基于vaps xt的飛行數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　基于VAPS XT的飛行數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 111041406 </p>

2、;<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　所屬學(xué)院： 電子信息工程學(xué)院 </p><p><b>　　二〇一五年六月</b></p><p><b>　　中國民航大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p>

3、;<p>　　基于VAPS XT的飛行數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　Design of Flight Data Replay System Based on VAPS XT</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　專 業(yè)：通信工程</p><p>　　學(xué) 號(hào)：111041406<

4、/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　學(xué) 院：電子信息工程學(xué)院</p><p><b>　　2015年6月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來我國航空業(yè)正處于飛速發(fā)展階段，同時(shí)飛行數(shù)據(jù)的處理分析的地位不斷加

5、重。民用飛機(jī)的一項(xiàng)日益重要的支持技術(shù)就是飛行數(shù)據(jù)記錄回放分析系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵部分就是對(duì)飛行數(shù)據(jù)綜合記錄、回放、分析技術(shù)的研究。對(duì)飛行數(shù)據(jù)記錄、回放開展深入研究的重大的理論價(jià)值和實(shí)現(xiàn)價(jià)值這是毋庸置疑的。飛行數(shù)據(jù)記錄的內(nèi)容主要包括機(jī)組人員對(duì)飛機(jī)的操縱記錄和發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀況等。利用VAPS XT軟件模仿飛機(jī)儀表系統(tǒng)所建立的PFD和ND可以實(shí)現(xiàn)重現(xiàn)飛機(jī)在飛行過程中的姿態(tài)，航線等關(guān)鍵的飛行數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析出飛機(jī)的事故原因和安全隱患。

6、</p><p>　　本論文主要深入研究了基于PFD虛擬儀表系統(tǒng)的飛行數(shù)據(jù)綜合參數(shù)回放，這是飛行數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù),目的在于實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)中飛行數(shù)據(jù)回放的論證方案。最后論述了如何在VAPS XT 中建立起模仿飛機(jī)儀表系統(tǒng)的PFD以及介紹PFD中各個(gè)關(guān)鍵部件所能表達(dá)的數(shù)據(jù)以及其對(duì)應(yīng)的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：VAPS XT；飛行數(shù)據(jù)；PFD；儀表系統(tǒng)</p&

7、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, Our country’s aviation industry is in a stage of rapid development , and the status of the flight data processing analysis become more an

8、d more inporment. For civil aviation, one of the increasingly important support technology of flight data recording analysis and replay system. To realize this system, the key part is to study the flight data comprehensi

9、ve record, replay and analysis technology. The further study of the flight data recording and replay is of great theoretical a</p><p>　　This paper mainly study the integrated parameters replay of flight data

10、 based on Primary Flight Data virtual instrument system. This is one of the important technology of flight data replay system which is purpose to realize the demonstration project of the flight data replay in flight dat

11、a management system. And discusses how to establishe a Primary Flight Data of the simulat instrument system in VAPS XT and then introduces the key components in the Primary Flight Data and what is thire corres</p>

12、<p>　　Keyword: VAPS XT; flight data; Primary Flight Data; instrument system目 錄</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b><

13、/p><p>　　1.1論文的研究背景和目的1</p><p>　　1.2國內(nèi)外相關(guān)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。1</p><p>　　1.3飛行數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)的主要任務(wù)2</p><p>　　1.4本文的工作內(nèi)容及課題意義3</p><p>　　第二章 VAPS XT系統(tǒng)及飛行參數(shù)介紹5</p><p&g

14、t;　　2.1 VAPS XT簡(jiǎn)介及其使用概論5</p><p>　　2.1.1 VAPS XT簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.1.2 VAPS XT界面仿真的切換功能6</p><p>　　2.2航空儀表仿真中的飛行參數(shù)8</p><p>　　2.2.1航空儀表仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)8</p><p>　　2.2

15、.2仿真系統(tǒng)中所用到的主要參數(shù)9</p><p>　　2.3 PFD（Primary Flight Data）開發(fā)過程綜述11</p><p>　　2.4 本章小結(jié)13</p><p>　　第三章 VAPS XT中系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1 PFD Air Speed Indications 空速指示器15<

16、;/p><p>　　3.2 PFD Attitude Direction Indications高度方向指示器（ADI）17</p><p>　　3.3 PFD Altitude Indications 高度指示器19</p><p>　　3.4 PFD Vertical Speed Indications垂直速度指示器21</p><p>

17、;　　3.5 各個(gè)部件間的相互聯(lián)系23</p><p>　　3.6 本章小結(jié)23</p><p>　　第四章 飛行數(shù)據(jù)回放功能實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　4.1數(shù)據(jù)通訊功能的實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　4.2 演示系統(tǒng)25</p><p>　　4.3 本章小結(jié)29</p><p&g

18、t;　　第五章 結(jié)論30</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p>　　附錄A：程序清單33</p><p>　　附錄B：外文翻譯34</p><p><b>　　第一章 緒論&

19、lt;/b></p><p>　　本章依次介紹論文的研究背景和目的，以及國內(nèi)外的研究，應(yīng)用現(xiàn)狀，論文研究意義以及關(guān)于論文的主要研究?jī)?nèi)容。</p><p>　　1.1論文的研究背景和目的</p><p>　　飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱FDMRS一Flight Data Mnaagement & Reeoder Sysetm)是一項(xiàng)現(xiàn)代民用航空飛行的重要支

20、持技術(shù)。它的特點(diǎn)在于能夠記錄整個(gè)飛行過程的飛行數(shù)據(jù)信息,而且這個(gè)信息采集是實(shí)時(shí)的，同時(shí)還能迅速將收集到的信息轉(zhuǎn)化為有價(jià)值信息，這就是現(xiàn)代的飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)。在人們追求安全出行，廉價(jià)飛行的大環(huán)境下，飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)的完善可提高民航飛機(jī)的飛行效率和延長(zhǎng)飛機(jī)壽命，降低飛行成本等,對(duì)現(xiàn)代和未來民航飛行的意義是極為深刻的。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)代民航發(fā)展對(duì)飛行數(shù)據(jù)管理技術(shù)的需求，飛機(jī)飛行全過程中數(shù)據(jù)信息的采集

21、對(duì)如綜合采集、存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)傳輸、實(shí)時(shí)處理、對(duì)信息的綜合利用和管理技術(shù)等是非常重要的,這些技術(shù)的發(fā)展可有效提高飛機(jī)的飛行安全指數(shù),掌握飛機(jī)的飛行狀態(tài),通過分析飛行數(shù)據(jù)，來進(jìn)行針對(duì)的飛行訓(xùn)練，從而提高飛行技術(shù)。進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)的深入分析,還可以為飛機(jī)的地面維護(hù)、故障分析、訓(xùn)練效果等提供有效的分析手段和飛行總結(jié)。</p><p>　　1.2國內(nèi)外相關(guān)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。</p><p>　　從近年形勢(shì)看來

22、，國外主要有美國、英國和法國的公司是專業(yè)從事飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)產(chǎn)品制造。由他們生產(chǎn)的飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)產(chǎn)品幾乎是代表了當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)水平,包含了飛機(jī)上基本所有的和各類復(fù)雜的高精度傳感器信號(hào)的接口。同時(shí)還具備了高速實(shí)時(shí)傳輸大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的能力。這些飛行數(shù)據(jù)據(jù)記錄系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)全面而且具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)加載和管理判據(jù)功能,基本滿足現(xiàn)代民用飛機(jī)的需求。</p><p>　　根據(jù)這幾年的發(fā)展情況可以看出,我國在飛行

