CN114019939A - 一种民机驾驶舱分布式仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种民机驾驶舱分布式仿真系统，包括综合控制单元、仿真模块、配置文件模块、配置读取模块、网络数据模块、网络通信模块、声音告警模块、数据管理模块、显示模块、内部数据传递模块、布局管理模块、总线模块。本发明的民机驾驶舱分布式仿真系统以纯软件触摸屏的方式代替物理硬件，为飞行员在环的驾驶舱人机功效评估提供一个完整的驾驶舱仿真环境及仿真逻辑，具有一体化设计、系统高度集成、前后端模型松耦合及综合模块化显示等特点的同时，还具备模块缺省仿真、实时故障注入等特点，使得人机功效评估更加快捷可靠，进而减少设计成本和人机功效评估时间，保证民用飞机驾驶舱设计的真实完整可靠。

Description

一种民机驾驶舱分布式仿真系统

技术领域

本发明涉及民用航空技术领域，尤其是涉及一种民机驾驶舱分布式仿真系统。

背景技术

大型民用飞机驾驶舱设计及人机功效评估在新型号飞机设计中处于重要地位。随着计算机仿真技术的快速发展，民用客机飞行员在环实验的驾驶舱原型设计及其人机功效评估，逐渐由物理硬件设计评估向仿真设计评估转变。

现有常规的分布式仿真系统的数据共享方法主要有三种：一是约定一套复杂的数据交换协议；二是以磁盘数据库表为中介；三是通过软、硬件方法构建数据共享内存区。

上述第一种方式，计算复杂，数据处理量大。而后两种均涉及到大量硬件资源，需要投入很高的研发成本。因此近年来的分布式仿真系统开始逐步采用高层体系结构(HLA,High Level Architecture)作为中间件进行信息交互，以纯软件实现仿真部件的互操作性和重用性，但使用HLA传输数据存在实时性较差的问题，而实时性是飞机系统分布式仿真的基本性能要求，也是保证仿真结果高可信度的重要前提。

当前，一些飞机主制造商的驾驶舱显控界面设计主要采用SCADE和VAPS工具软件开发，这些工具虽可实现模型元素绘制、动态逻辑实现、数据驱动源等设计。但SCADE软件是国外开发商开发出来的，其授权费用极高，且存在对我国国内技术进行技术封锁等“卡脖子”情况，不适用于小规模集中式开发活动；VAPS开发软件是由国外团队采用特殊的计算机语言开发完成，熟悉VAPS工具需要经过专门的技能培训，其与专业与技能强相关，而且VAPS软件的使用也存在供应端“卡脖子”问题。

因此，市场急需提供一种可采用通用开发语言、尤其利用开源的计算机语言即可开发实现的民机驾驶舱分布式仿真系统。同时，市场急需该民机驾驶舱仿真系统可以实现异地分布式、异构仿真、且资源间海量数据信息可高速共享和快速处理。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种可采用通用开源计算机开发语言即可开发出的民机驾驶舱分布式仿真系统。同时，该民机驾驶舱分布式仿真系统具有异地分布式、异构仿真、且资源间海量数据信息可高速共享和快速处理等能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种民机驾驶舱分布式仿真系统，包括综合控制单元、仿真模块、配置文件模块、配置读取模块、网络数据模块、网络通信模块、声音告警模块、数据管理模块、显示模块、内部数据传递模块、布局管理模块、总线模块；

所述综合控制单元用于初始化飞机参数、机场参数、故障注入，并发送综合控制指令到仿真模块，控制仿真开始、终止、单步长运行；所述仿真模块包括仿真模型，且用于将仿真数据流信息发送给网络数据模块，并接受总线模块传递的初始化参数，启动对应模块的数据接收和数据发送；所述配置文件模块用于存储各模块的配置文件信息；所述配置读取模块用于通过配置文件写入配置读取模块信息，读取配置文件信息对配置文件进行操作；所述网络数据模块用于向声音告警模块发送网络数据流信息，并以数据激励的方式驱动声音告警模块；所述网络通信模块用于数据接收或数据发送，把网络消息传递给总线模块，同时也向网络上发送总线模块传递来的信息；所述数据管理模块用于保存收到的网络数据，根据显示模块所需的数据包组包，并将历史保存的网络数据和实时接收到的网络数据进行对比，更新网络数据包；所述内部数据传递模块用于显示模块之间传递内部数据信息，并将显示模块需要发送网络的信息传递给总线模块；所述布局管理模块用于初始化显示模块；所述总线模块用于连接各个模块之间传递数据，负责总体调度。

优选地技术方案，所述网络数据模块还通过网络数据写入网络通信模块信息和网络通信模块读取网络数据信息的方式与网络通信模块进行数据流交互。

优选地技术方案，所述数据管理模块包括参数保存模块、参数对比模块、参数打包模块。

优选地技术方案，所述网络通信模块包括网络初始化模块、接收模块、发送模块；网络初始化模块采用UDP组播和DDS通信；接收模块用于接收来自在初始化中订阅的消息，并将其传递给总线模块；发送模块用于将从总线模块传递来需要发送的消息，按照DDS协议打包发送到网络。

