高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构技术方案

本发明专利技术提供一种高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，硬件方面采用主控CPU组件+信号处理组件完成硬件架构，信号处理组件分为空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块。本发明专利技术解决了现有分列式系统体积大、信息不能高度综合化、软硬件资源共享度不高的问题，具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，硬件方面采用主控CPU组件+信号处理组件完成硬件架构，信号处理组件分为空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块。本专利技术解决了现有分列式系统体积大、信息不能高度综合化、软硬件资源共享度不高的问题，具有很高的实用价值。【专利说明】高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构
本专利技术属航空电子任务的通讯/识别/监视
，具体涉及一种高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，它对飞行环境监视系统中的各模块进行综合集成设计，共享软硬件资源，减少设备的个数和设备的重量，提高系统可靠性。
技术介绍
飞行环境监视系统综合集成了增强型近地告警系统(EGPWS)、空中交通预警和防撞系统(TCAS/S)及气象雷达/前视风切变检测系统(Weather Radar/PWS)等系统功能。为飞行员提供关于气象、空中交通状况、地形等有关安全信息，增强飞行员对飞机周围的环境态势感知程度和应变能力，有效预防各类飞行事故的发生，大大提高飞行安全性。目前飞行环境监视系统大多采用分列式或联合式的独立系统，分列式架构的技术和制造工艺较为成熟，但此类架构存在诸多弊端:一是报警优先权及异构信息管理受限；二是子系统间交互性差；三是控制面板多和功能重复；四是安装工艺复杂；五是重量大、体积大、功耗高和维护任务繁重。还有一部分飞行环境监视系统是基于ARINC429/453的TCAS+WXR联合式系统(部分综合)，当前该系统只做到部分软硬件资源共享，只是对各个成熟分系统进行了模块化设计，达到了一定的综合，相对分列式系统有所优化，但其还是存在占用系统资源较多，重量、体积、功耗较大的缺陷，因此有必要提出改进。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题:提供一种高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，解决了现有分列式系统体积大、信息不能高度综合化、软硬件资源共享度不高的问题。 本专利技术采用的技术方案:高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，具有主控CPU组件和信号处理组件； 所述主控CPU组件包括主控CPU、语音接口、AFDX通讯接口和ARINC429通讯接口和尚散星i/o接口 ； 所述信号处理组件包括空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块； 所述语音接口产生8 Ω 4W.600 Ω 400mff两路告警语音，发送至机载语音系统实现系统声光告警； 所述AFDX通讯接口通过AFDX总线接收惯性参考系统、大气数据计算机、无线电高度表、飞行管理系统、GPS解算的机载信息及控制信息；发送近地告警、气象显示信息及告警信息到机上显示器及飞行管理系统； 所述ARINC429通讯接口通过ARINC429总线接收机载维护信息并发送空中交通显示信息及维护信息； 所述离散量I/O接口接收起落架状态、空/地状态、襟翼位置信息并发送抑制信息和控制面板控制信息； 所述空中交通前端处理模块将外部TCAS和S模式应答机的射频信号通过处理、编解码传送给主控CPU组件，所述气象雷达前端处理模块将接收到的气象雷达单元信号进行解调获取相关的距离和方位信息经过编码传送给主控CPU组件，所述主控CPU组件接收机载信息，与从信号处理组件接收到的编码信息经过信息融合及算法运算，产生增强型近地告警、空中交通、气象告警信息及视频信息送至机载显示系统和声光告警系统； 上述接口与主控CPU的交联通过FPGA实现，所述FPGA用作信号接口转换和总线扩展，将各接口的不同数据总线类型转换为主控CPU能够使用的CPCI总线实现主控CPU与上述接口的数据交换。 本专利技术与现有技术相比降低监视功能设备所需的重量、体积、功率、零部件数量和缆线量，提高了系统可靠性，节约了系统资源。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的硬件架构原理框图； 图2为本专利技术的软件架构原理框图。 【具体实施方式】 下面结合附图1、2描述本专利技术的一种实施例。 