18基于直升机平台的两型综合显示控制系统整体性能分析与评价-谷雨

549第二十八届（2012）全国直升机年会论文基于直升机平台的两型综合显示控制系统整体性能分析与评价谷雨1李晓晔2范超华1谢留1（1.中国人民解放军驻一二二厂军事代表室；2.中航工业哈飞航电试验科，哈尔滨，150066）摘要：本文是对某型机配备的两种型号国产综合显示控制系统的功能、系统组成、人机界面、数据处理能力、操作性等主要性能进行了对比分析，并对我国今后通用直升机综合显示系统的改进方向进行了探讨。关键词：综合显示;性能;对比分析0引言随着科学技术的发展，航空仪表的发展也经历了由机械仪表、电气仪表、机电伺服仪表、到综合指示仪表、电子显示仪表的发展过程。国内外先进的固定翼及旋翼航空器全部装备了综合航电系统，而综合显示控制系统是综合航电系统中必不可少的组成部分。综合显示控制系统性能的优劣及安全性将直接影响航空器的整体性能。目前，在某型直升机平台配备了两种型号的国产综合显示控制系统，分别是XX-28型和XX-9型，下面将对这两种型号的综合显示控制系统主要性能进行分析与对比。1功能XX-28型综显系统是针对通用型直升机开发的综显系统，而XX-9型综显系统是针对武装直升机开发的综显系统，二者都可以与各种机载系统/设备，如导航系统、大气数据系统、昼夜观瞄系统等交联，实现对直升机主要飞行参数信息显示、导航信息显示、叠加其他机载系统画面和对机载系统的控制功能。另外，XX-9型综显系统支持火控系统，而XX-28型是为某型直升机专门设计的，不支持火控系统。XX-9型综显系统扩展能力不足，XX-28型综显系统采用开放式、模块化设计，系统易扩展，可以按用户需求增减功能。2系统组成XX-9型综显系统由2块显示器、显控机、多功能键盘和数据传输装置4部分组成，总重量为27.7kg；XX-28型综显系统由2块显示器、多功能控制板、组合控制板3部分组成，总重量为19.6kg，在系统组成上，比XX-9型综显系统少了一个显控机，总重量减轻了8.1kg，占用空间少，为机上安装新设备节省了空间。3人机界面综合显示控制系统的主要功能是向飞行员显示主要的飞行参数，减轻飞行员的工作负担。所以综合显示控制系统应具备良好的人机界面。XX-9型综显系统显示器的有效显示面积为5英寸×5英寸，分辨率为600×600，XX-28型综显系统有效显示面积为6英寸×8英寸（宽×高），分辨率为1024×768。XX-28型综显系统的人机界面更加符合人机工程学设计，系统的画面布局、画面图形显示与画面的控制设计参考了国外先进直升机综显系统的设计经验。XX-28型综显系统的画面分为上下2个区域，在上区域中提供飞行所必需的全部重要飞行参数信息的显示，且该画面不可切换；在下区域中主要提供导航信息显示，并可根据需要切换显示其他系统画面。这种布局保证了飞行员能够实时的获得重要的飞行信息，包括大气数据系统、组合导航系统和无线电高度，同时扩展了综合550显示控制系统的功能，避免了XX-9型综显系统在执行其他功能时会导致主飞行显示信息无法显示的问题。同时，XX-28型综显系统可以更好的匹配昼夜观瞄系统提供的视频图像显示：昼夜观瞄系统提供的视频图像采用模拟信号，纵横比为3：4，在XX-9型综显系统显示器（显示区域纵横比为1：1）上显示将在横向上减少1/3画面，主要原因是由于XX-9型综显系统向显示器输出的是模拟视频信号，无法进行合理的转化；而在XX-28型综显系统中，显示器可以将输入的模拟信号转换成数字信号显示，使画面无损失，同时因为分辨率较高，图像清晰度要优于XX-9型综显系统。4数据处理能力XX-9型综显系统的主处理模块采用80486DX2-50处理器，时钟频率为25MHz，总线位宽为32位；XX-28型综显系统数据处理模块采用的CPU处理器为MPC8245，工作主频300MHz，64位总线位宽。XX-9型综显系统采用ADSP26010数字处理芯片执行图形发生功能，程序存储器采用512kEPROM。XX-28型综显系统采用专业的图形处理器ATI的M9进行图形发生功能，不仅可以产生字符，图形，更支持3D硬件加速，支持OpenGL图形接口标准，并内建多条并行处理流水线，采用多芯片封装技术，内部集成64M的DDR显存。5安全性安全性方面，XX-9型综显系统采用单显控机驱动双显示器的构型，这种构型如果发生显控机单点故障，有可能导致整个综合显示控制系统全部功能的丧失，无法满足直升机的安全性要求。XX-28型综显系统通过两台Smart显示器构成了双独立显示、可互相备份的构型，两台Smart显示器独立进行数据接收、数据处理、图形发生和画面控制。