CN202361995U - 一种电子水平位置指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子水平位置指示器，包括若干个与系统处理控制板相连的导航传感器，所述处理控制板通过信号接口板与导航传感器连接；所述处理控制板分别与控制面板和显示器相连，处理控制板并与系统储存器相连。是集成多种现有的导航传感器设备，包括磁罗盘、甚高频全向信标系统、测距机、仪表着陆系统、自动定向仪与全球定位系统传感器，同时使用计算机技术处理从不同的传感器上传的多种数据，使用不同的电子导航数据库，利用电子显示器为飞行员提供直观的图形用户界面，其优势是提供了综合化的导航信息显示能力，减少了座舱仪表的数量，降低了仪表操控的复杂度，减轻了飞行员的工作负担，提高了飞行导航精度和安全性。

Description

一种电子水平位置指示器

技术领域

本实用新型涉及飞机仪表显示领域，特别是涉及一种用于飞机导航的水平位置信息显示仪表。

技术背景

水平位置指示器是飞机主要的导航装置之一，为飞行员提供飞机在水平面内的位置信息显示。为了满足飞行过程中的高导航精度与安全性的要求，需要为飞行员提供大量的水平位置导航信息。这些信息包括飞行阶段时的飞机位置信息，当前航向信息，距离导航台的距离信息，相对于导航台的方位角度信息，着陆阶段时的进近与着陆引导信息。飞行员需要在共同的地理参考坐标系中处理所有的导航信息，当这些信息以不同的显示格式显示在数量众多的不同的仪表显示器上时，会使飞行员耗费大量的认知和操作。

传统的飞机仪表系统都装备数量众多的用于控制飞机传感器和显示导航信息的机电式分立显示仪表。例如，磁罗盘、航向指示器，水平偏差指示器、垂直偏差指示器与无线电磁指示器，飞行员必须通过仪表板上提供的不同显示格式的独立显示器观察水平位置信息。每一种仪表只显示相应的飞行导航信息。飞行员需要观察和控制来自大量导航传感器源的种类繁多的水平位置信息，同时在脑海中集成这些信息并确定他们的相互关系，以指导飞行操控。

最近几年，航空电子系统设计者们不断的提出改善可靠性与功能性的航空电子系统。当代的商务或私人飞机的航空电子系统都陆续装备电子飞行仪表，这种电子仪表使用电子显示方式替代原有的机电式仪表，但是导航信息仍然是独立显示在不同的仪表上，飞行员仍需要大量的精力来观察和处理。目前的实际应用中存在以下问题：

1)传统的座舱控制系统与座舱仪表板无法提供关于磁罗盘，甚高频全向信标系统、仪表着陆系统、自动定向仪、全球定位系统和测距机等多种导航传感器设备的集成。所以，如果发生传感器或显示故障，飞行员被迫通过手动切换显示和控制。

2)飞行员被迫观察和处理多个导航显示仪表来获得所有与导航信息显示或控制相关联的数据，增加飞行员的工作负担，压力与疲劳度。

3)通常飞机座舱中的物理空间时非常有限，过多的控制和显示仪表通常占用飞机座舱内大量的物理空间。

4)过多的仪表显示及分立设备增加了机载导航仪表系统重量。

以上问题表明，机载导航仪表显示系统迫切需要一种用于显示完整的水平位置导航信息的改进的电子飞行仪表系统，能够充分利用当代计算机系统强大的数据处理和图形显示能力，具备多导航传感器信息源的集成处理与显示功能，同时符合飞行员的操作习惯，减轻飞行员长时间的仪表监控、数据比较与脑力计算负担。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电子水平位置指示器，该指示器能够提供综合化的水平导航信息显示与控制，在发生传感器或显示故障时，能够及时了解当前信息，及时作出处理；飞行员无需被迫观察和处理多个与导航信息显示或控制相关联的数据，减轻了飞行员的工作负担；指示器占用飞机座舱仪表板的物理空间小，重量轻，可靠性高，成本低。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种电子水平位置指示器，包括若干个与系统处理控制板相连的导航传感器，所述处理控制板通过信号接口板与导航传感器连接；所述处理控制板分别与控制面板和显示器相连，处理控制板并与系统储存器相连。

