平視顯示器及增強型視景系統(tǒng)簡介

祝翊

摘要:民航新技術(shù)平視顯示器原理和作用簡介，國內(nèi)民航的推廣，THALES平視顯示器組成。

關(guān)鍵詞:平視顯示器；增強型視景系統(tǒng)；作用

0引言

最近一段時期，民航引進了大量先進技術(shù)，平視顯示器（HUD）和增強視景系統(tǒng)即是其中之一，本文結(jié)合THALES 產(chǎn)品對這一技術(shù)作以簡單介紹。

1平視顯示器原理及國內(nèi)推廣路線

平視顯示器（Head Up Display），簡稱HUD，是60年代出現(xiàn)的一種綜合電子顯示設(shè)備，首先用到軍用飛機上，80年代于麥道80系列飛機投入試用，近年來開始大規(guī)模投入使用。

它利用計算機圖形顯示技術(shù)將飛行參數(shù)、導(dǎo)航及報警信息，以圖形和簡單字符方式，利用光學(xué)部件投射到座艙正前方組合玻璃上的光/電顯示裝置上，信息投射在無限遠處，飛行員從而無需將真實飛行環(huán)境在駕駛艙內(nèi)二次聚焦成像，且信息以“正形投影”方式成像，所以飛行員可保持平視狀態(tài)注視平視顯示器上的飛行儀表和導(dǎo)航信息，根據(jù)HUD飛行指引FD（FLIGHT DIRECT）,HUD上的數(shù)據(jù)和風擋外疊加實景，及時修正飛行姿態(tài)，顯著改善飛行品質(zhì)和精度，減輕飛行員負擔，提高飛行員環(huán)境感知能力（situation awareness），增強飛行安全。特別是民航客機在起飛和降落過程中，飛行員同時要操作飛機和低空聯(lián)絡(luò)，頻繁的交錯觀察艙內(nèi)儀表和外部環(huán)境，很容易注意力分散，動作不仔細，利用平視顯示器可以提高著陸精度，提高其將成功率，而且平視顯示器和增強視景系統(tǒng)的結(jié)合能實現(xiàn)低能見度起降，提高航班正點率，降低航空公司的運營成本。由于以上優(yōu)點，ICAO（國際民航組織）建議各國民航當局將平視顯示技術(shù)作為提高飛行安全品質(zhì)的措施之一，并進行推廣。我國民用航空總局在2012年發(fā)布了《平視顯示器應(yīng)用發(fā)展路線圖》，中國民航分三步逐步推廣HUD技術(shù)，第一階段在2014年前，鼓勵并支持航空運營人現(xiàn)役飛機加裝并獲得運行資格。30%的機場HUD運行前期評估，當評估符合運行條件后，在進近圖中公布特殊I類運行最低標準和起飛最低標準。第二階段，應(yīng)在新購飛機上至少安裝單套HUD設(shè)備，2018年底需要在50%的服役航空器上加裝HUD系統(tǒng)，2017年底前，完成國內(nèi)所有機場HUD評估，對設(shè)備，設(shè)施做相應(yīng)升級，公布在I類儀表著陸系統(tǒng)上實施特殊I類，II類和起飛最低標準。在減少機場設(shè)施成本的同時，獲得相同的運行優(yōu)勢，使機場具備更高的運行保障能力。第三步到2020年中國的航空運營人所有合格的航空器至少安裝并運行單套HUD和EVS。所有改擴，新建機場合格I類運行跑道均應(yīng)具備使用HUD實施II類運行的能力，經(jīng)過評估后可具備III類運行條件，可根據(jù)運行需要在進近圖中公布適用的最低標準。

