通用飛機(jī)機(jī)組綜合警告系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空電子領(lǐng)域，特別是涉及一種通用飛機(jī)機(jī)組綜合警告系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通用飛機(jī)電子飛行儀表系統(tǒng)一般由兩部分組成:姿態(tài)指示器和水平狀態(tài)指示器，在有些飛機(jī)上，稱為主顯示器和導(dǎo)航顯示器。姿態(tài)指示器或主顯示器主要顯示飛機(jī)的縱向飛行信息，如高度、速度、飛行指引、模式選擇等。水平狀態(tài)顯示器或?qū)Ш斤@示器主要顯示航向、地面軌跡角參數(shù)等水平飛行信息。個(gè)別高端通用飛機(jī)將姿態(tài)指示器和水平狀態(tài)指示器都合并到主顯示器上，而將另外一種顯示器稱為多功能顯示器，可以顯示來(lái)自空中防撞系統(tǒng)或近地警告系統(tǒng)的地形信息、來(lái)自氣象雷達(dá)的氣象信息等，另外配置一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)顯示和機(jī)組警告系統(tǒng)顯示器顯示發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、機(jī)組警告信息。
[0003]通用飛機(jī)一般只具有一個(gè)綜合顯示器，綜合顯示飛行參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。一般不配備多功能顯示器和發(fā)動(dòng)機(jī)顯示和機(jī)組警告系統(tǒng)顯示器，即不配備空中防撞系統(tǒng)、近地警告系統(tǒng)和機(jī)組警告系統(tǒng)。通用飛機(jī)特點(diǎn)為:制造成本低，小飛機(jī)，駕駛艙空間狹小、數(shù)量多，使用量大，駕駛員通常并非專職的飛行員，飛行環(huán)境復(fù)雜，如低空、山谷、城市等。這就需要通過(guò)采用航電綜合技術(shù)、視頻融合技術(shù)、虛擬儀表技術(shù)提供一種有高可靠性、經(jīng)濟(jì)性和智能性的通用飛機(jī)綜合警告系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空中防撞系統(tǒng)、近地警告系統(tǒng)和機(jī)組警告系統(tǒng)的基本功能，減輕非專職飛行員的工作負(fù)擔(dān)，起到空中防撞警告、近地警告、機(jī)組警告功能，保障飛行安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述存在的技術(shù)不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種通用飛機(jī)綜合機(jī)組警告系統(tǒng)，起到空中防撞警告、近地警告、機(jī)組警告功能，要求系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可靠性，經(jīng)濟(jì)型和智能性。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所提供的一種通用飛機(jī)綜合機(jī)組警告系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備，人機(jī)交互設(shè)備和電源。數(shù)據(jù)采集設(shè)備由航空總線轉(zhuǎn)換設(shè)備、激光測(cè)距設(shè)備、電視成像設(shè)備、紅外成像設(shè)備組成；數(shù)據(jù)處理設(shè)備由嵌入式計(jì)算機(jī)組成；人機(jī)交互設(shè)備由控制面板、音響設(shè)備和液晶顯示器組成。
[0006]航空總線轉(zhuǎn)換設(shè)備通過(guò)USB 口連接到所述的嵌入式計(jì)算機(jī)，用于采集通用飛機(jī)俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、高度、速度等飛行參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓設(shè)備等工作參數(shù)。激光測(cè)距設(shè)備、電視成像設(shè)備、紅外成像設(shè)備安裝在2自由度云臺(tái)(垂直和水平兩個(gè)自由度)，三個(gè)設(shè)備集成設(shè)計(jì)在一個(gè)防護(hù)罩內(nèi)，光軸平行，用于采集飛機(jī)周邊空域飛行物視頻圖像、距離和地面障礙物的距離。云臺(tái)通過(guò)可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的連接桿連接到飛機(jī)下腹。兩自由度云臺(tái)采用用雙極坐標(biāo)控制，安裝有垂直和水平兩個(gè)方向測(cè)算角度的設(shè)備。激光測(cè)距設(shè)備、電視成像設(shè)備、紅外成像設(shè)備通過(guò)接口將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式計(jì)算機(jī)。
[0007]嵌入式計(jì)算機(jī)通過(guò)信息融合對(duì)數(shù)據(jù)分析判斷形成空中防撞警告信息，近地、近地面障礙物警告信息，機(jī)組警告信息?？刂泼姘逋瓿蓪?duì)云臺(tái)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、液晶顯示器和音響設(shè)備的控制。液晶顯示器完成警告信息虛擬儀表、文字列表和覆蓋飛機(jī)上下半球的360度環(huán)形視頻顯示。音響設(shè)備完成警告信息語(yǔ)音提醒。
[0008]本實(shí)用新型采用的嵌入式計(jì)算機(jī)，包括高主頻處理器、大容量?jī)?nèi)存接口、3D圖形硬件加速器、音頻接口、視頻接口、LCD接口、鍵盤(pán)接口和USB接口等，滿足大容量視頻數(shù)據(jù)高速處理、存儲(chǔ)和圖形化顯示的需要。