优选地技术方案，所述内部数据传递模块包括数据录入模块、数据储存模块、数据录出模块、过时数据清理模块；数据录入模块用于将外部需要传递的参数录入，并参数传递给数据存储模块存储；数据录出模块用于将存储在数据存储模块里的数据读取出来传递给需要的其他模块；过时数据清理模块用于将存储在数据存储模块里的已经过时的数据删除。

优选地技术方案，所述显示模块包括主飞行显示单元，所述主飞行显示单元包括姿态显示模块、速度显示模块、垂直速度显示模块、飞行方式指示器显示模块、高度显示模块、航路指引模块、故障模块、水平状况方位显示模块；姿态显示模块以可视化的符号显示飞机的滚转相关信息、俯仰相关信息、推力指引、跑道地面来势信息；速度显示模块以可视化的符号显示飞机的空速相关信息数据；高度显示模块以可视化的符号显示飞机的高度相关信息数据；垂直速度显示模块以可视化的符号显示飞机的垂直速度相关信息数据；航路指引显示模块以可视化的符号显示飞机的当前位置与航路信息；故障模块以可视化的符号显示飞机的各个异常状态数据；飞行方式指示器显示模块以可视化的符号显示自动驾驶状态、自动油门状态、自动油门/推力指引模式状态、水平引导、垂直引导、进近模式；水平状况方位显示模块用于显示飞行参数、气象信息、导航信息。

优选地技术方案，所述显示模块还包括导航显示单元，该导航显示单元包括罗盘显示模块、航路显示模块、导航信息显示模块、甚高频全向信标显示模块、航向显示模块、航迹显示模块，罗盘显示模块以半罗盘或全罗盘显示刻度和航向；航路显示模块用于显示飞行计划信息，航路点信息、机场信息、导航台信息；甚高频全向信标显示模块用于在罗盘上显示甚高频全向信标指针；导航信息显示模块用于显示选择的航迹和当前航迹、选择的航向和当前航向、位置趋势矢量、选择高度的范围、地图范围刻度、地速、真空速、风向和风速、当前位置至下一航路点的距离信息；航向显示模块用于在罗盘上显示航向；航迹显示模块用于在罗盘上显示航迹。

优选地技术方案，所述显示模块还包括多功能显示单元，该多功能显示单元包括地图显示模块、飞行管理系统显示模块、检查单显示模块、通信导航监视显示模块、同步显示模块、机载维护系统显示模块；地图显示模块用于显示垂直状态信息和交通目标信息；飞行管理系统显示模块用于显示飞行计划、位置计算、性能计算、水平和垂直导引、航迹预测、航空公司运行控制中心数据链应用、空中交通服务数据链应用和导航无线电调谐信息；检查单显示模块用于显示飞行过程中需要操作的正常程序检查单和非正常程序、已完成的历史程序检查单信息；通信导航监视显示模块用于显示飞机上当前所用到的通信导航监视数据信息；同步显示模块用于显示飞机的运行状态信息；机载维护系统显示模块用于显示飞机在空中出现的故障信息。

优选地技术方案，所述显示模块还包括发动机与机组告警显示单元，该发动机与机组告警显示单元包括发动机指示模块、增压系统指示模块、机组告警系统信息指示模块、燃油量指示模块、副翼/水平安定面/方向舵配平指示模块；发动机指示模块用于显示发动机的转速、温度、滑油温度和压力；增压系统指示模块用于显示座舱的内外压差、座舱气压高度、座舱高度变化率；机组告警系统信息指示模块将各个系统故障影响程度划分为警告、警戒、提示三个等级并进行显示；燃油量指示模块用于显示油箱的油量和温度；副翼/水平安定面/方向舵配平指示模块用于显示飞行控制系统各个飞行舵面的正常、故障、无效的工作状态信息。

优选地技术方案，所述显示模块还包括辅助显示模块，该辅助显示模块包括空中交通管制应答机模块、航班信息展示模块；空中交通管制应答机模块用于显示调用ATC应答机；航班信息展示模块用于显示航班信息。

优选地技术方案，所述显示模块还包括头顶板组成单元，该头顶板组成单元包括维护面板、中央操纵台泛光灯、防火控制板、大气数据和惯性导航控制板、液压系统控制板、风挡加热控制板、应急撤离控制板、记录器和探头加热控制板、紧急示位信标发射器(ELT,Emergency locator transmitter)和燃油应急放控制板、冲压空气涡沦(RAT,Ram AirTurbine)和主飞行控制控制板、氧气控制板、内部通信控制板、内部灯光与辅助动力单元(APU,auxiliary power unit)控制板、燃油系统控制板、防冰和客舱增压控制板、通风控制板、货舱防火控制板、驾驶舱语音记录控制板、着陆标高和应急处置控制板、电源系统控制板、风挡雨刷控制板、货舱通风和加热控制板、气源和空调系统控制板。

