机载电子飞行仪表系统典型图形生成算法设计与实现

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1、上海交通大学工程硕士研究生学位论文第1章概述综合航空电子系统包括飞机、火控、导航、显示、电子战等子系统。随着计算机技术的快速发展和相关技术的进步，许多新技术、新设备、新材料应用在生产、生活的各个方面，也促进了在军事领域的广泛应用。伴随着航空技术的发展，飞机对航空电子系统提出了越来越高的要求，大多数飞机品质的改善很大程度上依赖于航空电子系统性能的提高。在过去的二十年中，数字通讯技术、微电子技究和发展门类，世界各国均投入大量人力、物力资源，研究和探索新的航空电子系统结构和设备，并努力在各种类型的飞机上进行验证和实践。航空电子设备的性能日趋完善，它对军用飞机的战斗

2、力和寿命周期、成本均产生了很大的影响，军用飞机的作战性能和适用性与航空电子的关系更加密切，因此研究和掌握综合航空电子系统对现代和未来战争都具有重要和深远的意义。1.1研究背景60年代以前，飞机上的电子设备都是按功能划分、各自独立、自成系统术和计算机技术的迅猛发展使航空电子技术已逐渐成为航空领域最为活跃的研的。它们的控制设备、显示设备都安装在座舱中，其他设备均放置在电子舱中。随着飞机功能的不断增加，不仅电子舱中的设备不断增多，还使相互连接用的电缆也不断增多。其结果是电子设备和电缆的严重超重，并降低了飞机的可靠性，而且由于飞行员要监视和操纵的设备太多，造成工作负

3、荷太重、工作效率下降。早期的航空电子综合系统就是为解决上述矛盾应运而生的，它将座舱中用于各种功能的控制器和显示器集中，并用综合显示/控制系统取而代之。于是飞行员可以从一、二个显示屏上看到所需要的各种数据和画面，而多功能显示控制器也是用更新画面的方法，使一个屏幕能代替多个控制面板，因此采用综合控制/显示系统后可以大大节省座舱空间和减轻飞行员的工作负荷。1.1.1航空电子系统的发展从时间及发展过程上来看，航空电子系统的发展已经历了四代：第一代分立式结构，这是60年代之前普遍采用的航空电子系统结构形式，实际上它还不能算是一个完全意义的航电系统，因为不存在中心计算机

4、对整个系统的控制。这种结构中每个子系统都有各自的传感器、控制器、显示器以及自己的专用计算机（模拟式）。此种形式专用性强，缺少灵活性，难以实现大量的信息交换。第二代是集中式结构，60年代中期以后，数字技术迅速发展，数字计算机开始用于机载导航和火控计算。鉴于当时各主要子系统，如雷达、惯导、自动驾驶仪一般还是模拟式的，所以都要通过模/数转换与中心计算机进行接口，计算结果还要通过数/模转换再送往显示器和控制系统。在信息链路的最后环节（即控制和显示器）形成资源共享，使用几个数据处理器完成低带宽的数据传输变换功能，如导航、武器投放、外挂管理、显示、控制等，各单元之间通过

5、1553B总线交联。这种形式是大多数现役军用飞机所使用的结构。第三代为联合式结构，这种结构的综合化程度进一步提高，系统共享的综合1上海交通大学工程硕士研究生学位论文处理器以外场可更换模块的形式安装于两个以上的综合机架中，各模块安装在电母板上，通过PI总线和TM总线互连，又通过网关和光纤高速总线交联，高速总线连接几个机架和系统共享的大容量存储器，传感器和座舱控制/显示器通过点对点光纤连接到综合机架的相应外场可更换模块，其它如飞机通用设备管理、飞控、外挂管理等通过1553B总线互连并连接到综合机架。该结构的特点在于ICP综合了火控计算、座舱显示图形发生、外挂管理

6、、系统任务的调度、系统完好情况的监视等各种计算、调度、管理任务，这些任务是动态地分配给外场可更换模块的。这种结构既保存了子系统的相对独立性，又具有集中式结构全机统一调度和管理的特点。第四代为综合共享式结构，以“宝石台”和联合攻击机（JSF）为代表，是未来一代航空电子系统的主要结构形式。它通过对航空电子各子系统的信号和数据进行高度的综合处理，实现了系统的简化和效能的改善。它的特点是在第三代的基础上采用了整个航空电子系统的统一航空电子网络并推进了传感器系统综合。这样，实现了容错、重构能力，降低了成本、体积和重量，又对性能作了很大的提高。1.1.2座舱显示技术的发

7、展航空电子经历了由60年代离散的机载电子设备，到70年代的数据信息传输和显示的综合，又经过80年代数据处理的综合，直至90年代新一代航空电子综合系统的发展历程，不仅说明了航空电子综合系统是航空电子发展的必然趋势，而且也说明了航空电子综合系统本身正朝着更深层次发展，实现更高级别的综合，从而使航空电子综合系统的功能更强、体积更小、重量更轻、可靠性更高、维修更方便、成本更低，而且具有容错、重构、资源共享等高级能力，并进一步具有智能处理能力。目前较新型的现代战斗机的航空电子系统包括了飞机、火控、导航、显示、决策者。在由驾驶员与飞机及其系统构成的多回路人机系统中，座舱

8、显示器和控制器则是其人机接口。座舱显示系统是人机交互