直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

郎需義

（哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

雙鏈路DVI是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術(shù)為接口，實現(xiàn)直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要方式，也對直升機顯控系統(tǒng)的應(yīng)用和性能提升提供技術(shù)上的支持。此外，VAPS XT是Presagis公司開發(fā)的下一代動態(tài)、交互、實時和圖形化的人機界面開發(fā)工具。它是為高級座艙儀表設(shè)計和應(yīng)用而開發(fā)的理想的人機界面開發(fā)工具，具有全新的用戶可擴展的域名價值。

1 航電系統(tǒng)顯控仿真系統(tǒng)研發(fā)重要性及其現(xiàn)狀

航電系統(tǒng)顯控裝置中，以顯示器為例，對飛行員獲得飛機姿態(tài)導(dǎo)航信息、任務(wù)信息、戰(zhàn)場姿態(tài)等具備關(guān)鍵性作用。隨著信息量增加，顯示器發(fā)不了的增加和畫面接收信號的視頻傳輸，無疑對地面監(jiān)控、人員安全等具備重要的價值。

通信、導(dǎo)航、顯控、記錄（Communication，navigation，control，record）等多個模塊化系統(tǒng)包括的任務(wù)尋求中，航圖、近地警告、顯控畫面和機載雷達等與顯示設(shè)備之間的傳輸，需要對航電系統(tǒng)顯控進行相關(guān)設(shè)計優(yōu)化，尤其是應(yīng)用雙鏈路DVI信號傳輸，形成具備轉(zhuǎn)化價值的優(yōu)勢信號傳輸器。

航電系統(tǒng)作為最復(fù)雜的機載系統(tǒng)之一，顯控系統(tǒng)作為其分項系統(tǒng)，需要通過仿真設(shè)計，以接口優(yōu)化來實現(xiàn)。

2 雙鏈路DVI直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計概述

數(shù)字視頻接口DIV（Digital Visual Interface）比之單鏈路DIV，具備高寬帶、長距離、抗干擾能力強等優(yōu)勢，且從其應(yīng)用途徑來看，具備數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)字化方式應(yīng)用價值。其模擬接口的理論帶寬和分辨率可達到1．65Db/s和2560×1600@60hz。雙鏈路模擬接口如圖1。

圖1 雙鏈路模擬接口

3 直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計原理

直升機綜合航電顯控系統(tǒng)設(shè)計基于TMDS（Transition Minimized Differential，最小化傳輸差分信號）協(xié)議，而VAPS XT是Presagis公司動態(tài)、交互、實時和圖形化人機界面開發(fā)工具，具備優(yōu)勢座艙儀表設(shè)計和應(yīng)用價值，對用戶擴展的內(nèi)核結(jié)構(gòu)和集成的邏輯設(shè)計能力以及第三方軟件無縫聯(lián)接成效價值突出。

其系統(tǒng)構(gòu)造主要包括傳送器、接收器。從構(gòu)建的各自作用來看，內(nèi)建在顯卡芯片中的傳送器，是信號的主來源，顯卡PCB上出現(xiàn)的附加顯卡，受數(shù)字信號顯示電路影響，以其接受范圍為基準。

此外，仿真模型設(shè)計中，VAPS XT Developer作為基礎(chǔ)開發(fā)工具包，包含了VAPS XT Designer的HMI設(shè)計，仿真及代碼生成等功能；具備集成嵌入式代碼生成模塊、DO-178 CerMode模塊、VAPS XT ARINC661模塊，自定義并創(chuàng)建符合ARINC661的可選模塊及控件，且在自動生成設(shè)計源文件的文檔中獲得應(yīng)用價值。

表1

4 直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

本設(shè)計以ALTERA阿爾特拉系列可編程邏輯芯片EP3C80F484為主控芯片，在QuartusCyclone Ⅲ應(yīng)用需求平臺上使用VerilogHDL對邏輯進行設(shè)計，以滿足高性能、低功耗、低成本的顯控系統(tǒng)需求。采用這一嵌入式設(shè)計可永久使用免版稅的許可更新套件：NiosⅡ處理器、三速以太網(wǎng)MegaCore功能、DDR/DDR2高性能存儲器控制器、NicheStack TCP/IP網(wǎng)絡(luò)堆棧。數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模塊8×8框架如圖2所示。

圖2 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模塊8×8框架

直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計可解決數(shù)字→模擬→數(shù)字→模擬（PIC總線控制的模糊控制理論）的轉(zhuǎn)換過程，并可解決信號傳輸過程中的拖尾、模糊、重影等傳輸問題。尤其是PLX公司開發(fā)的服從PCI（Peripheral Component Interconnect，外設(shè)部件互聯(lián)標準）協(xié)議的PCI9052，是從模式接口芯片，它能夠?qū)崿F(xiàn)ISA總線到PCI總線的平滑轉(zhuǎn)換，但應(yīng)用于高精密行業(yè)發(fā)展中還有其自身的局限性，其特點特性如表1所示。

5 實施可行性分析

5.1 傳輸速度快

DVI傳輸節(jié)省了傳統(tǒng)數(shù)字圖像信息“數(shù)字→模擬→數(shù)字”繁瑣的轉(zhuǎn)換過程，實現(xiàn)空間和時間上的簡化，對消除拖影、增強信號、增加畫面清晰度及其逼真效果，具備實戰(zhàn)分析價值。

5.2 畫面清晰

VAPS XT自動代碼生成、仿真設(shè)計和原型設(shè)計、無縫鏈接nCOM，VAPS XT可與STAGE系列軟件交互，可避免信號的損失和干擾，最終在圖像清晰度和細節(jié)上得到了大幅提升。支持HDCP協(xié)議的顯卡，對管腳定義數(shù)據(jù)格式等的協(xié)議和保密度價值較高。信道中的最高傳輸碼流為1．65GHz。協(xié)同DVI端口設(shè)計，優(yōu)化信道碼，提升傳輸圖像的最高像素。

5.3 遠景規(guī)劃

直升機綜合航電顯控仿真系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用，對確定航電系統(tǒng)的目標、活動和能力，形成系統(tǒng)運行結(jié)果需求，具有正面導(dǎo)向作用；航電系統(tǒng)任務(wù)、功能和資源組織模式管理階段，對優(yōu)化系統(tǒng)組建，實現(xiàn)工作任務(wù)簡化和人力資源建設(shè)，具備遠期的研制價值。

6 結(jié)語

隨著航空技術(shù)的快速發(fā)展，多功能顯示器已經(jīng)替代傳統(tǒng)儀器儀表成為座艙中重要的顯示終端，綜合航電顯控仿真系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用作為直升機機電、導(dǎo)航、雷達等重要信息顯示的媒介，在多功能顯示器軟件使用IDATA工具開發(fā)中，具備接口優(yōu)化設(shè)計優(yōu)勢，尤其是基于DIV接口控制的信息處理，將在嵌入式人機界面控制與顯示階段獲得設(shè)計應(yīng)用價值提升。

[1]歐愛輝，盧衛(wèi)國，李程鵬等．某直升機綜合航地顯控仿真系統(tǒng)的開發(fā)與實例[J]．火力與指揮控制，2013,38（1）：141-144．

[2]袁源．基于三維建模技術(shù)的仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．電子科技大學(xué)，2010．

[3]丁露，鮑四元，孫徐莉等．淺談人力直升機設(shè)計及其改進方案[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，（2）：63-64．