优选地技术方案，所述显示模块还包括遮光罩组成单元，该遮光罩组成单元包括着陆、告警灯光控制板、显示控制板、飞行控制模式控制板、个人通风调光控制板、数据链控制板，着陆、告警灯光控制板包括有按压通话按钮、自动着陆失效灯开关、主警告灯、主警戒灯、时钟计时/清除按钮、侧杆权限控制按钮；显示控制板包括最低标准旋钮、米制按钮、范围旋钮、地形按钮、交通按钮、气息按钮、导航源按钮、发动机按钮、左右内侧显示器按钮、最大设计飞行重量(MFW,Maximum Design Flight Weight)格式选择按钮、气压基准旋钮；飞行控制模式控制板位于遮光罩中间控制飞行主要参数的显示、单位切换、航迹航向控制、自动推力控制、自动驾驶控制；个人通风调光控制板包括地图灯控制旋钮、横向通风控制旋钮、操纵台灯光控制旋钮、飞行员脚部通风控制旋钮、加湿器拨动开关、飞行员脚步加热拨动开关；数据链控制板包括接受上行报文(ACPT)、回复等待(STBY)、拒绝报文(RJCT)、登录(LOAD)、退出(REFRESH)按钮。

优选地技术方案，所述显示模块还包括中控台组成单元，该中控台组成单元包括多功能键盘、光标控制设备、油门台、调谐和音频控制板、驾驶舱门控制板、大气惯性基准系统(ADIRS,Air Data Inertial Reference System)源控制板、发动机启动开关、减速板手柄、副翼配平控制板、中央操纵台调光控制板、襟缝翼手柄、配平控制板、停机刹车手柄、气象雷达控制板、交通警告和防撞系统(TCAS,Traffic Alert and Collision AvoidanceSystem)控制板、USB、打印机和手持电话、转换控制板。

优选地技术方案，所述显示模块还包括简图页显示单元，简图页显示单元包括主要显示飞机空气、温度、排气等与环境相关参数的环控显示页面、主要显示各舱门信息的舱门显示页面、主要显示飞机上各电源以及各开关相关信息的电源显示页面、飞行控制显示页面(显示扰流板、副翼、马达控制电子、升降舵、方向舵、飞行控制模式、作动筒控制电子设备1、襟翼、缝翼等参数信息)、跳开关界面和控制(CBIC,Circuit Breaker Interface andControl)显示页面、燃油显示页面、液压显示页面、航电显示页面、机轮显示页面、签派显示页面、巡航显示页面。

跳开关界面和控制(CBIC,Circuit Breaker Interface and Control)显示页面用于显示断路器状态(STATUS)、汇流条(BUS)、位置(LOCATION)、ATA章节(SYSTEM)和名称(NAME)。燃油显示页面主要显示油量、阀门、油箱温度、泵、管路、已用油量等和燃油相关的信息。液压显示页面主要显示飞机上液压系统压力、管道、阀状态、泵状态、油箱状态等信息。航电显示页面主要用于显示和设置气压(BARO)、无线电(RADIO)、真磁切换、方位指针、高度单位、飞行路径矢量(FPV,Flight Path Vector)开关、导航源切换、气压标准等。机轮显示页面主要显示轮胎压力、刹车温、刹车压力、刹车状态、刹车蓄压器状态、防滑状态、防滑状态、起落架舱门状态等信息。签派显示页面用于显示签派决断的信息(特别是发动机超限信息，飞控系统部件限制签派原因指示等)。巡航显示页面显示飞机巡航相关的参数。

优选地技术方案，所述声音告警模块，包括声音告警模块的配置读取文件、声音告警模块的网络接受模块、声音播放模块、逻辑处理模块。

声音告警模块的配置读取文件用于读取告警信息(包括ID、级别、子级别、巡环次数、是否可关闭、打断后是否恢复告警)与音频文件路径。声音告警模块的网络接受模块用于通过DDS接收来自仿真模块的告警信息。声音播放模块主要用于接受逻辑处理模块调用，播放当前告警信息。逻辑处理模块主要用于将接收到的告警信息通过级别对比排序，并和当前告警信息进行比较以决断是否告警当前收到的信息以及告警顺序。

优选地技术方案，所述综合控制单元包括综合控制单元的配置读取文件、综合控制单元的网络传输模块、界面交互模块。

综合控制单元的配置读取文件主要用于读取网络配置信息以及系统初始化参数。综合控制单元的网络传输模块主要用于将初始化参数以及故障通过DDS网络发送至仿真模块，并在运行过程中发送实时注入的故障，以及仿真进度控制指令(暂停、继续、停止)。界面交互模块用于提供可视化界面，以支持输入改变参数以及实时注入故障。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本民机驾驶舱分布式仿真系统可以实现新型号飞机驾驶舱原型设计快速迭代，同时减少人机功效评估实验成本。

2、本民机驾驶舱分布式仿真系统实现了异地分布式、异构仿真、且资源间海量数据信息可高速共享和快速处理。

3、本民机驾驶舱分布式仿真系统将驾驶舱真实环境及显示控制逻辑迁移到分布式仿真系统中，做到飞行员视觉和操作机构体验与真实飞机一致。

4、本民机驾驶舱分布式仿真系统采用DDS总线数据传输，具有实时性，保证了分布式仿真过程和分布式仿真结果与真实驾驶舱保持高度一致。

5、本民机驾驶舱分布式仿真系统采用模块化设计，将飞机系统、飞机本体、飞行环境仿真与真实保持高度一致，具有高度还原真机的真实性，保证了人机功效评估正确。

6、本民机驾驶舱分布式仿真系统的各个模块之间的数据通信采用DDS软总线形式，具有良好的实时性和仿真交互性。尤其将航空电子类软件采用模块化、可配置架构，每个仪表或面板为单独的一个模块，并通过总线读取配置并按配置的大小显示在指定的位置，达到模块与总体软件解耦，在缺省某些模块时依旧能运行，在更新某个模块时不需要更新整个软件或其他模块，不依赖于某个特定的模块。

