一种教练机机载综合显示处理单元间同步显示的方法

技术领域

本发明属于航空电子系统领域，具体是一种在教练机驾驶舱不同综合显示处理单元间保持同步显示的方法。

背景技术

随着我国航空产业的不断发展，对教练机的需求越来越大。新型的轻型教练机通常采用单台或多台综合显示处理单元来集成参数的显示和部分飞行的控制。对于使用多台综合显示处理单元的教练机，在正常的飞行过程中，不同的综合显示处理单元允许显示不同的页面，且飞行员可以对其进行不同的操作。但在某些教学场景下，需要教练对飞机进行飞行接管，学员不可进行有效操作，一方面飞行教练接管驾驶舱的操作优先权，纠正学员的危险操作，保障飞行安全，另一方面，学员可以通过观察综合显示处理单元上的同步显示内容，学习在不同飞行场景下的飞行操作。在同步显示状态下，被同步的综合显示处理单元显示内容与主同步的综合显示处理单元保持一致。

综合显示处理单元间的同步显示包括：

a)显示布局的同步；

b)操作状态的同步；

c)信息内容的同步。

由于综合显示处理单元需要同步的数据包括大量的参数显示，特别是飞行管理数据，如果采用将所有数据进行周期性实时同步的方式，会给综合显示处理单元间的数据传输带来很大的压力，导致显示的延迟，影响飞行性能。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种教练机机载综合显示处理单元间同步显示的方法，通过同步操作数据，被同步综合显示处理单元根据操作数据进行解算而实现同步显示，而没有采用“投屏”的方式，将视频数据全部投屏在被同步综合显示处理单元，满足当前教练机上不同综合显示处理单元之间需要快速数据同步显示的要求。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种教练机机载综合显示处理单元间同步显示的方法，包括以下步骤：

步骤1、确定综合显示处理单元之间、以及综合显示处理单元和其他外部设备的数据交联；

步骤2、分解出综合显示处理单元间需要实现同步显示的内容，包含页面数据、操作数据、周边键状态数据、以及信息数据；

其中，页面数据包含页面布局数据和各页面的页面状态数据；信息数据包含存储在综合显示处理单元本身数据库中的第一信息数据和从其他外部设备中获取的第二信息数据；

步骤3：综合显示处理单元间同步：

a)主同步综合显示处理单元

异步切换到同步状态的瞬间，主同步综合显示处理单元将初始同步状态数据发送给被同步综合显示处理单元，初始同步状态数据包括页面布局数据、周边键状态数据、页面状态数据；

发送完初始同步状态数据后，主同步综合显示处理单元向被同步综合显示处理单元周期发送操作数据；

b)被同步综合显示处理单元

被同步综合显示处理单元从主同步综合显示处理单元接收到初始同步状态数据后，立即将其更新至初始同步状态数据，并根据初始同步状态数据进行解算出结果，刷新显示在页面；

初始同步状态数据处理完毕后，被同步综合显示处理单元将不再接收自身操作数据，而是改为接收主同步综合显示处理单元的操作数据，根据被同步的操作数据计算出页面数据、周边键状态数据以及根据被同步的操作数据从外部设备获取的第二信息数据和从自身数据库中获取的第一信息数据进行绘制显示。

在一些较佳的方案中，操作数据包含同步状态与异步状态下均需同步的第一操作数据和在异步状态下进行独立操作的第二操作数据；

对于第一操作数据，在异步状态下，由后操作的综合显示处理单元将最新操作数据同步到其它综合显示处理单元；在同步状态下，被同步综合显示处理单元仅接收主同步综合显示处理单元发送的第一操作数据，不再向主同步综合显示处理单元发送第一操作数据。

在一些较佳的方案中，第二信息数据无论是在同步状态还是异步状态，所有综合显示处理单元都是通过同一数据源加载到数据库。

在一些较佳的方案中，在异步状态下，被同步综合显示处理单元根据自身的页面数据、周边键状态数据、操作数据和信息数据进行计算显示。

在一些较佳的方案中，还包含容错机制：在同步状态下，主同步综合显示处理单元将初始同步状态数据按照某一个周期发送给被同步综合显示处理单元。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的一种教练机机载综合显示处理单元间同步显示的方法，在同步状态下主同步综合显示处理单元发送操作数据至被同步综合显示处理单元，同步综合显示处理单元根据操作数据进行运算从而实现显示同步。一方面能够避免发送和当前显示不相关的数据，另一方面，能够充分利用被同步综合显示处理单元本身具备的数据解算功能以及和其他非综合显示处理单元设备的交互功能，提高了系统的工作效率。