23、數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)的技術(shù)研究已經(jīng)取得了一定成果,很多正在服役和正在研發(fā)的飛機(jī)上都有裝備。但相比于國外先進(jìn)技術(shù)，我國的飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)相比在總體技術(shù)水平還存在相當(dāng)大的差距。目前世界上基本所有飛機(jī)都裝備的是國外的先進(jìn)飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。他們的系統(tǒng)在飛行數(shù)據(jù)信息的管理技術(shù)和綜合分析利用等方面均具備大量的多信息綜合存儲(chǔ)能力并己經(jīng)形成專門的產(chǎn)業(yè)。然而我國在這方面的技術(shù)研究才剛剛開始，綜上可得的是,研究飛行數(shù)據(jù)綜合記錄分析的關(guān)鍵技術(shù)是現(xiàn)代航空記錄管

24、理技術(shù)發(fā)展的意義是非同一般的。如今基本整個(gè)國際航空界都在采用的最有效的手段就是運(yùn)用現(xiàn)代化的航空儀表仿真系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)回放從而來分析飛機(jī)飛行問題和器件問題。</p><p>　　1.3飛行數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)的主要任務(wù)</p><p>　　分析當(dāng)前航空電子狀況,研制出適合我過民航飛機(jī)發(fā)展的新型飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),明確飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的發(fā)展方向并保證民航飛機(jī)的安全飛行和提高我國民航飛機(jī)的飛行效率。結(jié)

25、合飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的應(yīng)用目的以及現(xiàn)代飛行數(shù)據(jù)的特點(diǎn),敲定當(dāng)前飛行數(shù)據(jù)記錄管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向和思路。通過分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可行性方案并根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理，確定飛行數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)各個(gè)部分組成及所要求實(shí)現(xiàn)的主體功能。進(jìn)行這一系列的研究，飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力會(huì)有所提高,并不斷完善飛機(jī)的整體性能,對(duì)民航飛機(jī)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。</p><p>　　大容量的飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)綜合記錄</p><p>　　飛

26、行數(shù)據(jù)的高速傳輸和飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集記錄以及飛行數(shù)據(jù)的綜合管理都是包含在飛行數(shù)據(jù)綜合記錄系統(tǒng)的功能里面的。飛行數(shù)據(jù)綜合記錄系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容就按照系統(tǒng)的要求把是能夠把飛機(jī)上不同部分采集的飛行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到綜合數(shù)據(jù)記錄載體上。</p><p>　　隨著航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)上電子設(shè)備不斷增加，伴隨著數(shù)據(jù)量也不斷增大,飛行數(shù)據(jù)內(nèi)的錄音、視頻信息和一些圖像信息也都一直被飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)收錄這,而切視頻信號(hào)數(shù)據(jù)量非常大,要把這

27、些數(shù)據(jù)能夠不漏的存放起來就需要通過壓縮來滿足系統(tǒng)記錄的要求。因此由于需要記錄如此大量的飛行數(shù)據(jù)同時(shí)保證系統(tǒng)對(duì)所有飛行數(shù)據(jù)的記錄，研究了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。</p><p>　　對(duì)于這個(gè)飛行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的正確性，完整性的保證就是飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)的前提。分布式采集和集中存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方法就是為了滿足大容量飛行數(shù)據(jù)的特性，此外在基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和機(jī)載數(shù)據(jù)管理方式上完成了飛行數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)的管理技術(shù)及存儲(chǔ)格式。

28、</p><p>　　飛行數(shù)據(jù)的地面回放處理</p><p>　　整一個(gè)飛機(jī)飛行過程記錄下來的數(shù)據(jù)的作用是為了通過分析飛行數(shù)據(jù),為人們提供分析事件的依據(jù),以便對(duì)各種判斷做出正確的結(jié)論，使其在地面處理系統(tǒng)中按照相應(yīng)的格式的譯碼處理使存儲(chǔ)的飛行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換回人們能使用的格式</p><p>　　隨著現(xiàn)代數(shù)字化的發(fā)展，飛行數(shù)據(jù)的種類越來越多同時(shí)也變得越來越復(fù)雜。為了能夠去分

29、析和處理這海量的數(shù)據(jù)并提取其中有用的信息并為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患提供依據(jù)，我們可以應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)融合等技術(shù)。針對(duì)飛行員和指揮員做決策方面，我們實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理和應(yīng)用來研究判據(jù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。通過VAPS XT的模擬仿真，飛行數(shù)據(jù)的使用形式更加廣泛了而不再僅僅限于通過簡(jiǎn)單曲線、表格等的回放，也越來越具有價(jià)值。系統(tǒng)模塊發(fā)出警報(bào)來重現(xiàn)飛機(jī)在有故障發(fā)生的時(shí)間。為滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求并保證數(shù)據(jù)的正確性，飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)的機(jī)載子系統(tǒng)必須能夠

30、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并且能夠高速傳輸和快速存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　1.4本文的工作內(nèi)容及課題意義</p><p>　　本課題是通過設(shè)計(jì)機(jī)載航空儀表系統(tǒng)模擬仿真來實(shí)現(xiàn)模擬飛行數(shù)據(jù)回放功能，通過在VAPS XT平臺(tái)上研究與開發(fā)飛行數(shù)據(jù)回放的機(jī)載航空儀表模擬仿真系統(tǒng)，確定儀表仿真系統(tǒng)的開發(fā)方案，重現(xiàn)飛行過程中的種種參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)回放功能，分析出飛行過程中遇到的情況以及問題。<

31、;/p><p>　　儀表仿真系統(tǒng)是有這很多優(yōu)勢(shì)的。其功能是用戶自己設(shè)定的，面向應(yīng)用，可以自定義去連接其他設(shè)備；在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程中，軟件是系統(tǒng)成果的關(guān)鍵，而且價(jià)格相對(duì)便宜，可以重復(fù)利用，在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上操作使其開放性好，功能靈活。在這個(gè)信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，仿真系統(tǒng)的技術(shù)更新也非?？欤揖S護(hù)和開發(fā)費(fèi)用低</p><p>　　隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人機(jī)接口的座艙顯示儀表也日益實(shí)現(xiàn)全

32、面電子化和綜合化，同時(shí)越來越多儀表仿真系統(tǒng)的向人們展示了它優(yōu)越的特性，并將日臻完善。而這將在未來的工業(yè)發(fā)展中起到主導(dǎo)的作用的，就是那些能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真儀表去簡(jiǎn)化，同時(shí)功能越來越強(qiáng)大的工業(yè)設(shè)備。因此，工業(yè)發(fā)展不容忽視的方面就是加強(qiáng)儀表仿真系統(tǒng)的研發(fā)</p><p>　　在技術(shù)落后的時(shí)候基本都采用Visual C++和 OpenGL 來進(jìn)行飛行座艙中航空儀表系統(tǒng)的仿真，而這些變成軟件都需要進(jìn)行復(fù)雜的編程和圖形設(shè)計(jì)