7、本民机驾驶舱分布式仿真系统的综合控制单元采用独立软件设置，实现外部独立开发设计。且可通过综合控制单元程序对仿真飞机模型进行初始化配置、在飞行过程中注入故障信息、选择飞行阶段、显示界面重构以及环境选择；可通过驾驶舱仿真系统的输入操纵飞机仿真模型，根据飞机仿真模型输出的参数进行显示；可通过音响仿真软件播放飞机不同阶段环境音(发动机噪音和气动噪音)，且在出现故障时播放驾驶舱告警音。

8、本发明的分布式仿真系统以纯软件触摸屏的方式代替物理硬件，为飞行员在环的驾驶舱人机功效评估提供一个完整的驾驶舱仿真环境及仿真逻辑，具有一体化设计、系统高度集成、前后端模型松耦合及综合模块化显示等特点的同时，还具备模块缺省仿真、实时故障注入等特点，使得人机功效评估更加快捷可靠，进而减少设计成本和人机功效评估时间，保证民用飞机驾驶舱设计的真实完整可靠。

附图说明

图1为本发明一种民机驾驶舱分布式仿真系统的整体架构信息交互示意图；

图2为本发明的数据管理模块组成示意图；

图3为本发明的网络通信模块组成示意图；

图4为本发明的内部数据传递模块组成示意图；

图5为本发明的主飞行显示单元组成示意图；

图6为本发明的导航显示单元组成示意图；

图7为本发明的多功能显示单元组成示意图；

图8为本发明的发动机与机组告警显示单元组成示意图；

图9为本发明的头顶板组成单元的架构示意图；

图10为本发明的遮光罩组成单元的架构示意图；

图11为本发明的中控台组成单元的架构示意图；

图12为本发明的简图页显示单元的组成示意图

图13为本发明的辅助显示模块的组成示意图；

图14为本发明的声音告警模块的组成示意图；

图15为本发明的综合控制单元组成示意图

其中：10—综合控制单元，11—仿真模块，12—配置文件模块，13—网络数据模块，14—声音告警模块，15—配置读取模块，16—数据管理模块，17—网络通信模块，18—显示模块，19—内部数据传递模块，110—布局管理模块，111—总线模块，20—参数保存模块，21—参数对比模块，22—参数打包模块，30—接收模块，31—网络初始化模块，32—发送模块，40—数据录入模块，41—数据储存模块，42—数据录出模块，43—过时数据清理模块，50—姿态显示模块，51—速度显示模块，52—垂直速度显示模块，53—飞行方式指示器显示模块，54—高度显示模块，55—航路指引模块，56—故障模块，57—水平状况方位显示模块，60—罗盘显示模块，61—航路显示模块，62—导航信息显示模块，63—甚高频全向信标显示，64—航向显示模块，65—航迹显示模块，70—地图显示模块，71—飞行管理系统显示模块，72—检查单显示模块，73—通信导航监视显示模块，74—同步显示模块，75—机载维护系统显示模块，80—发动机指示，81—增压系统指示，82—机组告警系统信息指示，83—燃油量指示，84—副翼/水平安定面/方向舵配平指示，90—维护面板，91—中央操纵台泛光灯，92—防火控制板，93—大气数据和惯性导航控制板，94—液压系统控制板，95—风挡加热控制板，96—应急撤离控制板，97—记录器和探头加热控制板，98—ELT和燃油应急放控制板，99—冲压空气涡轮RAT和主飞控控制板，910—氧气控制板，911—内部通信控制板，912—内部灯光与APU控制板，913—燃油系统控制板，914—防冰和客舱增压控制板，915—通风控制板，916—货舱防火控制板，917—驾驶舱语音记录控制板，918—着陆标高和应急处置控制板，919—电源系统控制板，920—风挡雨刷控制板，921—货舱通风和加热控制板，922—气源和空调系统控制板，100—着陆、告警灯光控制板，101—显示控制板，102—飞行控制模式控制板，103—个人通风调光控制板，104—数据链控制板，110—多功能键盘，111—光标控制设备，112—油门台，113—调谐和音频控制板，114—驾驶舱门控制板，115—大气惯性基准系统ADIRS源控制板，116—发动机启动开关，117—减速板手柄，118—副翼配平控制板，119—中央操纵台调光控制板，1110—襟缝翼手柄，1111—配平控制板，1112—停机刹车手柄，1113—气象雷达控制板，1114—TCAS控制板，1115—USB、打印机和手持电话，1116—转换控制板，120—环控显示页面，121—舱门显示页面，122—电源显示页面，123—飞控显示页面，124—CBIC显示页面，125—燃油显示页面，126—液压显示页面，127—航电显示页面，128—机轮显示页面，129—签派显示页面，1210—巡航显示页面，130—ATC应答机，131—航班信息展示，140—声音告警模块的配置读取文件，141—声音告警模块的网络接受模块，142—声音播放模块，143—逻辑处理模块，150—综合控制单元的配置读取文件，151—综合控制单元的网络传输模块，152—界面交互模块；

