UA56876A

UA56876A - Computer system of an aircraft visual control

Info

Publication number: UA56876A
Application number: UA2002108289A
Authority: UA
Inventors: Володимир Михайлович Гусятін; Владимир Михайлович Гусятин; Олександр Аркадійович Янковський; Александр Аркадьевич Янковский
Original assignee: Володимир Михайлович Гусятін; Владимир Михайлович Гусятин; Олександр Аркадійович Янковський; Александр Аркадьевич Янковский
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2003-05-15

Abstract

A computer system of an aircraft visual control has a former of display signals, a control block, graphical special processor for visualizing systems, computing unit for 3D-objects, communication block for communication with the airborne computer, first and second units for calculating quick geometrical transformations. This invention provides forming of high-realistic image of extra-cockpit situation, increase of safety of flight.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до авіаційної техніки з застосуванням програмно-апаратних засобів і може бути 2 використане в автоматичних системах керування літальним апаратом (ЛА) незалежно від метесумов і часу доби.The invention relates to aviation technology using hardware and software and can be used in automatic aircraft control systems regardless of weather conditions and time of day.

Відома телевізійна система для рулювання, злету і посадки літаків у складних метеоумовах (див. пат. РФA well-known television system for taxiing, take-off and landing of aircraft in difficult weather conditions (see patent of the Russian Federation

Мо2019472 по МПК В64Е1/18, бюл. Мо17, 1994). Система має наземне обладнання і бортове обладнання.Mo2019472 according to IPC B64E1/18, bull. Mo17, 1994). The system has ground equipment and onboard equipment.

Бортове обладнання містить об'єктив із приводом, датчик типу кут-код, схему керування, телекамеру, хронизатор, блок селекції, блок обчислень параметрів руху літака, пристрій відображення інформації, пульт 70 керування і порядку двох десятків найменувань наземної апаратури.The on-board equipment includes a lens with a drive, an angle-code type sensor, a control circuit, a television camera, a timer, a selection block, a block for calculating aircraft movement parameters, an information display device, a 70 control panel and about two dozen names of ground equipment.

Однак, це технічне рішення по-перше призначене тільки для літаків, по-друге занадто громіздко, і основне - пристрій функціонує тільки в межах зони аеропорту, за умови, що аеродром повинний мати спеціальне обладнання, крім того, в особливо складних метеоумовах, коли немає чіткої видимості сигнальних вогнів, система непрацездатна. 12 Найбільш близьким по сукупності істотних ознак є інтегральний пілотажно-навігаційний дисплей (див. пат.However, this technical solution, firstly, is intended only for airplanes, secondly, it is too cumbersome, and the main thing is that the device functions only within the airport zone, provided that the airport must have special equipment, in addition, in particularly difficult weather conditions, when there is no clearly visible signal lights, the system is inoperable. 12 The closest in terms of essential characteristics is the integrated pilotage and navigation display (see pat.

РФ Мо2014250 по МПК В64Е1/18, бюл. Мо11, 1994). Пристрій містить блоки формування: обрію, лінії на плоскій поверхні, рельєфу місцевості. Блоки формування силуету псевдооб'емньїх графічних образів польоту і інші формувачи (12 найменувань), що не мають відносини до що заявляється. Кабінний відеотермінал, виконує функції якого у винаході, що заявляється, формувач сигналів зображення, пілотажно-навігаційний комплекс,RF Mo2014250 according to IPC B64E1/18, bull. Mo11, 1994). The device contains formation blocks: horizon, lines on a flat surface, terrain relief. Blocks for forming the silhouette of pseudo-volume graphic images of flight and other formers (12 items) that have no relation to what is claimed. Cabin video terminal, which functions in the claimed invention, image signal generator, pilotage and navigation complex,

Індикатор на лобове скло, і пульт керування повітряним рухом.An indicator on the windshield, and an air traffic control panel.

По описаному патенту у випадках польоту вночі, у складних метеоумовах при відсутності гарної видимості, а також при повній відсутності видимості пілот, унаслідок відсутності візуального контакту з поверхнею землі та реалістичного зображення позакабінних обставин, піддається серйозному психофізіологічному навантаженню, що утруднює прийняття правильних рішень при керуванні ЛА і може привести до авіакатастрофи. 29 В основу винаходу поставлена задача створення такої обчислювальної системи візуального керування « літальним апаратом, що дозволяла б, за рахунок нового схемного рішення системи формування високореалістичного зображення позакабінних обставин, підвищити безпеку польотів.According to the described patent, in cases of flight at night, in difficult weather conditions in the absence of good visibility, as well as in the complete absence of visibility, the pilot, due to the lack of visual contact with the surface of the earth and a realistic image of the circumstances outside the cabin, is subjected to serious psychophysiological stress, which makes it difficult to make the right decisions when controlling the aircraft and can lead to a plane crash. 29 The invention is based on the task of creating such a computing system for visual control of an aircraft, which would allow, due to a new schematic solution of the system for forming a highly realistic image of circumstances outside the cabin, to increase the safety of flights.

Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо в обчислювальну систему візуального керування літальним апаратом, що містить, формувач сигналів зображення і блок керування, відповідно до винаходу, ее, 30 введені графічний спецпроцесор для систем візуалізації, блок обчислень по ЗО - об'єктам, блок зв'язку з - бортовим комп'ютером, зв'язаний двунапрямлено з блоком керування, перший пристрій для обчислення швидких геометричних перетворень, зв'язаний двунапрямлено з блоком керування, другим входом - із блоком со зв'язку з бортовим комп'ютером, а виходом з другим пристроєм для обчислень швидких геометричних Ге) перетворень, із графічним спецпроцесором для систем візуалізації і блоком обчислень по ЗО - об'єктам, другі 35 входи яких зв'язані з виходом блоку керування, третій вхід якого зв'язаний з першим виходом графічного о спецпроцесора для систем візуалізації, четвертий вхід - з першим виходом блоку обчислень по ЗО - об'єктам, а п'ятий вхід зв'язаний двунапрямлено з формувачем сигналів зображення, другий і третій входи якого зв'язані, відповідно з другими виходами блоку обчислень по ЗО - об'єктам і графічного спецпроцесора для систем « візуалізації і з першим виходом другого пристрою для обчислення швидких геометричних перетворень, другий З 70 вхід якого зв'язаний із шостим входом блоку керування. с Таким чином, введення в схему системи блоку обчислень по 3ЗО-об'єктам, блоку зв'язку з бортовим з» комп'ютером, першого і другого пристроїв для обчислень швидких геометричних перетворень, та графічного спецпроцесора для систем візуалізації дозволили значно підвищити безпеку польотів при мінімальних апаратних витратах на її виготовлення. 45 На фіг.1 зображена структурна схема обчислювальної системи візуального керування літальним апаратом; і-й на фіг.2 - структурна схема першого пристрою для обчислення швидких геометричних перетворень, на фіг.З -Such a technical result can be achieved if a special graphics processor for visualization systems, a block of calculations on ZO - objects, a block of communication with - the on-board computer, bidirectionally connected to the control unit, the first device for calculating fast geometric transformations, bidirectionally connected to the control unit, the second input - to the on-board computer communication unit, and an output with a second device for calculations of fast geometric Ge) transformations, with a special graphic processor for visualization systems and a block of calculations on ZO - objects, the second 35 inputs of which are connected to the output of the control unit, the third input of which is connected to the first output of the graphic of a special processor for visualization systems, the fourth input - with the first output of the block of calculations on ZO - objects, and the fifth input is bidirectionally connected to the signal generator in the image, the second and third inputs of which are connected, respectively, with the second outputs of the block of calculations on ZO - objects and the special graphic processor for "visualization systems" and with the first output of the second device for calculating fast geometric transformations, the second input of which is connected connected to the sixth input of the control unit. c Thus, the introduction into the system scheme of a block of calculations on 3ZO-objects, a block of communication with an on-board computer, the first and second devices for calculating fast geometric transformations, and a special graphic processor for visualization systems made it possible to significantly increase flight safety with minimal hardware costs for its production. 45 Fig. 1 shows a structural diagram of a computer system for visual control of an aircraft; and in Fig. 2 - a structural diagram of the first device for calculating fast geometric transformations, in Fig. 3 -

