高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)，硬件方面采用主控CPU組件+信號處理組件完成硬件架構(gòu)，信號處理組件分為空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊。本發(fā)明解決了現(xiàn)有分列式系統(tǒng)體積大、信息不能高度綜合化、軟硬件資源共享度不高的問題，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬航空電子任務(wù)的通訊/識別/監(jiān)視【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)，它對飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)中的各模塊進(jìn)行綜合集成設(shè)計(jì)，共享軟硬件資源，減少設(shè)備的個(gè)數(shù)和設(shè)備的重量，提高系統(tǒng)可靠性。

【背景技術(shù)】
[0002]飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合集成了增強(qiáng)型近地告警系統(tǒng)(EGPWS)、空中交通預(yù)警和防撞系統(tǒng)(TCAS/S)及氣象雷達(dá)/前視風(fēng)切變檢測系統(tǒng)(Weather Radar/PWS)等系統(tǒng)功能。為飛行員提供關(guān)于氣象、空中交通狀況、地形等有關(guān)安全信息，增強(qiáng)飛行員對飛機(jī)周圍的環(huán)境態(tài)勢感知程度和應(yīng)變能力，有效預(yù)防各類飛行事故的發(fā)生，大大提高飛行安全性。目前飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)大多采用分列式或聯(lián)合式的獨(dú)立系統(tǒng)，分列式架構(gòu)的技術(shù)和制造工藝較為成熟，但此類架構(gòu)存在諸多弊端:一是報(bào)警優(yōu)先權(quán)及異構(gòu)信息管理受限；二是子系統(tǒng)間交互性差；三是控制面板多和功能重復(fù)；四是安裝工藝復(fù)雜；五是重量大、體積大、功耗高和維護(hù)任務(wù)繁重。還有一部分飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)是基于ARINC429/453的TCAS+WXR聯(lián)合式系統(tǒng)(部分綜合)，當(dāng)前該系統(tǒng)只做到部分軟硬件資源共享，只是對各個(gè)成熟分系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，達(dá)到了一定的綜合，相對分列式系統(tǒng)有所優(yōu)化，但其還是存在占用系統(tǒng)資源較多，重量、體積、功耗較大的缺陷，因此有必要提出改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:提供一種高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)，解決了現(xiàn)有分列式系統(tǒng)體積大、信息不能高度綜合化、軟硬件資源共享度不高的問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)，具有主控CPU組件和信號處理組件；
[0005]所述主控CPU組件包括主控CPU、語音接口、AFDX通訊接口和ARINC429通訊接口和尚散星i/o接口 ；
[0006]所述信號處理組件包括空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊；
[0007]所述語音接口產(chǎn)生8 Ω 4W.600 Ω 400mff兩路告警語音，發(fā)送至機(jī)載語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聲光告警；
[0008]所述AFDX通訊接口通過AFDX總線接收慣性參考系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、無線電高度表、飛行管理系統(tǒng)、GPS解算的機(jī)載信息及控制信息；發(fā)送近地告警、氣象顯示信息及告警信息到機(jī)上顯示器及飛行管理系統(tǒng)；
[0009]所述ARINC429通訊接口通過ARINC429總線接收機(jī)載維護(hù)信息并發(fā)送空中交通顯示信息及維護(hù)信息；
[0010]所述離散量I/O接口接收起落架狀態(tài)、空/地狀態(tài)、襟翼位置信息并發(fā)送抑制信息和控制面板控制信息；
