一种机载告警控制灯盒及具有其的灯光告警方法与流程

本发明属于航空电气设计领域，具体涉及一种机载告警控制灯盒及具有其的灯光告警方法。

背景技术：

灯光告警技术是使飞机处于危险状态时发出告警信息，提醒飞行员采取必要的处置措施，是现代飞机为保证飞行安全必须具备的功能，也是充分发挥其作战效能的重要保证。分析以往的飞机设计，一种是灯光告警形式是告警信息离散式分布在仪表板、操纵台的某个区域，没有集成化，增加飞行员观察的负担和采取措施的响应时间。一种灯光告警形式是告警信息虽集成显示在告警灯盒中，但告警灯盒只是具有单一的信号显示功能，无法对外来的信号进行判断和处理，无法准确故障定位，又由于机上各告警系统内部传感器以及机载电子设备的交联复杂，容易相互之间串电流，造成告警灯虚亮或误亮、机电或综显误亮等问题，导致增加操作误判断的概率。

技术实现要素：

为了解决以上不足，智能的指示灯光告警技术是不可缺少的。该技术通过软件方式，增加了信号逻辑判断功能、外部信号灯控制功能和BIT自检功能。突破了原先告警灯盒单纯的点亮信号灯的功能，将常规告警灯盒和告警计算机整合为一体，顺应了飞机告警设备小型化、集成化的趋势，具有性能稳定、可靠性高、维修性好的特点。能有效解决误告警率，使飞行员更准确的了解和判读告警信息。

本发明首先提供了一种机载告警控制灯盒，包括：

预处理模块，用于对正控或负控离散告警信号进行滤波以及防抖处理；

离散接口比较电路，用于判断经所述预处理模块处理后的离散信号是否满足告警需求；

控制处理单元，根据离散信号的输入接口判断其所属的故障信息，将所述离散信号输出至告警灯显示单元中与所述故障信息相对应的指示灯控制单元与告警灯显示单元，所述指示灯控制单元以控制相应指示灯亮灭，所述不同机载设备通过不同的离散信号的输入接口连接所述机载告警控制灯盒；

告警灯显示单元，用于显示相应的告警信息；

电源供应单元，用于为所述控制处理单元和所述告警灯显示单元提供所需的工作电压。

优选的是，所述控制处理单元进一步包括离散接口器件，用于扩充控制处理单元的接口数量，并锁存离散信号。

上述方案中优选的是，所述控制处理单元通过地址总线和数据总线与离散接口器件的可编程器件CPLD连接。

上述方案中优选的是，所述离散接口比较电路包括幅值判断电路，所述满足告警需求包括当所述幅值判断电路判断机载设备的地信号幅值低于5V。

上述方案中优选的是，所述控制处理单元还包括自检测模块，将经达林顿阵列后的信号输入反馈检测电路进行检测，并将检测结果重新输入离散信号接口器件，形成循环。

上述方案中优选的是，灯光告警显示电路进一步包括日夜亮度转换系统，其与供电电路并联后，通过显示及复位控制模块输出复位信号，同时，所述显示及复位模块接收告警信号。

本发明另一方面提供了一种灯光告警方法，包括：

持续向DSP发送脉冲信号，当DSP接收到该信号时，认为软件正常,否则软件重启；

采集离散信号；

对所述采集的离散信号进行滤波及防抖处理；

判断经所述预处理模块处理后的离散信号是否满足告警需求，若满足告警需求，判断离散信号的输入接口对应的故障信息，并将所述离散信号输出至告警灯显示单元中与所述故障信息相对应的指示灯控制单元，由所述指示灯控制单元控制相应指示灯亮灭，若不满足告警需求，返回至采集离散信号步骤；

