基于GL Studio的新型飞机虚拟座舱综合显示系统的设计与实现

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目前,在现代新型飞机的飞行控制系统研制过程中,飞机铁鸟试验台是必不可少的仿真试验设施,铁鸟试验是系统级鉴定试验,是飞机试飞前一切试验的基础和核心。在飞机铁鸟试验台中,虚拟座舱综合显示系统是不可或缺的组成部分,其主要任务是模拟真机平视显示器和下视显示器,显示飞行仿真过程中飞机的飞行参数、飞控参数、燃油/发动机参数、导航指示、故障告警等信息,为铁鸟试验台提供关键的人机交互界面。本文对现代新型飞机座舱显示系统及其开发技术进行了系统研究,并开发了一套虚拟座舱综合显示系统,应用于某型机铁鸟试验台试验。首先根据现代新型飞机对航电座舱显示系统的先进性、实时性、可拓展性和人机友好性等具体设计要求,结合当代计算机图形、图像、网络通信技术和先进飞机座舱显示系统设计理念,在充分分析虚拟座舱综合显示系统运行环境的基础上,明确了系统各项任务与设计原则,确定了大屏全景一体化下视显示器加平视显示器的系统总体结构方案。然后基于面向对象的思想和高内聚低耦合的理念,按照系统功能的不同,分别对平显软件和下显显控/任务软件的人机界面和数据通信进行模块化设计与开发。主要内容包括:根据铁鸟试验任务过程中的信息显示要求,设计了先进的多模式平显界面和多功能下显界面,并在Visual Studio编译环境下,利用GL Studio人机界面开发技术分别对平显界面和下显界面的各元素进行了设计和建模,并生成相应的可复用的动态链接库;对于系统内不同的驱动数据和网络通信要求,分别设计开发了反射内存实时网和以太网UDP通信程序;对于导航任务要求,采用空间向量解析法进行导航任务解算,通过坐标变换、航路点、航线切换控制实现了导航信息的实时更新与显示;同时利用纹理贴图技术和SQLite数据库,实现了导航任务中数字地图的动态加载与显示等。最后,从实际工程应用角度出发,根据某型机铁鸟试验台对虚拟座舱显示系统的具体要求,采用GL Studio与Visual Studio混合编程的方法,开发了一套包括平显软件、下显显控/任务软件的虚拟座舱综合显示系统,应用于某型机实际铁鸟试验环境,并与航电接口计算机、仿真计算机、飞控计算机等进行了联调测试。测试结果表明,系统运行正常可靠,达到了预期设计目标,满足了仿真任务需求。目前,系统已正式投入某型机铁鸟试验中。
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