①—综合控制单元指令，②—仿真模块数据流信息，③—网络数据流信息，④—配置文件写入配置读取模块信息，⑤—配置读取模块读取配置文件信息，⑥—网络数据写入网络通信模块信息，⑦—网络通信模块读取网络数据信息，⑧—配置文件读取模块写入总线模块信息，⑨—总线模块读出配置文件模块信息，⑩—数据管理模块写入总线模块信息，

—总线模块读出数据管理模块信息，

—网络通信模块写入总线模块信息，

—总线模块读出网络通信模块信息，

—显示模块写入内部数据传递模块信息，

—内部数据传递模块读出显示模块信息，

—内部数据传递模块写入总线模块信息，

—总线模块读出内部数据模块信息，

—显示模块写入布局管理模块信息，

—布局管理模块读出显示模块信息，

—布局管理模块写入总线模块信息，

—总线模块读出布局管理模块信息，

—总线模块写入飞机系统仿真模块，

—飞机系统仿真模块读出总线模块信息，

—总线模块写入飞机本体仿真模块，

—飞机本体仿真模块读出总线模块信息，

—总线模块写入飞行环境仿真模块，

—飞行环境仿真模块读出总线模块信息。

具体实施方式

参照图1至图15对本发明一种民机驾驶舱分布式仿真系统的实施例进一步说明。

如图1所示，在本实施例子中，本发明一种民机驾驶舱分布式仿真系统由综合控制单元10、仿真模块11、配置文件模块12、网络数据模块13、声音告警模块14、配置读取模块15、数据管理模块16、网络通信模块17、显示模块18、内部数据传递模块19、布局管理模块110、总线模块111组成。综合控制单元10的主要功能为初始化飞机和机场参数、故障注入等，通过发送综合控制台指令①到仿真模块11来控制仿真开始、终止、单步长运行等。然后仿真模块11将飞机系统仿真、飞机本体仿真、飞行大气数据仿真等模型的计算仿真模块数据流信息②发送给网络数据模块13，接受总线传递的初始化参数，启动相应的接收模块、发送模块，再由网络数据模块13向声音告警模块14发送网络数据流信息③，以数据激励的方式驱动音响告警以提示飞行员，网络数据模块13还通过网络数据写入网络通信模块信息⑥和网络通信模块读取网络数据信息⑦与网络通信模块17进行数据流交互，网络通信模块17接收通过总线传递的配置文件模块12的数据进行网络初始化参数，启动相应模块接收或者发送信息，随后进入待机状态，等待网络消息到来，并把网络消息传递给总线，同时也向网络上发送总线模块111传递的信息，数据管理模块16主要用于保存收到的网络数据并和最新网络数据对比，然后更新网络数据包，最后根据显示模块18所需的数据包组包，配置读取模块15通过配置文件写入配置读取模块信息④和配置读取模块读取配置文件信息⑤对配置文件模块12进行操作，以达到更新软件显示分辨率、显示窗口大小以及DDS软总线的域ID等。配置读取模块15、数据管理模块16、网络通信模块17、内部数据传递模块19、布局管理模块110分别通过配置文件读取模块写入总线模块信息⑧、总线模块读出配置文件模块信息⑨、数据管理模块写入总线模块信息⑩、总线模块读出数据管理模块信息

网络通信模块写入总线模块信息

总线模块读出网络通信模块信息

内部数据传递模块写入总线模块信息

总线模块读出内部数据模块信息

布局管理模块写入总线模块信息

总线模块读出布局管理模块信息

与总线模块111进行数据交互。总线模块111连接各个模块传递数据，并负责启动各模块，做一个总体调度和数据传递的作用。详细过程如下：软件启动后总线模块111调用配置读取模块15读取配置数据，并将得到的配置数据传递到数据管理模块16存储，然后将网络初始化相关的配置信息传递给网络通信模块17以初始化，并由布局管理模块110初始化各显示模块，在程序完成启动后，将收到的网络数据传递到数据管理模块16并从其获取各显示模块18、布局管理模块110所需要的数据通过内部数据传递模块19传递到各显示模块和传递到布局模块110。各显示模块18将需要在各显示模块传递的信息通过内部数据传递模块19相互传递，将需发送到网络的消息通过内部数据传递模块19传递给总线，总线将数据传递到数据管理模块19进行打包，再经由总线传递到网络通信模块17传输至网络，其中各显示模块18是通过显示模块写入内部数据传递模块信息

内部数据传递模块读出显示模块信息

显示模块写入布局管理模块信息

以及布局管理模块读出显示模块信息

与内部数据传递模块19、布局管理模块110进行信息交互。

如图2所示，数据管理模块16的组成包括参数保存模块20、参数对比模块21、参数打包模块22。

如图3所示，网络通信模块由接收模块30、网络初始化模块31、发送模块32组成。网络初始化模块31采用DDS通信，底层为UDP组播，可以在不知道对方的IP端口情况下通过域和topic通信，具有灵活的发布、订阅模式。网络初始化主要对需要接收或发送的域、topic进行初始化，接收模块30接收来自在初始化中订阅的topic的消息，并将其传递给总线，发送模块32将从总线传递的需要发送的消息，按照DDS协议打包发送到网络，如此需要接收的其他终端只需要订阅此topic就可以收到此消息。

