CN109213563A - 支持多用户同步操作的座舱显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种支持多用户同步操作的座舱显示系统，包括一显示单元，该显示单元可以划分为一个或多个互不重叠的显示窗口，每个显示窗口由一个或多个不同的图层组成，每个图层由窗体部件组成，该支持多用户同步操作的座舱显示系统还包括显示配置文件加载模块、定义文件加载模块、外部设备数据接收处理模块、用户应用指令接收处理模块、逻辑处理模块及图形绘制模块，通过上述各模块，能够将显示内容按窗口管理，实现座舱显示系统对多用户能同步操作的功能支持，使座舱显示系统与机组人员的人机交互更加便捷高效。

Description

支持多用户同步操作的座舱显示系统
【技术领域】
本发明属于航空电子技术领域，特别是指基于ARINC661规范的座舱显示系统。
【背景技术】
随着航空电子系统的综合化程度的不断提高，人机交互的要求不断提升，座舱显示系统也向着开放式架构发展，美国航空无线电协会于2001年提出了ARINC661规范，将座舱显示系统分为UA(用户应用)和CDS(座舱显示系统)两个功能模块，旨在将界面的显示功能和逻辑处理功能彻底隔离，提高显示系统的开放性和可移植性。经过不断的修订与增补，ARINC661规范已经逐步成为行业规范。
随着大型民用客机驾驶舱功能的日益复杂化，功能丰富的多功能显示器取代了传统的显示仪表，多功能显示器一方面需要负责仪表信息的综合显示，另一方面，通过外围输入设备，显示器也成为了输入终端和控制终端，负责完成与飞行员的人机交互。大型民用客机驾驶舱内，通常存在主副驾飞行员共享显示设备的场景，座舱显示系统功能设计时，为了避免冲突，一般会对同时操作进行限制，如以主驾操作为准，这样的设计大大降低了人机交互效率，增加了飞行员操作的负担。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种支持多用户同步操作的座舱显示系统，用以解决现有技术中人机交互效率不高而增加飞行员操作负担的问题。
为实现上述目的，实施本支持多用户同步操作的座舱显示系统包括一显示单元，该显示单元可以划分为一个或多个互不重叠的显示窗口，每个显示窗口由一个或多个不同的图层组成，每个图层由窗体部件组成，该支持多用户同步操作的座舱显示系统还包括显示配置文件加载模块、定义文件加载模块、外部设备数据接收处理模块、用户应用指令接收处理模块、逻辑处理模块及图形绘制模块，其中：
所述显示配置文件加载模块用以读取设计好的显示配置文件，并对显示窗口进行初始化参数设置，其中显示配置文件是座舱显示系统开发人员根据实际显示需求，定义显示配置页面和显示窗口，每个显示配置页面拥有一个或多个显示窗口，每个显示窗口由不同用户应用的不同图层组成；
所述定义文件加载模块将用户应用设计好的定义文件加载至座舱显示系统，完成对图层和窗体部件的实例化和初始化设置，并将图层与显示窗口进行关联；
所述外部设备数据接收处理模块在每个运行周期内从总线接收并解析外部设备输入的数据，每个显示窗口拥有一个独立的设备信息存储队列，外部设备数据接收处理模块将解析后的输入数据写入其所在窗口对应的设备信息存储队列中，以供该窗口内的窗体部件进行下一步的逻辑处理；
所述用户应用指令接收处理模块在每个运行周期内从总线接收不同用户应用发送的指令数据包，并检查指令数据包格式，并更新已实例化的窗体部件的参数值；
所述逻辑处理模块在每个运行周期内实现窗体部件的状态管理及事件处理，每个窗体部件根据所述用户应用指令接收处理模块处理后更新的参数值，并从窗体部件所在窗口对应设备信息输入队列中读取外部设备的输入数据，完成相应的逻辑处理；
所述图形绘制模块在每个运行周期内按窗口、用户应用、图层、窗体部件的层级结构完成图形渲染。
较佳地，所述显示配置文件还定义窗口的位置和大小。
较佳地，所述定义文件加载模块还用以检查显示配置文件中各窗口定义的图层是否都被正确加载，若定义文件格式有错误或显示配置文件中定义的图层不存在，则将错误信息保存到log文件中，系统退出运行，不进入运行阶段。
较佳地，外部设备包括光标控制设备与多功能键盘，其中光标控制设备的数据包括光标位置、光标是否可见、光标是否有效、光标设备ID，多功能键盘的数据包括键盘ID，键盘是否有效、键码值。
