战斗机座舱显示的发展需求
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军用显示器技术与发展概述一、概论显示器是人机交互的重要工具,存储器是保存数据的关键部件。
对现代战争而言,这些军用外设的优劣直接影响各军用系统的效能,并可能关系到战争的胜负,军用显示屏的特点:亮度高、阳光下可视、极佳的视觉效果。
坚固的全铝质结构,适用范围广。
长寿命、可靠性高。
快速的响应时间,无拖尾,无抖动。
超宽视角,可在任何角度观看清晰画质。
显示设备作为人机交互的直观手段,在战场、海陆空三军的作战指挥、武器控制及信息处理系统中占有十分重要的地位。
军用计算机,从大型主机到笔记本式便携机,都必须配置显示设备。
显示设备(软拷贝)可分为CRT和平板显示两大类。
几年前有人曾预言:CRT作为军用显示器很快会被淘汰。
但国外近年调查表明,CRT近期仍作为优选技术之一,占据不小的市场份额。
CRT技术已有40多年的积累,基础雄厚。
它有"三C"优势:①价格(Cost)方面:从投资效率(当年减上年销售额的余额与上年设备投资的比值)、制造周期、销售比(研究开发和设备投资的总投入与销售额之比)诸方面看,CRT目前仍占有绝对优势。
②彩色(Color)方面:CRT仍然比包括LCD、PDP在内的平板显示器好。
③构型(Configuration)方面:在响应速度、分辨率及显示亮度方面,CRT都比平板显示器好。
因此,轻率宣布CRT"死刑"缺乏科学依据,且言过其实。
从技术和市场发展趋势来看,平板显示器充满活力,具有迅速增长的势头,特别在要求轻、薄和节能的军事应用场合有巨大潜力由于CRT(阴极射线管)是电真空器件,存在着体积大、较笨重、电压高、耗能大、图像易扭曲.有X射线等弱点。
液晶LCD监视器的出现,开始动摇CRT霸主地位,有与CRT抢占市场。
逐渐成为主流产品的趋势。
二、军用显示器应用据美国Armada International,1995年2月"'眼见为实'现代显示技术"一文追溯:CRT阴极射线管作为军用显示方法的概念性研究论证始于1906年,到20世纪30年代后期(二战期间)首次应用于显示雷达信号。
新型显示在军工领域的应用
新型显示技术在军工领域具有广泛的应用前景。
以下是一些可能
的应用领域:
1. 军事航空:新型显示技术可以应用于军用飞行器的头盔显示器、仪表盘、驾驶舱显示系统等,提供更清晰、高分辨率的信息展示,有助于飞行员实时掌握飞行数据、地图、目标信息等。
2. 军事舰船:新型显示技术可以应用于舰桥、指挥中心和战斗
信息中心等舰艇核心控制区域,提供更大尺寸、高亮度、抗干扰、抗
振动的显示效果,帮助指挥官和操作人员更好地监控舰船状态、指挥
作战。
3. 各类战术装备:新型显示技术可以应用于战车、步兵装备、
无人机控制器、战术头盔等,提供更直观、实时的战术信息展示,有
助于军人作战决策、目标识别、战术协同。
4. 军事训练模拟:新型显示技术可以应用于虚拟现实(VR)和
增强现实(AR)训练系统中,为训练者提供逼真的视觉感受和环境感知,增强训练实效性和真实性。
5. 指挥控制系统:新型显示技术可以应用于战场指挥控制系统
的大屏幕显示、多屏互动、高清分屏等,提供更直观、清晰的指挥信
息展示,增强指挥员对战场态势的感知和决策能力。
总之,新型显示技术的应用可以提升军人的战术意识、信息获取
能力和指挥决策效能,对于提高军事作战能力具有重要意义。
世界几种先进战斗机座舱概述战斗机座舱是飞行员与飞机进行交互的关键区域,它的设计和技术水平直接影响着飞行员的操作效率、态势感知能力以及飞行安全。
在当今世界,有几种先进战斗机的座舱设计堪称典范,下面我们就来逐一了解。
首先要提到的是美国的 F-35 战斗机座舱。
F-35 的座舱采用了高度集成化和数字化的设计理念。
其配备了一块大型的全景多功能显示器,能够将各种飞行信息、武器系统状态、目标数据等清晰地呈现在飞行员眼前。
飞行员可以通过触摸操作和语音指令来控制系统,大大减轻了操作负担。
同时,F-35 的头盔显示系统(HMDS)堪称一绝。
这个头盔能够将飞机外部的景象与关键的飞行和作战信息直接投射到飞行员的视网膜上,使得飞行员无需低头查看仪表,就能全方位地了解战场态势。
无论是空中格斗还是对地攻击,这种先进的头盔显示系统都为飞行员提供了巨大的优势。
俄罗斯的苏-57 战斗机座舱也有着独特之处。
苏-57 的座舱注重人机工程学设计,飞行员的操作舒适性和便利性得到了充分考虑。
座舱内配备了多个高清液晶显示屏,信息显示直观清晰。
其航电系统具备强大的数据处理能力,能够快速整合来自各种传感器的信息,并以简洁明了的方式呈现给飞行员。
此外,苏-57 的座舱还具备良好的抗干扰和抗电磁脉冲能力,确保在复杂的电磁环境中仍能正常工作。
中国的歼-20 战斗机座舱同样令人瞩目。
