КОЛЛИМАТОРНЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНДИКАТОР
HEAD-UP DISPLAY

Изобретение относится к области авиационного приборостроения, в частности к индикационным приборам отображения экипажу параметров состояния и параметров управления летательным аппаратом.
В наиболее близком аналоге (патент США №5302964 С1, 345/7, МПК G09G 1/04, [1]) представлен авиационный индикатор, включающий коллиматорную оптическую головку, взаимодействующую с электронно-лучевым прибором, управляемым от вычислительно-преобразующего устройства (ВПУ), содержащего соединенные входами-выходами по магистрали вычислительно-информационного обмена модуль центрального процессора, модуль графического процессора, модуль энергонезависимой памяти, модуль ввода-вывода. Сформированные в ВПУ сигналы информационных мнемокадров типовых ситуаций через электронно-лучевой прибор и коллиматорную оптическую головку представляются экипажу изображением в проекции на бесконечность на фоне пространства за лобовым стеклом кабины летательного аппарата. При этом коллиматорная оптическая головка представляет собой двухкомпонентный объектив по патенту РФ №2358303 [2].
Недостатком наиболее близкого аналога являются ограниченные возможности оперативной настройки и управления типовыми ситуациями и режимами работы коллиматорного авиационного индикатора и оборудования снабженного им летательного аппарата.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей коллиматорного авиационного индикатора.
Достигается указанный результат тем, что коллиматорный авиационный индикатор, включающий соединенные одними входами-выходами по магистрали вычислительно-информационного обмена модуль центрального процессора, модуль графического процессора, модуль энергонезависимой памяти, модуль ввода-вывода, второй вход-выход которого по бортовому каналу информационного обмена подключен к входам-выходам электронно-лучевого прибора и коллиматорной оптической головки в виде оптической системы линз, отражающих и полупрозрачных зеркал, формирующих в поле зрения пилота в проекции на бесконечность передаваемое световым потоком электронно-лучевого прибора изображение на фоне видимого закабинного пространства, также включает подключенный первым входом-выходом соответственно к магистрали вычислительно-информационного обмена и вторым входом-выходом соответственно к бортовому каналу информационного обмена многофункциональный индикатор и локальную магистраль информационного обмена, соединяющую другой вход-выход модуля центрального процессора, другой вход-выход модуля графического процессора, другой вход-выход модуля энергонезависимой памяти, третий вход-выход модуля ввода-вывода и третий вход-выход многофункционального индикатора.
На чертеже представлена блок-схема коллиматорного авиационного индикатора (КАИ), содержащего: 1 - магистраль вычислительно-информационного обмена МВИО, 2 - модуль центрального процессора МЦП, 3 - модуль графического процессора МГП, 4 - модуль энергонезависимой памяти МЭП, 5 - модуль ввода-вывода МВВ, 6 - локальная магистраль информационного обмена ЛМИО, 7 - многофункциональный индикатор МФИ, 8 - электронно-лучевой прибор ЭЛП, 9 - коллиматорная оптическая головка КОГ, 10 - взаимодействующее оборудование ВДО, 11 - бортовой канал информационного обмена БКИО.
Блоки МЦП 2, МГП 3, МЭП 4, МВВ 5, взаимосоединенные по МВИО 1, образуют вычислительно-преобразующее устройство (ВПУ) - цифровую вычислительную машину, осуществляющую прием данных от потребителей (МВВ 5), проведение вычислений по заложенным алгоритмам и программам (МЦП 2, МГП 3, МЭП 4, МВИО 1), преобразование и выдачу потребителям сформированных данных (МВВ 5). Выполнены блоки ВПУ на стандартных вычислительных элементах по стандартным вычислительным схемам, приведенным, например, в книге Преснухин Л.Н., Нестеров П.В. «Цифровые вычислительные машины», Москва, Высшая школа, 1981 г., стр.21, стр.474.