[0011]所述空中交通前端處理模塊將外部TCAS和S模式應(yīng)答機(jī)的射頻信號通過處理、編解碼傳送給主控CPU組件，所述氣象雷達(dá)前端處理模塊將接收到的氣象雷達(dá)單元信號進(jìn)行解調(diào)獲取相關(guān)的距離和方位信息經(jīng)過編碼傳送給主控CPU組件，所述主控CPU組件接收機(jī)載信息，與從信號處理組件接收到的編碼信息經(jīng)過信息融合及算法運(yùn)算，產(chǎn)生增強(qiáng)型近地告警、空中交通、氣象告警信息及視頻信息送至機(jī)載顯示系統(tǒng)和聲光告警系統(tǒng)；
[0012]上述接口與主控CPU的交聯(lián)通過FPGA實(shí)現(xiàn)，所述FPGA用作信號接口轉(zhuǎn)換和總線擴(kuò)展，將各接口的不同數(shù)據(jù)總線類型轉(zhuǎn)換為主控CPU能夠使用的CPCI總線實(shí)現(xiàn)主控CPU與上述接口的數(shù)據(jù)交換。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比降低監(jiān)視功能設(shè)備所需的重量、體積、功率、零部件數(shù)量和纜線量，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)約了系統(tǒng)資源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的硬件架構(gòu)原理框圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的軟件架構(gòu)原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖1、2描述本發(fā)明的一種實(shí)施例。
[0017]高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)，硬件方面采用主控CPU組件+信號處理組件完成硬件架構(gòu)，信號處理組件分為空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊?？罩薪煌ㄇ岸颂幚砟K將外部TCAS和S模式應(yīng)答機(jī)的射頻信號通過處理、編解碼等傳送給主控CPU組件。氣象雷達(dá)前端處理模塊將接收到的氣象雷達(dá)單元信號進(jìn)行解調(diào)獲取相關(guān)的距離和方位信息，經(jīng)過編碼傳送給主控CPU組件。主控CPU組件接收機(jī)載信息，與從信號處理組件接收到的編碼信息經(jīng)過信息融合，通過特定算法運(yùn)算，產(chǎn)生增強(qiáng)型近地告警、空中交通、氣象等告警信息及視頻信息送至機(jī)載顯示系統(tǒng)和聲光告警系統(tǒng)。
[0018]軟件方面采用嵌入式VxWorks操作系統(tǒng)，運(yùn)用實(shí)時(shí)多任務(wù)處理方式，各個(gè)功能進(jìn)行單獨(dú)任務(wù)處理，保證了不同的功能模塊的運(yùn)行狀態(tài)互不干擾，該軟件系統(tǒng)將近地告警、空中交通和氣象雷達(dá)后端處理的功能整合到一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)之中，使得該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)視功能。
[0019]上述主控CPU采用PowerPC85xx (或86xx)，主控CPU將接收到的機(jī)載信息，分發(fā)給信號處理組件中的空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊；將接收到的空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊的監(jiān)視信息進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)了飛行環(huán)境監(jiān)視的信息綜合、數(shù)據(jù)融合、警告語音的管理、機(jī)載信息交換及各模塊的管理。
[0020]所述主控CPU組件包括主控CPU、語音接口、AFDX通訊接口和ARINC429通訊接口和尚散星i/o接口 ；
[0021]所述信號處理組件包括空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊；
[0022]所述語音接口產(chǎn)生8 Ω 4W.600 Ω 400mff兩路告警語音，發(fā)送至機(jī)載語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聲光告警；
[0023]所述AFDX通訊接口通過AFDX總線接收慣性參考系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、無線電高度表、飛行管理系統(tǒng)、GPS解算的機(jī)載信息及控制信息；發(fā)送近地告警、氣象顯示信息及告警信息到機(jī)上顯示器及飛行管理系統(tǒng)；