附图说明

图1：教练机综合显示处理单元同步过程的流程示意图；

图2：某教练机型的驾驶舱航电架构图；

图3：某教练机型综合显示处理单元PFD+ND+EICAS的显示布局；

图4：航线设置操作；

图5：某教练机型综合显示处理单元的周边键和多功能旋钮；

图6：应答机三级菜单。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例通过对综合显示处理单元间同步显示的分析，提出了一种在教练机驾驶舱不同综合显示处理单元间保持同步显示的方法，通过同步某些关键数据，被同步综合显示处理单元根据同步数据进行计算、显示,从而使综合显示处理单元间只需交互极少数据情况下能达到显示同步，该方法的主要核心是定义综合显示处理单元之间同步的数据文件、以及在同步状态下的同步数据处理机制。

本实施例所示的一种教练机机载综合显示处理单元间同步显示的方法，包括以下步骤：

步骤1、确定综合显示处理单元之间、以及综合显示处理单元和其他外部设备的数据交联。

在航电系统中，综合显示处理单元需要和不同的外部设备进行数据交互，采集其他外部设备的信息数据，例如空速、高度、发动机参数等，同时综合显示处理单元可以通过周边键对外围设备进行操作，例如设置电台频率。某些操作数据也需要在两台综合显示处理单元之间保持一致，例如在其中一个综合显示处理单元设置了UTC时差值，系统应将设置值发送至其余的综合显示处理单元，从而保证数据基准的一致。因此，需要理清综合显示处理单元之间、以及综合显示处理单元和其他外部设备的数据交联，为同步操作做准备。

作为举例说明，某教练机驾驶舱内的航电系统架构图如图2所示，两台综合显示处理单元与大气航姿(ADAHRS)、发参采集器(Engine Module)、电台(Com Radio)、应答机(ADS-B)等外部设备进行数据交互，综合显示处理单元之间通过ARINC429进行交联。两台综合显示处理单元从单台大气航姿中获取和发送数据，例如，获取空速、高度、姿态等数据，分别发送场压增量至给大气航姿，以后发送数据的综合显示处理单元的数据优先；两台综合显示处理单元分别和两部电台进行交联，为了使每台综合显示处理单元能够显示两部电台的信息，两台综合显示处理单元需要互相发送交联电台的数据。

综合显示处理单元之间的数据库数据以及用户自定义数据需要保持一致，例如飞行管理数据库以及用户自定义的飞行计划。

无论是异步状态还是同步装态，某部分的设置项的操作数据、数据库数据和用户自定义数据都需要保持同步。

步骤2、分解出综合显示处理单元间需要实现同步显示的内容。

综合显示处理单元显示的内容包括了页面数据、操作数据、周边键状态数据、以及信息数据。在同步状态下，主同步综合显示处理单元和被同步综合显示处理单元应在这些显示内容上保持完全一致。

页面数据：页面数据进一步可分解为页面布局数据和页面状态数据。通常，对于多台综合显示处理单元的航电系统，综合显示处理单元包含多种显示布局，例如包括主飞行页面、导航页面、数据管理页面、自检信息页面、设置页面、发动机参数页面等，如图3所示。根据不同的需求，用户可以对综合显示处理单元显示页面进行配置。页面状态数据为页面当前处于何种模式以及显示状态，以图4中航线设置为例，包括当前选中项、当前页面、数据编辑项、编辑位和编辑值等。

操作数据：飞行员可以通过周边键进入某些交互页面进行操作，包括查看状态、设置值、开启某项功能等，例如进行航线设置的操作如图4所示。操作数据进一步可以划分为同步状态与异步状态下均需同步的第一操作数据，在异步状态下进行独立操作的第二操作数据。

周边键状态数据：飞行员可以通过周边键在某些交互页面进行人机交互操作，在不同的操作阶段，周边键上方的标签状态也会发生相应的变化。周边键标签状态表现在，显示的文本内容、是否选中、是否按压等。

信息数据：指在综合显示处理单元上显示的读数、符号位置等。信息数据进一步可以划分为从综合显示处理单元本身存储的数据库中获取的第一信息数据，从其他外部设备中获取的第二信息数据。