При подаче с МВВ 5 по БКИО 11 стабилизированных напряжений питания генератор ЭЛП 8 испускает узкий пучок электронов (луч) к люминисцентному экрану, на котором появляется светящаяся точка. При подаче управляющих напряжений (х, у) с МВВ 5 по БКИО 11 светящаяся точка на экране ЭЛП 8 отслеживает заданные х, у; соответственно светящийся след формирует изображение на экране ЭЛП 8. Световой поток от экрана ЭЛП 8 поступает в КОГ 9 [2], являющуюся оптической системой линз, отражающих и полупрозрачных зеркал, формирующих в поле зрения пилота летательного аппарата в проекции на бесконечность предаваемое световым потоком с экрана ЭЛП 8 изображение на фоне видимого закабинного пространства. Таким образом, формируется коллиматорный авиационный индикатор КАИ.
ВДО 10 (в состав заявляемого устройства не входит) включает бортовые информационные (навигационные, пилотажные, обзорно-прицельные) системы и датчики информации, необходимой для формирования информационных кадров на экране ЭЛП 8. Взаимодействие ВДО 10 со вторым входом-выходом МВВ 5 осуществляется по БКИО 11, включающему все виды естественных, стандартных и нестандартных связей, например, по ГОСТ 26765.52-87, ГОСТ Р50832-95, ГОСТ 18977-79, STANAG 3350, RS-423.
МВИО 1, выполненная, например, на основе скоростного помехозащищенного интерфейса LVDS (И.Фурман, Е.Звонарев, «Скоростные интерфейсы LVDS и M-LVDS», Электроника, Москва, Наука, 2003 г., №8, стр.32-36), обеспечивающего передачу и прием информационных потоков (в том числе видеоданных) со скоростью до 2 Гбит/сек и организацию вычислительных процессов по формированию и передаче видеокадров фактически в реальном времени.
Дополнительно введенный МФИ 7 (патент №2181093 на изобретение «Авиационный многофункциональный индикатор») является, например, многофункциональным индикатором, функционирующим в режиме многофункционального пульта управления.
Дополнительно введенная ЛМИО 6 является двойным битовым каналом (ДБК) последовательного обмена со скоростью до 30 Мбит/сек, выполненным по стандарту RS-485 с линией связи на двух (прием-передача) витых парах проводов. Посредством синхронизации на каждый бит и каждое передаваемое слово реализуется круговой эхо-контроль в цепи передатчик-линия связи-приемник-линия связи-передатчик с контролем состояния приемопередающих устройств, проводной связи и передаваемой информации. ЛМИО 6 в виде ДБК осуществляет безотказный, контролируемый обмен сигналами обработки клавиатуры МФИ 7, разовых команд, сигналов освещенности, ручной и автоматической регулировки качества изображения на экране ЭЛП 8.
МФИ 7 содержит на лицевой панели информационное табло, выполненное на жидкокристаллическом экране, кнопки (кнопки-клавиши, сенсорные кнопки) оперативного ввода цифробуквенной информации, кнопки управления режимами КАИ, ручки оперативной регулировки яркости изображения на информационном табло МФИ 7, на экране ЭЛП 8 и соответственно изображения, представляемого КОГ 9.
При задании с МФИ7 режима «навигация» и соответствующих этому режиму стандартных ситуаций «маршрут», «посадка», «повторный заход» сигналы управления с первого входа-выхода МФИ 7 по МВИО 1 поступают в МГП 3. Одновременно данные с датчиков и систем параметров состояния летательного аппарата и окружающей среды (углы эволюции самолета, составляющие скорости движения, углы атаки и скольжения) с входа-выхода ВДО 10 по БКИО 11 поступают на второй вход-выход МВВ 5, с первого входа-выхода которого преобразованные сигналы параметров по МВИО 1 поступают на вход-выход МГП 3.
В МЭП4 хранятся долговременные и оперативные данные графических и цифро-буквенных символов, шрифтов, которые с входа-выхода МЭП 4 по МВИО 1 поступают на вход-выход МГП 3. МЦП 2 осуществляет циклограмму вычислительного процесса и порядок обмена данными по МВИО 1 и ЛМИО 6 между МГП 3, МЭП 4, МВВ 5, МФИ 7.