本实用新型进一步的特征在于：

所述导航传感器为磁罗盘传感器、甚高频全向信标系统传感器、仪表着陆系统传感器、全球定位系统传感器、自动定向仪传感器与测距机传感器。

所述信号接口板包括总线数据接收和发送的信号接口以及电源输入接口。

所述控制面板上设置有航向预选择、航道预选择、导航模式选择、方位信息显示选择和频率选择可操作控件。

本实用新型具有下述特点：

1)采取了集中的数据链路方式比传统的单点连接方式减少了线缆种类和数量。

2)处理控制板接收来自各个传感器的数字信号，经处理后在电子显示器上生成可视化的指示器，同时接收控制面板的操控指令，简化了飞行员操作方式。因此，极大减轻了飞行员的工作负担。

3)综合化的电子水平位置指示器使用电子显示器集中显示方式减少了座舱机电式显示仪表的数量，为飞行员提供综合化的水平位置导航信息，而且显示内容丰富，图形化的显示界面更加直观，易于理解。

附图说明

图1为电子水平位置指示器组成框图。

图2为操作控制面板的前视图。

具体实施方式

如图1所示，为电子水平位置指示器组成框图，主要由一个处理控制板，一个电子显示器，一个存储器，一个控制面板以及由磁罗盘、甚高频全向信标系统、仪表着陆系统、自动定向仪、全球定位系统与测距机组成的导航传感器系统。其中，导航传感器系统分别通过信号接口板与处理控制板连接，信号接口板包括总线数据接收和发送的信号接口以及电源输入接口。

处理控制板由中央处理单元、只读存储器、内存与显示控制器组成，用于接收各个导航源的水平位置导航信息，处理并生成图形显示信号，同时，接收控制面板的操作数据，处理并发送给导航传感器。信号接口板为电子水平位置指示器提供各种导航传感器的数字、总线数据接收和发送的信号接口以及电源输入接口。导航传感器系统包括磁罗盘、以及数量可配置的甚高频全向信标系统、仪表着陆系统、全球定位系统、自动定向仪与测距机。存储器用于存储各类导航数据库信息。控制面板用于为飞行员提供预选航道、预选航向、导航模式选择、方位信息显示选择与频率选择功能。电子显示器用于导航信息图形用户界面显示。

如图1所示，处理控制板接收的信号来自磁传感器数据链路、甚高频全向信标系统数据链路、仪表着陆系统数据链路、全球定位系统数据链路、自动定向仪数据链路以及测距机数据链路。这些数据链路可以是遵循RS-422标准的串行数据总线，也可以使用其他总线格式进行信号通信。集中的数据链路方式比传统的单点连接方式减少了线缆种类和数量。

处理控制板接收来自控制面板的操作控制数据，通过数据接口分别控制导航传感器的工作状态。这些控制数据表示控制面板支持的输入设备的可驱动的操作。

处理控制板接收来自各个传感器的数字信号，经处理后在电子显示器上生成可视化的指示器，为飞行员提供集成式综合化的水平位置导航信息。极大减少了传统机电式仪表的数量，并将所有导航数据转换为相同的显示格式，同时信息的显示与排列符合飞行员的观察和操控习惯，允许飞行员以最小的认知操作处理飞机的水平位置信息。因此，极大减轻了飞行员的工作负担。

如图2所示，控制面板提供航向预选择1，航道预选择5，导航模式选择3与方位信息显示选择2与频率选择4的可操作控件。

航向预选择用于选择一个期望的航向。具体实现时，可以使用一个具有集成按键功能的旋钮控件。预选航向是飞行员驾驶飞机飞行在期望的方向上，当飞行员通过旋钮操作到期望的航向后，电子水平位置指示器上的航向预选值给出反馈显示。当缓慢旋转旋钮时，单一的旋转触发预选航道值以步进1度改变；当快速旋转旋钮时，预选航向值每次旋转以2度的步进改变，当按下旋钮的按键时，预选航向值设置为当前航向值。

同样，航道预选择用于选择一个期望的航道。预选航道是飞行员驾驶飞机飞行在期望的航道上，当飞行员通过旋钮操作到期望的航道后，电子水平位置指示器上的航道预选值给出反馈显示。当缓慢旋转旋钮时，单一的旋转触发预选航道值以步进1度改变；当快速旋转旋钮时，预选航道值每次旋转以2度的步进改变，当按下旋钮的按键时，预选航道值设置为当前航道值。

