通用飛機機組綜合警告系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及航空電子領域，特別是涉及一種通用飛機機組綜合警告系統。
【背景技術】
[0002]通用飛機電子飛行儀表系統一般由兩部分組成:姿態指示器和水平狀態指示器，在有些飛機上，稱為主顯示器和導航顯示器。姿態指示器或主顯示器主要顯示飛機的縱向飛行信息，如高度、速度、飛行指引、模式選擇等。水平狀態顯示器或導航顯示器主要顯示航向、地面軌跡角參數等水平飛行信息。個別高端通用飛機將姿態指示器和水平狀態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，可以顯示來自空中防撞系統或近地警告系統的地形信息、來自氣象雷達的氣象信息等，另外配置一個發動機顯示和機組警告系統顯示器顯示發動機參數、機組警告信息。
[0003]通用飛機一般只具有一個綜合顯示器，綜合顯示飛行參數和發動機參數。一般不配備多功能顯示器和發動機顯示和機組警告系統顯示器，即不配備空中防撞系統、近地警告系統和機組警告系統。通用飛機特點為:制造成本低，小飛機，駕駛艙空間狹小、數量多，使用量大，駕駛員通常并非專職的飛行員，飛行環境復雜，如低空、山谷、城市等。這就需要通過采用航電綜合技術、視頻融合技術、虛擬儀表技術提供一種有高可靠性、經濟性和智能性的通用飛機綜合警告系統，實現空中防撞系統、近地警告系統和機組警告系統的基本功能，減輕非專職飛行員的工作負擔，起到空中防撞警告、近地警告、機組警告功能，保障飛行安全。
【實用新型內容】
[0004]針對上述存在的技術不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種通用飛機綜合機組警告系統，起到空中防撞警告、近地警告、機組警告功能，要求系統具有很強的可靠性，經濟型和智能性。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種通用飛機綜合機組警告系統，包括數據采集設備、數據處理設備，人機交互設備和電源。數據采集設備由航空總線轉換設備、激光測距設備、電視成像設備、紅外成像設備組成；數據處理設備由嵌入式計算機組成；人機交互設備由控制面板、音響設備和液晶顯示器組成。
[0006]航空總線轉換設備通過USB 口連接到所述的嵌入式計算機，用于采集通用飛機俯仰角、滾轉角、高度、速度等飛行參數和發動機、液壓設備等工作參數。激光測距設備、電視成像設備、紅外成像設備安裝在2自由度云臺(垂直和水平兩個自由度)，三個設備集成設計在一個防護罩內，光軸平行，用于采集飛機周邊空域飛行物視頻圖像、距離和地面障礙物的距離。云臺通過可調節長度的連接桿連接到飛機下腹。兩自由度云臺采用用雙極坐標控制，安裝有垂直和水平兩個方向測算角度的設備。激光測距設備、電視成像設備、紅外成像設備通過接口將采集到的數據發送到嵌入式計算機。
[0007]嵌入式計算機通過信息融合對數據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，機組警告信息。控制面板完成對云臺、數據采集設備、液晶顯示器和音響設備的控制。液晶顯示器完成警告信息虛擬儀表、文字列表和覆蓋飛機上下半球的360度環形視頻顯示。音響設備完成警告信息語音提醒。
[0008]本實用新型采用的嵌入式計算機，包括高主頻處理器、大容量內存接口、3D圖形硬件加速器、音頻接口、視頻接口、LCD接口、鍵盤接口和USB接口等，滿足大容量視頻數據高速處理、存儲和圖形化顯示的需要。
[0009]本實用新型軟件操作系統采用Windows Embedded CE實時操作系統，在嵌入式操作系統上運行硬件驅動程序、空中防撞警告軟件、近地警告軟件和機組警告等應用程序。