33、。這些在簡(jiǎn)單的界面設(shè)計(jì)就已經(jīng)顯得繁多且顯示格式復(fù)雜的軟件在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互要求精確的航空儀表系統(tǒng)時(shí)需要的開發(fā)投入則是更大、周期更長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)仿真更加困難。本文將介紹在 Win7平臺(tái)下，使用 VAPS XT設(shè)計(jì)出模擬機(jī)載PFD，通過對(duì)航空儀表的仿真實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)的回放。</p><p>　　本次課題的主要任務(wù) ：</p><p>　　基于 VAPS XT進(jìn)行機(jī)載儀表系統(tǒng)的PFD設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下： &

34、lt;/p><p>　　對(duì)高度方向指示器ADI（Altitude Direction Indications）進(jìn)行仿真，并加入相關(guān)飛行參數(shù)；</p><p>　　對(duì)高度指示器AI（Altitude Indications）進(jìn)行仿真，并加入相關(guān)飛行參數(shù)；</p><p>　　對(duì)垂直速度指示器VSI（Vertical Speed Indications）進(jìn)行仿真，并加入相關(guān)

35、飛行數(shù)據(jù)；</p><p>　　對(duì)空速指示器ASI（Air Speed Indications）進(jìn)行仿真，并加入相關(guān)飛行數(shù)據(jù)；</p><p>　　在VC++環(huán)境下編寫一個(gè)與VAPS XT相連的程序，使其能控制上述4個(gè)指示器的飛行參數(shù)。實(shí)現(xiàn)基于VAPS XT的飛行數(shù)據(jù)回放。</p><p>　　第二章 VAPS XT系統(tǒng)及飛行參數(shù)介紹</p><

36、p>　　2.1 VAPS XT簡(jiǎn)介及其使用概論 </p><p>　　2.1.1 VAPS XT簡(jiǎn)介</p><p>　　VAPS XT是Presagis公司開發(fā)的當(dāng)代動(dòng)態(tài)、交互、實(shí)時(shí)和圖形化的人機(jī)界面開發(fā)工具，同時(shí)它是為高級(jí)坐艙儀表設(shè)計(jì)和應(yīng)用而開發(fā)的理想的人機(jī)界面開發(fā)工具，具有全新的用戶可擴(kuò)展的內(nèi)核結(jié)構(gòu)和集成的邏輯設(shè)計(jì)能力。其特點(diǎn)主要有：基于PC的人機(jī)界面開發(fā)工具，C++面向?qū)ο?/p>

37、結(jié)構(gòu)，易于配置和使用，同時(shí)適合非程序員和專家使用，具有易于擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，還能同時(shí)適用于仿真應(yīng)用和嵌入式應(yīng)用。在應(yīng)用方面，VAPS XT有幾個(gè)比較經(jīng)典的應(yīng)用方面：可用于飛行操作訓(xùn)練，基于仿真的設(shè)備與系統(tǒng)的展示，測(cè)試新的顯示概念，基于性能的分析，人為因素分析軍用和民用航空座艙顯示，汽車儀表多功能消息中心等。</p><p>　　界面和顯示驅(qū)動(dòng)，是仿真系統(tǒng)的兩個(gè)主要部分，為了更有效地在顯示圖形的同時(shí)還能簡(jiǎn)化圖形顯示控

38、制方面的工作，可以使用 VAPS 來制作多功能顯示器的界面，以字符圖形顯示格式來仿真多功能顯示器，同時(shí)使用 Visual C+ + 6. 0 構(gòu)建一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的可根據(jù)實(shí)時(shí)飛行數(shù)據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)程序并通過共享內(nèi)存方式訪問數(shù)據(jù)通道進(jìn)而驅(qū)動(dòng) VAPS 界面中的字符圖形顯示。為了更好地模擬多功能顯示器的行為程序被設(shè)計(jì)成實(shí)時(shí)多任務(wù)多線程結(jié)構(gòu)而顯示驅(qū)動(dòng)程序是仿真實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。這是一個(gè)含有五個(gè)具有不同優(yōu)先等級(jí)的都可以掛載任務(wù)的任務(wù)線程同時(shí)通過調(diào)度線程的調(diào)度可

39、以使得這些任務(wù)能有效執(zhí)行的核心?？梢砸匀蝿?wù)方式把飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和界面顯示控制掛載到任務(wù)隊(duì)列上調(diào)度執(zhí)行，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 VAPS XT仿真系統(tǒng)</p><p>　　顯示驅(qū)動(dòng)程序中包含有 3 個(gè)主要功能模塊：VAPS XT通訊模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。程序中可以以優(yōu)先級(jí)的任務(wù)形式把關(guān)于顯示刷新、網(wǎng)絡(luò)通訊、飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算等操作掛載到一個(gè)可調(diào)度的多線程

40、結(jié)構(gòu)上運(yùn)行。顯示驅(qū)動(dòng)程序使用MVC架構(gòu)來構(gòu)建的顯示控制，針對(duì)每個(gè)多功能顯示器界面VAPS XT的通訊模塊中都相應(yīng)地定義有一個(gè)界面類，其中包含了該界面在數(shù)據(jù)通道中定義的所有數(shù)據(jù)變量和顯示控制函數(shù)。在運(yùn)行期間，所有的這些界面都會(huì)在同一個(gè)仿真器中被仿真出來。仿真管理器會(huì)運(yùn)作為一種任務(wù)形式來掛載到任務(wù)管理器上按要求執(zhí)行。仿真界面中的對(duì)象能夠在訪問數(shù)據(jù)模型時(shí)得到實(shí)時(shí)飛行數(shù)據(jù)，另外還可以在訪問共享內(nèi)存時(shí)訪問界面的數(shù)據(jù)通道中相應(yīng)的變量。界面內(nèi)會(huì)通過驅(qū)

41、動(dòng)圖形顯示來生成動(dòng)態(tài)顯示效果，每一個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊中都包含了多個(gè)機(jī)載設(shè)備的數(shù)據(jù)處理模型，而且每個(gè)模型都具有對(duì)于該類型數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和通訊的功能函數(shù)，從而可以服務(wù)于每個(gè)界面并對(duì)其提供飛行數(shù)據(jù)。這些模型對(duì)象也會(huì)像其他界面一樣作為一種任務(wù)形式被掛載到任務(wù)線程上等待執(zhí)行。通過去顯示驅(qū)動(dòng)的本地?cái)?shù)據(jù)接口，就可以把那個(gè)被測(cè)試的程序與前面的顯示驅(qū)動(dòng)連接在一塊了。通過這個(gè)方式就可以直接評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)的</p><p>　　2.1.2 V

42、APS XT界面仿真的切換功能</p><p>　　要去完成機(jī)載多功能彩色顯示器的界面切換功能，應(yīng)用VAPS XT中的顯示原件對(duì)象 CRT 作為顯示單元，以及用來實(shí)現(xiàn)按鈕功能的Switch按鈕, 按鈕的狀態(tài)可輸入到數(shù)據(jù)通道, 在這個(gè)機(jī)制中每一個(gè)多功能顯示器都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通道。 在VAPS XT內(nèi)每一個(gè)顯示界面的定義狀態(tài)都在ATN內(nèi)有針對(duì)的腳本,ANT（Augmented Transition Network）