歼-20 的座舱采用了一体化的大屏幕显示和智能化的操作系统。
大屏幕能够集中展示飞行参数、目标信息、战术地图等重要数据,飞行员可以通过先进的操纵杆和油门杆进行快速操作。
同时,歼-20 的座舱还具备先进的语音识别和手势控制功能,进一步提高了飞行员的操作效率。
在态势感知方面,歼-20配备了先进的光电分布式孔径系统(EODAS)和光电瞄准系统(EOTS),这些系统能够为飞行员提供全方位的战场态势感知,使其在战斗中能够先敌发现、先敌攻击。
欧洲的“台风”战斗机座舱也有其独到之处。
“台风”战斗机的座舱设计注重飞行员的直觉操作和快速反应能力。
战斗机座舱显示的发展需求张德斌,郭定,马利东,倪祥征摘要:阐述人机工效对战斗机座舱显示的要求,分析现代战斗机座舱显示所面临的挑战,提出座舱显示发展的技术途径。
序言战斗机座舱的显示是非常重要的人机界面。
迄今为止,座舱显示系统的发展已历经六代。
第一代为第二次世界大战前的简单机械和电气仪表,第二代是二战后产生的机电伺服仪表,第三代是20世纪50年代研制出的综合指引仪表。
上述三代仪表都是利用指针刻度盘进行空间分割(简称空分制)显示的专用仪表,造成座舱仪表数量增多,仪表板拥挤,飞行员负荷过重,差错增加。
20世纪60年代初出现的电子仪表为第四代,基于阴极射线管的平视显示器(HUD)和垂直情况显示器在作战飞机上得到应用,为实现多功能显示开辟了道路。
20世纪70年代后期,通过计算机控制和多路数据总线传输,将HUD与几个多功能显示器(MFD)综合成一个整体,达到资源共享、互为余度,使座舱仪表数量显著减少,从而进入第五代的综合显示系统。
20世纪80年代中期以来,平板显示器及头盔显示器(HMD)的研制取得很大进展,并在美国F-22、欧洲“阵风”等先进战斗机上得到应用,标志着座舱显示进入第六代——头盔显示、平板显示时代,为现代作战飞机的座舱显示提供了坚实的物质基础。
为适应现代作战需要,完善座舱显示,本文从人机工效要求出发,对现代飞机座舱显示面临的问题进行分析,并提出相应的解决途径。
1 座舱显示的人机工效要求人机工效是研究人与机器相互关系的合理方案,即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究,其目的在于获得最高的效率和作业者的安全、舒适。
从人机工效要求来看.座舱显示应满足以下基本要求:显示界面友好、直观,显示器和仪表布置协调有序,显示字符的大小和对比度适中,信息量和信噪比适度,色彩和谐统一,视野开阔,照明光线柔和等。
随着现代飞机作战性能的改进和作战任务的复杂化,对座舱显示不断提出了更高的人机工效要求。
汽车智能座舱发展现状和趋势目录一、内容概览 (2)二、汽车智能座舱发展现状 (3)1. 智能座舱概念及功能 (4)1.1 定义与背景 (6)1.2 主要功能及特点 (7)2. 智能座舱技术应用现状 (8)2.1 智能化硬件配置 (9)2.2 软件系统应用 (11)2.3 人机交互界面设计 (12)3. 智能座舱市场现状 (14)3.1 市场规模及增长趋势 (15)3.2 主要厂商竞争格局 (16)三、汽车智能座舱发展趋势 (17)1. 技术发展趋势 (19)1.1 智能化水平提高 (20)1.2 物联网技术应用拓展 (21)1.3 人工智能技术应用深化 (22)2. 市场需求趋势 (23)2.1 消费者需求变化 (24)2.2 政策法规影响 (25)2.3 行业发展趋势 (26)3. 产品设计趋势 (27)3.1 人机交互界面优化 (28)3.2 硬件配置升级与融合 (30)3.3 软件系统创新与整合 (31)四、智能座舱面临的主要挑战与机遇 (33)一、内容概览随着科技的飞速发展,汽车智能座舱作为新能源汽车的重要配置,正逐渐成为汽车行业的新热点。
智能座舱集成了先进的信息娱乐系统、智能驾驶辅助系统、智能交互系统等多种功能,为驾驶员和乘客提供更加便捷、舒适和安全的出行体验。
功能集成化:智能座舱不仅满足基本的娱乐需求,还整合了导航、蓝牙电话、语音识别等实用功能,实现了信息的多元化整合与交互。
用户体验优化:通过采用高清触控屏、大尺寸触摸反馈屏幕等先进技术,智能座舱提供了更加直观和自然的用户界面,同时加入了更多个性化设置选项,以满足不同用户的定制化需求。
智能化程度提升:自动驾驶技术的逐步成熟带动了智能座舱的智能化发展,例如通过车载摄像头实现驾驶员疲劳监测、通过传感器实现车辆碰撞预警等功能。
网络安全关注增加:随着智能座舱功能的增多,网络安全问题也日益凸显。
保护用户隐私、防止恶意攻击成为了智能座舱发展的重要考虑因素。
飞机座舱显示参数的设计方法与实现飞机座舱显示参数的设计是为了提供飞行员在驾驶过程中需要的关键数据和信息,以帮助他们做出正确的飞行决策。
座舱显示参数的设计方法与实现需要考虑以下几个方面。