В МГП 3 формируются мнемокадры изображений, соответствующие заданным режимам и типовым ситуациям. Сигналы графического изображения, преобразованные к виду заданных отклонений светящейся точки (х, у и ее яркости z) движения луча на экране ЭЛП 8, с входа-выхода МГП 3 по МВИО 1 поступают на первый вход-выход МВВ 5, со второго входа-выхода которого по БКИО 11 преобразованные параметры х, у, z поступают на вход-выход ЭЛП 8, отклоняющее устройство которого формирует движение луча в виде светящейся с яркостью z точки на экране ЭЛП 8, обеспечивая тем самым воспроизведение сформированного в МГП 3 текущего мнемокадра. Световой поток с экрана ЭЛП 8 поступает в КОГ 9, в которой формируется изображение текущего мнемокадра в проекции на бесконечность на фоне видимого закабинного пространства. Форматы представляемого изображения определяются размерами экрана ЭЛП 8, геометрическими соотношениями оптических элементов в КОГ 9 и масштабными коэффициентами параметров х, у, поступающих из МГП 3.
Индикационные кадры для пилота являются справочными в режиме автоматического полета и индикационно-управляющими при переходе в режимы полуавтоматического и ручного управления. При этом сформированные в МГП 3 мнемокадры изображений с входа-выхода МГП 3 через МВИО 1, второй вход-выход МВВ 5, через БКИО 11 поступают на вход-выход ВДО 10 для записи в систему регистрации видеосигналов и его отображения на средствах индикации - многофункциональных индикаторах, средствах индикации нашлемной системы целеуказания. Эти же мнемокадры изображений с входа-выхода МГП 3 по МВИО 1 поступают на вход-выход МФИ 7 и по команде с нажатием на соответствующую кнопку мнемокадры изображений могут быть представлены на информационном табло МФИ 7 для информационного контроля изображения, представляемого КОГ 9.
При подключении средств обзора воздушного пространства и земной поверхности (например, оптико-локационной системы ОЛС или радиолокационной системы РЛС) сигналы данных обзора с входа-выхода ВДО 10 по БКИО 11 поступают на второй вход-выход МВВ 5 и с первого входа-выхода МВВ 5 по МВИО 1 - на входы-выходы МЦП 2 и МГП 3, где совместно с данными от МЭП 4 формируются интегральные мнемокадры типовых ситуаций отображения результатов обзора и применения различных средств противодействия с наведением от ОЛС или РЛС различными способами целеуказания, наведения и применения по обнаруженным целям и ориентирам, а также выполнения повторных заходов и осуществления повторных применений. Вышеупомянутые интегральные мнемокадры с наложенной навигационно-пилотажной информацией, приведенные к сигналам х, у, z управления ЭЛП 8, с входа-выхода МГП 3, через МКИО 1, первый вход-выход МВВ 5, второй вход-выход, МВВ 5 по БКИО 11 поступают на вход-выход ВДО 10 для регистрации на средствах видеорегистрации и на вход-выход ЭЛП 8, соответственно КОГ 9 формирует изображение данных мнемокадров, используя которые пилот выполняет навигацию, обзор лоцируемого пространства и применение средств противодействия по фиксируемым целям и ориентирам.
При ухудшении четкости и яркости изображения пилот (оператор) воздействует на регулировочные ручки на лицевой панели МФИ 7. Сигналы управления с третьего входа-выхода МФИ 7 по дополнительно введенной ЛМИО 6 поступают на другой вход-выход МГП 3, где формируются команды изменения яркости z, команды изменения управляющих напряжений питания, которые с этого входа-выхода МГП 3 по ЛМИО 11 поступают на третий вход-выход МВВ 5. Преобразованные сигналы со второго входа-выхода МВВ 5 по БКИО 11 поступают на вход-выход ЭЛП 8, соответственно по представляемым КОГ 9 изображениям пилот контролирует результаты регулировки.
Дополнительно введенные ЛМИО 6 и МФИ 7 значительно расширяют функциональные возможности коллиматорного авиационного индикатора и существенно повышают эффективность выполнения летательными аппаратами задач навигации, управления и наведения.