43、即擴(kuò)展轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。這種模型是非線性模型，它對(duì)構(gòu)建交互式系統(tǒng)和界面非常有用。應(yīng)用程序狀態(tài)由事件及事件引發(fā)狀態(tài)組成。當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，應(yīng)用程序處理事件，發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換并等下一個(gè)事件到來。這種擴(kuò)展轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，由一組狀態(tài)構(gòu)成，這些狀態(tài)包含確定事件及轉(zhuǎn)移弧。ATN 模型具有下列概念：通過條件測(cè)試轉(zhuǎn)換到新的狀態(tài)；在轉(zhuǎn)移弧上，執(zhí)行響應(yīng)可實(shí)現(xiàn)某預(yù)期功能；對(duì)應(yīng)離散的輸入，ATN模型會(huì)做出離散輸出的響應(yīng)每個(gè)狀態(tài)中界面被調(diào)入的時(shí)候, ATN就切換到該界面的狀態(tài)來處理按

44、鈕消息。 多功能顯示器的界面切換機(jī)制如下結(jié)構(gòu)圖所示：</p><p>　　圖2-2 VAPS XT中多功能顯示器界面切換</p><p>　　PFD上包含的信息大體包括有基本的儀表界面，飛行路線以及是數(shù)字地圖等，VAPS XT 中含有各種圖形字符元素，這些元素可以通過使用對(duì)象編輯器進(jìn)行儀器儀表顯示和字符顯示等顯示對(duì)象的制作。在 VAPS XT中通過定義Properties內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)到制作

45、好的圖表數(shù)據(jù)變量,并將其與之前制作好的儀器儀表的屬性進(jìn)行綁定, 就可以通過數(shù)據(jù)通道控制顯示對(duì)象。在完成以上步驟后，只需要在對(duì)應(yīng)的部件的Data Flow中寫入相關(guān)數(shù)據(jù)，就可以生成PFD的仿真圖形，并且通過VisualStudio C++編寫一個(gè)外部程序就可以實(shí)現(xiàn)讓這個(gè)PFD文件脫離VAPS XT在外部顯示。所生成的PFD仿真界面如下圖2-3顯示：</p><p>　　圖2-3 VAPS XT內(nèi)多功能機(jī)載PFD系統(tǒng)

46、仿真圖</p><p>　　在VAPS XT內(nèi)建立一個(gè)航空儀表仿真系統(tǒng)的大體思路：知道你要?jiǎng)?chuàng)建的系統(tǒng)是由什么部件組成的，這些部件都有著什么功能，部件間的數(shù)據(jù)是通過什么方式進(jìn)行傳輸?shù)?。VAPS XT是一個(gè)提供了大量的圖形元素的動(dòng)態(tài)人機(jī)界面設(shè)計(jì)軟件，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和飛行參數(shù)的具體分析和處理，可直接完成一個(gè)儀表的仿真同時(shí)驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確程度，達(dá)到實(shí)時(shí)仿真的效果。 </p><p>　　2.2航空

47、儀表仿真中的飛行參數(shù)</p><p>　　2.2.1航空儀表仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　航空儀表仿真系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程涉及到許多領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。同時(shí)飛機(jī)實(shí)體是一個(gè)技術(shù)集成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的航空儀表的仿真，那么仿真系統(tǒng)就應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)： </p><p>　?。?） 數(shù)學(xué)模型復(fù)雜。通過線性和非線性微分方程，代數(shù)方程、

48、非線性函數(shù)等組成的計(jì)算密集型的對(duì)象模型。 </p><p>　?。?） 數(shù)據(jù)處理工作量大。要實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)大量的飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)，還有各種系統(tǒng)的初始條件和參數(shù)。 </p><p>　?。?） 仿真實(shí)時(shí)性。這次實(shí)習(xí)的系統(tǒng)是一個(gè)虛擬系統(tǒng)，沒有像油門，操縱桿，舵等硬件設(shè)備的參與，但對(duì)時(shí)間，仿真時(shí)間和現(xiàn)實(shí)時(shí)間的同步要求還是比較高的。（4） 仿真過程動(dòng)態(tài)可視化。為了加強(qiáng)對(duì)物理系統(tǒng)的直觀認(rèn)識(shí)，在系統(tǒng)完成計(jì)算的同

49、時(shí)，把飛機(jī)飛行姿態(tài)億圖形的方式顯示出來。</p><p>　　2.2.2仿真系統(tǒng)中所用到的主要參數(shù) </p><p>　　系統(tǒng)開始，我們需要一個(gè)能夠描述飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和他的飛行環(huán)境變化的圖形顯示。再進(jìn)一步確定仿真的機(jī)型的儀表，進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境下的仿真，最后為了打到能夠驅(qū)動(dòng)儀表系統(tǒng)的目的，我們需要把這些參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加入到已經(jīng)仿真好的儀表當(dāng)中，并將數(shù)據(jù)與模塊綁定在一塊。</p>&

50、lt;p>　　飛機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的仿真參數(shù) </p><p>　?。?） 姿態(tài)角：飛機(jī)的姿態(tài)角即Euler角，反映的是飛機(jī)相對(duì)地面的姿態(tài)，其中包括機(jī)體坐標(biāo)系X軸在水平面上的投影與地面坐標(biāo)系X軸之間的夾角也就是偏航角 Ψ、機(jī)體坐標(biāo)系的X軸與水平面的夾角俯仰角 θ 和機(jī)體坐標(biāo)系的Z軸通過與機(jī)體坐標(biāo)系的X軸之間的鉛錘夾角滾轉(zhuǎn)角 Ф。 </p><p>　　1) 偏航角(方位角) Ψ： (圖

51、2-4)； </p><p><b>　　2) 俯仰角 θ；</b></p><p>　　3) 滾轉(zhuǎn)角(傾斜角) Ф：右翼向下時(shí)為正；</p><p>　?。?） 氣動(dòng)角：即迎角 α 和側(cè)滑角 β。 </p><p>　　1) 迎角(攻角)α：飛機(jī)速度在對(duì)稱面上的投影與飛機(jī)縱軸夾角?？v軸在上為正(如圖2-6)。 <

52、/p><p>　　2) 側(cè)滑角 β：飛機(jī)速度 V 與飛機(jī)對(duì)稱面之間的夾角，側(cè)滑角β在空速向量 V 的左邊時(shí)為正。 </p><p>　?。?） 航跡角：飛機(jī)的航跡角是指飛機(jī)相對(duì)與地面飛行時(shí)航跡的方向其中包括航跡傾斜角γ即仰角（飛機(jī)切線與水平面的夾角）、航跡方位角 χ（飛機(jī)在水平面上的投影與X軸的夾角） 和航跡滾轉(zhuǎn)角 µ（飛機(jī)Z軸與水平面的夾角）。 </p><p&

53、gt;　　1) 航跡傾斜角 γ。 </p><p>　　2) 航跡方位角 χ。 </p><p>　　3) 航跡滾轉(zhuǎn)角 µ。</p><p>　　以上各個(gè)飛機(jī)姿態(tài)角如下圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 飛機(jī)各姿態(tài)角顯示</p><p>　　飛行動(dòng)力運(yùn)動(dòng)學(xué)模型主要完成飛機(jī)六自由度剛體運(yùn)動(dòng)方程的解算，

54、飛機(jī)在飛行過程中受到各種力和各種力矩如重力，發(fā)動(dòng)機(jī)推力等作用同時(shí)再加上飛行動(dòng)力運(yùn)動(dòng)學(xué)模型主要完成6自由度剛體運(yùn)動(dòng)方程。系統(tǒng)可以算出集體坐標(biāo)系下的現(xiàn)價(jià)速度和叫價(jià)速度，在通過幾分產(chǎn)生飛機(jī)的真實(shí)，有了這兩個(gè)量，我們還可以根據(jù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系求出飛機(jī)的飛行狀態(tài)量。并通過系統(tǒng)內(nèi)部的連接網(wǎng)絡(luò)把之前求的的真實(shí)速度和飛行狀態(tài)量傳輸?shù)絻x表系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)飛行狀態(tài)的模擬工作。</p><p>　　航跡想定中其他飛行參數(shù)</p>

