電子飛行包的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊忠斌 胡寶雷 呂明釗 秦琪 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所

1 引言

本文安排如下：接下來一節(jié)介紹電子飛行包的主要功能性能；第三節(jié)介紹電子飛行包的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；最后給出了本文的結(jié)論。

2 電子飛行包的功能性能

2.1 主要功能

根據(jù)飛行員的使用需求，電子飛行包的主要功能[2]定義如下：

a.飛行卡片功能，該功能替代原紙質(zhì)卡片功能，可以對包中存儲的書籍、資料、檢查單、特情處置和其他飛行卡片進(jìn)行查找和閱讀，并可進(jìn)行飛行卡片的制作和編輯，并具備快捷鍵查閱功能；

b.數(shù)據(jù)加卸載功能，通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與地面計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)加卸載，從計(jì)算機(jī)中導(dǎo)入飛行卡片、航線、文件、音視頻資料和其他需要的資料；

c.加密功能，為保證飛行數(shù)據(jù)的安全性，提供開機(jī)加密和數(shù)據(jù)加密兩種加密方式，有效的提高數(shù)據(jù)安全性；

d.亮度調(diào)節(jié)和晝夜模式切換功能，為保證飛行員在晝/夜間或光線強(qiáng)/弱變化時的目視舒適度，提供亮度自動/手動調(diào)節(jié)功能和晝夜模式一鍵切換功能；

e.語音錄制、音視頻播放和書籍閱讀功能，提供語音錄制、音視頻播放和書籍閱讀功能，可作為飛行員在地面提供學(xué)習(xí)娛樂的工具；

f.北斗2+GPS導(dǎo)航功能，提供輔助導(dǎo)航功能，可結(jié)合機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行精確導(dǎo)航，并可對任務(wù)航線進(jìn)行規(guī)劃和編輯。

2.2 主要性能

電子飛行包的主要性能如下：

a.供電：工作電壓3.3V~4.2V，充電電壓5VDC/2A，電池容量5000mAh，連續(xù)工作時間不小于8h，電池使用壽命為三年或500次充放電；

b.顯示：分辨率1024×600，顯示尺寸7英寸，顯示亮度0.17~350cd/m2；

c.主要硬件配置：CPU 1.4GHZ*4，內(nèi)存2GB，存儲容量64GB。

3 電子飛行包設(shè)計(jì)

3.1 組成

3.1.1 設(shè)備組成

電子飛行包主要由包和綁帶組成，包背面有固定綁帶的鎖扣，可通過綁帶固定在飛行員腿部，方便機(jī)上使用。

3.1.2 主機(jī)組成

飛行包主機(jī)由核心主板、顯示屏、觸摸屏、光傳感器、北斗2+GPS模塊、天線、可拆卸電池、電源變換器、按鍵、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、外殼等組成，其設(shè)備組成及內(nèi)部接口關(guān)系如圖1所示。

圖1 電子飛行包主機(jī)組成圖

3.2 設(shè)計(jì)

3.2.1 硬件設(shè)計(jì)

電子飛行包的工作原理類似于平板電腦，加電后啟動安卓操作系統(tǒng)，并進(jìn)行硬件自檢測，產(chǎn)品預(yù)裝有應(yīng)用軟件，用戶可通過主界面上的應(yīng)用程序圖標(biāo)選擇要運(yùn)行的應(yīng)用軟件。

電子飛行包由可充電鋰電池供電。處理器模塊完成所有的數(shù)據(jù)處理功能，是電子飛行包硬件的核心模塊。處理器上集成了處理器、存儲器、接口驅(qū)動電路、音頻電路、光感應(yīng)電路、北斗2/GPS模塊等多種功能電路，操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件駐留在處理器的存儲器上，系統(tǒng)加電后對各設(shè)備進(jìn)行初始化和工作狀態(tài)的掃描。系統(tǒng)啟動完成后，顯示主界面，用戶可通過觸屏或機(jī)械按鍵進(jìn)行各項(xiàng)功能的操作。