[0010]本實用新型的優點體現在:采用航電綜合技術、信息融合和虛擬儀表技術實現通用飛機綜合警告功能，對數據采集設備綜合使用；對采集到的數據綜合使用，對警告信息以虛擬儀表、文字列表和視頻形式綜合顯示。通過電視成像視頻或紅外成像視頻特征提取，結合飛行參數、激光測距和云臺測角信息綜合判斷通用飛機周邊飛行物態勢，給出空中防撞警告；通過航空總線獲得高度信息，結合飛機飛行能力、激光測距、云臺測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；通過航空總線采集發動機、液壓設備等工作參數，綜合評判發動機、液壓設備、電氣設備燈工作狀態，給出機組警告；通過航跡推算和調長云臺與飛機連接桿的長度減小上視探測盲區。通過對電視成像視頻或紅外成像視頻的實時處理、判斷和拼接獲得基本覆蓋飛機上下半球的360度環視全景圖像。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型實施例的通用飛機機組綜合警告系統硬件結構框圖；
[0012]圖2是本實用新型實施例的機體坐標系示意圖；
[0013]圖3是本實用新型實施例的云臺局部坐標系示意圖；
[0014]圖4是本實用新型實施例的云臺和數據采集設備設計示意圖；
[0015]圖5是本實用新型實施例的液晶顯示工作界面示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合【附圖說明】，對本實用新型實施例具體描述實施方式，但本實施例并不用于限制本實用新型。
[0017]本實用新型實施例提供的通用飛機綜合機組警告系統硬件結構，如圖1所示，包括嵌入式計算機、航空總線轉換設備、激光測距設備、電視成像設備、紅外成像設備、控制面板、音響設備、液晶顯示器和電源。嵌入式計算機完成數據處理，航空總線轉換設備、激光測距設備、電視成像設備、紅外成像設備完成數據采集，控制面板、音響設備和液晶顯示器完成人機交互。
[0018]嵌入式計算機包括飛凌S3C6410開發板和S3C6410處理器，飛凌S3C6410開發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攝像設備接口(可支持130萬、300萬、500萬等多種分辨率攝像設備高速采集)、10X2插針擴展口(可用來擴展8X8矩陣控制面板)等。S3C6410處理器其主頻最高可達到667MHz,內部具有強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寸工業級TFT液晶顯示屏。
[0019]航空總線轉換設備采用奧林普科技研制開發的0LP-3102轉換設備，將ARINC429總線發來的多路信號轉為USB接口信號，最多同時具有16個接收通道。每個通道的發送和接收速率均可單獨設置。數據采用FIFO接收方式，嵌入式計算機通過API從FIFO讀數據和時間戳，時間戳的精度可以編程設置，時間戳的精度范圍為l~65535 ys。通訊速率可設置為 100Kbps、50Kbps、48Kbps、12.5Kbps。總線特性 USB 2.0。
[0020]飛機的機體坐標系如圖2所示，描述為:原點O取在飛機質心處，坐標系與飛機固連，X軸在飛機對稱平面內并平行于飛機的設計軸線指向機頭，y軸垂直于飛機對稱平面指向機身右方，z軸在飛機對稱平面內，與X軸垂直并指向機身下方。
[0021]云臺局部坐標系如圖3所示，在安裝和初始校訂云臺時，使水平旋轉軸與飛機機體坐標系的z軸重合或平行，兩軸指向相同，垂直于地面；垂直旋轉軸與飛機機體坐標系的xOy平面平行，指向與機體坐標系y軸同向，平行與地面；云臺底盤水平旋轉角度輸出X的零刻度線與機體坐標系X軸平行，云臺水平順時針旋轉；云臺底板垂直旋轉角度輸出I的零刻度線與機體坐標系X軸平行，從O度刻度線向水平旋轉軸負方向運動為正向轉動，介于O度到90度之間；從O度刻度線向水平旋轉軸正方向運動為反向轉動，介于O度到-90度之間。
[0022]云臺、激光測距設備、電視成像設備和紅外成像設備設計，如圖4所示，云臺支架通過長度可調節的連接桿與機體相連，根據機型、電視成像設備和紅外成像設備調長連桿的長度，減小飛機上