如图4所示，内部数据传递模块19由数据录入模块40、数据储存模块41、数据录出模块42、过时数据清理模块43组成.数据录入模块40主要负责将外部需要传递的参数录入，并传递给存储模块存储以供录出。数据储存模块41主要负责将录入模块传递的消息，并传递给存储模块存储以供录出模块录出。数据录出模块42主要负责将存储在数据存储子模块里的数据读取出来传递给需要的其他模块。过时数据清理模块43主要负责将存储在数据存储子模块里的已经过时的数据删除，以节约内存。

如图5所示，主飞行显示单元由姿态显示模块50、速度显示模块51、垂直速度显示模块52、飞行方式指示器显示模块53、高度显示模块54、航路指引模块55、故障模块56、水平状况方位显示模块57组成。姿态显示模块50主要将飞机的滚转相关信息、俯仰相关信息、推力指引、跑道地面来势信息等信息数据以可视化的符号显示。速度显示模块51主要将飞机的空速相关信息数据以可视化的符号显示。高度显示模块54主要将飞机的高度相关信息数据以可视化的符号显示。垂直速度显示模块52将飞机的垂直速度相关信息数据以可视化的符号显示。航路指引显示模块55主要是将飞机的当前位置与航路信息以可视化的符号显示。故障模块56主要对各个异常状态数据进行比较显眼的可视化显示以对飞行员进行提示。飞行方式指示器显示模块53主要显示自动驾驶状态、自动油门状态、自动油门/推力指引模式状态、水平引导、垂直引导、进近模式进行显示，水平状况方位显示模块57主要对飞行参数、气象信息、导航信息等进行显示。

如图6所示，导航显示单元的组成示意图，其由罗盘显示模块60、航路显示模块61、导航信息显示模块62、甚高频全向信标显示63、航向显示模块64、航迹显示模块65组成。罗盘显示模块60主要以半罗盘或全罗盘显示刻度和航向。航路显示模块61主要显示飞行计划信息，航路点、机场、导航台等信息。甚高频全向信标显示63主要是在罗盘上显示甚高频全向信标指针。导航信息显示模块62主要显示选择的和当前航迹、选择的和当前航向、位置趋势矢量、至选择高度的范围、地图范围刻度、地速、真空速、风向和风速、至下一航路点的距离等信息。航向显示模块64主要是在罗盘上显示航向。航迹显示模块65主要是在罗盘上显示航迹。

如图7所示，多功能显示单元的组成示意图，由地图显示模块70、飞行管理系统(FMS,Flight management system)显示模块71、检查单(CHKL,Check List)显示模块72、通信导航监视(CNS,Communication,Navigation and Surveillance)显示模块73、同步(SYN,Synchro)显示模块74、机载维护系统(OMS，Onboard Maintenance System)显示模块75组成。地图显示模块70包括垂直状态显示和交通目标信息。飞行管理系统显示模块71主要显示了飞行计划、位置计算、性能计算、水平和垂直导引、航迹预测、航空公司运行控制中心(AOC,Airline Operational Control)数据链应用、空中交通服务(ATS,Air trafficservice)数据链应用和导航无线电调谐等信息。通信导航监视显示模块73主要显示飞机上当前所用到的通信导航监视数据信息。检查单显示模块72主要显示飞行过程中需要操作的正常程序检查单和非正常程序、已完成的历史程序检查单等信息。同步显示模块74与简图页显示单元进行同步显示飞机主要系统的运行状态信息。机载维护系统显示模块75显示飞机在空中出现的故障信息，便于飞行员和维修人员查看。

如图8所示，发动机与机组告警显示单元的组成示意图，其由发动机指示80、增压系统指示81、机组告警系统信息指示82、燃油量指示83、副翼/水平安定面/方向舵配平指示84组成。发动机指示80主要展示发动机的主要性能参数指标，包括：转速、温度、滑油温度和压力等关键信息，参数超标时显示相应告警信息。增压系统指示81主要显示了座舱的内外压差、座舱气压高度、座舱高度变化率等座舱环境信息。机组告警系统信息指示82按照各个系统故障影响程度划分为警告、警戒、提示三个等级并显示。燃油量指示83主要指示左中右油箱油量和温度指示，对油量过少、温度过高给予相应指示。副翼/水平安定面/方向舵配平指示84主要指示了飞行控制系统各个飞行舵面的正常、故障、无效等工作状态信息，起落架指示主要指了起落架的收放状态信息。

如图9所示，头顶板组成单元的示意图，其由维护面板90、中央操纵台泛光灯91、防火控制板92、大气数据和惯性导航控制板93、液压系统控制板94、风挡加热控制板95、应急撤离控制板96、记录器和探头加热控制板97、ELT(ELT,Emergency locator transmitter，紧急示位信标发射器)和燃油应急放控制板98、冲压空气涡沦RAT(RAT,Ram Air Turbine)和主飞行控制控制板99、氧气控制板910、内部通信控制板911、内部灯光与辅助动力单元(APU,auxiliary power unit)控制板912、燃油系统控制板913、防冰和客舱增压控制板914、通风控制板915、货舱防火控制板916、驾驶舱语音记录控制板917、着陆标高和应急处置控制板918、电源系统控制板919、风挡雨刷控制板920、货舱通风和加热控制板921、气源和空调系统控制板922组成。