55、<p>　　在整個(gè)航行過程中，還有其他很多飛行參數(shù)。如</p><p>　　地速（Ground Speed）：用于描述飛機(jī)相對(duì)地面物體的速度；</p><p>　　真空速（True Air Speed）：即真實(shí)空速，是表示飛行器飛行時(shí)相對(duì)于周圍空氣運(yùn)動(dòng)的速度，其縮寫形式為TAS，用符號(hào)VT表示；</p><p>　　除了上述部分速度參數(shù)以外還有諸如無線

56、電高度（Radio Altitude），大氣壓高度（Pressure Altitude），偏流角，慣導(dǎo)計(jì)算高度（Pressure Altitude），修正氣壓高度（Baro Corr. Altitude ），垂直速度（Altitude Rate），慣性垂直速度（nertial Vertical Speed），南北偏航速度（N-S Velocity），東西偏航速度（E-W Velocity），襟翼角度（Flap Position），航段，

57、空地電門，主警告，自動(dòng)駕駛警告，自動(dòng)油門警告，左發(fā)火警，右發(fā)火警，輪艙火警，APU火警，抖桿警告左、右，航道選擇，航向選擇，高度選擇等各個(gè)方面的飛行參數(shù)。</p><p>　　2.3 PFD（Primary Flight Data）開發(fā)過程綜述</p><p>　　VAPS XT在開發(fā)虛擬儀表設(shè)計(jì)過程中，在 VAPS Format 進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，在Properties界面中設(shè)置每一個(gè)部件

58、，在Data Flow界面中完成關(guān)聯(lián)操作，通過幫頂部件間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合。這個(gè)開發(fā)過程主要有分成3步，首先，在Format界面中把所需要的如ADI，AI，VSI等部件畫好，并且組合成模塊，然后在Properties中設(shè)計(jì)你所需要的如顏色，數(shù)值，顯示方式等定義屬性，并通過Data Flow來實(shí)現(xiàn)部件間的關(guān)聯(lián)，例如我要實(shí)現(xiàn)ADI在變化的過程中VSI也跟著變化，具體是要實(shí)現(xiàn)哪種變化由設(shè)計(jì)者來定義，最后通過VC++來編寫一個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)從外部控

59、制VAPS XT內(nèi)的PFD的變化狀態(tài)，使其能根據(jù)外部輸入的飛行數(shù)據(jù)來實(shí)時(shí)變化。從而達(dá)到飛行數(shù)據(jù)回放的目的。本節(jié)中主要介紹VAPS XT內(nèi)PFD開發(fā)執(zhí)行程序的過程。這是一個(gè)交互循環(huán)的過程，如圖 2-5所示。在加入了這個(gè)程序所需要的圖形文件后，需要去完善各個(gè)圖形文件的功能描述，這個(gè)過程可以通過生成 C 代碼來實(shí)現(xiàn)，并在Format界面下可以實(shí)時(shí)檢測(cè)功能是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，如果結(jié)果并不理想，可以通過Properties和Data Flow界面<

60、;/p><p>　　圖2-5 VAPS XT程序開發(fā)框圖</p><p>　　繪制和描述程序所需的部件：根據(jù)所用儀表的模型結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。以PFD為例，首先設(shè)計(jì)的應(yīng)該是俯仰指示器（pitch ladder）,HUD水平線（HUD Waterline），航向角（Heading），空速指示器（Air Speed Indicator）以及高度指示器（Altitude Indications）等部

61、件。各個(gè)部件的設(shè)計(jì)方式是可以自己選擇的，VAPS XT內(nèi)有部分經(jīng)過圖形處理得到的光柵圖或者紋理，也可以自己進(jìn)行手工繪制。打開工程窗口，在窗口左邊有部件的樹狀結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)具體要求改變各個(gè)子部件在樹狀圖里的順序既可以改變圖層順序。PFD的樹狀結(jié)構(gòu)圖如下圖2-6所示</p><p>　　圖2-6 PFD的樹狀結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　參考相關(guān)的飛行以手冊(cè)來設(shè)定部件間的連接或者部件與數(shù)據(jù)間的連接

62、，部件間的連接是嚴(yán)格按照原理圖尺寸的，位置也是規(guī)定的。部件與數(shù)據(jù)間的連接是根據(jù)不同的功能要求去設(shè)定的。以制作PFD為例的話，其原理如圖2-7所示</p><p>　　圖2-7 PFD原理參考圖</p><p>　　PFD各部分功能參考</p><p>　　自動(dòng)駕駛飛行指引系統(tǒng)AFDS（Autopilot Flight Director System）滾轉(zhuǎn)模式：自動(dòng)駕

63、駛系統(tǒng)只能在起飛后到降落前這段時(shí)間內(nèi)使用，根據(jù)不同階段的需求，AFDS通過控制自動(dòng)油門系統(tǒng)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。</p><p>　　空速指示器（Air Speed Indications）：展示空中數(shù)據(jù)參考系統(tǒng)ADRS（Air Data Reference System）中的空速信息以及其他與空速相關(guān)的信息。</p><p>　　高度，轉(zhuǎn)向混合指示器：展示慣性參照系統(tǒng)IRS（Inertia

64、l Refernence System）中的高度信息。</p><p>　　自動(dòng)駕駛、飛行指導(dǎo)系統(tǒng)狀況：告知飛行員當(dāng)前飛行模式。</p><p>　　高度指示器（Altitude Indications）：展示空中數(shù)據(jù)參考系統(tǒng)ADRS（Air Data Reference System）中的高度信息以及其他與高度相關(guān)的信息。</p><p>　　垂直速度指示器（Ve

65、rtical Speed Indication）：展示空中數(shù)據(jù)參考系統(tǒng)ADRS（Air Data Reference System）中的垂直速度和其他與垂直速度相關(guān)的信息。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先介紹了VAPS XT軟件的具體使用方法和功能，我們了解到了VAPS XT這款軟件不但便捷，而且實(shí)現(xiàn)的功能齊全。并基

66、于這個(gè)系統(tǒng)我們開始設(shè)計(jì)了PFD儀表系統(tǒng)。飛機(jī)的飛行參數(shù)繁多且復(fù)雜，但在VAPS XT平臺(tái)上，我們通過設(shè)計(jì)PFD來計(jì)劃飛行參數(shù)的重現(xiàn)，我們可以看出在PFD上，飛行參數(shù)不再是那么復(fù)雜，而是井然有序的，PFD界面簡(jiǎn)潔而且功能強(qiáng)大。本章最后列出了PFD上幾個(gè)基本模塊的功能。</p><p>　　第三章 VAPS XT中系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　前面的內(nèi)容我們完成了部件的大體結(jié)構(gòu)的擺放以及

