准复杂；其投影信息仅为绿色，不能提供多色彩显示。而且，显示组件成像视角小，一般在20-25度之间，会导致飞行员必须保持一定的坐姿才能持续使用HUD，不利于机组资源管理。
总之，传统的飞行HUD系统存在成像系统复杂、信息简单单调、体积大、重量大、能耗高、校准难度高和视角小的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统，解决现有的HUD系统成像系统复杂、信息简单单调、体积大、重量大、能耗高、校准难度高、视角小的技术问题。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统，一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统，包括上位机、控制显示组件和HUD系统传感器；所述HUD系统传感器的输出端与上位机相连接，该上位机通过处理HUD系统传感器和飞机系统提供的信息，提取自身符号存储器；所述上位机的输出端与显示控制组件相连接，用于输出符号或视频信号至控制显示组件，由控制显示组件选择视频信号亮度和HUD工作模式。
而且，所述上位机包括CPU、多个I/O接口、ROM模块和VGA模块，所述多个I/O接口与CPU相连接，所述上位机通过多个I/O接口接收HUD系统传感器和飞机系统输出的总线或非总线数据信息，经过CPU处理后获得飞机所处状态、姿态和飞机环境信息；该CPU还与ROM模块和VGA模块相连接，所述VGA模块与控制显示组件相连接，用于将该飞机所处状态、姿态和飞机环境信息输出至VGA模块，并由VGA模块输出图像至控制显示组件，用于信息指示和显示并提供方式通告。
而且，所述控制显示组件包括显示组件和控制组件，所述控制组件固装在驾驶舱顶部，包括连接在一起的亮度调整电门、模式选择电门和光度计；所述亮度调整电门用于在系统的默认亮度不满足飞行员需求的情况下，飞行员自动手动调整系统显示亮度；所述模式选择电门分为EVS模式、HUD模式和SVS模式，由飞行员进行选择HUD的工作模式；所述光度计用来测量驾驶舱环境亮度，提供显示组件亮度计算信号；所述显示组件活动安装在控制组件下方，包括显示处理部件和透明OLED显示屏，所述显示处理部件用来处理上位机输出的信号，并对透明OLED显示屏成像进行处理。
而且，所述透明OLED显示屏的安装方式为：该透明OLED显示屏的背板上固装有转动机构，该转动机构的另一端通过伸缩机构与控制组件固定连接在一起。
而且，所述转动机构为转动轴，所述伸缩机构为伸缩杆。
而且，在所述透明OLED显示屏前方安装有驾驶员头部偏离指示组件，该驾驶员头部偏离指示组件包括固装在驾驶员视线前方的梯形视野阻挡块和在该梯形视野阻挡块后方的透明OLED显示屏指示区域，该指示区域分为红色屏幕区域和橙色屏幕区域；所述橙色屏幕区域分布在该红色屏幕区域两侧。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明改变传统HUD系统利用光学反射原理成像，直接利用电子技术和透明OLED技术在HUD透明显示组件成像；并提供HUD彩色显示，使得HUD显示信息更加丰富、多元化；又因为采用了OLED显示屏，增大了其显示视角，可以在飞行员不同坐姿下提供信息，避免飞行员因长期保持一个姿态导致飞行疲劳。
2、本发明的HUD系统与传统HUD系统相比，省去了成像组件(头顶组件)、控制面板和通告器；使得新HUD系统进一步集成化，新系统体积更小，占用驾驶舱空间更少，减少驾驶舱布局改动；减少了HUD系统的能耗和载重；因没有成像组件(头顶组件)，飞行员用担心光线阻挡，导致成像组件不能成像问题；而且，系统的校准不再需要显示组件和成像组件的线性调整，使得系统之间链路关系更加简单、系统布线更加简单，同时增加系统可靠性，使得新HUD系统校准更简单。而且，降低了HUD系统安装或飞机改装成本，减少HUD系统安装工时，同时减少系统安装给飞机结构的改造；降低现有航空器维护成本，增加航空器可靠性，提高航空安全，给航空业带来更大的经济效益。
3、本发明为了提高HUD系统的使用效率和更安全的飞行，创新性的设计了飞行员头部偏离指示器，使得HUD使用更加安全有效。
4、本发明使用简单的伸缩杆和转轴机构解决了系统初始安装时的校准问题，为系统改装和新装HUD带来便利。
附图说明
图1是本发明的系统连接框图；
图2是本发明的上位机接线图；
图3是本发明的结构连接示意图；
图4是本发明的头部偏离指示组件原理示意图；
图5是本发明的传统的HUD系统组成及布局示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统，如图1所示，包括上位机(计算机)、控制显示组件和HUD系统传感器；所述HUD系统传感器的输出端与上位机相连接，该上位机通过处理HUD系统传感器和飞机系统提供的信息，提取自身符号存储器；所述上位机的输出端与显示控制组件相连接，用于输出符号或视频信号至控制显示组件，由控制显示组件选择视频信号亮度和HUD工作模式。