同时2台显示器之间可以传输图像信息，当某台显示器的数据处理部分故障时，可将另一台显示器的图像信息传输过来显示，从而极大提高了系统的安全型，避免了单点故障发生对整体安全性的影响。可靠性方面，XX-9型综显系统MTBF（平均故障时间）为400小时；XX-28型综显系统的MTBF（平均故障时间）为800小时。6操作性在控制器设计方面，XX-9型综显系统的控制器键盘布置与XX-28型综显系统的控制器键盘布置有所不同。XX-9型综显系统的多功能键盘可操作性较好；XX-28型综显系统的多功能控制板操作性一般，通过键盘输入数据过程比较复杂。两者共同存在的缺陷是没有将数字键独立出来，而是将数字键与字母键重用，只不过是重用的方法不同，XX-9型综显系统使用SHF（上档键）重用；XX-28型综显系统使用NumLock（数字锁键）重用，这样虽然节省了键盘空间，但是给操作带来了不便，尤其是编辑航路点信息时，需要在数字与字母之间进行频繁的切换。7分析与总结以上分别从多个方面对XX-9型综显系统与XX-28型综显系统的性能进行了对比：功能上，XX-9型综显系统与XX-28型综显系统功能基本相同，在扩展能力方面XX-28型综显系统占优。系统组成方面，XX-28型综显系统占用空间较小，重量更轻，为机上安装新设备节省了空间。人机界面上，XX-28型综显系统借鉴了国内外先进综合显示控制系统的设计理念和经验，提供的人机界面更加友好，画面显示方式比较合理。数据处理能力方面，XX-28型综显系统选用的数据处理芯片运算速度较快，对图形发生能力也具有很好的支持。安全性方面，XX-28型综显系统通过2台Smart显示器构成了双独立显示、可互相备份的构型，2台Smart显示器独立进行数据接收、数据处理、图形发生和画面控制，这种构型可以避免XX-9型综显系统中存在的安全性隐患，即单点故障导致整个综合551显示控制系统全部功能丧失，从而极大的提高了系统的安全性。在可操作性上，XX-9型综显系统的操作性较好，XX-28型综显系统操作比较繁琐。另外，XX-9型综显系统提供的维护接口可以很方便的在机上对系统进行软件升级，而XX-28型综显系统在维护接口的设计上有所欠缺，综合分析结果如表1所示。表1XX-9型综显系统与XX-28型综显系统整体性能分析表0510XX-9型综合显示控制系统XX-28型综合显示控制系统综合以上分析，由于XX-9型综显系统设计目的是为代替旧式的分立式仪表，设计过程中参考及执行的均为早期的技术指标，设备构型、配置及功能已经无法适应新型直升机的要求，特别是某型直升机增装了多种设备，XX-9型综显系统的扩展能力不足，无法满足对新设备及今后扩展的要求。XX-28型综显系统设计时间较晚，设计过程中借鉴了国内外先进综合显示控制系统的设计理念和经验，在设备构型、人机界面和安全性方面都做了许多改进，并结合了用户的需求和环境要求来设计开发的新型综合显示控制系统。我国今后通用直升机的综合显示控制系统应在下列方面进行改进和提高。一是提高可通用性，实现与具有各种数据格式的机载系统/设备的交联互通；二是要提高可操作性，满足快速输入数字、字母等不同类型数据信息的需要；三是要易于维护，方便对系统进行硬件检测和软件升级。WholePerformanceAnalysisandEvaluationofTwoKindsofIntegratedDisplayControlSysteminHelicopterPlatformGuUu1LiXiaoye2FanChaohua1XieLiu1(1.MilitaryRepresentativeOfficein122Factory,ChinesePeople’sLiberationArmy,Harbin，150066；2.HarbinAircraftIndustryCo.,Ltd,Harbin，150066)Abstract:Mainperformanceoftwokindsofdomesticintegrateddisplaycontrolsystem(IDCS)inacertaintypeofhelicopteriscomparinganalysed,suchasfunction,systemcompositiono,human-machineinterface,dataprocessingability,operability.Anddevelopmenttrendofchineseintegrateddisplaysystemofgeneralhelicoptersinfutureisdescribed.Keywords:IDCS;Performance;Comparativeanalysis