專利名稱：助航燈光模擬屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于民航技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種助航燈光模擬屏。
背景技術(shù)：
助航燈光是飛行員完成飛機(jī)起降的重要目視助航設(shè)施，它是夜晚和惡劣天氣條件下飛機(jī)實(shí)現(xiàn)安全起降的重要保障，助航燈光系統(tǒng)是大、中型機(jī)場必備的設(shè)施之一。隨著我國民航機(jī)場和跑道的增加，與助航燈光相關(guān)的燈光站維護(hù)人員、塔臺(tái)燈光監(jiān)控人員以及飛行員都將急劇增加，對這些將來進(jìn)行助航燈光使用、控制和維護(hù)人員的培養(yǎng)將是一項(xiàng)重要任務(wù)。目前，助航燈光的培訓(xùn)仍采用書本教學(xué)、圖像文字展示的理論培訓(xùn)，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐學(xué)習(xí)的方式，所以一般燈光站工作人員需要2年的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)時(shí)間。然而，在機(jī)場進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地實(shí)踐學(xué)習(xí)是非常困難的且耗資巨大。如何減少實(shí)地培訓(xùn)的時(shí)間已成為本領(lǐng)域研究人員亟待解決的一個(gè)問題。目前，國內(nèi)僅有限幾個(gè)機(jī)場已研制出助航燈光模擬屏，其中，有的采用液晶顯示的模擬顯示技術(shù)，但其缺點(diǎn)是屏幕較小，因此只能用平面圖像演示燈光系統(tǒng)效果；有的采用發(fā)光二極管模擬燈光，效果較為直觀，能夠較好地顯示燈光的構(gòu)形、顏色，但缺點(diǎn)是控制方式和演示效果較為單一，不能很好地模擬燈光的光強(qiáng)控制效果和燈光引導(dǎo)系統(tǒng)的控制流程。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠模擬機(jī)場燈光的各種運(yùn)行狀態(tài)和控制流程，以用于相關(guān)人員培訓(xùn)及技能考核的助航燈光模擬屏。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏由多個(gè)拼接而成的模擬屏單元和控制系統(tǒng)組成，每個(gè)模擬屏單元包括龍骨、邊框、PCB板、彩印圖案層和多個(gè)模擬燈具；其中龍骨為網(wǎng)格式骨架結(jié)構(gòu)，起支撐整個(gè)模擬屏重量的作用；邊框固定在龍骨的前端，起固定PCB板的作用；PCB板設(shè)置在邊框中；彩印圖案層覆蓋在PCB板的前端面上，用來模擬機(jī)場場面分布特征；多個(gè)模擬燈具按照機(jī)場燈光布局固定在PCB板上，使得總體燈光構(gòu)型與飛行員駕駛飛機(jī)時(shí)的視覺效果相符，其上的發(fā)光部位穿過PCB板及彩印圖案層上的孔洞伸出到彩印圖案層的前端面以上，用于模擬助航燈光，使得整體模擬效果更為立體化，較之液晶屏的模擬效果更為直觀；控制系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)和屏幕LED控制系統(tǒng)兩部分；監(jiān)控主機(jī)包括通信模塊和監(jiān)控計(jì)算機(jī)；屏幕LED控制系統(tǒng)包括多個(gè)分區(qū)控制器、多個(gè)LED控制器、多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器、多個(gè)特殊功能控制器和多個(gè)位置傳感器；其中監(jiān)控計(jì)算機(jī)與通信模塊相連， 通信模塊通過串行總線與多個(gè)分區(qū)控制器、多個(gè)特殊功能控制器和實(shí)際燈光控制系統(tǒng)相連接；每個(gè)分區(qū)控制器與多個(gè)LED控制器相連接；每個(gè)LED控制器和多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器相連，而 LED驅(qū)動(dòng)器則與多個(gè)模擬燈具相接；特殊功能控制器連接在多個(gè)位置傳感器和多個(gè)LED控制器之間；每個(gè)模擬屏單元的PCB板上安裝有該分區(qū)控制器、特殊功能控制器和相應(yīng)的LED 控制器、LED驅(qū)動(dòng)器和模擬燈具。所述的模擬燈具由貼裝在小塊電路板兩面上的兩個(gè)貼片LED或貼裝在小塊電路板表面上的貼片LED構(gòu)成，前者用于模擬雙向不同顏色發(fā)光的助航燈，使得單個(gè)模擬燈具從兩個(gè)方向看起來的視覺效果更接近實(shí)際的助航燈光效果，后者采用不同顏色的LED模擬不同顏色的單向助航燈。