需要明确座舱显示参数的功能需求。
飞机座舱显示参数的设计应该根据不同的飞行阶段和飞行任务,提供不同的信息显示。
在起飞和着陆阶段,需要显示速度、高度、姿态等关键参数;在巡航阶段,需要显示飞行速度、剩余燃油量、导航信息等参数。
根据不同的飞行需求,确定座舱显示参数功能需求。
需要确定座舱显示参数的布局和显示方式。
座舱显示参数的布局应该根据飞行员操作需求和人机工程学原理进行设计,确保飞行员能够轻松地获取到需要的信息。
一般来说,座舱显示参数可以分为主显示和辅助显示两个部分,主显示用于显示飞行关键参数,辅助显示用于显示次要参数和其他辅助信息。
还可以通过使用不同颜色、字体、图标等方式来优化显示效果。
然后,需要确定座舱显示参数的数据源和数据处理方法。
座舱显示参数的数据源通常是来自于飞机的各种传感器和系统,比如空速计、高度计、罗盘等。
数据处理方法包括数据获取、解码、校验和转换等步骤,以确保数据的准确性和可靠性。
还需要进行数据压缩和优化,以减少数据传输和显示的延迟。
需要进行座舱显示参数的实施和测试。
座舱显示参数的实施包括硬件设备的选型和布线,以及软件程序的开发和集成。
在实施过程中,需要进行验收和调试,确保座舱显示参数的功能和性能符合设计要求。
还需要进行全面的测试和验证,包括功能测试、性能测试和可靠性测试,以确保座舱显示参数在不同的飞行环境和操作条件下能够正常工作。
飞机座舱显示参数的设计方法与实现需要考虑功能需求、布局和显示方式、数据源和处理方法,以及实施和测试等方面。
通过科学的设计方法和严格的实施和测试过程,可以提供可靠、准确、易用的飞机座舱显示参数,为飞行员的飞行操作提供有效的支持。
2024年智能座舱市场分析现状引言随着科技的不断发展和进步,智能座舱作为一项创新技术逐渐在航空和汽车行业得到应用。
智能座舱的引入为乘客和驾驶员带来了很多便利和舒适性。
本文将对智能座舱市场的现状进行分析。
1. 市场规模智能座舱市场在过去几年里呈现出强劲的增长态势。
根据市场研究报告,2019年全球智能座舱市场规模达到XX亿美元,并预计在未来五年内将保持XX%的年平均增长率。
这一增长主要受到航空和汽车行业对智能座舱解决方案的需求增加驱动。
2. 行业应用智能座舱广泛应用于航空和汽车行业。
在航空领域,智能座舱提供了丰富的娱乐和信息服务,如个性化电影和音乐播放、实时航班信息和旅游指南等。
而在汽车领域,智能座舱提供了导航、语音控制和驾驶辅助等功能,提升了驾驶员的驾驶体验和安全性。
3. 技术发展智能座舱市场的发展离不开科技的进步。
人工智能、互联网和物联网等先进技术的应用推动智能座舱不断创新和改进。
例如,升级版的智能座舱可以通过面部识别来自动调节座椅和环境,提供更加个性化的乘坐体验。
此外,虚拟现实和增强现实技术的应用也为智能座舱增加了更多的可能性和功能。
4. 竞争态势智能座舱市场竞争激烈,主要由一些知名厂商主导。
这些厂商通过不断研发新技术和提供更好的解决方案来占据市场份额。
同时,新兴的科技公司也在积极涉足智能座舱领域,加剧了市场竞争。
在面对激烈竞争的同时,智能座舱厂商也需要关注用户需求,提供定制化的服务和解决方案,以获取竞争优势。
5. 市场前景智能座舱市场在未来几年里有着广阔的发展前景。
随着技术的不断创新和成熟,智能座舱将越来越普及,并在航空和汽车行业得到更广泛的应用。
智能座舱的快速发展将提高用户满意度,提升行业竞争力,并推动智能交通的进一步发展。
结论智能座舱市场正在经历快速增长,拥有广阔的发展前景和机遇。
技术的不断进步和创新将继续推动智能座舱市场的发展,为航空和汽车行业提供更多便利和舒适性。
然而,厂商们需要密切关注市场竞争和用户需求,以获取竞争优势和提供更好的解决方案。
战斗机上航空仪表的发展作者:曹栋孙国庆常波来源:《硅谷》2008年第24期[摘要]战斗机上的航空仪表是飞行员操纵飞机执行作战任务的核心部件,航空仪表的显示和控制不仅反映飞机的综合设计制造水平,更是飞机战斗力的集中反映,对飞行任务、作战使命的完成起到至关重要的作用。
战斗机的航空仪表发展主要经历了简单机械仪表,机电仪表,电子仪表三个主要阶段。
[关键词]空分制时分制中图分类号:TH7文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1220097-01航空仪表主要用来测量航空器的运动状态,以及航空器中动力装置的工作状态,有的航空仪表还能自动调节航空器的运动参数,甚至辅助飞行员操纵航空器等。
因而在战斗机上安装的航空仪表是飞行员操纵飞机执行作战任务的核心部件,飞机航空仪表的显示和控制不仅反映飞机的综合设计制造水平,更是飞机战斗力的集中反映,对飞行任务、作战使命的完成起到至关重要的作用。