如图10所示，遮光罩组成单元的示意图，由着陆、告警灯光控制板100、显示控制板101、飞行控制模式控制板102、个人通风调光控制板103、数据链控制板104组成。着陆、告警灯光控制板100主要有按压通话按钮、自动着陆失效灯开关、主警告灯、主警戒灯、时钟计时/清除按钮、侧杆权限控制按钮。显示控制板101包括最低标准旋钮、米制按钮、范围旋钮、地形按钮、交通按钮、气息按钮、导航源按钮、发动机按钮、左右内侧显示器按钮、最大设计飞行重量(MFW,Maximum Design Flight Weight)格式选择按钮、气压基准旋钮。飞行控制模式控制板102位于遮光罩中间，控制飞行主要参数的显示、单位切换、航迹航向控制、自动推力控制、自动驾驶控制。个人通风调光控制板103主要包括地图灯控制旋钮、横向通风控制旋钮、操纵台灯光控制旋钮、飞行员脚部通风控制旋钮、加湿器拨动开关、飞行员脚步加热拨动开关。数据链控制板104包括接受上行报文(ACPT)、回复等待(STBY)、拒绝报文(RJCT)、登录(LOAD)、退出(REFRESH)按钮。

如图11所示，中控台组成单元的示意图，其包括多功能键盘110、光标控制设备111、油门台112、调谐和音频控制板113、驾驶舱门控制板114、大气惯性基准系统(ADIRS,Air Data Inertial Reference System)源控制板115、发动机启动开关116、减速板手柄117、副翼配平控制板118、中央操纵台调光控制板119、襟缝翼手柄1110、配平控制板1111、停机刹车手柄1112、气象雷达控制板1113、TCAS控制板(TCAS,Traffic Alert andCollision Avoidance System，交通警告和防撞系统控制板)1114、USB、打印机和手持电话1115、转换控制板1116。

如图12所示，简图页显示单元的组成示意图，其包括主要显示飞机空气、温度、排气等与环境相关的参数的环控显示页面120、主要显示各舱门信息的舱门显示页面121、主要显示飞机上各电源以及各开关相关信息的电源显示页面122、飞控显示页面123(主要用于显示扰流板、副翼、马达控制电子、升降舵、方向舵、飞行控制模式、作动筒控制电子设备、襟翼、缝翼等参数信息)、CBIC显示页面124(CBIC,Circuit Breaker Interface andControl，跳开关界面和控制，主要用于显示断路器状态、汇流条、位置等信息)、主要显示油量、阀门、油箱温度、泵、管路、已用油量等和燃油相关信息的燃油显示页面125、液压显示页面126(主要用于显示飞机上液压系统压力、管道、阀状态、泵状态、油箱状态等信息)、航电显示页面127(主要设置气压、无线电、真磁切换、方位指针、高度单位、飞行路径矢量开关、导航源切换、气压标准等信息)、机轮显示页面128(主要显示轮胎压力、刹车温、刹车压力、刹车状态、刹车蓄压器状态、防滑状态、防滑状态、起落架舱门状态等信息)、用于签派决断的信息(特别是发动机超限信息，飞控系统部件限制签派原因指示等)的签派显示页面129、显示飞机巡航相关参数的巡航显示页面1210。

如图13所示，辅助(AUX,Auxiliary)显示单元的组成示意图，其包含应ATC答机130(ATC，air traffic control，空中交通管制)和航班信息展示131。航班信息展示131用于展示的调用航班信息展示，ATC答机130用于显示的调用ATC应答机。

如图14所示，声音告警模块14的组成示意图，其包括配置声音告警模块的读取模块140(主要用于读取告警信息与音频文件路径，告警信息包括ID、级别、子级别、循环次数、是否可关闭、打断后是否恢复告警)、网络接受模块141(主要通过DDS接收来自仿真模块的告警信息)、声音播放模块142(主要用于接受逻辑处理模块调用，播放当前告警信息)、逻辑处理模块143(主要用于将接收到的告警信息通过级别对比排序，并和当前告警信息进行比较以决断是否告警当前收到的信息以及告警顺序)。

如图15所示，综合控制单元的组成示意图，其包括综合控制单元的配置读取文件150(主要用于通过配置文件读取网络配置信息以及各系统初始化参数)、综合控制单元的网络传输模块151(主要用于将初始化参数以及故障通过DDS网络发送至仿真模型，并在运行过程中发送实时注入的故障，以及仿真进度控制指令的暂停、继续、停止)、界面交互模块152(主要用于提供可视化界面，以支持输入改变参数以及实时注入故障)。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：其包括综合控制单元、仿真模块、配置文件模块、配置读取模块、网络数据模块、网络通信模块、声音告警模块、数据管理模块、显示模块、内部数据传递模块、布局管理模块、总线模块；

所述综合控制单元用于初始化飞机参数、机场参数、故障注入，并发送综合控制指令到仿真模块，控制仿真开始、终止、单步长运行；所述仿真模块包括仿真模型，且用于将仿真的数据流发送给网络数据模块，并接受总线模块传递的初始化参数，启动对应模块的数据接收和数据发送；所述配置文件模块用于存储各模块的配置文件信息；所述配置读取模块用于通过配置文件写入配置读取模块信息，读取配置文件信息对配置文件进行操作；所述网络数据模块用于向声音告警模块发送网络数据流信息，并以数据激励的方式驱动声音告警模块；所述网络通信模块用于数据接收或数据发送，把网络消息传递给总线模块，同时也向网络上发送总线模块传递来的信息；所述数据管理模块用于保存收到的网络数据，根据显示模块所需的数据包组包，并将历史保存的网络数据和实时接收到的网络数据进行对比，更新网络数据包；所述内部数据传递模块用于显示模块之间传递内部数据信息，并将显示模块需要发送网络的信息传递给总线模块；所述布局管理模块用于初始化显示模块；所述总线模块用于连接各个模块之间传递数据，负责总体调度。

