綜合座艙顯示控制系統的設計與實現

O 引言
在現代航空電子系統中，綜合座艙顯示控制系統承擔著航電系統的集中顯示和集中管理任務，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內容較少，重量相對較重，系統可靠性偏低。
本文介紹的某型綜合座艙顯示控制系統吸取了“玻璃座艙”的概念，將大量復雜的傳感器數據經采集、處理、融合后通過大屏幕高分辨率的液晶顯示器呈現給飛行員，取代傳統的機電式儀表。同時，綜合座艙顯示控制系統內部采用高速數據網絡實現數據傳輸、任務同步和數據互比，可以靈活處置系統多種故障模式，使系統具備在一定故障等級下的一次故障工作能力，提高了系統的可靠性和安全性。

1 設計思想
1．1 綜合化
采用高度綜合的集成一體化設計，綜合座艙顯示控制系統將通用模塊、標準總線、高速網絡和實時嵌入式操作系統集成在一個高性能計算平臺內，提供強大的數據處理、信號處理、接口處理和圖形處理能力，具有傳感器輸入數據的綜合處理、數據融合、任務計算、視頻信息生成、導航計算、外掛管理、電子對抗、通信管理、系統控制和故障檢測、重構等多種功能，充分體現信息綜合、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應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備功能和較強的傳感器設備接口擴展能力。
1．3 小型化
小型化設計通過合理的系統結構、先進顯示技術和加固方式等手段減少設備尺寸和重量。通過系統優化，減少多余的軟硬件資源浪費，同時采用大規模集成電路和有源矩陣液晶顯示等技術減輕硬件重量和體積。

2 系統設計
2．1 系統結構組成
綜合座艙顯示控制系統包括兩臺大尺寸、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計，將機載數據處理、航電任務管理和圖形圖像顯示綜合在飛行顯示器內部，無單獨的顯示控制任務計算機，使整個顯示控制系統組成合理，結構重量減輕，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據先經過綜合顯示器的數據采集處理單元處理組織成網絡數據幀，再通過網絡將數據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據幀后進行數據融合、圖像處理，最終完成圖像顯示。綜合座艙顯示控制系統采用了模塊化的設計方法，按照功能劃分為顯示處理單元、數據處理單元和多功能控制面板，功能單元內部由通用現場可更換模塊組成，標準化程度較高，提高了系統的可維護性。功能單元之間通過數據網絡連接，這種松耦合方式不僅可以提供靈活的可擴展性和測試性，還可以提高系統容錯能力。
2．2 系統的容錯機制
綜合座艙顯示控制系統的容錯機制是多臺綜合飛行顯示器同構型、獨立工作，每個綜合顯示器都綜合了飛行數據處理、航電任務管理和圖形圖像顯示功能，即軟硬件配置相同，運行任務不同，獨立工作，相互備份。綜合顯示器間通過顯示同步數據網絡和交叉互比數據網絡來實現雙機間的任務周期同步以及飛行顯示器間的數據交叉傳輸。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，在此基礎上實現飛行參數數據比較監控，當差異超出一定范圍要求時，系統給出報警提示。有利于及早發現故障，確定故障源，消除故障的蔓延，抑制故障影響，提高系統任務可靠性。