直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)用

呼飛龍

摘? ?要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的航空技術(shù)取得了很大程度上的進(jìn)步。在直升機(jī)復(fù)雜繁多的系統(tǒng)之中，航電顯控系統(tǒng)是十分重要的構(gòu)件之一，對(duì)此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文就針對(duì)直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)用進(jìn)行研究與分析。本文針對(duì)直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)用進(jìn)行研究與分析，在設(shè)計(jì)方式上以模塊化設(shè)計(jì)為主，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)直升機(jī)之上各種航空電子系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)與接口進(jìn)行一定程度上的模擬，已提供科學(xué)合理的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)? 綜合航電? 顯控仿真系統(tǒng)? 設(shè)計(jì)? 運(yùn)用

中圖分類號(hào)：V247? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0018-02、

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，在這一背景之下集成電路與計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，并在各行各業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。這兩項(xiàng)技術(shù)在直升機(jī)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在航空電子系統(tǒng)，航空電子系統(tǒng)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性，功能強(qiáng)大且全面，形成了一套包含傳感器、信號(hào)采集、信號(hào)處理、顯示的系統(tǒng)，例如雷達(dá)系統(tǒng)、慣導(dǎo)系統(tǒng)、大氣機(jī)等，它們能夠?qū)︼w機(jī)姿態(tài)、空中與地面目標(biāo)信息、地表地形等信息進(jìn)行有效的提供。

1? 硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的過程中，為了對(duì)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性進(jìn)行有效的保證，選擇工控機(jī)或者加固計(jì)算機(jī)的方式進(jìn)行。雷達(dá)視頻的設(shè)計(jì)主要是對(duì)VGA視頻采集卡進(jìn)行有效的利用，并在此基礎(chǔ)之上將采集到的信息在綜顯模擬器之上進(jìn)行顯示。充分參考設(shè)計(jì)方案，對(duì)系統(tǒng)綜合仿真試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行有效構(gòu)建，以便于后期進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)試。在硬件設(shè)計(jì)的過程之中，需要對(duì)邏輯與接口進(jìn)行一定程度的驗(yàn)證，基于此使用軟件仿真技術(shù)，需要注意的是，在運(yùn)用軟件仿真技術(shù)時(shí)，需要保證接口真實(shí)，然后在這一基礎(chǔ)之上對(duì)系統(tǒng)的功能與邏輯進(jìn)行驗(yàn)證，看其是否能夠滿足系統(tǒng)需求。仿真系統(tǒng)具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，是由多個(gè)構(gòu)件共同組成的，主要包含有綜合處理接口計(jì)算機(jī)、接口任務(wù)處理計(jì)算機(jī)、雷達(dá)仿真器、慣導(dǎo)仿真器、大氣機(jī)仿真器、非航電接口仿真模塊、語音告警模塊和數(shù)字視頻記錄儀等。

（1）綜合處理接口計(jì)算機(jī)：對(duì)綜合航電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行一定程度上的控制，并在此基礎(chǔ)之上獲取相關(guān)模擬器數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析與處理，充分結(jié)合當(dāng)前狀態(tài)情況，最后將顯示畫面進(jìn)行合理組織，并發(fā)送至綜顯模擬器之上。在充分掌握綜顯模擬器操作信息的基礎(chǔ)之上，對(duì)相應(yīng)的控制命令進(jìn)行一定程度的組織，并以此來對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流、信息流以及接口控制操作進(jìn)行有效實(shí)現(xiàn)。在這一仿真系統(tǒng)之中，綜合處理接口計(jì)算機(jī)有著十分重要的地位與作用，它是整個(gè)系統(tǒng)的總線控制器。在此前提下，將接口處理任務(wù)計(jì)算機(jī)作為備用的總線控制器，兩者相互配合，對(duì)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠喽裙芾磉M(jìn)行科學(xué)而有效的實(shí)現(xiàn)。

（2）接口處理任務(wù)計(jì)算機(jī)：在這一模塊，主要是對(duì)雷達(dá)、慣導(dǎo)、大氣機(jī)等模擬器的信息進(jìn)行有效的接收，并在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航計(jì)算、目標(biāo)參數(shù)計(jì)算等功能。除此之外，接口處理任務(wù)計(jì)算機(jī)還具有數(shù)據(jù)備份的功能，從而更好的進(jìn)行航電系統(tǒng)的余度管理。

（3）雷達(dá)仿真器：在直升機(jī)系統(tǒng)中，雷達(dá)的主要作用是對(duì)空中或地面目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，并以此做出防撞告警，同時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)還可以提醒飛行員對(duì)惡劣天氣進(jìn)行回避等。而雷達(dá)仿真器可以對(duì)與綜顯的接口一定程度的模擬，并將模擬所獲得的相關(guān)信息向綜合處理接口計(jì)算機(jī)以及接口處理任務(wù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳輸，并同時(shí)將雷達(dá)視頻信息傳輸至綜顯模擬器之上進(jìn)行顯示。

（4）數(shù)字視頻記錄儀：在這一模塊，數(shù)字視頻記錄儀的主要作用是飛行過程中完成綜顯的視頻記錄與音頻記錄進(jìn)行有效的記錄，以便為日后的重放與分析提供參考。