Ге»! структурна схема другого пристрою для обчислення швидких геометричних перетворень, на фіг.4 - структурна схема графічного спецпроцесора для систем візуалізації. бо Обчислювальна система візуального керування літальним апаратом містить формувач 1 сигналів -і 20 зображення, блок 2 керування, графічний спецпроцесор З для систем візуалізації, блок 4 обчислень по ЗО - об'єктам, блок 5 зв'язку з бортовим комп'ютером, перший пристрій б для обчислення швидких геометричних с перетворень, другий пристрій 7 для обчислення швидких геометричних перетворень. Блок 5 зв'язку з бортовим комп'ютером, зв'язаний двунапрямлено з блоком 2 керування, перший пристрій 6 для обчислення швидких геометричних перетворень, зв'язаний двунапрямлено з блоком 2 керування, другим входом - із блоком 5 зв'язку з бортовим комп'ютером, а виходом з другим пристроєм 7 для обчислень швидких геометричних перетворень, із в. графічним спецпроцесором З для систем візуалізації і блоком 4 обчислень по ЗО - об'єктам, другі входи яких зв'язані з виходом блоку 2 керування, третій вхід якого зв'язаний з першим виходом графічного спецпроцесора З для систем візуалізації, четвертий вхід - з першим виходом блоку 4 обчислень по ЗО - об'єктам, а п'ятий вхід зв'язаний двунапрямлено з формувачем 1 сигналів зображення, другий і третій входи якого зв'язані, відповідно 60 з другими входами блоку 4 обчислень по ЗО - об'єктам і графічного спецпроцесора З для систем візуалізації і з виходом другого пристрою 7 для обчислення швидких геометричних перетворень, другий вихід якого зв'язаний із шостим входом блоку 2 керування.Gee! structural diagram of the second device for calculating fast geometric transformations, Fig. 4 is a structural diagram of a special graphic processor for visualization systems. because the computer system of visual control of the aircraft contains a generator 1 of signals and 20 images, a control unit 2, a graphic special processor Z for visualization systems, a unit 4 of calculations on ZO - objects, a unit 5 of communication with the on-board computer, the first device b for calculating fast geometric c transformations, the second device 7 for calculating fast geometric transformations. Communication unit 5 with the on-board computer, connected bidirectionally with the control unit 2, the first device 6 for calculating fast geometric transformations, connected bidirectionally with the control unit 2, the second input - with the communication unit 5 with the on-board computer computer, and the output with the second device 7 for calculating fast geometric transformations, with graphic special processor Z for visualization systems and block 4 of calculations on ZO - objects, the second inputs of which are connected to the output of control unit 2, the third input of which is connected to the first output of the graphic special processor Z for visualization systems, the fourth input is connected to the first by the output of unit 4 of calculations on ZO - objects, and the fifth input is bidirectionally connected to the shaper 1 of image signals, the second and third inputs of which are connected, respectively 60 with the second inputs of unit 4 of calculations on ZO - objects and graphic special processor C for visualization systems and with the output of the second device 7 for calculating fast geometric transformations, the second output of which is connected to the sixth input of the control unit 2.

Перший пристрій 6 для обчислення швидких геометричних перетворень (фіг.2) містить блок 8 завдання вхідних параметрів (БЗВП), блок 9 керування, перший 10, другий 11 і третій 12 блоки перетворення координат бо (УПК), перший 13, другий 14 і третій 15 логарифмічні перетворювачи, перший 16 і другий 17 функціональні перетворювачи, перший 18 і другий 19 адресні формувачи (АФ), блок 20 формування лінії нескінченно вилучених крапок (БФЛТ), блок 21 пам'яті.The first device 6 for calculating fast geometric transformations (Fig. 2) contains block 8 of the task of input parameters (BZVP), block 9 of control, the first 10, the second 11 and the third 12 blocks of coordinate transformation of bo (UPK), the first 13, the second 14 and the third 15 logarithmic converters, the first 16 and the second 17 functional converters, the first 18 and the second 19 address formers (AF), block 20 of the formation of the line of infinitely removed dots (BFLT), block 21 of memory.

Другий пристрій 7 для обчислення швидких геометричних перетворень (фіг.3) містить блок 22 завдання вхідних параметрів, блок 23 керування, перший 24, другий 25, треті 26 блоки перетворення координат, перший 27, другий 28, треті 29 логарифмічні перетворювачи, перший 30, другий 31 функціональні перетворювачи, перший 32, другий 33 адресні формувачи, блок 34 формування лінії нескінченно вилучених крапок, блок пам'яті 35, блок 36 відображення крапкових об'єктів.The second device 7 for calculating fast geometric transformations (Fig. 3) contains a block 22 of the assignment of input parameters, a control block 23, the first 24, the second 25, the third 26 coordinate transformation blocks, the first 27, the second 28, the third 29 logarithmic converters, the first 30, the second 31 functional converters, the first 32, the second 33 address formers, block 34 of forming a line of infinitely removed dots, memory block 35, block 36 of displaying dot objects.