所述的模擬燈具可采用直插式LED來模擬全向型的燈具。所述的模擬燈具上的LED與其它模擬燈具的LED以多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的的形式與 LED驅(qū)動(dòng)器相連。所述的模擬燈具用于構(gòu)成停止排燈、跑道入侵警告燈及順序閃光和跑道警戒燈。所述的多個(gè)位置傳感器安裝在由多個(gè)紅色單向模擬燈具組成的停止排燈16附近，由紅色直插式LED組成的跑道入侵警告燈相隔距離安裝在停止排燈前靠近跑道位置處。所述的模擬燈具采用單向或雙向不同顏色的類型構(gòu)成機(jī)場不同功能的助航燈具回路，能夠很好地模擬助航燈光的特定發(fā)光范圍特性、構(gòu)型特性和顏色特性。本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏能夠?qū)崿F(xiàn)光強(qiáng)調(diào)節(jié)，模擬助航燈光5級光調(diào)節(jié)特性。本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏在用于機(jī)場燈光系統(tǒng)的監(jiān)控方面能夠使燈光站工作人員的監(jiān)視更直觀化，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)燈光系統(tǒng)故障，減少燈光系統(tǒng)故障持續(xù)時(shí)間，增加系統(tǒng)安全系數(shù)；在燈光專業(yè)人員培訓(xùn)方面，其以一種更為接近實(shí)際燈光運(yùn)行效果的方式進(jìn)行培訓(xùn)，可以替代部分機(jī)場現(xiàn)場培訓(xùn)，從而顯著降低平均培訓(xùn)成本，縮短培訓(xùn)時(shí)間，并能提高培訓(xùn)效果。在經(jīng)濟(jì)方面，本助航燈光模擬屏成本低于已有助航燈光模擬屏40%，且功能更為豐富、可靠性高，并有很好的可維護(hù)性，非常適合中、大型機(jī)場配備。


圖1為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏局部結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏上模擬燈具結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏上控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖4為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏上顯示的跑道入侵警告系統(tǒng)布局圖。圖5為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏燈光回路控制軟件流程圖。圖6為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏特殊功能控制軟件流程圖。圖7為本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏上位機(jī)監(jiān)控軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏由多個(gè)拼接而成的模擬屏單元和控制系統(tǒng)組成，每個(gè)模擬屏單元包括龍骨1、邊框2、PCB板3、彩印圖案層4和多個(gè)模擬燈具 5 ；其中龍骨1為網(wǎng)格式骨架結(jié)構(gòu)，起支撐整個(gè)模擬屏重量的作用；邊框2固定在龍骨1的前端，起固定PCB板的作用；PCB板3設(shè)置在邊框2中；彩印圖案層4覆蓋在PCB板3的前端面上，用來模擬機(jī)場場面分布特征；多個(gè)模擬燈具5按照機(jī)場燈光布局固定在PCB板3上， 使得總體燈光構(gòu)型與飛行員駕駛飛機(jī)時(shí)的視覺效果相符，其上的發(fā)光部位穿過PCB板3及彩印圖案層4上的孔洞伸出到彩印圖案層4的前端面以上，用于模擬助航燈光，使得整體模擬效果更為立體化，較之液晶屏的模擬效果更為直觀；控制系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)6和屏幕LED 控制系統(tǒng)7兩部分；監(jiān)控主機(jī)6包括通信模塊8和監(jiān)控計(jì)算機(jī)9 ；屏幕LED控制系統(tǒng)7包括多個(gè)分區(qū)控制器10、多個(gè)LED控制器11、多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器12、多個(gè)特殊功能控制器13和多個(gè)位置傳感器14 ；其中監(jiān)控計(jì)算機(jī)9與通信模塊8相連，通信模塊8通過串行總線與多個(gè)分區(qū)控制器10、多個(gè)特殊功能控制器13和實(shí)際燈光控制系統(tǒng)15相連接；每個(gè)分區(qū)控制器 10與多個(gè)LED控制器11相連接；每個(gè)LED控制器11和多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器12相連，而LED驅(qū)動(dòng)器12則與多個(gè)模擬燈具5相接；特殊功能控制器13與多個(gè)位置傳感器14和多個(gè)LED控制器11相連接；每個(gè)模擬屏單元的PCB板3上安裝有該分區(qū)控制器10、特殊功能控制器13 和相應(yīng)的LED控制器11、LED驅(qū)動(dòng)器12和模擬燈具5。所述的模擬燈具5由貼裝在小塊電路板兩面上的兩個(gè)貼片LED或貼裝在小塊電路板表面上的貼片LED構(gòu)成，前者用于模擬雙向不同顏色發(fā)光的助航燈，使得單個(gè)模擬燈具5 從兩個(gè)方向看起來的視覺效果更接近實(shí)際的助航燈光效果，后者采用不同顏色的LED模擬不同顏色的單向助航燈。所述的模擬燈具5可采用直插式LED來模擬全向型的燈具。所述的模擬燈具5上的LED與其它模擬燈具5的LED以多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的的形式與LED驅(qū)動(dòng)器12相連。所述的模擬燈具5用于構(gòu)成停止排燈16、跑道入侵警告燈17及順序閃光和跑道警戒燈18。所述的多個(gè)位置傳感器14安裝在由多個(gè)紅色單向模擬燈具5組成的停止排燈16 附近，由紅色直插式LED組成的跑道入侵警告燈17相隔距離安裝在停止排燈16前靠近跑道位置處。所述的多個(gè)分區(qū)控制器10都掛接在一條串行總線上，通過配置不同的地址來互相區(qū)分，用于接收控制指令，實(shí)現(xiàn)對LED控制器11的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對模擬燈具5的開關(guān)和調(diào)光控制。所述的多個(gè)特殊功能控制器13和多個(gè)分區(qū)控制器10都掛接在同一條串行總線上，通過配置不同地址來互相區(qū)分。特殊功能控制器13除了具有分區(qū)控制器10的功能外， 還能夠接收位置傳感器14的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)對順序閃光和跑道警戒燈18、跑道入侵警告燈17 的閃爍、開光和調(diào)光控制。本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏中作為上位機(jī)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)9通過串行總線與屏幕LED控制系統(tǒng)7中的分區(qū)控制器10、特殊功能控制器13進(jìn)行通信，以指令形式傳遞控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)的軟件包括燈光回路控制軟件、特殊功能控制軟件和上位機(jī)監(jiān)控軟件。燈光回路控制軟件運(yùn)行于多個(gè)分區(qū)控制器10中。如圖5所示，其接收監(jiān)控計(jì)算機(jī) 9發(fā)送的操作指令并執(zhí)行指令，如果操作指令為回路開關(guān)指令，則根據(jù)指令參數(shù)向LED控制器11發(fā)送通道選擇數(shù)據(jù)，從而通過LED驅(qū)動(dòng)器12實(shí)現(xiàn)對由模擬燈具5組成的電路回路進(jìn)行開關(guān)控制；如果指令為調(diào)光指令，則根據(jù)指令參數(shù)輸出PWM信號給LED控制器11，通過LED 驅(qū)動(dòng)器12對回路進(jìn)行光級的調(diào)節(jié)。特殊功能控制軟件運(yùn)行于多個(gè)特殊功能控制器13中。如圖6所示，其負(fù)責(zé)接收監(jiān)控計(jì)算機(jī)9發(fā)送的指令，通過LED控制器11和LED驅(qū)動(dòng)器12完成順序閃光和跑道警戒燈18的閃爍、開關(guān)和調(diào)光控制；同時(shí)接收位置傳感器14的感知數(shù)據(jù)，并根據(jù)感知數(shù)據(jù)完成對跑道入侵警告燈17的閃爍控制。如果位置傳感器14檢測到入侵飛機(jī)已進(jìn)入跑道，且對應(yīng)的停止排燈16為開啟狀態(tài)，則控制跑道入侵警告燈17快速閃爍，并將對應(yīng)的入口地址和警告信息發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)6。