CN208589056U - 一种航空机载三维合成视景模组 - Google Patents

Abstract

一种航空机载三维合成视景模组，包括3U显控机箱，以及CPCI 3U图形处理板、LVDS图形扩展板、429数据通信板、电源板和母板。CPCI 3U图形处理板卡包括采用板载设计的高性能低功耗处理器、内存、硬盘；429数据通信板包括数字处理器、可编程逻辑器件和ARINC429驱动芯片；LVDS扩展板包括电源模块、LVDS输入接口、4×LVDS信号扩展模块、4×LVDS信号增强模块以及十路LVDS输出接口；电源板包括电源隔离模块、电源转换模块；母板包括芯片组和两个PCIe总线连接器。融合处理生成二维矢量或三维合成视景地图，接收惯性导航部件的总线数据，实时向显示控制分系统和飞行仪表系统输出航图信息。

Description

一种航空机载三维合成视景模组

技术领域

本实用新型涉及合成视景，特别是涉及一种航空机载三维合成视景模组。

背景技术

在现代航空电子系统中，三维合成视景模组提供有立体背景地图的信息显示控制系统，包括：显示控制系统承担着航电系统的三维图像处理\集中显示和集中管理任务，并提供两维/三维电子地图背景和危险地形提示，还承担机场求近计算和航迹绘制等任务。现有航空机载三维合成视景模组主要由图形处理板、低压差分信号(Low VoltageDifferential Single，缩略词为LVDS)、429数据通信板组成，其中的不足与缺陷如下：视频帧速率低，LVDS传输距离短。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种航空机载三维合成视景模组。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种航空机载三维合成视景模组，包括3U显控机箱，以及设置在所述3U显控机箱內的紧凑型外设部件互连标准(Compact Peripheral Component Interconnect，缩略词为CPCI)3U图形处理板、低压差分信号(Low Voltage Differential Single，缩略词为LVDS)图形扩展板、429数据通信板、电源板，以及母板。

这种航空机载三维合成视景模组的特点是：

所述CPCI 3U图形处理板包括采用板载设计的高性能低功耗处理器、内存、硬盘，支持传导加固，最大限度地确保系统的高可靠性，通过采用3U标准的CPCI总线与机载合成视景装置的综合显示器连接，综合显示器的SATA III外部接口与设有存储外部数据库的存储器的处理器连接，图形处理板卡上设置采用3U标准的CPCI接口，支持多路复合视频输入，视频信号进入图形处理板卡后解码为BT.656标准的数据信息，再采用H.264压缩算法对数据进行帧率可达全实时25帧/秒的采集和H.264压缩，压缩格式支持D1、HD1和CIF，最终通过采用3U标准的CPCI总线传输给LVDS图形扩展板。

所述LVDS图形扩展板包括电源模块、LVDS输入接口、4×LVDS信号扩展模块、4×LVDS信号增强模块，以及十路LVDS输出接口，通过采用3U标准的CPCI总线与所述CPCI 3U图形处理板的GPU连接，其功能是将一路LVDS输入扩展为四路LVDS输出，实现显示信号扩展和增强功能，降低功耗，通过显控机箱叠加周边键字符、距离刻度、航向刻度、俯仰刻度、横滚刻度、水平线、速度矢量、升降率、高度、导航航路轨迹和态势信息，满足高性能数据传输应用的需要，为液晶屏显示性能的环境测试提供足够多、足够稳定的信号源。

所述429数据通信板包括依次连接的数字处理器、可编程逻辑器件和ARINC429总线协议芯片，通信板卡上设置与数字处理器连接的采用3U标准的CPCI接口，所述ARINC429总线协议芯片与所述CPCI 3U图形处理板的PCI连接，还与所述母板连接，且CPCI接口设有针孔连接器，是航空电子系统的高效可靠的通信平台，用于航空电子系统内各设备间大量数据信息的传输。

所述电源板包括设置在外部供电源与机器供电源之间的电源隔离模块、28V DC转5V DC电源转换电路模块，为各个组成部件以及其他数字或模拟负载提供供电，所述28V DC转5V DC电源转换模块包括LTC1624、MOS管、LM2611和LTC3728，可承受机载供电系统的电压波动，外部供电源电压变化较大时起到隔离作用，保护整机供电性能不受损坏。

所述母板是主电路板，包括为主电路板提供通用平台和额外功能的芯片组和两个周边元件连接表达(Peripheral Component Interconnect express，缩略词为PCIe)总线连接器，每个PCIe总线连接器具有用于一组串行数据路线的接触位置，在母板中形成专用总线，供处理器、显卡及存储器接合。