北斗2+GPS天線接收衛(wèi)星信號，向主控模塊輸入射頻信號，以實(shí)現(xiàn)北斗2+ GPS定位功能。按鍵通過傳感器采集按鍵信息，通過I2C總線向主控模塊傳輸控制信號，主控模塊對控制信號進(jìn)行響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)按鍵操作。觸摸屏通過傳感器采集按鍵信息，通過I2C總線向主控模塊傳輸控制信號，主控模塊對控制信號進(jìn)行響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)觸屏操作。顯示屏是電子飛行包的顯示接口，處理器通過LVDS總線將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示屏上，顯示屏對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，以完成圖像信息的顯示、亮度調(diào)節(jié)、晝夜模式切換等功能。

3.2.2 軟件設(shè)計(jì)

電子飛行包軟件包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。

操作系統(tǒng)基于android4.0系統(tǒng)，并根據(jù)電子飛行包的硬件特點(diǎn)進(jìn)行修改，以滿足產(chǎn)品的使用需求。

電子飛行包應(yīng)用軟件主要包括飛行卡片軟件、數(shù)據(jù)加密軟件、視頻播放軟件、圖書閱讀軟件、語音錄制軟件、地圖作業(yè)軟件和導(dǎo)航軟件。

3.2.3 外觀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于機(jī)載環(huán)境內(nèi)部空間狹小，對電子飛行手冊外形的尺寸和整機(jī)布局要求較高。為方便飛行員使用電子飛行手冊，不妨礙駕駛，電子飛行手冊的尺寸及按鍵布局充分考慮了實(shí)際需求，主要進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)：

a.常用按鍵設(shè)置在電子飛行手冊左側(cè)面及下部，當(dāng)其固定于左腿時，方便左手快捷操作，既不遮擋屏幕，又不干擾飛行駕駛；

b.電子飛行手冊通過彈性材料固定于腿部，并可通過預(yù)留卡扣進(jìn)行附加防脫保證，此種方式既方便拆裝又能防止脫落；

c.電子飛行手冊殼體采用雙色注塑工藝，邊角全部進(jìn)行了圓角處理，增強(qiáng)了其防震抗摔能力。表面咬花處理可防止劃傷及在使用時增大摩擦，防止滑落；

d.按鍵設(shè)計(jì)及布局符合人體工程學(xué)要求，操作便利，手感清晰。按鍵文字通過絲印及鐳雕工藝可滿足白天和夜間使用，方便夜間操作；

e.整機(jī)殼體選用PC/ABS材料：這種改性塑料比單純的PC和ABS性能更好，抗沖擊性提高，耐熱性提高，硬度提高，耐高溫性、耐熱老化性、高抗沖性及薄壁產(chǎn)品的高剛性等，可有效提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性水平。

f.由于飛機(jī)座艙電磁環(huán)境復(fù)雜，電磁兼容性設(shè)計(jì)對電子飛行包穩(wěn)定可靠工作至關(guān)重要，因此采取在觸摸屏內(nèi)表面鍍ITO薄膜，在電源管理、充電管理、主控芯片上加屏蔽罩，連接器及連接線的屏蔽、去耦設(shè)計(jì)；為減少電源線和信號線上的傳導(dǎo)干擾，所有的電連接器均采用屏蔽連接器等措施提高電子飛行包的電磁兼容性。

4 總結(jié)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，手機(jī)和平板電腦等便攜式電子終端產(chǎn)品的功能和性能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越多。電子飛行包在便攜式電子終端產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過特殊設(shè)計(jì)增強(qiáng)產(chǎn)品耐環(huán)境適應(yīng)性和電磁兼容性的能力，并通過開發(fā)專用軟件和符合飛行員操作的外觀設(shè)計(jì)將便攜式電子終端技術(shù)應(yīng)用到航空領(lǐng)域，是一種成功的嘗試。