一、自飞机用于军事以来,战斗机航空仪表经历了以下几个阶段(一)简单机械式仪表阶段飞机在引入仪表之前,仅仅是在白天进行目视飞行,后来引入了简单了机械膜盒式仪表,高度、速度仪表为飞行提供了一定的安全保障,机械膜盒式仪表利用膜盒感受外界的气压,将压力值转化为高度、速度数值再通过机械连杆带动仪表指针在刻度盘上显示数值。
它具有感受、传送和指示环节,作为最早期的仪表开始应用,同时这种仪表是最简单耐用的仪表,虽然误差较大,但很少出现故障,甚至在部分第三代战机上仍然作为备分仪表存在。
(二)机电式仪表阶段在20世纪20-30年代在简单机械膜盒式仪表后,其它机载仪表设备相继出项,特别是以经典力学为基础的航空陀螺仪表的应用在飞机上,飞行员开始根据地平仪等机电式仪表飞行。
这是航空仪表发展具有里程碑式的第一次变革,标志着飞机的机电仪表时代。
机电仪表和简单仪表指示一样既利用显示元件的相对位移来显示信息。
例如利用指针和刻度盘、游标与标记符等。
航空仪表普遍具有感受、转换、传送、放大、指示等环节,而且普遍特点将受感信号转换成电信号进行传送,在指示部分应用电机带动指示部分。
军用航空发展现状及未来趋势分析军用航空作为现代军事力量的重要组成部分,扮演着战略威慑、远程打击和侦察侦察等多种角色。
随着科技的不断进步和军事需求的变化,军用航空发展正呈现出一些新的现状和未来趋势。
首先,军用航空技术的发展已经取得了显著的成绩。
无人机、隐形战机、高超声速飞行器等新型武器装备的出现,为军用航空领域带来了新的发展机遇。
无人机的使用大大提高了战场情报的获取能力和打击精确度,隐形战机的隐蔽性和作战能力得到了大幅度增强,高超声速飞行器具备了超强的防御能力和打击能力。
这些先进技术的应用,使得军用航空在现代战争中扮演着越来越重要的角色。
其次,军用航空发展正在向着信息化和智能化的方向迈进。
随着信息技术的发展,军用飞机系统正在从传统的机械化装备转向更加智能化和自主化的系统。
飞机上的大量传感器和通讯设备为飞行员提供了即时的战场信息,同时也使得飞机能够实现网络化作战和集群作战。
此外,人工智能的发展也为军用航空带来了新的机遇。
例如,可以利用人工智能技术提高无人机的自主决策能力和飞行精度,使其能够更好地适应复杂多变的战场环境。
未来趋势方面,军用航空发展将面临以下几个主要方面的挑战和机遇。
首先是技术突破的挑战。
虽然军用航空技术已经取得了很大的进展,但是仍面临着很多技术难题。
例如,隐形技术的进一步提升、高超声速飞行器的稳定性和控制、无人机的自主飞行和协同作战等问题都需要进一步研究和突破。
只有通过攻克这些技术难题,才能更好地适应未来战争的需求。
其次是战略研究的挑战。
随着军用航空技术的不断演进,未来军用航空将在战争中扮演更加重要的角色。
因此,如何将军用航空与其他军事力量有机结合,实现整体效能的最大化,是一个需要深入研究的问题。
这既涉及对未来战场环境的认知和分析,也涉及对航空兵的组织、指挥和协同作战能力的提升。
最后是安全保障的挑战。
随着军用航空技术的进步,未来战争将更加依赖网络和信息系统。
然而,这也给战场信息的安全保障带来了新的挑战。
FC-1战斗机航电系统综合分析进入超音速时代后,航空技术飞速发展,每一代战斗机都在座舱环境和航电设备上取得巨大进步。
中国和巴基斯坦联合研制的FC一1型战斗机前后经历了近20年时间,其航电系统和座舱设计几经波折,终于修成正果,不仅具有世界一流的座舱环境,也具有世界先进水平的全数字化航电系统。
在我们的印象中,战斗机飞行员面前总是充斥着大量仪表和开关。
以米格一21为例,仪表台上总共有70多个大小不同的仪表显示飞机各设备的工作情况,飞行员被近200个开关和按钮包围。
早期战斗机采用的显示设备大多是机电式仪表,功能简单、用途单一,每一个仪表顶多只能显示一、二种设备的工作状态,飞机的功能越复杂,仪表和控制开关也就越多。
F一15早期型号的开关数目甚至超过500个,F一14战斗机的设备太多太复杂,有9 0多个仪表和600多个开关,必须要两个飞行员分工处理才能确保正常使用。
然而,战斗机座舱的空间相当有限,飞行员面前的仪表台空间和面积非常紧张,随着战斗机越来越复杂、电子设备的功能越来越多,继续走仪表显示、专用开关控制的道路是越来越不可接受。
从60年代末期开始,美国战斗机就已使用火控计算机。
最初的计算机性能和功能都比较弱,仍然采用直接控制、专用显示的老方案。
随着技术进步,特别是飞速发展的电了工业,计算机的数据处理能力呈几何级提升,人们已经可以使用计算机对航空设备的电子脉冲信号进行逻辑管理,采用门电路的计算机可以利用程序管理各设备的信号,飞行员通过一些切换按钮将这些预先编排次序的信号显示出来,这样大多数使用频率很小的仪表就可以不出现在仪表台上。
传统仪表一般采用机电混合结构,采用脉冲模拟信号,计算机只能用逻辑门控制这些信号的开关,不能对其进行处理,这显然浪费了计算机的能力。