2THALES平視顯示器組成及部件功用

THALES平視顯示器由HPU（HUD Projector unit），HCU（HUD Combiner unit）,PMM(Personalization Memory Moduel),HUDC(HUD Computer)和控制面板組成。HUD投射組件HPU安裝在機長頭頂板上，根據(jù)HUDC數(shù)據(jù)生成投射在HCU上圖像，并且完成環(huán)境參數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換。HCU由一塊顯示圖像的透明玻璃，一個收藏和放下機構(gòu)，一個用于監(jiān)測HCU機械位置校準的電子機械傳感器，以及環(huán)境亮度器構(gòu)成。HUDC是平視顯示器系統(tǒng)的核心部件，它收集和處理飛機發(fā)送和HUD系統(tǒng)請求的數(shù)據(jù)，負責顯示字符的設(shè)定，顯示圖形的處理，自檢，自動補償電子軸線，軟件上傳等功能。PMM存儲電子軸線數(shù)據(jù)，用于保持HUD所顯示的飛行信息與外部視景投影精準的匹配?？刂泼姘灏惭b在機長前面的遮光板上，用于HCU亮度調(diào)節(jié)及參數(shù)的設(shè)定。

3平視顯示器的重要作用

平視顯示器在飛機整個運行階段：滑行，起飛，爬升，巡航，下降，進近著陸和滑跑都能發(fā)揮重要作用。

（1）飛機在候機樓滑行到跑道的滑行過程中，平視顯示器可以實現(xiàn)場面導(dǎo)引，飛行員根據(jù)導(dǎo)引符號控制飛機在滑行道上安全，準確的滑行，在低能見度情況下滑行時，平視顯示器與視景增強系統(tǒng)結(jié)合，幫助飛行員擴大觀察范圍，大大減少飛機在滑行道及交叉口發(fā)生的意外事故，避免滑錯滑行道和跑道。對于繁忙的機場，可以有效調(diào)高整個機場的運行效率和吞吐量。

（2）飛行員在操作飛機起飛時，同時要觀察儀表和外部視景，很容易在高速滑跑中因低頭看儀表而導(dǎo)致的對外部視景的中斷，從而發(fā)生危險，特別是在低能見度情況下的起飛。另外，利用HUD的迎角和仰角提示可以準確控制飛機姿態(tài)，避免擦機尾事故的發(fā)生。低能見度起飛導(dǎo)引是HUD 特有的功能，HUD利用FMGC產(chǎn)生的飛行指引信號指引飛行員實現(xiàn)低能見度的起飛。

（3）在爬升，巡航及下降等飛行階段，HUD可以幫助飛行員快速識別異常和危險狀態(tài)，避免危險事故發(fā)生，在空中防撞系統(tǒng)發(fā)出RA告警時，HUD可以直觀地顯示操縱提示符號，在飛行員不用低頭看其他儀表的情況下，根據(jù)指引符號操縱飛機避開危險區(qū)域。

（4）在目視進近時，HUD顯示的參考下滑道，飛行軌跡矢量能幫助飛行員做出正確的判斷，減少飛行員負擔，在儀表著陸進近時，使飛行員保持平視飛行，使飛行更安全。HUD降低了最小起飛和著陸天氣標準，結(jié)合儀表著陸系統(tǒng)的運用，經(jīng)過局方的特殊批準，航空公司可以在I類儀表著陸實施特殊批準的I類、II類、III類運行。目前國內(nèi)大多數(shù)的機場只能實施傳統(tǒng)的I類運行，在遇到惡劣天氣的情況下，飛機不能滿足運行最帶天氣標準，從而造成大面積的航班延誤。HUD可在I類儀表著陸系統(tǒng)上降低最低標準，中國民航批準的HUD運行標準為特殊批準I類（RVR 450米，決斷高度45米）。

增強視景系統(tǒng)就是把機載紅外傳感器或者毫米波雷達給出的圖像和飛行以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)重疊在平視顯示器上。由于紅外傳感器的成像受云、霧、霾、雪、夜間等氣象條件的影響較小，因此，在目視能見度受限的情況下，利用增強視景系統(tǒng)能夠增強飛行能見度，提高飛行環(huán)境感知能力，使飛機具備全天候起降能力。

4結(jié)束語

隨著民航科技的進步，未來幾年必然會出現(xiàn)一個技術(shù)大的飛躍，作為一個一線技術(shù)人員，我認為隨時跟蹤新知識，新技術(shù)還是很有必要的，最近分局舉辦民航新技術(shù)講座，粗略了解下HUD和增強視景技術(shù)，望大家指正。endprint