本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述3U显控机箱是3U 1/2 ART CPCI加固机箱，尺寸为长180mm×宽120mm×高168mm，包括前面板、后面板、侧板及手柄，所有零件采用螺钉连接，所述前面板安装有手柄、外接插座、搭铁端子、锁钩、铭牌，机箱面板上设有三个接口：EX1为电源接口、EX2为ARINC429总线的RS422输入、输出接口，用于接收显控计算机发送的控制指令和飞行参数，以及将导航航路轨迹和态势信息的地理坐标经、纬度数据发送至CPCI 3U图形处理板，由CPCI 3U图形处理板计算转换成屏幕二维坐标值返回显控机箱，使导航航路轨迹和态势信息与地图画面对准；EX3为输出接口，用于输出四路LVDS视频信号。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型提供两维/三维电子地图背景，承担三维图像处理和数字信息处理任务，融合处理生成二维矢量或三维合成视景地图，接收惯性导航部件的总线数据，通过接收经纬度、航向、北京时间、飞行航路信息等数据实时向显示控制分系统和飞行仪表系统输出航图信息，实现多功能信息提示和处理能力，为飞行员提供可视化的飞行场景信息，尤其提高飞行员处于云雾或夜间飞行时高效获得和处理所需信息的能力，有效减轻工作负荷。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的组成方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型进行说明。

一种如图1所示的航空机载三维合成视景模组，包括3U显控机箱，以及设置在3U显控机箱內的CPCI 3U图形处理板1、LVDS图形扩展板2、429数据通信板3、电源板4，以及母板5。

CPCI 3U图形处理板1包括采用板载设计的高性能低功耗处理器、内存、硬盘，支持传导加固，最大限度地确保系统的高可靠性，通过采用3U标准的CPCI总线与机载合成视景装置的综合显示器7连接，综合显示器7的SATA III外部接口与设有存储外部数据库6的存储器的处理器连接，图形处理板卡上设置采用3U标准的CPCI接口，支持多路复合视频输入，视频信号进入图形处理板卡后解码为BT.656标准的数据信息，再采用H.264压缩算法对数据进行帧率可达全实时25帧/秒的采集和H.264压缩，压缩格式支持D1、HD1和CIF，最终通过采用3U标准的CPCI总线传输给LVDS图形扩展板。

LVDS图形扩展板2包括电源模块、LVDS输入接口、4×LVDS信号扩展模块、4×LVDS信号增强模块，以及十路LVDS输出接口，通过采用3U标准的CPCI总线与CPCI 3U图形处理板的GPU连接，其功能是将一路LVDS输入扩展为四路LVDS输出，实现显示信号扩展和增强功能，降低功耗，通过显控机箱叠加周边键字符、距离刻度、航向刻度、俯仰刻度、横滚刻度、水平线、速度矢量、升降率、高度、导航航路轨迹和态势信息，满足高性能数据传输应用的需要，为液晶屏显示性能的环境测试提供足够多、足够稳定的信号源。

429数据通信板3包括依次连接的数字处理器、可编程逻辑器件和ARINC429总线协议芯片，通信板卡上设置与数字处理器连接的采用3U标准的CPCI接口，ARINC429总线协议芯片与CPCI 3U图形处理板的PCI接口连接，还与母板连接，且CPCI接口设有针孔连接器，是航空电子系统的高效可靠的通信平台，用于航空电子系统内各设备间大量数据信息的传输。

电源板4包括设置在外部供电源与机器供电源之间的电源隔离模块、28V DC转5VDC电源转换电路模块，为各个组成部件以及其他数字或模拟负载提供供电，28V DC转5V DC电源转换模块包括LTC1624、MOS管、LM2611和LTC3728，可承受机载供电系统的电压波动，外部供电源电压变化较大时起到隔离作用，保护整机供电性能不受损坏。

母板5是主电路板，包括为主电路板提供通用平台和额外功能的芯片组和两个PCIe总线连接器，每个PCIe总线连接器具有用于一组串行数据路线的接触位置，在母板中形成专用总线，供处理器、显卡及存储器接合。

