CN117667062A - 飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统及开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统及开发方法，涉及计算机技术领域，系统包括数据处理模块、工程管理模块、代码生成模块和页面显示模块，数据处理模块包括参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块；方法包括S1安装开发系统；S2设定文件项目的基本参数；S3在编程界面进行图形化编程；S4对编程区域内的图元进行编辑操作；S5动画模拟界面对设计完毕的模型进行验证；S6生成设计完毕的模型和资源的C代码，生成设计过程对应的日志文件和映射文件，读取图元对应的xml文件，生成C代码；S7显示人机交互界面系统运行中的全部数据信息，对数据信息进行处理；本开发系统，降低了对操作人员编程能力的要求，简化了人机界面系统的操作。

Description

飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统及开发方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统及开发方法。

背景技术

随着工业自动化水平的发展和计算机在工业领域的广泛应用人们对于工业自动化的要求越来越高，而工业控制系统的安全问题直接关系到国民经济与人民生命财产安全。组态软件是工业控制系统不可或缺的重要组成部分，但是现有的人机界面组态软件存在如下问题：

(1)编程界面复杂，在更改工业流程时需要具备较高编程能力的专业人员来操作；而且在具体操作过程中会存在许多重复的步骤，在编程时需要多次编写相同的代码，代码的复用率不高，容易导致错误的产生。

(2)组态软件市场主要被国外产品所占据，要想不受制于人，首先需要保证组态软件自身安全。对于如航空航天，电力调度系统等关乎国家安全的场合，迫切需要提高组态软件的安全性、可靠性。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统及开发方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

飞数据处理模块；数据处理模块包括参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块，参数设定模块设定人机交互界面系统所用的通用配置以及图元基本参数；图元编辑模块用于根据用户选择拖拽和参数设定进行图元编辑生成定制化图元，以及存储航空航天的基础图元和行业标准元器件；动画模拟模块用于建立人机交互界面系统中图元对象的变化属性与实时数据库变量的对应关系，并根据事件驱动动态效果演示事件对应的场景；数据处理模块用于处理参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块产生传输的数据，图元对象的变化属性包括大小、旋转、颜色、位置和输入值的特征参数；

工程管理模块；工程管理模块用以将所有的配置和操作以工程文件的形式存储，以及分类组织各种数据和对人机交互界面系统相关文件进行操作；

代码生成模块；代码生成模块用于将设计好的模型和资源生成C代码，并生成对应的日志文件和映射文件；

页面显示模块；页面显示模块用于将数据处理模块中产生的状态信息和结果信息以文本或图像的形式显示到页面显示模块的人机界面上。

飞行驾驶舱人机交互界面的开发方法，包括：

S1、安装如上所述的飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，并打开开发系统进入首页界面；

S2、点击首页界面的工具栏按钮选择切换进入编辑设定界面，设定文件项目的基本参数，设定好文件基本信息后切换到编程界面；文件项目的基本参数包括文件名和存储路径；

S3、在编程界面的图元控件库列表中选择图元对象，并拖拽至编程界面的编程区域内进行图形化编程；

S4、查看图元基础结构、图层信息和图元对象的变化属性的参数交互接口，对编程区域内的图元进行编辑操作；

S5、动画模拟界面通过动画模拟接口对S4中设计好的模型进行验证；

S6、点击工具栏按钮选择切换至代码生成界面，将设计好的模型和资源生成C代码，并生成设计过程对应的日志文件和映射文件，通过读取图元对应的xml文件，生成C代码；

S7、切换至工程管理界面，显示人机交互界面系统运行中的全部数据信息，在工程管理界面对系统运行过程中的数据信息进行处理。

本发明的有益效果在于：通过图形化建模的方式对控制算法进行编程，实现了一种“所见即所得”的人机交互效果，提供了大量通用控件库和和航空航天相关的专用控件库，同时，还支持用户封装自定义的控件库。降低了对操作人员编程能力的要求，简化了人机界面系统的操作。

附图说明

图1是本发明飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统的示意图；

图2是本发明飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统的界面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，包括：

数据处理模块；数据处理模块包括参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块，参数设定模块设定人机交互界面系统所用的通用配置以及图元基本参数，配置信息以及基本参数通过参数交互接口以供用户自行选择设定；图元编辑模块用于根据用户选择拖拽和参数设定进行图元编辑生成定制化图元，以及存储航空航天常用的基础图元和行业标准元器件；动画模拟模块用于建立人机界面中图元对象的变化属性与实时数据库变量的对应关系，并根据事件驱动动态效果演示事件对应的场景；数据处理模块用于处理参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块产生传输的数据；