上位機(jī)監(jiān)控軟件運(yùn)行于監(jiān)控計(jì)算機(jī)9中，主要完成模擬屏監(jiān)控畫面的顯示、接收屏幕LED控制系統(tǒng)7發(fā)送的跑道入侵警告數(shù)據(jù)、接收用戶操作命令、向屏幕LED控制系統(tǒng)7 發(fā)送控制指令和處理實(shí)際燈光系統(tǒng)15的命令。本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏可由監(jiān)控計(jì)算機(jī)9上運(yùn)行的上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)置為監(jiān)視模式和培訓(xùn)模式。如圖7所示，在監(jiān)視模式下，該軟件將檢查實(shí)際燈光系統(tǒng)15發(fā)送的燈光操作命令， 并將命令轉(zhuǎn)換為模擬屏操作指令格式，以待進(jìn)一步處理。在培訓(xùn)模式下，檢查特殊功能控制器13發(fā)送的跑道入侵警告信息，并將警告信息更新到界面顯示，然后等待用戶的操作，并將操作命令轉(zhuǎn)化為模擬屏操作指令格式。在獲得監(jiān)視模式下或培訓(xùn)模式下的操作指令后， 解析操作指令，并分析指令類型如果為調(diào)光指令，則向分區(qū)控制器10和特殊功能控制器 13發(fā)送該指令；如果是單個(gè)回路的開關(guān)操作，則向該回路所在的分區(qū)控制器10發(fā)送開關(guān)指令；如果是機(jī)場運(yùn)行模式操作，則讀取相應(yīng)的模式配置并批量發(fā)送配置文件存儲(chǔ)的指令到多個(gè)分區(qū)控制器10和多個(gè)特殊功能控制器13。上位機(jī)監(jiān)控軟件包含一個(gè)可在監(jiān)控計(jì)算機(jī)9上顯示屏顯示的可縮放的燈光布局圖形、多個(gè)光級調(diào)整選擇按鈕、多個(gè)機(jī)場運(yùn)行模式選擇按鈕和模式存儲(chǔ)按鈕。燈光布局圖形由多個(gè)表示模擬燈具的圓、表示一排燈具的矩形或圓弧和表示機(jī)場不同區(qū)域的多邊形組成。其中，表示單個(gè)或多個(gè)功能相同模擬燈具的圓、矩形和圓弧是可以進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊的，鼠標(biāo)一次點(diǎn)擊后，控制燈具的開關(guān)狀態(tài)將發(fā)生相應(yīng)改變，同時(shí)圖形顏色也根據(jù)開關(guān)狀態(tài)改變。 點(diǎn)擊機(jī)場運(yùn)行模式選擇按鈕后，按照該模式存儲(chǔ)配置一次而完成所有燈具的狀態(tài)設(shè)置。點(diǎn)擊模式存儲(chǔ)按鈕后，將當(dāng)前模擬屏上所有燈具狀態(tài)存儲(chǔ)到配置文件中，以作為設(shè)定的新模式。當(dāng)本發(fā)明提供的助航燈光模擬屏通過上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)置成在監(jiān)視模式下運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)接收實(shí)際燈光系統(tǒng)15的控制數(shù)據(jù)，并以此來控制模擬屏的燈光狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)際燈光監(jiān)視的目的。另外，在模擬屏設(shè)置成監(jiān)視模式后，無需再進(jìn)行人工操作，一切都由系統(tǒng)自動(dòng)完成。當(dāng)通過上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)置成在培訓(xùn)模式下運(yùn)行時(shí)，培訓(xùn)教師或?qū)W員可根據(jù)實(shí)際需要，通過點(diǎn)擊燈光布局圖形上的特定燈具圖形來演示該種燈具在機(jī)場中的位置、構(gòu)型、顏色和光強(qiáng)等特性；通過點(diǎn)擊機(jī)場運(yùn)行模式選擇按鈕來演示機(jī)場在飛機(jī)降落、起飛、關(guān)閉、部分開放等運(yùn)行模式下的助航燈光控制情況；通過點(diǎn)擊模式存儲(chǔ)按鈕來實(shí)現(xiàn)特定燈光模式的存儲(chǔ)，以備后用。
權(quán)利要求