Графічний спецпроцесор З для систем візуалізації (фіг.4) містить блок 37 завдання вхідних параметрів, 7/0 блок З8 керування, перший 39, другий 40, треті 41 блоки перетворення координат, перший 42, другий 43, треті 44 логарифмічні перетворювачи, перший 45, другий 46 функціональні перетворювачи, перший 47, другий 48 адресні формувачи, блок 49 формування сигналу "обрій", блок 50 збереження і розпакування сцени.The graphic special processor C for visualization systems (Fig. 4) contains block 37 of the task of input parameters, 7/0 block C8 of control, the first 39, the second 40, the third 41 blocks of coordinate transformation, the first 42, the second 43, the third 44 logarithmic converters, the first 45 , the second 46 functional converters, the first 47, the second 48 address formers, block 49 of forming the "horizon" signal, block 50 of saving and unpacking the scene.

Система працює таким чином. Блок 5 зв'язку з бортовим комп'ютером з частотою 50Гц передає першому пристрою 6 для обчислення швидких геометричних перетворень інформацію про положення ЛА в просторі: три лінійні і три кутові координати. Перший пристрій б для обчислення швидких геометричних перетворень, працюючи по методу зворотного трасування променів, визначає параметри проекційних променів. В другому пристрої 7 для обчислень швидких геометричних перетворень визначаються положення, тип і параметри видимості джерел світла на місцевості уздовж траси польоту і світлосигнального обладнання аеродромів.The system works like this. The communication unit 5 with the on-board computer with a frequency of 50 Hz transmits information about the position of the aircraft in space to the first device 6 for calculating fast geometric transformations: three linear and three angular coordinates. The first device b for calculating fast geometric transformations, working according to the method of reverse ray tracing, determines the parameters of the projection rays. In the second device 7, the position, type and visibility parameters of light sources on the terrain along the flight path and airfield light signaling equipment are determined for the calculation of fast geometric transformations.

У графічному спепроцесорі З для систем візуализації виконуються розрахунки про видиму з кабіни ЛАIn the graphics special processor Z for visualization systems, calculations are performed about what is visible from the cockpit of the aircraft

Місцевість уздовж траси польоту та у районі злітно-посадочної смуги (ЗПС).Terrain along the flight path and in the area of the runway.

У Блоці 4 обчислень по ЗО - об'єктам виконуються розрахунки про наземні спорудження на місцевості й у районі аеропорту і ЗПС, а також по динамічним об'єктам (літакам, вертольотам, автомобілям і т.п.).In Block 4 of calculations on ZO - objects, calculations are performed on ground structures on the terrain and in the area of the airport and airstrip, as well as on dynamic objects (planes, helicopters, cars, etc.).

Блок керування 2 синхронізує роботу усіх блоків пристрою, а також надає можливість оперативної зміни інформації в блоці 21 пам'яті першого пристрою 6 для обчислення швидких геометричних перетворень , у блоці ов Зо пам'яті другого пристрою 7 для обчислення швидких геометричних перетворень, у блоці 50 збереження і розпакування сцени графічного спецпроцесора З для систем візуалізації, що необхідно при зміні маршруту « польоту.The control unit 2 synchronizes the operation of all the device units, and also provides the ability to quickly change the information in the memory unit 21 of the first device 6 for calculating fast geometric transformations, in the memory block OV ZO of the second device 7 for calculating fast geometric transformations, in the unit 50 saving and unpacking the scene of the graphic special processor Z for visualization systems, which is necessary when changing the flight route.

Формувач 1 сигналів зображення за даними, отриманими від блоку 7, блоку З, блоку 4, блоку 2 формує сигнал зображення , що відповідає обраному пристрою відображення. «о їч-Image signal generator 1 based on the data received from block 7, block C, block 4, block 2 forms an image signal corresponding to the selected display device. "oh what-

Claims

The formula of the invention is a computing system for the visual control of an aircraft, containing an image signal generator and a control unit, which is distinguished by the fact that it includes a special graphic processor for visualization systems, a calculation unit for ZO-objects, and a communication unit with the on-board computer, bidirectionally connected to the control unit, the first device for calculating fast geometric transformations, bidirectionally connected to the control unit and connected by the second input to the communication unit with the on-board computer, and the output to the second device for calculating fast geometric transformations, with a special graphic processor « 70 for visualization systems and with a block of calculations on ZUO-objects, the second inputs of which are connected to the output of the control block, the third input of which is connected to the first the output of a special graphic processor for visualization systems, the fourth input - with the first output of the block of calculations on ZO-objects, and the fifth input is connected bidirectionally with the image signal generator, the second and the third inputs of which are connected, respectively, to the second inputs of the block of calculations on ZO-objects and the graphic special processor for visualization systems and to the output of the second device for calculating fast geometric transformations, the second output of which is connected to the sixth input of the control block . (22) (ee) - 50 42)

R 60 b5