高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，硬件方面采用主控CPU组件+信号处理组件完成硬件架构，信号处理组件分为空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块。空中交通前端处理模块将外部TCAS和S模式应答机的射频信号通过处理、编解码等传送给主控CPU组件。气象雷达前端处理模块将接收到的气象雷达单元信号进行解调获取相关的距离和方位信息，经过编码传送给主控CPU组件。主控CPU组件接收机载信息，与从信号处理组件接收到的编码信息经过信息融合，通过特定算法运算，产生增强型近地告警、空中交通、气象等告警信息及视频信息送至机载显示系统和声光告警系统。 软件方面采用嵌入式VxWorks操作系统，运用实时多任务处理方式，各个功能进行单独任务处理，保证了不同的功能模块的运行状态互不干扰，该软件系统将近地告警、空中交通和气象雷达后端处理的功能整合到一个单独的系统之中，使得该系统可以实现综合监视功能。 上述主控CPU采用PowerPC85xx (或86xx)，主控CPU将接收到的机载信息，分发给信号处理组件中的空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块；将接收到的空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块的监视信息进行综合，实现了飞行环境监视的信息综合、数据融合、警告语音的管理、机载信息交换及各模块的管理。 所述主控CPU组件包括主控CPU、语音接口、AFDX通讯接口和ARINC429通讯接口和尚散星i/o接口 ； 所述信号处理组件包括空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块； 所述语音接口产生8 Ω 4W.600 Ω 400mff两路告警语音，发送至机载语音系统实现系统声光告警； 所述AFDX通讯接口通过AFDX总线接收惯性参考系统、大气数据计算机、无线电高度表、飞行管理系统、GPS解算的机载信息及控制信息；发送近地告警、气象显示信息及告警信息到机上显示器及飞行管理系统； 所述ARINC429通讯接口通过ARINC429总线接收机载维护信息并发送空中交通显示信息及维护信息； 所述离散量I/O接口接收起落架状态、空/地状态、襟翼位置信息并发送抑制信息和控制面板控制信息； 所述空中交通前端处理模块将外部TCAS和S模式应答机的射频信号通过处理、编解码传送给主控CPU组件，所述气象雷达前端处理模块将接收到的气象雷达单元信号进行解调获取相关的距离和方位信息经过编码传送给主控CPU组件，所述主控CPU组件接收机载信息，与从信号处理组件接收到的编码信息经过信息融合及算法运算，产生增强型近地告警、空中交通、气象告警信息及视频信息送至机载显示系统和声光告警系统； 上述接口与主控CPU的交联通过FPGA实现，所述FPGA用作信号接口转换和总线扩展，将各接口的不同数据总线类型转换为主控CPU能够使用的CPCI总线实现主控CPU与上述接口的数据交换。 软件部分由6个任务组成，这些任务的功能如下: a)机载信息收发任务:接收处理机载信息(方位、航向、时基等机载信息由ARINC429接口、AFDX接口输入和输出，还有离散量接口的输入); b)信息综合处理任务:综合空中交通、气象、地形等信息，产生告警、显示等信息； c)告警信息处理任务:产生音频信号，将告警信息送本文档来自技高网...

【技术保护点】
高度综合化飞行环境监视系统综合处理单元架构，其特征在于具有主控CPU组件和信号处理组件；所述主控CPU组件包括主控CPU、语音接口、AFDX通讯接口和ARINC429通讯接口和离散量I/O接口；所述信号处理组件包括空中交通前端处理模块和气象雷达前端处理模块；所述语音接口产生8Ω4W、600Ω400mW两路告警语音，发送至机载语音系统实现系统声光告警；所述AFDX通讯接口通过AFDX总线接收惯性参考系统、大气数据计算机、无线电高度表、飞行管理系统、GPS解算的机载信息及控制信息；发送近地告警、气象显示信息及告警信息到机上显示器及飞行管理系统；所述ARINC429通讯接口通过ARINC429总线接收机载维护信息并发送空中交通显示信息及维护信息；所述离散量I/O接口接收起落架状态、空/地状态、襟翼位置信息并发送抑制信息和控制面板控制信息；所述空中交通前端处理模块将外部TCAS和S模式应答机的射频信号通过处理、编解码传送给主控CPU组件，所述气象雷达前端处理模块将接收到的气象雷达单元信号进行解调获取相关的距离和方位信息经过编码传送给主控CPU组件，所述主控CPU组件接收机载信息，与从信号处理组件接收到的编码信息经过信息融合及算法运算，产生增强型近地告警、空中交通、气象告警信息及视频信息送至机载显示系统和声光告警系统；上述接口与主控CPU的交联通过FPGA实现，所述FPGA用作信号接口转换和总线扩展，将各接口的不同数据总线类型转换为主控CPU能够使用的CPCI总线实现主控CPU与上述接口的数据交换。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王小宁，呼曦，张鹏，魏明昊，赵鹏谋，
申请(专利权)人：陕西宝成航空仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61