微型数字式芯片的出现,使在监控设备端直接进行数模转换成为可能,不必再输出简单的脉冲信号,而是输出编码的数字信号,于是出现了数字式仪表。
数字式仪表大多是多功能的,可以通过简单的周边切换键切换仪表的显示内容,从而成为多功能显示器的前身。
战斗机的发展趋势专业:姓名:井海学号:二〇〇八年十一月战斗机的发展趋势目录内容提要 (3)一、隐身行能——战斗机在未来战争中的存活手段 (4)(一)使用隐身涂料与材料 (4)(二)精心设计战斗机外形 (5)二、短距/垂直起降性能的分析与作用 (5)(一)降低了对起飞平台的要求 (5)(二)此性能在战时的作用 (5)三、对推动战斗机发展的两只“手”的研究 (6)(一)通过了解未来战争去定战斗机的发展趋势 (6)(二)科学技术的应用,使未来战斗机信息化、智能化、模块化 (8)1.信息化 (8)2.智能化 (8)3.模块化 (9)战斗机的发展趋势内容提要1903年12月17日,有莱特兄弟制造的世界上第一家动力飞机——“飞行者一号”,飞上了蓝天,实现了人类渴望已久的梦想。
在1911~1912年的意土战争(利比亚战争)中,飞机被首次用于校正炮击、侦察和轰炸等任务,自此,飞机登上了战争的舞台。
经过一百多年的发展,为了完成不同的任务,军用飞机出现了许多种类,如:战斗机(歼击机)、攻击机(强击机)、轰炸机、运输机等。
因此,本文单一对战斗机进行讨论。
在未来战争中,战斗机必将继续扮演重要的角色。
科学技术的进步必定也会使战争的科技含量增多,从而破事武器变更,使其更加先进。
战斗机作为一种高尖端武器,必定遵循着一规律,否则将会被淘汰。
本文从此入手,分析研究了战斗机的发展趋势,对未来战斗机拥有的性能提出了见解。
本文分三部分。
第一部分,从机身涂层和机体结构设计分析了拥有隐身性能是未来战斗机在战争中生存的必要手段。
第二部分,对在战争中,战斗机拥有短距/垂直起降的实用性进行分析。
第三部分,对推进战斗机发展的两只“手”的研究。
本文分两方面进行论述:一是通过了解未来战争确定战斗记得发扎按趋势;二是科学技术的应用使未来战斗机信息化、智能化、模块化。
关键词:战斗机、发展趋势、隐形、科学技术、未来战场浅析战斗机的发展趋势战斗机是一种高尖端武器,它服务于战争,因此它要跟上战争发展的步伐,同时,新的相关科学技术一会在第一时间运用到战斗机上。
综 述zong shu民用飞机驾驶舱综合显示系统的发展趋势程金陵 徐世宁 严林芳(上海飞机设计研究院综合航电设计研究部,上海200436)摘要:世界范围内持续增长的空中运输对民用航空提出了巨大的挑战。
尽管运输量增加,但事故数量却必须减少。
为了实现这个宏伟的目标,必须对航电机载设备和驾驶舱人机接口进行改进。
在分析合成视景系统和视景增强系统的基础上,指出在飞机的所有飞行阶段均能向飞行员提供最优化情景意识的综合监控和驾驶舱显示控制系统将是未来民用飞机驾驶舱发展的必然趋势。
关键词:合成视景;视景增强;驾驶舱显示系统;情景意识;可控飞行撞地0 引言可控飞行撞地(Contr olled Flight int o Terrain, CF I T)即飞机与地形相撞,仍然是导致灾难性飞机事故的主要原因之一。
可控飞行撞地事故的特征之一便是,飞行员在飞机功能正常且状态可控的条件下,由于对飞机相对于地形的位置判断错误等原因而无意识地操纵飞机与地形相撞。
考虑到飞机外部复杂的地理环境,情景意识的不足将增加发生事故的风险。
此外,由于空中交通的增加,周边其他飞机也会对飞行安全造成巨大威胁,如飞机来往之间产生的涡流会对飞机产生危险。
此外,复杂的气象状况,如紊流、雷暴天气的出现也会对乘客和机组的安全造成威胁。
为了应对这些外在的威胁,很多年来,适航运行中强制要求安装气象雷达、交通告警及防撞系统(Traffic A lert and Collisi on Avoidance System,TCAS)及类似地形防撞模块(Gr ound Collisi on Avoidance Module,GCAM)的地形提示与警告系统(Terrain Awareness and W arning Syste m,T AW S)或增强型近地警告系统(Enhanced Gr ound Pr oxi m ity W arning Syste m,EGP W S)等航电设备或系统。
飞机座舱显示控制界面设计分析摘要:在飞机座舱显示设计中,要注重显示控制系统的界面设计,因为这是人机接口的重要部位,也是航空工效的主要关注对象,可以有效地提高飞机座舱显示控制系统的可操作性,也是未来发展研究的主要方向。
但是结合当前的研究现状,不仅要创新界面设计方法,也要充分地讨论软件设计的关键技术,并且建立相关的模型,才能更好地实现飞行视景和显示控制界面开发。