3U显控机箱是3U 1/2 ART CPCI加固机箱，尺寸为长180mm×宽120mm×高168mm，包括前面板、后面板、侧板及手柄，所有零件采用螺钉连接，前面板安装有手柄、外接插座、搭铁端子、锁钩、铭牌，机箱面板上设有三个接口：EX1为电源接口、EX2为ARINC429总线的RS422输入、输出接口，用于接收显控计算机发送的控制指令和飞行参数，以及将导航航路轨迹和态势信息的地理坐标经、纬度数据发送至CPCI 3U图形处理板，由CPCI 3U图形处理板计算转换成屏幕二维坐标值返回显控机箱，使导航航路轨迹和态势信息与地图画面对准；EX3为输出接口，用于输出四路LVDS视频信号。

本具体实施方式对任意幅面的二维矢量数据、三维地形数据、卫星遥感图像的快速生成和平滑显示画面，通过二维/三维切换，可以显示三维航图和三维视角。

地形高程告警包括根据飞机位置、航向和自定义的搜索距离、宽度、安全高度分析计算高于飞行高度的地形，进行俯视、通视和剖视地形彩带的地形告警显示，同时给出飞机到达最近地形障碍物的飞行距离和时间的提示；对危险地形着色渲染告警，当地表凸起地形与载机的垂直距离小于安全裕度值时，该区域显示为红色；三维地图生成的是直观的与现实世界逼真的地形，三维显示效果类似于与飞行器捷联的观测器的观察效果，能形象直观的反映飞行器前方的地形地貌，地表采用了高精度的卫星影像数据作为地理信息背景，真实表现地表信息，给飞行员提供最直接、最具真实感和最丰富的信息。

态势显示包括从外部接受态势信息，在三维地图上显示态势图，增加感知与理解，对环境等信息实时掌握，以把握态势全局。航图画面叠加显示载机当前装订的航线和导航点数据；航路点用一个半径12像素圆圈及12×12像素的航路点数字表示，三维视角具有通视、左侧视、右侧视和尾随地面显示功能，飞行员可以通过不同视角观察周边环境。

根据加载的航线信息，将航线按一定的管道宽绘制成三维的飞行管道，在三维地图模式下，引导飞行员操纵飞机沿管道飞行，画面中显示离载机最近的三个机场图标和名称并以1Hz频率闪烁；根据地面反馈的机场的诸如天气的信息，以及载机姿态在着陆图上实时绘出飞机符号，为飞行员提供航向道、下滑道和复飞点，着陆点等信息，指示引导飞机进场着陆。

北向/航向切换和方向基准选择，选择航向时，画面正上方为航向；选择北向时，画面正上方为北向，默认航向。具有地图漫游显示的功能和地名防拥的功能，地图显示信息跟随地面比例尺的变化而进行适当的过滤处理。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种航空机载三维合成视景模组，包括3U显控机箱，以及设置在所述3U显控机箱內的CPCI 3U图形处理板、LVDS图形扩展板、429数据通信板、电源板和母板，其特征在于：

所述CPCI 3U图形处理板包括采用板载设计的高性能低功耗处理器、内存、硬盘，通过采用3U标准的CPCI总线与机载合成视景装置的综合显示器连接，综合显示器的SATA III外部接口与设有存储外部数据库的存储器的处理器连接，图形处理板卡上设置采用3U标准的CPCI接口；

所述LVDS图形扩展板包括电源模块、LVDS输入接口、4×LVDS信号扩展模块、4×LVDS信号增强模块，以及十路LVDS输出接口，通过采用3U标准的CPCI总线与所述CPCI 3U图形处理板的GPU连接；

所述429数据通信板包括依次连接的数字处理器、可编程逻辑器件和ARINC429总线协议芯片，通信板卡上设置与数字处理器连接的采用3U标准的CPCI接口，所述ARINC429总线协议芯片与所述CPCI 3U图形处理板的PCI接口连接，还与所述母板连接，且CPCI接口设有针孔连接器；

所述电源板包括设置在外部供电源与机器供电源之间的电源隔离模块、28V DC转5VDC电源转换电路模块，所述28V DC转5V DC电源转换模块包括LTC1624、MOS管、LM2611和LTC3728；

所述母板是主电路板，包括为主电路板提供通用平台和额外功能的芯片组和两个PCIe总线连接器，每个PCIe总线连接器具有用于一组串行数据路线的接触位置，在母板中形成专用总线。

2.如权利要求1所述的航空机载三维合成视景模组，其特征在于：

所述3U显控机箱是3U 1/2 ART CPCI加固机箱，包括前面板、后面板、侧板及手柄，所有零件采用螺钉连接，所述前面板安装有手柄、外接插座、搭铁端子、锁钩、铭牌，机箱面板上设有三个接口：EX1为电源接口、EX2为ARINC429总线的RS422输入、输出接口。