綜合座艙顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

O 引言
在現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)中，綜合座艙顯示控制系統(tǒng)承擔(dān)著航電系統(tǒng)的集中顯示和集中管理任務(wù)，使得飛行員能夠高效地獲得所需信息，有效地減輕飛行員的工作負荷。目前國內(nèi)通用飛機、直升飛機裝備的是機械儀表、或者裝備的飛行顯示器尺寸小分辨率低，單畫面顯示的飛行參數(shù)內(nèi)容較少，重量相對較重，系統(tǒng)可靠性偏低。
本文介紹的某型綜合座艙顯示控制系統(tǒng)吸取了“玻璃座艙”的概念，將大量復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)采集、處理、融合后通過大屏幕高分辨率的液晶顯示器呈現(xiàn)給飛行員，取代傳統(tǒng)的機電式儀表。同時，綜合座艙顯示控制系統(tǒng)內(nèi)部采用高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、任務(wù)同步和數(shù)據(jù)互比，可以靈活處置系統(tǒng)多種故障模式，使系統(tǒng)具備在一定故障等級下的一次故障工作能力，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

1 設(shè)計思想
1．1 綜合化
采用高度綜合的集成一體化設(shè)計，綜合座艙顯示控制系統(tǒng)將通用模塊、標(biāo)準(zhǔn)總線、高速網(wǎng)絡(luò)和實時嵌入式操作系統(tǒng)集成在一個高性能計算平臺內(nèi)，提供強大的數(shù)據(jù)處理、信號處理、接口處理和圖形處理能力，具有傳感器輸入數(shù)據(jù)的綜合處理、數(shù)據(jù)融合、任務(wù)計算、視頻信息生成、導(dǎo)航計算、外掛管理、電子對抗、通信管理、系統(tǒng)控制和故障檢測、重構(gòu)等多種功能，充分體現(xiàn)信息綜合、顯示綜合、功能綜合、硬件綜合、軟件綜合、檢測綜合的特點。
1．2 通用化
不同飛機的座艙顯示系統(tǒng)具有多樣化的特點，這主要是由于飛機用途不同、適航條例和營運條例對要求不同造成的。為了提高綜合座艙顯示系統(tǒng)的通用性，使其適用于軍用和民航各類飛機，通用綜合座艙顯示控制系統(tǒng)應(yīng)該具有高性能的信息綜合處理和綜合顯示功能、部分最基本的傳感器設(shè)備功能和較強的傳感器設(shè)備接口擴展能力。
1．3 小型化
小型化設(shè)計通過合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、先進顯示技術(shù)和加固方式等手段減少設(shè)備尺寸和重量。通過系統(tǒng)優(yōu)化，減少多余的軟硬件資源浪費，同時采用大規(guī)模集成電路和有源矩陣液晶顯示等技術(shù)減輕硬件重量和體積。

2 系統(tǒng)設(shè)計
2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
綜合座艙顯示控制系統(tǒng)包括兩臺大尺寸、高分辨率綜合顯示器和一部多功能控制面板，采用高度綜合的集成一體化設(shè)計，將機載數(shù)據(jù)處理、航電任務(wù)管理和圖形圖像顯示綜合在飛行顯示器內(nèi)部，無單獨的顯示控制任務(wù)計算機，使整個顯示控制系統(tǒng)組成合理，結(jié)構(gòu)重量減輕，簡化了直升機座艙布局和儀表板布置。

如圖1所示，飛機上各路傳感器數(shù)據(jù)先經(jīng)過綜合顯示器的數(shù)據(jù)采集處理單元處理組織成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀，再通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)幀傳送至綜合顯示器的顯示處理單元，顯示處理單元接收到數(shù)據(jù)幀后進行數(shù)據(jù)融合、圖像處理，最終完成圖像顯示。綜合座艙顯示控制系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計方法，按照功能劃分為顯示處理單元、數(shù)據(jù)處理單元和多功能控制面板，功能單元內(nèi)部由通用現(xiàn)場可更換模塊組成，標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，提高了系統(tǒng)的可維護性。功能單元之間通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，這種松耦合方式不僅可以提供靈活的可擴展性和測試性，還可以提高系統(tǒng)容錯能力。
2．2 系統(tǒng)的容錯機制
綜合座艙顯示控制系統(tǒng)的容錯機制是多臺綜合飛行顯示器同構(gòu)型、獨立工作，每個綜合顯示器都綜合了飛行數(shù)據(jù)處理、航電任務(wù)管理和圖形圖像顯示功能，即軟硬件配置相同，運行任務(wù)不同，獨立工作，相互備份。綜合顯示器間通過顯示同步數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和交叉互比數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)雙機間的任務(wù)周期同步以及飛行顯示器間的數(shù)據(jù)交叉?zhèn)鬏?。使每個綜合顯示器均得到另一綜合顯示器采集的載機信息，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)飛行參數(shù)數(shù)據(jù)比較監(jiān)控，當(dāng)差異超出一定范圍要求時，系統(tǒng)給出報警提示。有利于及早發(fā)現(xiàn)故障，確定故障源，消除故障的蔓延，抑制故障影響，提高系統(tǒng)任務(wù)可靠性。