2.根据权利要求1所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述网络数据模块还通过网络数据写入网络通信模块信息和网络通信模块读取网络数据信息的方式与网络通信模块进行数据流交互。

3.根据权利要求2所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述数据管理模块包括参数保存模块、参数对比模块、参数打包模块。

4.根据权利要求3所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述网络通信模块包括网络初始化模块、接收模块、发送模块；网络初始化模块采用UDP组播和DDS通信；接收模块用于接收来自在初始化中订阅的消息，并将其传递给总线模块；发送模块用于将从总线模块传递来需要发送的消息，按照DDS协议打包发送到网络。

5.根据权利要求4所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述内部数据传递模块包括数据录入模块、数据储存模块、数据录出模块、过时数据清理模块；数据录入模块用于将外部需要传递的参数录入，并参数传递给数据存储模块存储；数据录出模块用于将存储在数据存储模块里的数据读取出来传递给需要的其他模块；过时数据清理模块用于将存储在数据存储模块里的已经过时的数据删除。

6.根据权利要求5所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述显示模块包括主飞行显示单元，所述主飞行显示单元包括姿态显示模块、速度显示模块、垂直速度显示模块、飞行方式指示器显示模块、高度显示模块、航路指引模块、故障模块、水平状况方位显示模块；姿态显示模块以可视化的符号显示飞机的滚转相关信息、俯仰相关信息、推力指引、跑道地面来势信息；速度显示模块以可视化的符号显示飞机的空速相关信息数据；高度显示模块以可视化的符号显示飞机的高度相关信息数据；垂直速度显示模块以可视化的符号显示飞机的垂直速度相关信息数据；航路指引显示模块以可视化的符号显示飞机的当前位置与航路信息；故障模块以可视化的符号显示飞机的各个异常状态数据；飞行方式指示器显示模块以可视化的符号显示自动驾驶状态、自动油门状态、自动油门/推力指引模式状态、水平引导、垂直引导、进近模式；水平状况方位显示模块用于显示飞行参数、气象信息、导航信息。

7.根据权利要求6所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述显示模块还包括导航显示单元，该导航显示单元包括罗盘显示模块、航路显示模块、导航信息显示模块、甚高频全向信标显示模块、航向显示模块、航迹显示模块，罗盘显示模块以半罗盘或全罗盘显示刻度和航向；航路显示模块用于显示飞行计划信息，航路点信息、机场信息、导航台信息；甚高频全向信标显示模块用于在罗盘上显示甚高频全向信标指针；导航信息显示模块用于显示选择的航迹和当前航迹、选择的航向和当前航向、位置趋势矢量、选择高度的范围、地图范围刻度、地速、真空速、风向和风速、当前位置至下一航路点的距离信息；航向显示模块用于在罗盘上显示航向；航迹显示模块用于在罗盘上显示航迹。

8.根据权利要求7所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述显示模块还包括多功能显示单元，该多功能显示单元包括地图显示模块、飞行管理系统显示模块、检查单显示模块、通信导航监视显示模块、同步显示模块、机载维护系统显示模块；地图显示模块用于显示垂直状态信息和交通目标信息；飞行管理系统显示模块用于显示飞行计划、位置计算、性能计算、水平和垂直导引、航迹预测、航空公司运行控制中心数据链应用、空中交通服务数据链相关应用和导航无线电调谐信息；检查单显示模块用于显示飞行过程中需要操作的正常程序检查单和非正常程序、已完成的历史程序检查单信息；通信导航监视显示模块用于显示飞机上当前所用到的通信导航监视数据信息；同步显示模块用于显示飞机的运行状态信息；机载维护系统显示模块用于显示飞机在空中出现的故障信息。

9.根据权利要求8所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述显示模块还包括发动机与机组告警显示单元，该发动机与机组告警显示单元包括发动机指示模块、增压系统指示模块、机组告警系统信息指示模块、燃油量指示模块、副翼/水平安定面/方向舵配平指示模块；发动机指示模块用于显示发动机的转速、温度、滑油温度和压力；增压系统指示模块用于显示座舱的内外压差、座舱气压高度、座舱高度变化率；机组告警系统信息指示模块将各个系统故障影响程度划分为警告、警戒、提示三个等级并进行显示；燃油量指示模块用于显示油箱的油量和温度；副翼/水平安定面/方向舵配平指示模块用于显示飞行控制系统各个飞行舵面的正常、故障、无效的工作状态信息。

10.根据权利要求9所述的一种民机驾驶舱分布式仿真系统，其特征在于：所述显示模块还包括辅助显示模块，该辅助显示模块包括空中交通管制应答机模块、航班信息展示模块；空中交通管制应答机模块用于显示调用ATC应答机；航班信息展示模块用于显示航班信息。

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