67、其功能分析，一個(gè)基本的PFD需要高度計(jì)，機(jī)身姿態(tài)儀，空速指示器，定位器（localizer），滾轉(zhuǎn)指示器，垂直速度指示器，高度方向指示器，航向指示器以及其他一些小數(shù)據(jù)部件等組成的，本文針對(duì)以上各個(gè)部件的構(gòu)成進(jìn)行分析，但某一個(gè)部件的制作完成，僅僅是完成一個(gè)部件的外觀設(shè)計(jì)，并沒有給部件定義屬性，并沒有給PFD系統(tǒng)該有的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也就是說之前設(shè)計(jì)的程序只是一個(gè)界面，此時(shí)需要去給每個(gè)部件定義屬性。以后才能在加入激勵(lì)信號(hào)的時(shí)候驅(qū)動(dòng)起這個(gè)儀表模擬系

68、統(tǒng)。</p><p>　　3.1 PFD Air Speed Indications 空速指示器</p><p>　　之前說過空速指示器是一個(gè)展示空中數(shù)據(jù)參考系統(tǒng)中的空速及其相關(guān)的信息的儀器。如下圖3-1所示</p><p>　　圖3-1 ASI模型圖</p><p>　　其中各個(gè)部分的功能說明如下：</p><p>

69、;　　設(shè)定速度（自動(dòng)飛行模式中）：展示在模式控制板MCP IAS/MACH串口中設(shè)定好的飛行速度。</p><p>　　速度趨勢(shì)箭頭：指示器基于當(dāng)前加速度或減速度預(yù)計(jì)在接下來的10秒后飛機(jī)的空速。</p><p>　　當(dāng)前空速：當(dāng)前飛機(jī)飛行的速度。</p><p><b>　　當(dāng)前馬赫數(shù)</b></p><p><

70、b>　　飛機(jī)最大速度</b></p><p><b>　　飛機(jī)最大可操縱速度</b></p><p>　　設(shè)定空速指標(biāo)點(diǎn)：總是指向設(shè)定空速的位置，當(dāng)設(shè)定空速失衡是，這個(gè)指標(biāo)點(diǎn)就會(huì)指到空速指示器的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)，并且只能看到它的一半。</p><p>　　空速指示器在VAPS XT中的模型如圖3-2所示</p>&

71、lt;p>　　圖3-2 空速指示器在VAPS XT內(nèi)的模型顯示</p><p>　　通過設(shè)置程序的Properties（如圖3-3所示）來定義程序的動(dòng)作屬性： </p><p>　　圖3-3 空速顯示器的定義屬性</p><p>　　通過設(shè)置程序的Data Flow（圖3-4所示）來確定空速指示器的相關(guān)函數(shù)。</p><p>　　圖3-

72、4 空速指示器的關(guān)系函數(shù)</p><p>　　3.2 PFD Attitude Direction Indications高度方向指示器（ADI）</p><p>　　高度方向指示器如下圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 ADI模型圖</p><p><b>　　傾斜飛行指針。</b></p>

73、<p>　　側(cè)滑指示器：展示在傾斜飛行指針下方，由白色填充，當(dāng)飛機(jī)的側(cè)滑角到達(dá)或者大于35度時(shí)，將由琥珀色填充以提醒飛行員側(cè)滑角過大。</p><p>　　俯仰限制指示器：當(dāng)襟翼沒有上升，或者當(dāng)襟翼已經(jīng)上升了，但速度過低的情況下將會(huì)提醒飛行員</p><p><b>　　地平線與俯仰測(cè)量。</b></p><p>　　傾斜飛行測(cè)量：當(dāng)

74、飛機(jī)傾斜飛行時(shí)顯示的滾轉(zhuǎn)角。</p><p>　　飛機(jī)模型。用于模擬當(dāng)前飛機(jī)姿態(tài)。</p><p>　　ADI高度方向指示器在VAPS XT中的模擬仿真如下圖3-6</p><p>　　圖3-6 ADI高度方向指示器在VAPS XT中的模擬仿真</p><p>　　通過設(shè)置程序的Properties（如圖3-7所示）來定義程序的動(dòng)作屬性：&l

75、t;/p><p>　　圖3-7 高度方向指示器的定義屬性</p><p>　　通過設(shè)置程序的Data Flow（圖3-8所示）來確定高度方向指示器的相關(guān)函數(shù)。</p><p>　　圖3-8 高度方向指示器ADI的相關(guān)函數(shù)</p><p>　　3.3 PFD Altitude Indications 高度指示器</p><p&g

76、t;　　高度指示器如下圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 高度指示器模型圖</p><p>　　指示器中各個(gè)部分的含義說明：</p><p>　　設(shè)定高度指標(biāo)點(diǎn)：展示在MCP窗口中設(shè)立好的只是高度。當(dāng)飛機(jī)飛行高度失衡是，這個(gè)指標(biāo)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在指示器最頂端或最低端，并且只能顯示一半以提醒飛行員。</p><p>　　高度趨勢(shì)指向：指示器根

77、據(jù)當(dāng)前垂直速度來推算出6秒后的飛行高度趨勢(shì)。</p><p><b>　　設(shè)定高度（米）。</b></p><p><b>　　設(shè)定高度（英尺）。</b></p><p><b>　　當(dāng)前高度（米）。</b></p><p><b>　　當(dāng)前高度（英尺）。</b

78、></p><p>　　高度指示器AI在VAPS XT平臺(tái)上的模擬仿真如下圖3-10。</p><p>　　圖3-10 高度指示器在VAPS XT上的仿真</p><p>　　通過設(shè)置程序的Properties（如圖3-11所示）來定義程序的動(dòng)作屬性：</p><p>　　圖3-11 高度指示器在VAPS XT中的定義屬性</p&

79、gt;<p>　　通過設(shè)置程序的Data Flow（圖3-12所示）來確定高度指示器的相關(guān)函數(shù)。</p><p>　　圖3-12 高度指示器在VAPS XT內(nèi)的相關(guān)函數(shù)</p><p>　　3.4 PFD Vertical Speed Indications垂直速度指示器</p><p>　　垂直速度指示器如下圖3-13所示。</p>&

80、lt;p>　　圖3-13 垂直速度指示器</p><p>　　指示器中各部分顯示功能說明：</p><p>　　垂直速度指針：指示當(dāng)前垂直速度</p><p>　　預(yù)設(shè)垂直速度指標(biāo)點(diǎn)：指標(biāo)點(diǎn)所在位置為在MCP窗口中預(yù)設(shè)的垂直速度。</p><p>　　當(dāng)前垂直速度：當(dāng)飛機(jī)垂直速度大于400英尺時(shí)，垂直速度指示器顯示當(dāng)前垂直速度。<

81、/p><p>　　垂直速度指示器在VAPS XT中的模擬仿真如下圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 垂直速度指示器在VAPS XT上的模擬仿真</p><p>　　通過設(shè)置程序的Properties（如圖3-15所示）來定義程序的動(dòng)作屬性：</p><p>　　圖3-15 垂直速度指示器在VAPS XT中的定義屬性</p>

82、;<p>　　通過設(shè)置程序的Data Flow（圖3-16所示）來確定垂直速度指示器的相關(guān)函數(shù)。</p><p>　　圖3-16 垂直速度指示器在VAPS XT中的相關(guān)函數(shù)</p><p>　　3.5 各個(gè)部件間的相互聯(lián)系</p><p>　　設(shè)計(jì)的程序一般都不是孤立的，在儀表和儀表之間經(jīng)常需要進(jìn)行通訊或者執(zhí)行某種操作，有時(shí)是一臺(tái)機(jī)器上的不同儀表之前通