为了减少同步状态下的数据发送量，需要对显示的数据采取不同的策略：

a)从外部设备获取的第二信息数据：同步状态和异步状态下处理方式保持一致，综合显示处理单元直接从外部设备获取，综合显示处理单元间不需要进行传输；

b)第一操作数据：以UTC时差设置值同步为例，在异步状态下，两台综合显示处理单元都可以设置UTC时差值，后操作者能够将最新设置的UTC值同步到其它综合显示处理单元，在同步状态下，主同步综合显示处理单元设置UTC值后，将设置值同步到被同步综合显示处理单元，而被同步综合显示处理单元由于失去了操作权限，不再向主同步综合显示处理单元发送UTC设置值数据。

c)第二操作数据、周边键状态数据和页面布局数据：在异步状态下，综合显示处理单元的此类数据允许不同，在同步状态下，需要将主同步综合显示处理单元的周边键状态数据和页面布局数据发送至被同步综合显示处理单元，被同步综合显示处理单元根据这些数据进行状态的更新，然后再由主同步综合显示将第二操作数据发送至被同步综合显示处理单元，被同步综合显示处理单元完成相应的操作。

d)第二信息数据：无论是在同步状态还是异步状态，为了保证安全，所有综合显示处理单元存储的数据库都是一样的(通过同一数据源加载)，因此在同步状态下，被同步综合显示处理单元在使用数据库数据时，只需要从自身存储数据库中调用即可，而不需要从主同步综合显示处理单元中获取。

步骤3：综合显示处理单元间同步。

参见图1所示，主同步综合显示处理单元(即教练员操作的综合显示处理单元)需要向被同步综合显示处理单元(即学员操作的综合显示处理单元)发送初始同步状态数据和操作数据，供被同步综合显示处理单元运算使用。初始同步状态数据是运算的初始值，操作数据类似于状态机的触发条件。

a)主同步综合显示处理单元

异步切换到同步状态的瞬间，主同步综合显示处理单元将初始同步状态数据发送给被同步综合显示处理单元。初始同步状态数据包括页面布局数据、周边键状态数据、页面状态数据。初始同步状态数据为事件型发送。

1)页面布局数据：当前页面显示布局。通过页面布局数据，被同步综合显示处理单元能够获取到主同步综合显示处理单元当前显示了哪些页面，每个页面的显示位置。以某机型为例，其布局全部种类如下所示：

a.PFD80％+EICAS20％

b.PFD40％+ND40％+EICAS20％

c.PFD40％+上电自检40％+EICAS20％

d.PFD40％+周期自检40％+EICAS20％

e.PFD40％+操作员自检(设置页面)40％+EICAS20％

f.PFD40％+操作员自检(结果页面)40％+EICAS20％

g.PFD40％+维护页面40％+EICAS20％

h.PFD40％+设置(电台设置)40％+EICAS20％

i.PFD40％+设置(航线设置)40％+EICAS20％

j.PFD40％+设置(航点设置)40％+EICAS20％

k.PFD40％+设置(其他设置)40％+EICAS20％

l.PFD40％+电台40％+EICAS20％

m.PFD40％+数据自动加载40％+EICAS20％

n.PFD40％+数据手动加载(加载项选择)40％+EICAS20％

o.PFD40％+数据手动加载(加载项选择)40％+EICAS20％

p.PFD40％+数据手动加载(结果页面)40％+EICAS20％

q.PFD40％+数据卸载40％+EICAS20％

因此可以定义int型参数PageStatus。当主同步综合显示处理单元改变了显示布局时，该值也相应更新。

2)周边键状态数据：当前周边键的显示层级和显示状态。通过周边键状态数据，被同步综合显示处理单元能够获取到主同步综合显示处理单元当前在进行哪个操作，进行到什么程度。和页面布局类似，周边键状态的层级，如一级菜单(主菜单)、二级菜单(主飞行菜单、导航菜单等)、三级菜单(直飞菜单、改航菜单等)、四级菜单(航线改航菜单、航点改航菜单等)。