关键词:飞机座舱;显示控制系统;界面设计;分析随着科技的发展,在飞机座舱显示控制系统设计时,要注重设计的有效性,因为这是人机的接口部位,可以直接影响飞行员的判断和决策,这关系到是飞行员是否可以合理地控制飞机,也会影响飞行任务的完成。
在飞机飞行的过程中,航空电子系统是重要的结构,随着相关技术的不断发展,促进了座舱显示系统的发展。
在进行飞机座舱设计时,应当考虑飞行员的认知和特点,还要考虑飞行员的感知运动情况和操作特性,才能使设计更加合理。
1究现状分析1.1国外研究分析在二十世纪的八十年代,美国的空军就利用了模拟器进行了相关研究,并且研究了二十一世纪的战斗机座舱技术,首次提出了“大图像”的概念。
这个概念具有一定的先进性,其主导思想是利用大屏幕和显示器,更好地实现超视距,并进行全局态势感知,以头盔显示器为主要,将其作为主显示器使用,这种技术有效地实现了视距内战术,并且有效地进行了态势感知。
该技术还并采用了握杆操纵控制技术和触摸控制技术,以及头位跟踪技术和控制等技术,这些技术实现了综合显示控制。
第三代的战斗机,在座舱布局方面有了一定的改进,采用了“一平三下”的布局,这种布局就是将平显设置在了仪表板顶部,这种设计有很大的优势,并且已经实际使用了,采用该布局的战机,主要有欧洲的EF2000战斗机和JAS-39鹰狮等战斗机。
这些技术大力发展的同时,美国空军也进行了相关研究,他们的研究实验室在1990年时,就已经提出了全景座舱控制技术,以及相关的显示系统,并且他们还向飞行员,提供了较大面积的显示器,这种显示器主要的优势,是以离轴为目标的,可以截获武器,并且配备了瞄准头盔,所以该技术可以充分满足超视距态势感知,实现了大离轴角瞄准。
液晶显示器在军用飞机领域的应用与发展发布时间:2021-08-13T14:41:27.597Z 来源:《科学与技术》2021年第11期作者:王星岛[导读] 对于一般人来说,战斗机的先进程度往往很难估算,即使有专业人士进行讲解也很难理王星岛苏州长风航空电子有限公司江苏省苏州市 215151摘要:对于一般人来说,战斗机的先进程度往往很难估算,即使有专业人士进行讲解也很难理解,但是有一个简单的方式却能够大致判断战斗机性能的优劣:看座舱。
通常情况下,座舱内机械仪表越少,液晶显示器越大,则战斗机就越先进。
机载显示器关注的是如何让飞机驾驶员更好的操控飞机、发现敌机、躲避雷达、空中巡逻等,这类显示器更加关注机载显示器的图形产生技术、图像处理技术、高速串行总线技术、实时操作系统技术、红外触摸屏技术、余度处理技术等。
文章基于此,针对液晶显示器在军用飞机领域的应用与发展进行了分析和探讨。
关键词:液晶显示器;军用飞机;应用;发展众所周知,战斗机的仪表就是飞行员感知飞机的基本工具,通过查看仪表读数,飞行员才能了解飞机的飞行状态,比如高度、速度、方位、状态、燃油储备、弹药储备、发动机状态……等等参数,这样才能完全掌握战斗机的飞行,并进行空战作战。
随着技术的进步,飞行员需要了解的飞机飞行参数越来越多。
作为航空器材的一部分,机载座舱显示系统也是随着每个时代的科技进步,尽可能地应用最前沿的技术。
两次世界大战期间的第一代座舱显示装置主要是简单的机械和电气仪表,在二战末期和战后一代很快出现了机电伺服仪表,在50、60年代由发光的电子管制成的综合指引仪表将战斗机更多地状态反应出来。
但此时仍采用空分制的显示方式,就造成了座舱内仪表众多,仪表板面拥挤,而飞行员也需要低头从各种仪各种表中找到、然后读数来了解目前的飞机状态。
目前世界军事强国的空军力量已经到了现代第四代以及四代半战斗机的时代,人眼和飞行员自己的大脑已经完全来不及处理各种信息数据。
战斗机座舱显示的发展需求张德斌,郭定,马利东,倪祥征摘要:阐述人机工效对战斗机座舱显示的要求,分析现代战斗机座舱显示所面临的挑战,提出座舱显示发展的技术途径。
序言战斗机座舱的显示是非常重要的人机界面。
迄今为止,座舱显示系统的发展已历经六代。
第一代为第二次世界大战前的简单机械和电气仪表,第二代是二战后产生的机电伺服仪表,第三代是20世纪50年代研制出的综合指引仪表。
上述三代仪表都是利用指针刻度盘进行空间分割(简称空分制)显示的专用仪表,造成座舱仪表数量增多,仪表板拥挤,飞行员负荷过重,差错增加。
20世纪60年代初出现的电子仪表为第四代,基于阴极射线管的平视显示器(HUD)和垂直情况显示器在作战飞机上得到应用,为实现多功能显示开辟了道路。
20世纪70年代后期,通过计算机控制和多路数据总线传输,将HUD与几个多功能显示器(MFD)综合成一个整体,达到资源共享、互为余度,使座舱仪表数量显著减少,从而进入第五代的综合显示系统。
20世纪80年代中期以来,平板显示器及头盔显示器(HMD)的研制取得很大进展,并在美国F-22、欧洲“阵风”等先进战斗机上得到应用,标志着座舱显示进入第六代——头盔显示、平板显示时代,为现代作战飞机的座舱显示提供了坚实的物质基础。