83、訊，或者不同機(jī)器之間的儀表進(jìn)行通訊。我們把經(jīng)由 VAPS 開發(fā)的儀表之間的通訊統(tǒng)稱為 VAPS 內(nèi)部通訊。在VAPS XT內(nèi)，程序間是共享內(nèi)存的。通過在VAPS XT內(nèi)設(shè)定nCOM是可以編程的，在程序內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)精確的相關(guān)函數(shù)，使兩個(gè)程序能共用這個(gè)函數(shù)，再把這個(gè)函數(shù)插入到主程序中，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子程序間的相關(guān)了。</p><p><b>　　3.6 本章小結(jié)</b></p>&l

84、t;p>　　這章我們主要是研究了整個(gè)儀表系統(tǒng)在PFD的相關(guān)性基礎(chǔ)技術(shù)的理解上，如何去配置每個(gè)部件的性能。首先具體的分析了PFD上的主要的部件的組成及功能。并對(duì)各個(gè)部件所能顯示的飛行參數(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的解析。詳細(xì)的介紹了PFD的制作過程，列舉了各個(gè)程序的定義屬性及相關(guān)函數(shù)。</p><p>　　最后粗略的分析了各個(gè)程序間是怎么進(jìn)行相互聯(lián)系的，通過各個(gè)子程序間的聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)虛擬儀表系統(tǒng)的模擬仿真。</p

85、><p>　　第四章 飛行數(shù)據(jù)回放功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　4.1數(shù)據(jù)通訊功能的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　QAR（Quick Access Recorder）即快速存取記錄器。由于飛機(jī)上的黑匣子的的數(shù)據(jù)在一般情況下是不能讀取的，而QAR所記錄的數(shù)據(jù)是可供平時(shí)飛行分析使用的，所以，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)將采用QAR里的數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)回放功能的實(shí)現(xiàn)。表4-1是2012年6月4

86、日從成都飛到上海一航班由QAR記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)：</p><p>　　表4-1 部分QAR數(shù)據(jù)</p><p>　　正如上表所示，飛行數(shù)據(jù)中的各個(gè)參數(shù)的記錄頻率是一秒一次，那么回放系統(tǒng)對(duì)各飛行參數(shù)的回放頻率也應(yīng)該是一秒一次的。利用VAPS XT可以通過Visual C++來完成儀表驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)通訊以及VAPS 程序可被C++語言控制的特性，創(chuàng)建一個(gè)C++程序來實(shí)現(xiàn)控制PFD的功能，同時(shí)在C++

87、內(nèi)編寫一個(gè)UDP程序。使控制程序能在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)根據(jù)給定的飛行參數(shù)來更新飛行數(shù)據(jù)，完善PFD的飛行數(shù)據(jù)回放功能。</p><p>　　利用Visual C++軟件編寫的程序并建立去UI界面應(yīng)該如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 控制PFD的Visual C++的UI界面</p><p>　　以上UI所實(shí)現(xiàn)的功能主要是打開裝有飛行數(shù)據(jù)的航跡想定表，通過寫入

88、本地端口，目標(biāo)IP，目標(biāo)端口3個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)實(shí)現(xiàn)Visual studio與VAPS XT間的連接。點(diǎn)擊加載按鈕可以加載想要載入VAPS XT內(nèi)的文件，初始化實(shí)現(xiàn)連接。</p><p>　　在VAPS XT內(nèi)設(shè)置Connetion與Mapping，并與Visual C++內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)一致，就可以實(shí)現(xiàn)在VAPS XT內(nèi)讀取外部文件的功能。在PFD的工程內(nèi)新建一個(gè)Buffer來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和發(fā)送，把數(shù)據(jù)發(fā)送到之

89、前建好的PFD Format內(nèi)，通過設(shè)置Data Flow里面的部件連接關(guān)系以及數(shù)據(jù)與各個(gè)部件間的表達(dá)關(guān)系，</p><p>　　使PFD儀表仿真系統(tǒng)跟隨著航跡想定表中的數(shù)據(jù)變化，從而實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)回放的目的。</p><p><b>　　4.2 演示系統(tǒng)</b></p><p>　　當(dāng)飛機(jī)處于待機(jī)階段時(shí)，飛行數(shù)據(jù)并沒有開始記錄，PFD上的內(nèi)容也

90、是靜止的。但由于在787的ASI中當(dāng)空速低于45節(jié)的時(shí)候，是不顯示的，所以ASI的初始值為45，如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 飛機(jī)處于待機(jī)階段的PFD狀態(tài)</p><p>　　當(dāng)飛行數(shù)據(jù)輸入，也即飛機(jī)開始出航，飛行參數(shù)就會(huì)根據(jù)起飛，爬升，巡航，下降，著陸各個(gè)階段的發(fā)生實(shí)時(shí)變化。</p><p>　　當(dāng)飛機(jī)處于起飛階段時(shí)，PFD上的顯示如圖4-3所示

91、。</p><p>　　圖4-3 起飛階段的PFD顯示</p><p>　　在飛機(jī)處于爬升階段時(shí)，處于加速前進(jìn)狀態(tài)，回放顯示如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 飛機(jī)處于爬升階段時(shí)PFD中的顯示</p><p>　　當(dāng)飛機(jī)處于巡航階段時(shí)，飛機(jī)中PFD如圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 飛機(jī)處于巡航

92、階段時(shí)PFD中的圖動(dòng)態(tài)顯示</p><p>　　當(dāng)飛機(jī)處與下降階段時(shí)，飛機(jī)中PFD的顯示如圖4-6所示：</p><p>　　圖4-6 飛機(jī)處于下降時(shí)PFD的顯示</p><p>　　當(dāng)飛機(jī)著陸時(shí)，速度低于45節(jié)不顯示，所以PFD中的顯示如圖4-7所示：</p><p>　　圖4-7 飛機(jī)處于著陸階段時(shí)PFD的顯示</p>&

93、lt;p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要講述了如何通過Visual Studio軟件實(shí)現(xiàn)VAPS XT與外部文件進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，講述了軟件基本的網(wǎng)絡(luò)連接方式。數(shù)據(jù)連接后，通過設(shè)置VAPS XT中的Data Flow，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)由數(shù)字顯示轉(zhuǎn)換成圖形顯示，并且在每個(gè)時(shí)刻，飛機(jī)的姿態(tài)以及飛行狀態(tài)都得到具體的圖形顯示，使飛行數(shù)據(jù)回放更加具體化，逼真程度更高，對(duì)后

94、續(xù)的飛行數(shù)據(jù)分析有了較大的幫助。</p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　在這次學(xué)習(xí)和研究中，從了解基本的航空儀表功能做起，在研究和借鑒其他航空儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)方案的基礎(chǔ)上，本文就導(dǎo)航儀表系統(tǒng)中PFD的開發(fā)進(jìn)行了初步的研究，學(xué)習(xí)到的主要如下：</p><p>　　1.在對(duì)整個(gè)導(dǎo)航儀表系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，明確了導(dǎo)航

95、儀表系統(tǒng)的功能和性能要求，基本確立了開發(fā)PFD的整體方案和流程。開發(fā)過程主要在VAPS XT平臺(tái)上進(jìn)行的，并在VC++環(huán)境下編譯了VAPSXT實(shí)現(xiàn)內(nèi)部與外部連接的UDP網(wǎng)絡(luò)連接。</p><p>　　2.對(duì)PFD中各個(gè)部件如ADI，VSI，AI等進(jìn)行詳細(xì)的學(xué)習(xí)，加深了我對(duì)PFD理解。</p><p>　　3.在建模的工作過程中總結(jié)了建模的經(jīng)驗(yàn)，在了解軟件技能的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)了優(yōu)化建模的方法和