[0009]本實(shí)用新型軟件操作系統(tǒng)采用Windows Embedded CE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行硬件驅(qū)動(dòng)程序、空中防撞警告軟件、近地警告軟件和機(jī)組警告等應(yīng)用程序。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:采用航電綜合技術(shù)、信息融合和虛擬儀表技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用飛機(jī)綜合警告功能，對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備綜合使用；對(duì)采集到的數(shù)據(jù)綜合使用，對(duì)警告信息以虛擬儀表、文字列表和視頻形式綜合顯示。通過(guò)電視成像視頻或紅外成像視頻特征提取，結(jié)合飛行參數(shù)、激光測(cè)距和云臺(tái)測(cè)角信息綜合判斷通用飛機(jī)周邊飛行物態(tài)勢(shì)，給出空中防撞警告；通過(guò)航空總線獲得高度信息，結(jié)合飛機(jī)飛行能力、激光測(cè)距、云臺(tái)測(cè)角信息綜合判斷起飛降落地面和地面障礙物信息，給出近地警告；通過(guò)航空總線采集發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓設(shè)備等工作參數(shù)，綜合評(píng)判發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓設(shè)備、電氣設(shè)備燈工作狀態(tài)，給出機(jī)組警告；通過(guò)航跡推算和調(diào)長(zhǎng)云臺(tái)與飛機(jī)連接桿的長(zhǎng)度減小上視探測(cè)盲區(qū)。通過(guò)對(duì)電視成像視頻或紅外成像視頻的實(shí)時(shí)處理、判斷和拼接獲得基本覆蓋飛機(jī)上下半球的360度環(huán)視全景圖像。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的通用飛機(jī)機(jī)組綜合警告系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)體坐標(biāo)系示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的云臺(tái)局部坐標(biāo)系示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的云臺(tái)和數(shù)據(jù)采集設(shè)備設(shè)計(jì)示意圖；
[0015]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的液晶顯示工作界面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【附圖說(shuō)明】，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例具體描述實(shí)施方式，但本實(shí)施例并不用于限制本實(shí)用新型。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的通用飛機(jī)綜合機(jī)組警告系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括嵌入式計(jì)算機(jī)、航空總線轉(zhuǎn)換設(shè)備、激光測(cè)距設(shè)備、電視成像設(shè)備、紅外成像設(shè)備、控制面板、音響設(shè)備、液晶顯示器和電源。嵌入式計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理，航空總線轉(zhuǎn)換設(shè)備、激光測(cè)距設(shè)備、電視成像設(shè)備、紅外成像設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，控制面板、音響設(shè)備和液晶顯示器完成人機(jī)交互。
[0018]嵌入式計(jì)算機(jī)包括飛凌S3C6410開(kāi)發(fā)板和S3C6410處理器，飛凌S3C6410開(kāi)發(fā)板具有豐富的接口資源，具有USB HOST插口、USB Slave接口、液晶屏接口、音頻輸出插座、CMOS攝像設(shè)備接口(可支持130萬(wàn)、300萬(wàn)、500萬(wàn)等多種分辨率攝像設(shè)備高速采集)、10X2插針擴(kuò)展口(可用來(lái)擴(kuò)展8X8矩陣控制面板)等。S3C6410處理器其主頻最高可達(dá)到667MHz,內(nèi)部具有強(qiáng)大的多媒體處理單元，帶有3D圖形硬件加速器，支持2D圖形圖像的平滑縮放等操作。液晶顯示屏采用5.6寸工業(yè)級(jí)TFT液晶顯示屏。
[0019]航空總線轉(zhuǎn)換設(shè)備采用奧林普科技研制開(kāi)發(fā)的0LP-3102轉(zhuǎn)換設(shè)備，將ARINC429總線發(fā)來(lái)的多路信號(hào)轉(zhuǎn)為USB接口信號(hào)，最多同時(shí)具有16個(gè)接收通道。每個(gè)通道的發(fā)送和接收速率均可單獨(dú)設(shè)置。數(shù)據(jù)采用FIFO接收方式，嵌入式計(jì)算機(jī)通過(guò)API從FIFO讀數(shù)據(jù)和時(shí)間戳，時(shí)間戳的精度可以編程設(shè)置，時(shí)間戳的精度范圍為l~65535 ys。通訊速率可設(shè)置為 100Kbps、50Kbps、48Kbps、12.5Kbps?？偩€特性 USB 2.0。
[0020]飛機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)系如圖2所示，描述為:原點(diǎn)O取在飛機(jī)質(zhì)心處，坐標(biāo)系與飛機(jī)固連，X軸在飛機(jī)對(duì)稱平面內(nèi)并平行于飛機(jī)的設(shè)計(jì)軸線指向機(jī)頭，y軸垂直于飛機(jī)對(duì)稱平面指向機(jī)身右方，z軸在飛機(jī)對(duì)稱平面內(nèi)，與X軸垂直并指向機(jī)身下方。
[0021]云臺(tái)局部坐標(biāo)系如圖3所示，在安裝和初始校訂云臺(tái)時(shí)，使水平旋轉(zhuǎn)軸與飛機(jī)機(jī)體坐標(biāo)系的z軸重合或平行，兩軸指向相同，垂直于地面；垂直旋轉(zhuǎn)軸與飛機(jī)機(jī)體坐標(biāo)系的xOy平面平行，指向與機(jī)體坐標(biāo)系y軸同向，平行與地面；云臺(tái)底盤(pán)水平旋轉(zhuǎn)角度輸出X的零刻度線與機(jī)體坐標(biāo)系X軸平行，云臺(tái)水平順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；云臺(tái)底板垂直旋轉(zhuǎn)角度輸出I的零刻度線與機(jī)體坐標(biāo)系X軸平行，從O度刻度線向水平旋轉(zhuǎn)軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)為正向轉(zhuǎn)動(dòng)，介于O度到90度之間；從O度刻度線向水平旋轉(zhuǎn)軸正方向運(yùn)動(dòng)為反向轉(zhuǎn)動(dòng)，介于O度到-90度之間。
[0022]云臺(tái)、激光測(cè)距設(shè)備、電視成像設(shè)備和紅外成像設(shè)備設(shè)計(jì)，如圖4所示，云臺(tái)支架通過(guò)長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的連接桿與機(jī)體相連，根據(jù)機(jī)型、電視成像設(shè)備和紅外成像設(shè)備調(diào)長(zhǎng)連桿的長(zhǎng)度，減小飛機(jī)上