[0024]所述ARINC429通訊接口通過ARINC429總線接收機(jī)載維護(hù)信息并發(fā)送空中交通顯示信息及維護(hù)信息；
[0025]所述離散量I/O接口接收起落架狀態(tài)、空/地狀態(tài)、襟翼位置信息并發(fā)送抑制信息和控制面板控制信息；
[0026]所述空中交通前端處理模塊將外部TCAS和S模式應(yīng)答機(jī)的射頻信號通過處理、編解碼傳送給主控CPU組件，所述氣象雷達(dá)前端處理模塊將接收到的氣象雷達(dá)單元信號進(jìn)行解調(diào)獲取相關(guān)的距離和方位信息經(jīng)過編碼傳送給主控CPU組件，所述主控CPU組件接收機(jī)載信息，與從信號處理組件接收到的編碼信息經(jīng)過信息融合及算法運(yùn)算，產(chǎn)生增強(qiáng)型近地告警、空中交通、氣象告警信息及視頻信息送至機(jī)載顯示系統(tǒng)和聲光告警系統(tǒng)；
[0027]上述接口與主控CPU的交聯(lián)通過FPGA實(shí)現(xiàn)，所述FPGA用作信號接口轉(zhuǎn)換和總線擴(kuò)展，將各接口的不同數(shù)據(jù)總線類型轉(zhuǎn)換為主控CPU能夠使用的CPCI總線實(shí)現(xiàn)主控CPU與上述接口的數(shù)據(jù)交換。
[0028]軟件部分由6個(gè)任務(wù)組成，這些任務(wù)的功能如下:
[0029]a)機(jī)載信息收發(fā)任務(wù):接收處理機(jī)載信息(方位、航向、時(shí)基等機(jī)載信息由ARINC429接口、AFDX接口輸入和輸出，還有離散量接口的輸入);
[0030]b)信息綜合處理任務(wù):綜合空中交通、氣象、地形等信息，產(chǎn)生告警、顯示等信息；
[0031]c)告警信息處理任務(wù):產(chǎn)生音頻信號，將告警信息送至機(jī)載設(shè)備的音頻輸出；
[0032]d)氣象雷達(dá)信息處理任務(wù):生成氣象及告警信息；
[0033]e)空中交通信息處理任務(wù):生成空中交通防撞信息；
[0034]f)近地告警信息處理任務(wù):生成地形及告警信息；
[0035]g)顯示任務(wù):生成地形、交通、氣象等顯示信息送至機(jī)載顯示設(shè)備。
[0036]上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.高度綜合化飛行環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)綜合處理單元架構(gòu)，其特征在于具有主控CPU組件和信號處理組件； 所述主控CPU組件包括主控CPU、語音接口、AFDX通訊接口和ARINC429通訊接口和離散量I/O接口 ； 所述信號處理組件包括空中交通前端處理模塊和氣象雷達(dá)前端處理模塊； 所述語音接口產(chǎn)生8 Ω 4W、600 Ω 400mff兩路告警語音，發(fā)送至機(jī)載語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聲光告警; 所述AFDX通訊接口通過AFDX總線接收慣性參考系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、無線電高度表、飛行管理系統(tǒng)、GPS解算的機(jī)載信息及控制信息；發(fā)送近地告警、氣象顯示信息及告警信息到機(jī)上顯示器及飛行管理系統(tǒng)； 所述ARINC429通訊接口通過ARINC429總線接收機(jī)載維護(hù)信息并發(fā)送空中交通顯示信息及維護(hù)信息； 所述離散量I/O接口接收起落架狀態(tài)、空/地狀態(tài)、襟翼位置信息并發(fā)送抑制信息和控制面板控制信息； 所述空中交通前端處理模塊將外部TCAS和S模式應(yīng)答機(jī)的射頻信號通過處理、編解碼傳送給主控CPU組件，所述氣象雷達(dá)前端處理模塊將接收到的氣象雷達(dá)單元信號進(jìn)行解調(diào)獲取相關(guān)的距離和方位信息經(jīng)過編碼傳送給主控CPU組件，所述主控CPU組件接收機(jī)載信息，與從信號處理組件接收到的編碼信息經(jīng)過信息融合及算法運(yùn)算，產(chǎn)生增強(qiáng)型近地告警、空中交通、氣象告警信息及視頻信息送至機(jī)載顯示系統(tǒng)和聲光告警系統(tǒng)； 上述接口與主控CPU的交聯(lián)通過FPGA實(shí)現(xiàn)，所述FPGA用作信號接口轉(zhuǎn)換和總線擴(kuò)展，將各接口的不同數(shù)據(jù)總線類型轉(zhuǎn)換為主控CPU能夠使用的CPCI總線實(shí)現(xiàn)主控CPU與上述接口的數(shù)據(jù)交換。
【文檔編號】G05B19/418GK104238529SQ201410512735
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王小寧, 呼曦, 張鵬, 魏明昊, 趙鵬謀 申請人:陜西寶成航空儀表有限責(zé)任公司