较佳地，上述的显示配置文件采用文本格式，文件结构包括：personality数据段、hdd数据段、window数据段、UADF数据段、layer数据段，每个personality数据段都有一个唯一的personalityid标识，并定义了窗口的组成，且须保证不同的窗口的显示区域不能重叠；hdd数据段定义格式定义了显示器的设备号、显示器大小及像素比。window数据段窗口的显示位置、窗口大小、窗口中可显示的图层的组合以及窗口标识号；UADF数据段定义了appid、文件大小以及DF文件加载的路径；Layer数据段定义了图层标识号、图层所属UA的appid、图层在所属UADF文件中的图层号、图层初始可见性以及激活性。
与现有技术相比较，本发明通过将显示内容按窗口管理的设计方法，实现座舱显示系统对多用户能同步操作的功能支持，使座舱显示系统与机组人员的人机交互更加便捷高效。
【附图说明】
图1为CDS分窗口显示原理图
图2为座舱显示系统架构图
图3为外部设备数据接收处理模块处理流程图
【具体实施方式】
本发明涉及到的所有英文术语可参考ARINC661规范中的定义。
本发明涉及到的本领域常用技术术语如下表所示：
技术术语 英文 中文
CDS Cockpit Display System 座舱显示系统
UA User Application 用户应用
DF Definition File 定义文件
CCD Cursor Control Device 光标控制设备
MKB Multifunction Keyboard 多功能键盘
请参阅图1所示，座舱显示系统的显示单元可以划分为一个或多个互不重叠的显示窗口，每个显示窗口由一个或多个不同的图层组成，每个图层由窗体部件组成，其中窗体部件是组成A661座舱显示系统的最小显示单元。
请参阅图2所示，实施本发明的支持多用户同步操作的座舱显示系统(CDS，Cockpit Display System)包括以下程序模块：显示配置文件加载模块、定义文件(DF，Definition File)加载模块、外部设备数据接收处理模块、用户应用(UA，UserApplication)指令接收处理模块、逻辑处理模块及图形绘制模块。
所述显示配置文件加载模块用以读取设计好的显示配置文件，并对窗口进行初始化参数设置。其中显示配置文件是座舱显示系统开发人员根据实际显示需求，定义显示配置页面和显示窗口，形成显示配置文件。其中每个显示配置页面拥有一个或多个显示窗口，每个显示窗口可以由不同用户应用的不同图层组成，并且显示配置文件还需定义窗口的位置和大小。
所述定义文件加载模块将用户应用设计好的定义文件加载至座舱显示系统，完成对图层和窗体部件的实例化和初始化设置，并将图层与窗口进行关联，检查显示配置文件中各窗口定义的图层是否都被正确加载了，若定义文件格式有错误或显示配置文件中定义的图层不存在，则将错误信息保存到log文件中，系统退出运行，不进入运行阶段。
所述外部设备数据接收处理模块在每个运行周期内从总线接收并解析外部设备输入的数据，外部设备包括光标控制设备(Cursor Control Device，CCD)与多功能键盘(MKB，Multifunction Keyboard)，其中光标控制设备的数据包括光标位置、光标是否可见、光标是否有效、光标设备ID。多功能键盘的数据包括键盘ID，键盘是否有效、键码值。每个显示窗口拥有一个独立的设备信息存储队列，外部设备数据接收处理模块将解析后的输入数据写入其所在窗口对应的设备信息存储队列中，以供该窗口内的窗体部件进行下一步的逻辑处理。
所述用户应用指令接收处理模块在每个运行周期内从总线接收不同用户应用发送的指令数据包，并根据ARINC661协议，检查指令数据包格式，并更新已实例化的窗体部件的参数值。
所述逻辑处理模块在每个运行周期内实现窗体部件的状态管理及事件处理，每个窗体部件根据所述用户应用指令接收处理模块处理后更新的参数值，并从窗体部件所在窗口对应设备信息输入队列中读取光标及键盘的输入数据，完成相应的逻辑处理。
所述图形绘制模块在每个运行周期内按窗口、用户应用、图层、窗体部件的层级结构完成图形渲染。
在实施时，上述的显示配置文件采用文本格式，以方便开发人员的理解和修改，文件结构包括：personality数据段、hdd数据段、window数据段、UADF数据段、layer数据段，定义格式如表1至表5所示。
表1 personality数据段定义格式
内容 描述
[SUBPERSONALITY] 标识符
duid＝<value> 显示器设备id