（5）除了上述的幾個(gè)模塊之外，硬件設(shè)計(jì)中還包含了慣導(dǎo)仿真器和大氣機(jī)仿真器等，前者的作用是對(duì)飛機(jī)上慣導(dǎo)的作用進(jìn)行一定程度的模擬，并通過模擬數(shù)據(jù)的分析為綜合航電系統(tǒng)提供有效的位置信息、速度信息以及姿態(tài)信息等;后者的作用是對(duì)直升機(jī)實(shí)時(shí)的空速、旋翼誘導(dǎo)空速、高度、降速度、大氣密度比等大氣數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的提供。

2? 軟件設(shè)計(jì)

在對(duì)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其實(shí)時(shí)性進(jìn)行有效的保證，因此對(duì)于顯示功能、控制功能與通訊功能的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，經(jīng)過研究與分析，仿真系統(tǒng)采用多線程編程方式予以實(shí)現(xiàn)，具體如下：將顯示功能與控制功能在主線程之中予以實(shí)現(xiàn)，而將數(shù)據(jù)處理、通訊功能、總線數(shù)據(jù)記錄、視頻記錄等功能在子線程中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（1）顯示模塊：為了對(duì)顯示功能進(jìn)行有效實(shí)現(xiàn)，在顯示模塊主要是對(duì)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)與布局，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包含有字符、周邊鍵、光標(biāo)等。除此之外，還對(duì)相關(guān)的繪圖對(duì)象進(jìn)行一定程度的生成，例如飛機(jī)、坦克等目標(biāo)的生成，并形成形象化畫面，在此基礎(chǔ)之上，將視頻采集卡所采集到的雷達(dá)視頻圖像與之進(jìn)行有效的疊加，使得畫面信息更加系統(tǒng)而豐富。當(dāng)切換為防撞工作方式時(shí)，顯示模塊會(huì)對(duì)三維視圖進(jìn)行構(gòu)建，并在三維視圖之上對(duì)大氣機(jī)與慣導(dǎo)的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

（2）控制模塊：在整個(gè)系統(tǒng)之中，控制模塊有著十分重要的作用，在這一模塊之下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于用戶和雷達(dá)仿真器、大氣機(jī)仿真器和慣導(dǎo)仿真器通訊的有效聯(lián)系，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序進(jìn)行合理有效的控制。用戶可以結(jié)合當(dāng)下的需求對(duì)界面進(jìn)行操作，從而對(duì)雷達(dá)的控制參數(shù)做出改變。除此之外，用戶還可以通過切換周邊鍵來實(shí)現(xiàn)POP的邏輯管理等。具體操作方式如下：先啟動(dòng)仿真系統(tǒng)，對(duì)界面進(jìn)行初始化操作，系統(tǒng)會(huì)對(duì)共享數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行自動(dòng)創(chuàng)建。創(chuàng)建完成之后，對(duì)輔助線程、通訊錄線程、記錄線程進(jìn)行啟動(dòng)，之后系統(tǒng)會(huì)發(fā)送反饋信息，用戶可以依據(jù)系統(tǒng)信息選擇不同的處理方式。

（3）通訊模塊：這一模塊主要是對(duì)通訊功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在通訊模塊之下，主要是對(duì)通訊板卡進(jìn)行一定程度的管理同時(shí)進(jìn)行一系列的操作，主要有板卡的啟動(dòng)與關(guān)閉、數(shù)據(jù)的讀取、保存與寫入等。通訊板卡自帶函數(shù)，依據(jù)函數(shù)信息，能夠?qū)幊踢M(jìn)行合理而有效的實(shí)現(xiàn)。在通訊模塊之中，還有一個(gè)十分重要的功能，即對(duì)通訊板卡的故障情況合理的判斷，如果發(fā)現(xiàn)存在問題，例如綜合處理接口計(jì)算機(jī)不能完成任務(wù)時(shí)，會(huì)及時(shí)向接口處理任務(wù)計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)的操作指令，對(duì)備份計(jì)算機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，對(duì)綜顯與控制功能的穩(wěn)定性進(jìn)行了有效的保證。

3? 結(jié)語

本文主要針對(duì)直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)用進(jìn)行研究與分析。首先從綜合處理接口計(jì)算機(jī)、接口處理任務(wù)計(jì)算機(jī)、雷達(dá)仿真器、數(shù)字視頻記錄儀等方面闡述了直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，然后從顯示模塊、控制模塊以及通訊模塊3個(gè)方面分析了直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)?？偠灾?，直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)是一項(xiàng)具有綜合性強(qiáng)、復(fù)雜程度高、功能全面的特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)充分應(yīng)用當(dāng)前成熟的面向編程技術(shù)，并對(duì)相關(guān)系統(tǒng)與技術(shù)進(jìn)行一定程度上的結(jié)合，從多方面、方維度提高直升機(jī)綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、穩(wěn)定性與適用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁露，鮑四元，孫徐莉，等.淺談人力直升機(jī)設(shè)計(jì)及其改進(jìn)方案[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，12（2）：63-64.

[2] 吳華興，魯藝，黃偉.基于多型航電系統(tǒng)的顯控界面仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，21（23）：7456-7459.

[3] 王海龍，王渝.某型飛機(jī)航電系統(tǒng)綜合仿真環(huán)境設(shè)計(jì)研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009，25（13）：202-204.

[4] 張建東，高曉光，吳勇，等.綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].火力與指揮控制，2006（2）：40-43，47.