导航模式选择为飞行员提供多类导航源信息显示的切换操作，选择其中一种导航源作为主导航设备，其他导航设备提供辅助导航功能，使飞行员能够在不同的飞行阶段选择合适的导航信息显示在电子水平位置指示器上。例如，在飞行中可显示甚高频全向信标系统导航或全球定位系统导航信息。在飞机着陆阶段，可使用仪表着陆系统导航。

方位信息显示选择用于为飞行员提供不同导航模式下的实际方位信息显示，包括导航模式标识、导航台标识码、飞机相对于导航台的方位角和飞机相对于导航台的距离。

频率选择则用于控制不同的导航源的工作状态，使其工作在可接收导航台信号的频段上。

电子显示器为飞行员提供了不同类型的导航信息显示功能，这些飞行信息通过控制面板选择的导航方式，分别显示在显示器上。具体显示内容如下：

机载甚高频全向信标系统接收机接收地面甚高频全向信标台发射的方位信息，并通过电子水平位置指示器上的指针指示出从飞机到甚高频全向信标台的磁方位角。同时飞行员可通过航道选择器选择一条要飞的方位线，即预选航道，飞机沿着预选航道可以飞向或飞离甚高频全向信标系统台，并通过偏离指示器指出飞机偏离预选航道的方向和角度。

测距机测量飞机到地面导航台的斜距。它与甚高频全向信标系统结合，可以有效的进行区域导航，引导飞机飞往地面导航台作用范围内的任意地点。本实用新型将距离信息显示在电子水平位置指示器内，替代传统的距离显示器。

仪表着陆系统能为飞行员提供进近和着陆的引导信息，保证飞机安全进近与着陆。机载仪表着陆系统系统分为三个分系统，提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标。本实用新型的电子水平位置指示器的通过偏离杆指示出飞机相对于航向道的偏离值，同时通过垂直偏差指针指示飞机相对于下滑面的偏离值，替代了传统的航向偏差指示器和垂直下滑指示器。根据接收到的信标台信号，通过显示“I”，“M”，“O”字符来分别表示飞机当前的内、中、外信标台，使飞行员能够一目了然的判断出当前的距离。而传统的机载指点信标接收机收到发射信号后，分别使座舱仪表板上不同颜色的识别灯亮，同时通过不同音调的频率和识别码来判断飞机在哪个信标台上空。

机载自动定向仪系统接收地面导航台的信号，将飞机纵轴方向(航向)相对于导航台的方位角，通过自动定向仪方位角指针显示在电子显示器上。本实用新型中，使用电子水平位置指示器替代传统的无线电磁指示器功能。

传统的全球定位系统导航只涉及结合导航地图显示当前经纬度信息。本实用新型中，全球定位系统提供飞行管理导航功能，根据设定的起始地与目的地位置信息，确定将要飞行的预选航道，通过全球定位系统获得当前飞机所在位置信息，并通过方位指针指示飞机当前位置到目的地的方位指向，同时显示飞机偏离预定航道的距离信息，以及飞机距离目的地的距离信息。

本实用新型提供的综合化的电子水平位置指示器使用电子显示器集中显示方式减少了座舱显示仪表数量，简化了飞行员操作方式，而且显示内容丰富，图形化的显示界面更加直观，易于理解。并且将所有的导航信息以相同的显示格式显示在共同的参考坐标系中处理，避免飞行员同时观察多个导航仪表信息，极大减轻了飞行员的工作负担。

Claims (4)

1.一种电子水平位置指示器，其特征在于：包括若干个与系统处理控制板相连的导航传感器，所述处理控制板通过信号接口板与导航传感器连接；所述处理控制板分别与控制面板和显示器相连，处理控制板并与系统储存器相连。

2.根据权利要求1所述的一种电子水平位置指示器，其特征在于：所述导航传感器为磁罗盘传感器、甚高频全向信标系统传感器、仪表着陆系统传感器、全球定位系统传感器、自动定向仪传感器与测距机传感器。

3.根据权利要求1所述的一种电子水平位置指示器，其特征在于：所述信号接口板包括总线数据接收和发送的信号接口以及电源输入接口。

4.根据权利要求1所述的一种电子水平位置指示器，其特征在于：所述控制面板上设置有航向预选择(1)、航道预选择(5)、导航模式选择(3)、方位信息显示选择(2)和频率选择(4)的可操作控件。

Images