personalityid＝<value> 显示配置号
windowcount＝<value> 窗口数量
{windowrefid＝<value>}+ 窗口号，{}+格式表示有一个或多个
表2 hdd数据段定义格式
内容 描述
[HDD] 标识符
hddid＝<value> 显示器设备id
width＝<value> 显示器宽度的像素值
height＝<value> 显示器高度的像素值
resolutionx＝<value> 宽度方向像素与毫米的比例
resolutiony＝<value> 高度方向像素与毫米的比例
表3 window数据段定义格式
内容 描述
[SUBWINDOW] 标识符
layercount＝<value> 图层数量
{layerrefid＝<value>}+ 图层号，{}+格式表示有一个或多个
x1＝<value> 窗口左下角x坐标
y1＝<value> 窗口左下角y坐标
width＝<value> 窗口宽度
height＝<value> 窗口高度
windowid＝<value> 窗口id号
表4 UADF数据段定义格式
内容 描述
[SUBUADF] 标识符
appid＝<value> 用户应用号
size＝<value> 文件大小
uadfpath＝<value> 文件存放路径
表5 layer数据段定义格式
每个显示配置对应一个显示配置文件中定义的一个personality数据段，需要定义多个personality数据段以定义所有可能的画面组成。每个personality数据段都有一个唯一的personalityid标识，并定义了窗口的组成，且须保证不同的窗口的显示区域不能重叠。hdd数据段定义格式定义了显示器的设备号、显示器大小及像素比。window数据段窗口的显示位置、窗口大小、窗口中可显示的图层的组合以及窗口标识号。UADF数据段定义了appid、文件大小以及DF文件加载的路径。layer数据段定义了图层标识号、图层所属UA的appid、图层在所属UADF文件中的图层号、图层初始可见性以及激活性。
在系统开发阶段，开发人员根据实际显示需求，按上述显示配置文件定义的格式要求，形成显示配置文件，所述显示配置文件加载模块读取设计好的显示配置文件，并对窗口进行实例化，并建立图层与窗口、窗口与显示配置间的链接关系。运行时，CDS接收显示配置文件加载模块向CDS发送的personality数据，根据personality对应的窗口及图层的定义，切换显示画面。
请参阅图3所示，为本发明一具体应用过程示意图，每个处理周期内，座舱显示系统通过外部设备数据接收处理模块接收外部设备的输入数据，解析获取光标的位置信息，并根据当前的显示配置号，获取该显示配置中窗口的位置和大小，从而计算获取光标所在窗口的窗口号，将外部设备输入数据写入该窗口的数据队列中。接着，座舱显示系统通过用户应用指令接收处理模块接收解析指令数据包，更新窗体部件的参数值。窗体部件获取其所在的窗口号，从该窗口号对应的外部设备数据队列中读取外部设备输入数据，并根据其参数定义及外设输入数据，完成相应的状态跳转。最后由图形绘制模块根据窗体部件的状态完成图形渲染。
本实施例以PushButton为例介绍本发明的逻辑处理过程。根据PushButton的参数定义，Visible参数定义其可见性，Enable参数定义其可交互性，其中True表示可交互，False表示不可交互，TrueWithValidation表示交互需校验。因此该窗体部件拥有Invisible、Disable、EnableUnselected、HighlightUnselected、HighlightSelected、WaitForValid五种状态，其判断逻辑如下：
若该窗体部件的Visible值被设为False，则该窗体部件将跳转为Invisible状态；
若该窗体部件的Enable值被设为False，则该窗体部件将跳转为Disable状态；
若该窗体部件的Enable值被设为True或TrueWithValidation，且所在窗口中的光标不在该窗体部件区域内，则该窗体部件将跳转为EnableUnselected状态；
若该窗体部件的Enable值被设为True，且所在窗口中的光标在该窗体部件区域内，光标的操作状态为按下点击，则该窗体部件将跳转为HighlightSelected状态，并根据ARINC661协议将该事件打包发送给UA。