96、提高模型實(shí)時(shí)顯示的技術(shù)。</p><p>　　4.通過對(duì)此系統(tǒng)的測(cè)試證明，本儀表系統(tǒng)基本能滿足飛行數(shù)據(jù)回放預(yù)定的功能要求和性能要求。</p><p>　　本文總的來說是對(duì)飛行數(shù)據(jù)回放模擬器仿真儀表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的探索和初步確定，所開發(fā)的仿真航空儀表系統(tǒng)成功的應(yīng)用。虛擬儀表系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)十分復(fù)雜和耗時(shí)的工作，涉及到許多航空相關(guān)的知識(shí)合計(jì)數(shù)，由于時(shí)間限制，本文還存在許多缺憾和不足。在這個(gè)基礎(chǔ)上

97、，我覺得可以改進(jìn)的幾個(gè)方面是在準(zhǔn)確度和逼真度上，在功能上也可以加入ND以及其他一些如自動(dòng)飛行提示等功能的部件。由于時(shí)間限制，本文的動(dòng)作重點(diǎn)設(shè)定在PFD的軟件開發(fā)上，希望能有機(jī)會(huì)再進(jìn)一步完善仿真導(dǎo)航儀表的各項(xiàng)功能，增強(qiáng)自己對(duì)航空電子儀表的知識(shí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 許劍明,王永,周建亮.基于VAPS的機(jī)載多功能顯示

98、器的仿真研究[J].電光與控制，2005，（6）:36-39.3</p><p>　　[2] 彭燕,許增增,申磊,狄東寧.基于VAPS的多功能儀表界面[J].兵工自動(dòng)化，2006，(25):.23-25</p><p>　　[4] 李春香.飛行數(shù)據(jù)可視化技術(shù)研究.中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)[J]，2009，（9）:16-19</p><p>　　[5] Neal Fennel

99、l,Shane Hemmens,Miles Moody.Engineering Flight Simulator Designed for Human in the Loop Interaction[M]. Proceedings of the SETE2000 Conference. 2000: 8~10.</p><p>　　[6] 夏偉,孫曉敏,郤文清.基于VAPS的電子飛行儀表系統(tǒng)顯示設(shè)計(jì)[J].航空電子

100、技術(shù)，2009，(9）:15-19.</p><p>　　[7] 楊衛(wèi)風(fēng),胡小琴,蔡志勇,周漢洲.基于VAPS設(shè)計(jì)的多功能顯示器仿真[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2011，（6）:228-230.</p><p>　　[8] 涂相征.基于VAPS的駕駛艙儀表仿真應(yīng)用研究[J].軟件導(dǎo)刊，2014，（11）:11-13.</p><p>　　[9] 杜增.使用VAPS實(shí)現(xiàn)

101、座艙人機(jī)界面的設(shè)計(jì)[J].航空電子技術(shù)，2009，（3）:20-24.</p><p>　　[10] 宮淑麗,黃圣國.飛行數(shù)據(jù)快速譯碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010，（7）:34-37.</p><p>　　[11] Gareth D Padfield. Flight Simulation in Academia[M]. Raes Conferenve, 2001:5-9.&l

102、t;/p><p>　　[12] 馬捷中，郭陽明，陸艷洪，羊天德.飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2006，（7）:27-30.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　隨著這次畢業(yè)論文的完成，我也將為我大學(xué)4年的生活畫上一個(gè)代表完結(jié)的句號(hào)了。感謝母校對(duì)我的精心栽培，讓我有了去面對(duì)未知的挑戰(zhàn)的

103、能力和勇氣。</p><p>　　本次學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和向上的精神在這個(gè)過程中深深感染了我，激勵(lì)著我。從課題的確定到最終任務(wù)的完成，樊老師始終細(xì)心指導(dǎo)這我，一路上對(duì)我不懈的支持。在此謹(jǐn)向樊老師致以我最誠摯的謝意以及敬意。</p><p>　　畢設(shè)初始，我對(duì)課題的了解非常淺薄，對(duì)軟件也并不那么熟悉，樊老師并沒有告訴我直接的處理方法，而是

104、通過啟發(fā)我的思路，鼓勵(lì)我獨(dú)立思考，讓我真正學(xué)會(huì)了在面對(duì)困難的時(shí)候如何去獨(dú)立處理，我覺得這正是大學(xué)最應(yīng)該學(xué)會(huì)的技能。在畢設(shè)期間我還接受到了很多人的幫助，感謝工程技術(shù)中心段照斌老師，也是學(xué)長(zhǎng)一直給與我技術(shù)上的支持，感謝彭妮娜學(xué)姐對(duì)我的問題精心解答，并為我推薦了更多能夠?yàn)槲医獯饐栴}的學(xué)長(zhǎng)；感謝劉博學(xué)長(zhǎng)，一直在幫助我處理關(guān)于VAPX XT內(nèi)我不懂的問題。沒有你們的幫助，我的畢設(shè)估計(jì)也不能順利完成。</p><p>　　此

105、外，感謝我父母親，在我適合去闖蕩的年齡放開你們的大手，讓我自己做決定，踏出了廣東省外，開始獨(dú)立的生活，讓我變得比別人更加堅(jiān)強(qiáng)。在我需要人去堅(jiān)定我的目標(biāo)時(shí)，你們總是能給與我支持。我還要感謝我的同學(xué)林洪慶，無論是學(xué)習(xí)上還是生活上的問題，你總能給與我最需要的幫助，沒有你我的大學(xué)不會(huì)那么完整，整個(gè)大學(xué)期間你對(duì)我的幫助甚于許多老師。我還要感謝和我一起度過這美好的大學(xué)時(shí)光的每位朋友，老師們，你們一直在我身邊給與我?guī)椭椭С?。最后還要感謝廣東外語外貿(mào)

106、大學(xué)的李珊珊同學(xué)，感謝你這四年對(duì)我的支持，在我失落的時(shí)候鼓勵(lì)我，在我快樂的時(shí)候跟我分擔(dān)，直到我大學(xué)的尾聲，原諒我的貪婪，我希望你能繼續(xù)在我身邊，直到我人生的最后一刻！此刻我的心情難以平靜，我不知道我能回報(bào)你們多少，謹(jǐn)在此希望大家能夠接受我的謝意！！！</p><p><b>　　附錄A：程序清單</b></p><p>　　不打印，刻錄到光盤中。</p>

107、<p><b>　　附錄B：外文翻譯</b></p><p>　　2013 International Conference on Mechatronic Sciences, Electric Engineering and Computer (MEC).Dec 20-22, 2013, Shenyang, China</p><p>　　Simulat

108、ion of Multifunctional Airborne Display DeviceBased on VAPS XT</p><p><b>　　Tao Lin</b></p><p>　　Department of NO.IO</p><p>　　Chengdu Aircraft Research and Design Instit

109、ute</p><p>　　Chengdu 610041, China</p><p>　　E-mail: lintao_cd@163.com</p><p>　　Abstract-Airborne display devices were past simulating based on Visual C++ and OpenGL, which was a com

110、plex programming and graphic design process. VAPS XT simulation tools will fundamentally change the development process of human-machine interface, and can reduces the design costs and shortens the design cycle. In this