动画模拟模块采用一些动态效果演示现实的特定场景，建立起画面中图元对象的变化属性与实时数据库变量的对应关系，设备驱动程序可以将现场数据的变化反映到实时数据库中的相关变量。图形的动画效果采用事件驱动来实现，当和动态图形关联的变量发生变化时，就会触发新的事件信号，将变量的新值作为事件的参数传给相应的槽函数，处理该信号，槽函数中使用Qt的动画类框架进行对应的动画显示；例如，画面中有一个指针元素，将它的偏转角度与某个变量关联，就可以观测到指针随工业现场数据的变化而同步偏转。所述图元对象的变化属性包括：自身大小、旋转、颜色、位置、输入值等状态的特征参数，随着表达式值的变化而实时改变；

工程管理模块；工程管理模块用以将所有的配置和操作以工程文件的形式存储，以及分类组织各种数据和对系统相关文件进行操作；

代码生成模块；用于将设计完毕的模型和资源生成C代码，并生成对应的日志文件和映射文件；

页面显示模块；页面显示模块用于将数据处理模块中产生的状态信息和结果信息以文本或图像的形式显示到页面显示模块的人机界面上。

图元编辑模块包括图元控件库子模块和图元生成子模块，图元控件库子模块用于存储航空航天常用的基础图元和行业标准元器件，基础图元和行业标准元器件均以对象图标的形式显示在编程交互接口上；图元生成子模块用于根据用户选择拖拽和参数设定进行图元编辑，生成定制化图元。

图元控件库子模块包括经过设计并验证的仪控图元符号及其对应的图形，并且对图元控件的需求、设计、实现、验证等信息按版本进行管理，便于追踪、变更控制和影响性分析。

在编程交互接口中，为了方便查看不同层级的图元，对每一层级的图元对象图标设置特定的颜色，用于区分不同层级图元的执行级别。编程交互接口包括了用以显示不同类型的对象图元的图元列表，用于在进行图形化编程过程中，用户只需在图元列表中选择所需要的图元，通过拖拽的方式到可视化编程区域，并且可以在可视化编程区域内对图元对象进行属性编辑等操作。

页面显示模块包括首页界面、编辑设定界面、工程管理界面、编程界面、动画模拟界和代码生成界面，首页界面用于显示人机交互界面系统包含的所有信息，编辑设定界面设有参数交互接口，用于用户设定人机交互界面系统所用的通用配置和基本参数；工程管理界面用于显示工程文件组织架构以及进行文件操作；编程界面设有编程接口，用于用户通过拖拽或参数设定进行图形化编程，生成定制化图元；动画模拟界面设有模拟接口，用于对生成的图元进行验证工作；代码生成界面用于显示生成的C代码。

通用配置包括显示所有项目文件的列表、文件相关操作和画布大小定义；图元基本参数包括基本信息定义、文本信息定义和背景颜色定义。

飞行驾驶舱人机交互界面的开发方法，包括：

S1、安装如上述的飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，打开桌面端软件，进入开发系统进入首页界面，如图2所示；通过首页界面上方工具栏的按钮可以选择切换至程序文件界面、编辑界面、代码生成界面、工具界面，通过首页界面左侧视图界面可以切换项目视图界面和文件视图界面查看项目或文件的全部信息，通过首页界面中间编程界面可以进行图形化编程，通过首页界面右侧切换窗口可以切换至图元结构界面、图元属性界面、动画模拟界面，通过首页界面上方功能块，可以实现新建、保存等一些便捷操作；

S2、点击首页界面的工具栏按钮选择切换进入编辑设定界面，设定文件项目的基本参数，设定好文件基本信息后切换到编程界面；文件项目的基本参数包括文件名和存储路径；

S3、编程界面的左侧为图元控件库窗口、右侧为编程区域，左侧图元控件库子模块包括一些基本图元和复杂图元以及定制化图元；在编程界面的图元控件库列表中选择图元对象，并拖拽至编程界面的编程区域内进行图形化编程；