周边键的显示状态包括选中、正常和不可用。需要对每个周边键分别定义，如下所示：

a.Button1Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

b.Button2Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

c.Button3Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

d.Button4Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

e.Button5Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

f.Button6Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

g.Button7Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

h.Button8Status：int 0：正常；1：选中；2：不可用；

3)各个页面状态数据。通过各个页面状态数据，被同步综合显示处理单元能够获取主同步综合显示处理单元各页面当前处于何种模式以及显示状态。比如，飞行员可以对页面显示进行中英文切换，那么中文显示还是英文显示就是某中一个状态数据。以图4中航线设置为例，数据内容包括当前选中项、当前页面、数据编辑项、编辑位和编辑值等，完整定义如下所示：

a.AirlineSetChoosedAirlineIDint //选中的航线

b.AirlineSetChoosedWayPointID int //选中的航点

c.AirlineSetWayPointOperateMode int //对航点的操作方式，0：未操作；1：修改；2：插入；3：删除

d.AirlineSetModifyItemint//被选中的修改项，0：未选中；1：纬度；2：经度；3：高度；4：FAF距离；5：FAF半径；6：FAF转向；7：跑道长度；8：磁航向；

e.AirlineSetModifyBit int //被选中的修改位

f.AirlineSetModifyValue string//被选中的修改项的值

g.AirlineSetInsertBit int //插入航点的修改项的位

h.AirlineSetInsertValue int //插入航点的修改项的值

发送完初始同步状态数据后，主同步综合显示处理单元向被同步综合显示处理单元周期发送操作数据。例如通过按键的按压、长按，多功能摇杆的拨动、旋转、按压等操作，对综合显示处理单元的显示元素进行选择、确认、输入等。操作数据为周期性发送。其中，操作数据包括当前设置项的设置位、设置值以及已设置但未保存的设置项。

以某机型为例，所有操作通过位于综合显示处理单元底部的两个多功能旋钮和八个按键组成，如图5所示。其中，多功能旋钮具备上下左右拨动、顺时针/逆时针旋转以及按压操作，按键具备按压操作。因此，操作数据可以定义如下表所示：

b)被同步综合显示处理单元

被同步综合显示处理单元在同步和异步状态使用同一套计算模块，但计算数据通道不相同。

在异步状态下，被同步综合显示处理单元根据自身的页面数据、周边键状态数据、操作数据和信息数据进行计算显示；

在同步状态下，被同步综合显示处理单元从主同步综合显示处理单元接收到初始同步状态数据后，立即将其更新至初始同步状态数据，并根据初始同步状态数据进行解算出结果，刷新显示在页面。以周边键状态数据为例，在获取到周边键状态数据为3时，确定应显示应答机三级菜单，通过内置的周边键映射表，确定从左至右应分别显示“BACK”、“IDENT”、“MODE”、“CODE”、“7500”、“7600”、“7700”和“FLIGHT ID”，如图6所示。并根据Button1Status～Button8Status的值，将八个标签渲染成正常、选中或不可用样式。

初始同步状态数据处理完毕后，被同步综合显示处理单元将不再接收自身操作数据，而是改为接收主同步综合显示处理单元的操作数据，根据被同步的操作数据计算出页面数据、周边键状态数据以及根据被同步的操作数据从外部设备获取的第二信息数据和从自身数据库中获取的第一信息数据进行绘制显示。由于主同步综合显示处理单元和被同步综合显示处理单元的运算方法是一致的，初始同步状态数据也保持一致，收到了相同的操作指令，对从外部设备获取的第二信息数据和从自身数据库中获取的第一信息数据计算的结果也将是一致的，因此，最终的显示画面能够保持一致。

以被同步综合显示处理单元设置PFD宽显示为例，在同步的瞬间，同步综合显示处理单元发送的PFD宽显示状态为false，被同步的综合显示处理单元收到该数据后，通过计算模块，将PFD的显示状态置为窄状态，并将宽显示周边键置为未选中状态。在同步过程中，被同步综合显示处理单元周期性地侦听同步综合显示处理单元的PFD宽显示状态，当收到宽显示状态为True时，通过计算模块，将PFD的显示状态置为宽状态，并将宽显示周边键置为选中状态。此时，被同步的综合显示处理单元已不再接收自身周边键和旋钮的指令，即使飞行员操作了这些设备，被同步综合显示处理单元也不会做出响应。

如果主同步综合显示处理单元向被同步综合显示处理单元发送操作数据时发送丢包，会引起被同步综合显示处理单元少进行运算的情况，进而导致页面数据和主同步综合显示处理单元不一致，导致显示画面不能保持一致。为了避免这个问题，可以引入容错机制，在同步状态下，主同步综合显示处理单元将初始同步状态数据按照某一个周期发送给被同步综合显示处理单元。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。