1.一種助航燈光模擬屏，其特征在于所述的助航燈光模擬屏由多個(gè)拼接而成的模擬屏單元和控制系統(tǒng)組成，每個(gè)模擬屏單元包括龍骨(1)、邊框O)、PCB板(3)、彩印圖案層 (4)和多個(gè)模擬燈具(5)；其中龍骨(1)為網(wǎng)格式骨架結(jié)構(gòu)；邊框O)固定在龍骨(1)的前端；PCB板C3)設(shè)置在邊框O)中；彩印圖案層(4)覆蓋在PCB板(3)的前端面上；多個(gè)模擬燈具( 按照機(jī)場燈光布局固定在PCB板C3)上，其上的發(fā)光部位穿過PCB板C3)及彩印圖案層(4)上的孔洞伸出到彩印圖案層的前端面以上；控制系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)(6) 和屏幕LED控制系統(tǒng)(7)兩部分；監(jiān)控主機(jī)(6)包括通信模塊(8)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)；屏幕 LED控制系統(tǒng)(7)包括多個(gè)分區(qū)控制器(10)、多個(gè)LED控制器(11)、多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器(12)、 多個(gè)特殊功能控制器(1 和多個(gè)位置傳感器(14)；其中監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)與通信模塊(8) 相連，通信模塊(8)通過串行總線與多個(gè)分區(qū)控制器(10)、多個(gè)特殊功能控制器(13)和實(shí)際燈光控制系統(tǒng)(15)相連接；每個(gè)分區(qū)控制器(10)與多個(gè)LED控制器(11)相連接；每個(gè) LED控制器(11)和多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器(12)相連，而LED驅(qū)動(dòng)器(12)則與多個(gè)模擬燈具(5) 相接；特殊功能控制器(13)連接在多個(gè)位置傳感器(14)和多個(gè)LED控制器(11)之間；每個(gè)模擬屏單元的PCB板C3)上安裝有該分區(qū)控制器(10)、特殊功能控制器(1 和相應(yīng)的 LED控制器(11)、LED驅(qū)動(dòng)器(12)及模擬燈具(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助航燈光模擬屏，其特征在于所述的模擬燈具(5)由貼裝在小塊電路板兩面上的兩個(gè)貼片LED或貼裝在小塊電路板表面上的貼片LED構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助航燈光模擬屏，其特征在于所述的模擬燈具(5)采用直插式LED。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助航燈光模擬屏，其特征在于所述的模擬燈具(5)上的LED 與其它模擬燈具(5)的LED以多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的的形式與LED驅(qū)動(dòng)器(12)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助航燈光模擬屏，其特征在于所述的模擬燈具(5)用于構(gòu)成停止排燈(16)、跑道入侵警告燈(17)及順序閃光和跑道警戒燈(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的助航燈光模擬屏，其特征在于所述的多個(gè)位置傳感器(14) 安裝在由多個(gè)紅色單向模擬燈具( 組成的停止排燈(16)附近，由紅色直插式LED組成的跑道入侵警告燈(17)相隔距離安裝在停止排燈(16)前靠近跑道位置處。
全文摘要
一種助航燈光模擬屏。其由多個(gè)拼接而成的模擬屏單元和控制系統(tǒng)組成，模擬屏單元包括龍骨、邊框、PCB板、彩印圖案層和模擬燈具；控制系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)和屏幕LED控制系統(tǒng)。本發(fā)明的助航燈光模擬屏采用與實(shí)際燈具“一對一”的模擬方式，模擬燈具能很好地模擬助航燈光的4C特性，保持很高的仿真度。該系統(tǒng)與機(jī)場實(shí)際燈光系統(tǒng)連接，可用于機(jī)場燈光系統(tǒng)監(jiān)視，使燈光站工作人員的監(jiān)視更直觀化，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)燈光系統(tǒng)故障，減少燈光系統(tǒng)故障持續(xù)時(shí)間，增加系統(tǒng)安全系數(shù)；也可用于燈光專業(yè)人員培訓(xùn)，以一種更接近實(shí)際運(yùn)行效果的方式演示助航燈光特性，該系統(tǒng)的使用可替代部分實(shí)地訓(xùn)練，從而顯著降低平均培訓(xùn)成本，縮短培訓(xùn)時(shí)間，并能提高培訓(xùn)效果。
文檔編號B64F1/20GK102501981SQ20111042954
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者侯啟真, 宇翠麗, 羅其俊, 高慶吉 申請人:中國民航大學(xué)