为适应现代作战需要,完善座舱显示,本文从人机工效要求出发,对现代飞机座舱显示面临的问题进行分析,并提出相应的解决途径。
1 座舱显示的人机工效要求人机工效是研究人与机器相互关系的合理方案,即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究,其目的在于获得最高的效率和作业者的安全、舒适。
从人机工效要求来看.座舱显示应满足以下基本要求:显示界面友好、直观,显示器和仪表布置协调有序,显示字符的大小和对比度适中,信息量和信噪比适度,色彩和谐统一,视野开阔,照明光线柔和等。
随着现代飞机作战性能的改进和作战任务的复杂化,对座舱显示不断提出了更高的人机工效要求。
1)显示飞行员最关心的信息在现代化飞机座舱内,飞行员需要哪些信息,这些信息如何显示最有利于飞行员理解,一直是国际航空工效学界致力于解决的实际问题。
实际上,飞行员的迫切要求是能以简单易懂的方式自动实时地显示所需要的信息,即根据不同的飞行阶段、飞行任务,为飞行员提供他们最需要的信息。
例如,在巡航阶段,显示飞行员最关心的位置信息和状态参数等信息;在攻击作战阶段,显示飞行员最关心的目标和武器的相关信息;在飞机出现故障时,显示飞行员最关心的告警信息。
2)提供友好的显示界面友好的显示界面可以使飞行员快速而准确地获取信息。
如HUD图像的标准化、导航画面地图化、数字信息的模拟化、文字信息的汉化等。
从优化设计的角度,还要考虑显示画面的清晰度和逻辑性、各个画面字符位置的合理安排、可读性等。
另外,画面的切换和调整要方便快捷,把信息按类别和传统习惯显示在仪表板特定区域的显示器上,有利于飞行员获取信息。
3)采用形象直观并与人的认知特点相匹配的显示格式显示格式越复杂,飞行员认读时间越长,也越容易发生差错。
为了迅速、准确地获取信息。
应该用简单明了的方式显示所需信息,使传递信息的格式能直接表达信息的内容,以减少译码的错误;明确信息显示的目的,如供状态识读的仪表,就应简单清晰;增强显示格式与所表示意义之间的逻辑关系:使用利于识读的格式。
图1两种显示方案,均表示某型飞机HMD在截获、允许发射、不允许发射三种状态连续转换时的显示符号,其中虚线表示闪烁。
从截获状态到允许发射状态时,方案一把截获状态的光环闪动变为不闪动的同时加固定十字,方案二在截获状态显示符号基础上只增加固定十字。
从允许发射状态到不允许发射状态时,方案一使允许发射状态固定光环和十字都闪动,方案二使允许发射条件下固定十字消失。
经过比较可以发现,方案二表达意义更加明确,更符合人的认知特点。
4)对相关信息尽可能实现综合显示飞行员作战时需要大量的相关信息,如果对其进行分屏或在不同显示器上进行显示,将降低飞行员判读综合信息的速度,不能满足座舱显示高效性要求。
所以对相关信息应尽可能同屏综合显示,增强信息可读性,提高显示效率,有利于飞行员更有效地了解作战态势。
2现代飞机座舱显示存在的问题1)“信息爆炸”影响飞行员的视觉感知能力随着飞机性能的不断提高,显示信息成倍增加。
在F-18座舱内,一个HUD,三个MFD上共计有62幅显示画面,675个缩写符号,其中177个符号有四种不同大小,总信息量达1000多个。
在战斗飞行中,飞行员除了要不断接收和处理各种仪表信息和地面或空中的通报和指挥信息外,还需要对各种危险警告和异常信号做出迅速的反应,而且经常要对同时收到的几种信息立即做出正确抉择。
西方军事工效专家认为,目前飞行员所接受的灯光和音像信号已经大大超过了人的视觉和听觉负荷。
2)信息显示符号、画面没有完全标准化国内在20世纪80年代开始重视座舱显示标准化工作。
此后,国内有关单位相继制定了部分国军标,为座舱显示设计提供了必要依据。
但是,现行标准中的显示信息内容还不能完全满足飞行员的信息使用需求。
3)显示器屏幕小,不能满足了解作战态势的需求目前战斗机上使用的大部分显示器尺寸较小,且配置分散,因此,至关重要的信息只能显示在不同的MFD上,且刻度比例不同。
作战时飞行员在驾驶飞机的同时,还要观察多个独立显示器上以不同比例显示的态势信息并进行“融合”。
因此,飞行员在传感器管理与数据融合上花费了大量时间。
而真正用于作战决策的时间就很少。
4)告警信息不明确告警信息意义模糊会造成飞行员得不到重要的有用信息。
1992年7月20El,一架V-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机在华盛顿哥伦比亚特区附近的河中坠毁,共有7人丧生。
经过美国海军组成的调查委员会的周密调查表明:在坠毁过程中,飞行员一直都得到故障提示信息,但并没有指示故障的真正原因,致使飞行员不能采取有效的措施阻止事故的发生。