所述上位机如图2所示，包括CPU、多个I/O接口、ROM模块和VGA模块，所述多个I/O接口与CPU相连接，所述上位机通过多个I/O接口接收HUD系统传感器和飞机系统输出的总线或非总线数据信息，经过CPU处理后获得飞机所处状态、姿态和飞机环境信息；该CPU还与ROM模块和VGA模块相连接，所述VGA模块与控制显示组件相连接，用于将该飞机所处状态、姿态和飞机环境信息输出至VGA模块，并由VGA模块输出图像至控制显示组件，用于信息指示和显示并提供方式通告。
在本实施例中，I/O1.....是用来处理ARINC总线，进行信息输入输出转换后发给CPU；I/On用来处理非总线数据和HUD自身传感器信号，使CPU进行处理；ROM是读取系统默认符号，最终输出到VGA图像生成单元；VGA用来输出图像到控制显示组件。
所述控制显示组件，如图1和图3所示，包括显示组件和控制组件，所述控制组件固装在驾驶舱顶部，包括连接在一起的亮度调整电门、模式选择电门和光度计；所述亮度调整电门用于在系统的默认亮度不满足飞行员需求的情况下，飞行员自动手动调整系统显示亮度；所述模式选择电门分为EVS模式、HUD模式和SVS模式，由飞行员进行选择HUD的工作模式；所述光度计用来测量驾驶舱环境亮度，提供显示组件亮度计算信号；所述显示组件活动安装在控制组件下方，包括显示处理部件和透明OLED显示屏，所述显示处理部件用来处理上位机输出的信号，并对透明OLED显示屏成像进行处理。
所述透明OLED显示屏的安装方式为：该透明OLED显示屏的背板上固装有转动机构，该转动机构的另一端通过伸缩机构与控制组件固定连接在一起；
在本实施例中，所述转动机构为转动轴，所述伸缩机构为伸缩杆。
所述透明OLED显示屏通过转动轴实现初始安装时的横向偏差调整，通过伸缩杆实现初始安装时的纵向偏差调整，使得系统能够满足运行需求。
根据传统HUD，OLED显示屏俯仰角度显示±13度，水平方向显示±16度。本发明由于采用透明OLED显示屏视角非常大，在透明OLED显示屏前方安装有驾驶员头部偏离指示组件，该驾驶员头部偏离指示组件包括固装在驾驶员视线前方的梯形视野阻挡块和在该梯形视野阻挡块后方的透明OLED显示屏指示区域，该指示区域分为红色屏幕区域和橙色屏幕区域；所述橙色屏幕区域分布在该红色屏幕区域两侧。
其工作原理为：头部偏离指示组件是视野偏离一定角度情况下，能看到视野阻挡块斜边的橙色或者屏幕橙色区域时为警告颜色，提示飞行员头部非正常姿态，如果看到屏幕红色警戒区域，说明头部严重偏离正常视野状态，需尽快纠正姿势。其设计如图4所示。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (1)
1.一种基于透明OLED显示屏的飞机HUD系统，其特征在于：包括上位机、控制显示组件和HUD系统传感器；所述HUD系统传感器的输出端与上位机相连接，该上位机通过处理HUD系统传感器和飞机系统提供的信息，提取自身符号存储器；所述上位机的输出端与显示控制组件相连接，用于输出符号或视频信号至控制显示组件，由控制显示组件选择视频信号亮度和HUD工作模式；
所述上位机包括CPU、多个I/O接口、ROM模块和VGA模块，所述多个I/O接口与CPU相连接，所述上位机通过多个I/O接口接收HUD系统传感器和飞机系统输出的总线或非总线数据信息，经过CPU处理后获得飞机所处状态、姿态和飞机环境信息；该CPU还与ROM模块和VGA模块相连接，所述VGA模块与控制显示组件相连接，用于将该飞机所处状态、姿态和飞机环境信息输出至VGA模块，并由VGA模块输出图像至控制显示组件，用于信息指示和显示并提供方式通告；
所述控制显示组件包括显示组件和控制组件，所述控制组件固装在驾驶舱顶部，包括连接在一起的亮度调整电门、模式选择电门和光度计；所述亮度调整电门用于在系统的默认亮度不满足飞行员需求的情况下，飞行员手动调整系统显示亮度；所述模式选择电门分为EVS模式、HUD模式和SVS模式，由飞行员进行选择HUD的工作模式；所述光度计用来测量驾驶舱环境亮度，提供显示组件亮度计算信号；所述显示组件活动安装在控制组件下方，包括显示处理部件和透明OLED显示屏，所述显示处理部件用来处理上位机输出的信号，并对透明OLED显示屏成像进行处理；
所述透明OLED显示屏的安装方式为：该透明OLED显示屏的背板上固装有转动机构，该转动机构的另一端通过伸缩机构与控制组件固定连接在一起；
所述转动机构为转动轴，所述伸缩机构为伸缩杆；
在所述透明OLED显示屏前方安装有驾驶员头部偏离指示组件，该驾驶员头部偏离指示组件包括固装在驾驶员视线前方的梯形视野阻挡块和在该梯形视野阻挡块后方的透明OLED显示屏指示区域，该指示区域分为红色屏幕区域和橙色屏幕区域；所述橙色屏幕区域分布在该红色屏幕区域两侧。
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