S4、首页界面右侧的图元结构界面查看图元基础结构、图层信息和图元对象的变化属性的参数交互接口，对编程区域内的图元进行编辑操作；

S5、在首页界面右侧的动画模拟界面，通过动画模拟接口可对设计完毕的模型进行简单的验证工作，使现场数据的变化反映到实时数据库中的相关变量，例如，画面中有一个指针元素，将它的偏转角度与某个变量关联，就可以观测到指针随实时飞行数据的变化而同步偏转；

S6、在首页工具栏中选择切换至代码生成界面，将设计完毕的模型和资源生成C代码，并生成该设计过程对应的日志文件和映射文件，通过读取图元对应的xml文件，生成C代码；

S7、切换至工程管理界面，显示人机交互界面系统运行中的全部数据信息，在工程管理界面对系统运行过程中的数据信息进行处理。

通过图形化建模的方式对控制算法进行编程，实现了一种“所见即所得”的人机交互效果，提供了大量通用控件库和和航空航天相关的专用控件库，同时，还支持用户封装自定义的控件库。降低了对操作人员编程能力的要求，简化了人机界面系统的操作。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，其特征在于，包括：

数据处理模块；数据处理模块包括参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块，参数设定模块设定人机交互界面系统所用的通用配置以及图元基本参数；图元编辑模块用于根据用户选择拖拽和参数设定进行图元编辑生成定制化图元，以及存储航空航天的基础图元和行业标准元器件；动画模拟模块用于建立人机交互界面系统中图元对象的变化属性与实时数据库变量的对应关系，并根据事件驱动动态效果演示事件对应的场景；数据处理模块用于处理参数设定模块、动画模拟模块和图元编辑模块产生传输的数据，图元对象的变化属性包括大小、旋转、颜色、位置和输入值的特征参数；

工程管理模块；工程管理模块用以将所有的配置和操作以工程文件的形式存储，以及分类组织各种数据和对人机交互界面系统相关文件进行操作；

代码生成模块；代码生成模块用于将设计好的模型和资源生成C代码，并生成对应的日志文件和映射文件；

页面显示模块；页面显示模块用于将数据处理模块中产生的状态信息和结果信息以文本或图像的形式显示到页面显示模块的人机界面上。

2.根据权利要求1所述的飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，其特征在于，图元编辑模块包括图元控件库子模块和图元生成子模块，图元控件库子模块用于存储航空航天的基础图元和行业标准元器件；图元生成子模块用于根据用户选择拖拽和参数设定进行图元编辑，生成定制化图元。

3.根据权利要求1所述的飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，其特征在于，页面显示模块包括首页界面、编辑设定界面、工程管理界面、编程界面、动画模拟界和代码生成界面，首页界面用于显示人机交互界面系统包含的所有信息，编辑设定界面设有参数交互接口，用于用户设定人机交互界面系统所用的通用配置和基本参数；工程管理界面用于显示工程文件组织架构以及进行文件操作；编程界面设有编程接口，用于用户通过拖拽或参数设定进行图形化编程，生成定制化图元；动画模拟界面设有模拟接口，用于对生成的图元进行验证工作；代码生成界面用于显示生成的C代码。

4.根据权利要求1所述的飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，其特征在于，通用配置包括显示所有项目文件的列表、文件相关操作和画布大小定义；图元基本参数包括基本信息定义、文本信息定义和背景颜色定义。

5.飞行驾驶舱人机交互界面的开发方法，其特征在于，包括：

S1、安装如权利要求1-4任一项所述的飞行驾驶舱人机交互界面的开发系统，并打开开发系统进入首页界面；

S2、点击首页界面的工具栏按钮选择切换进入编辑设定界面，设定文件项目的基本参数，设定好文件基本信息后切换到编程界面；文件项目的基本参数包括文件名和存储路径；

S3、在编程界面的图元控件库列表中选择图元对象，并拖拽至编程界面的编程区域内进行图形化编程；

S4、查看图元基础结构、图层信息和图元对象的变化属性的参数交互接口，对编程区域内的图元进行编辑操作；

S5、动画模拟界面通过动画模拟接口对S4中设计好的模型进行验证；

S6、点击工具栏按钮选择切换至代码生成界面，将设计好的模型和资源生成C代码，并生成设计过程对应的日志文件和映射文件，通过读取图元对应的xml文件，生成C代码；

S7、切换至工程管理界面，显示人机交互界面系统运行中的全部数据信息，在工程管理界面对系统运行过程中的数据信息进行处理。