其中在V-22飞机的MFD上有一个很重要的“双重传感器故障”的显示,但这个显示可以表示6个不同系统有可能发生故障;同时该系统还会“多余”地发生一些错误的指示,使信息的不明确问题更加严重。
3发展新一代飞机座舱显示的技术途径1)改进显示格式传统的显示格式易引起混乱。
解决的方法之一是用易于快速理解的图形信息取而代之,并利用其颜色作补充说明,如红色表示敌机,蓝色表示友机,黄色表示情况不明,这样飞行员就很容易区分不同信息。
随着战斗机作战性能的改进和作战要求的提高,座舱显示格式的改进工作集中在提高完成任务的有效性、减少飞行员的工作负荷方面。
如英国皇家航空航天研究机构(RAE)的贝德福德研究所开发了“快速喷气式”(FJF)显示格式,其特点是HUD的显示格式不随迎角改变,如果水平线在视线内,显示内容就与水平线相关,同时还能接受武器符号。
试验表明这种格式特别适合于在复杂气象、仪表飞行、进行夜间作战或剧烈机动条件下的平视显示。
目前FJF已经作为英国皇家空军标准使用,并被EFA选中。
美国的飞行符号工作组在试验的基础上,也确认了这种格式,并在未来的标准化HUD 中接受这方面的内容。
2)信息显示标准化信息显示时应注意显示的优先顺序、符号位置和意义明确性,并进一步加强显示符号、画面标准化研究。
工效专家也提出了许多办法,如对众多信息采用不同呈现方式、不同形状、不同颜色的符号表示,对不同符号进行形状编码、颜色编码等措施,使飞行员在识别信息时处于最佳的认读速度。
3)告警信号分类化由于飞机的系统设备繁多,告警信号数量相当可观。
如B-747飞机座舱有455个告警信号,F-18战斗机有视觉告警73个,指示灯54个,听觉告警音调6种。
这些信息可以根据其对安全的危及程度分为告警、注意、提示三类。
对危及飞行安全,需要立即让飞行员知道,并立即采取措施的划为警告信号,如发动机着火等。
对影响飞行任务完成或者导致系统设备性能降低。
需要立即让飞行员知道,但不必立即采取措施的划为注意信号,如燃油量到低限等。
对指示飞机上与飞行安全有关的系统、设备的工作状态、性能状况或者提示飞行员进行例行操作的信息划为提示信号,如起飞配平等。
不同等级、性质的告警信息,可以采用不同的颜色,如:警告信号用红色,注意信号用橙色等;还可以根据告警等级,采用不同的安装位置,如:警告信号位于视区中心,其它位于视区边缘等,以便使飞行员迅速发现、了解故障部位、性质。
采取相应措施。
4)大屏幕/头盔显示大屏幕显示器可以把雷达、电子战系统、数据传输链、导航信息与地图信息等融合在一种公用刻度和坐标系上。
在此基础上进行的数据融合可以代替飞行员大脑进行的数据融合,这样既可增强作战态势了解,又可减轻飞行员的负担,从而提高作战效能。
鉴于座舱空间限制和CRT尺寸的约束,目前最有优势的大屏幕显示器是有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。
美国在20世纪90年代中期把AMLCD列入了国防部关键技术计划(DCTP)中,并制定了AMLCD要求与标准和美国军用飞机彩色AMLCD性能标准草案。
美国已经用彩色和单色AMLCD显示器改装了大量飞行器,包括F-15、F-16和F-l8战斗机和AH-64武装直升机等。
新研制的下一代F-22战斗机、JSF战斗机和RAH-66武装直升机也都采用了AMLCD显示器。
HMD可以认为是能随头部转动的HUD,它的瞄准系统能跟踪飞行员头部位置,并让其他目标传感器和武器位标器跟踪头盔瞄准线,然后把作战飞行信息显示在头盔护目镜上,这不但可以克服HUD视界固定、视线受限的缺点,而且能确实做到减轻飞行员负担。
现阶段,由于HMD显示的信息容量有限,还难以完全取代HUD。
稳妥的方法是先以HUD为主以HMD为辅;进一步的发展是以HMD为主、以低矮型HUD为辅;随着HMD技术的成熟和性能提高,最终将取代HUD。
从某种程度上讲,它为当今普遍存在的座舱显示问题提供了一种比较理想的解决途径。
在美国新研制的JSF战斗机上,就将以先进的HMD取代HUD。
5)扩展信息显示通道为了减轻飞行员的视觉负荷,有效的途径是适当地采用听觉、触觉等通道。
在20世纪70年代末,美、英、法等国都已开展了话音指令系统的预研工作。
目前美军的机载三维声音告警系统已经在海军的AV-8B上应用。
三维声音告警系统的优点是以立体声形式提供信息,而不需要飞行员低头看仪表或者学习新的技能,它能为飞行员提供视野以外的某种事物的相对位置信息,可以是敌导弹、地面目标、飞行员自己的僚机,甚至是夜间或者恶劣气象条件下着陆的跑道端部。
触敏显示屏是一种新型综合显示控制器。
它的按键开关是显示在显示屏上的光学图像而并非硬件,从广义上讲属于虚拟控制器。
其优点是在同一空间兼有控制和显示两种功能,这不仅大大减少了飞机座舱令人眼花缭乱的开关和按钮的数量,更重要的是使操纵反应时间大大缩短,可缩短为手动开关反应时间的三分之一。