若该窗体部件的Enable值被设为TrueWithValidation，且所在窗口中的光标操作状态由按下变为弹起时，将该窗体部件跳转为WaitForValid状态，等待UA的确认。
如上所述的判断过程中，窗体部件需要根据UA指令更新后的参数，以及从窗体部件所在窗口的数据队列中获取的光标和键盘的输入数据，完成相应的逻辑处理。
图形绘制模块按显示单元、窗口、图层、窗体部件的顺序逐层完成图形渲染，在完成所有窗口中窗体部件的绘制后，根据光标的位置状态，完成光标的图形绘制。根据ARINC661规范中子窗体部件继承父容器的坐标系的特性，窗体部件在屏幕坐标系中的绝对坐标位置需要叠加父容器的坐标以及窗口在屏幕坐标系中的位置计算所得，窗体部件根据StyleSet定义的风格、以及当前所处的状态，完成相应的图形绘制。
与现有技术相比较，本发明通过将显示内容按窗口管理的设计方法，实现座舱显示系统对多用户能同步操作的功能支持，使座舱显示系统与机组人员的人机交互更加便捷高效。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种支持多用户同步操作的座舱显示系统包括一显示单元，该显示单元可以划分为一个或多个互不重叠的显示窗口，每个显示窗口由一个或多个不同的图层组成，每个图层由窗体部件组成，该支持多用户同步操作的座舱显示系统还包括显示配置文件加载模块、定义文件加载模块、外部设备数据接收处理模块、用户应用指令接收处理模块、逻辑处理模块及图形绘制模块，其中：
所述显示配置文件加载模块用以读取设计好的显示配置文件，并对显示窗口进行初始化参数设置，其中显示配置文件是座舱显示系统开发人员根据实际显示需求，定义显示配置页面和显示窗口，每个显示配置页面拥有一个或多个显示窗口，每个显示窗口由不同用户应用的不同图层组成；
所述定义文件加载模块将用户应用设计好的定义文件加载至座舱显示系统，完成对图层和窗体部件的实例化和初始化设置，并将图层与显示窗口进行关联；
所述外部设备数据接收处理模块在每个运行周期内从总线接收并解析外部设备输入的数据，每个显示窗口拥有一个独立的设备信息存储队列，外部设备数据接收处理模块将解析后的输入数据写入其所在窗口对应的设备信息存储队列中，以供该窗口内的窗体部件进行下一步的逻辑处理；
所述用户应用指令接收处理模块在每个运行周期内从总线接收不同用户应用发送的指令数据包，并检查指令数据包格式，并更新已实例化的窗体部件的参数值；
所述逻辑处理模块在每个运行周期内实现窗体部件的状态管理及事件处理，每个窗体部件根据所述用户应用指令接收处理模块处理后更新的参数值，并从窗体部件所在窗口对应设备信息输入队列中读取外部设备的输入数据，完成相应的逻辑处理；
所述图形绘制模块在每个运行周期内按窗口、用户应用、图层、窗体部件的层级结构完成图形渲染。
2.如权利要求1所述的支持多用户同步操作的座舱显示系统，其特征在于：所述显示配置文件还定义窗口的位置和大小。
3.如权利要求1所述的支持多用户同步操作的座舱显示系统，其特征在于：所述定义文件加载模块还用以检查显示配置文件中各窗口定义的图层是否都被正确加载，若定义文件格式有错误或显示配置文件中定义的图层不存在，则将错误信息保存到log文件中，系统退出运行，不进入运行阶段。
4.如权利要求1所述的支持多用户同步操作的座舱显示系统，其特征在于：外部设备包括光标控制设备与多功能键盘，其中光标控制设备的数据包括光标位置、光标是否可见、光标是否有效、光标设备ID，多功能键盘的数据包括键盘ID，键盘是否有效、键码值。
5.如权利要求1所述的支持多用户同步操作的座舱显示系统，其特征在于：上述的显示配置文件采用文本格式，文件结构包括：personality数据段、hdd数据段、window数据段、UADF数据段、layer数据段，每个personality数据段都有一个唯一的personalityid标识，并定义了窗口的组成，且须保证不同的窗口的显示区域不能重叠；hdd数据段定义格式定义了显示器的设备号、显示器大小及像素比。window数据段窗口的显示位置、窗口大小、窗口中可显示的图层的组合以及窗口标识号；UADF数据段定义了appid、文件大小以及DF文件加载的路径；Layer数据段定义了图层标识号、图层所属UA的appid、图层在所属UADF文件中的图层号、图层初始可见性以及激活性。
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