将所述指示灯控制单元的故障信息发送的告警灯显示单元，并进行显示。

智能的指示灯光告警技术突破了原先告警灯盒单纯的点亮信号灯的功能，将常规告警灯盒和告警计算机整合为一体，通过软件方式，使用了以数字信号处理器和可编程逻辑器件为中心的控制单元。数字信号处理器用于对机上告警信号进行逻辑运算。可编程逻辑器件用于扩展控制单元的总线，增加告警信号的路数，弥补了传统告警灯盒测试性方面的不足，是随着飞机设计技术及电子技术发展而不断发展的一项应用技术。此技术顺应了飞机告警设备小型化、集成化的趋势，还可应用于其他直升机灯光告警系统设计上。

附图说明

图1为本发明机载告警控制灯盒的一优选实施例的与机载设备交联示意图。

图2为图1所示实施例的离散接口器件与处理器关联示意图。

图3为图1所示实施例的处理器及外围硬件框图。

图4为图1所示实施例的可编程逻辑器件用于离散信号采集及自检测逻辑控制示意图。

图5为图1所示实施例的灯光告警显示电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明机载告警控制灯盒作为智能的指示灯光告警的一部分，起到控制指示灯的作用，具体的，智能的指示灯光告警主要由应急告警组件(即主警告灯、主注意灯)、告警控制灯盒(告警灯盒和告警计算机集成)、提示灯盒、各系统告警信号传感器等组成。

告警控制灯盒是智能灯光告警技术的核心部件。其与主警告灯、主注意灯、提示灯盒都有交联关系。

告警控制灯盒通过采集飞机上发动机、电源、灭火、燃油、液压、自动飞行控制等子系统告警传感器送来的28V/地或地/开(小于3.5V地有效)的驱动信号控制处理后，显示影响飞机安全、需要飞行员立即采取措施的警告级红色告警信息。并可将故障信息通过总线数字信号的格式将需要记录的参数发送给飞行参数记录器进行记录，用于故障信息的判断定位。如出现警告级告警信号，告警控制灯盒会以脉冲的形式输出给主警告灯，驱动仪表板上主警告灯和综合显示系统中的主警告灯燃亮并闪烁，同时灯盒上相应的警告级专用告警灯燃亮。当飞行员按压主警告灯，主警告灯熄灭，并将复位信号通过告警控制灯盒传送给机上的综合显示系统，使其显示的“主警告灯”同时熄灭，而警告级专用告警灯直至故障消失时才会熄灭。如出现注意级告警信号，告警控制灯盒会以脉冲的形式输出给主注意灯，驱动仪表板上主注意灯和综合显示系统中的主注意灯燃亮并闪烁，同时综合显示系统上相应的专用注意级告警灯燃亮。当飞行员按压主注意灯，主注意灯熄灭，并将复位信号通过告警控制灯盒传送给机上的综合显示系统，使其显示的“主注意灯”同时熄灭，而注意级专用告警灯直至故障消失时才会熄灭。提示灯盒采集并显示机上重要设备工作状态的绿色告警信息。

告警控制灯盒中的信号发光块和提示灯盒中的信号发光块的亮度由流过发光块的电流决定，通过使用发光块调压电路实现对电流的控制，从而使发光块亮度满足使用要求。

机载告警控制灯盒，主要包括：

预处理模块，用于对正控或负控离散告警信号进行滤波以及防抖处理；

离散接口比较电路，用于判断经所述预处理模块处理后的离散信号是否满足告警需求；

控制处理单元，根据离散信号的输入接口判断其所属的故障信息，将所述离散信号输出至告警灯显示单元中与所述故障信息相对应的指示灯；

告警灯显示单元，用于显示相应的告警信息；

电源供应单元，用于为所述控制处理单元和所述告警灯显示单元提供所需的工作电压。

本实施例中，所述控制处理单元进一步包括离散接口器件，用于扩充控制处理单元的接口数量，并锁存离散信号。

可以理解的是，正控或负控离散告警信号经过滤波、防抖处理后，通过对应的离散信号接口电路将数据锁存在离散接口器件的CPLD中，如图2所示，数字信号处理器DSP通过地址总线和数据总线实时读取锁存在CPLD中的离散告警信息并对告警信息进行分析、处理，并将处理结果锁存在离散接口器件的CPLD中，通过离散输出驱动电路与告警灯显示单元进行交联。电源供应单元为控制处理单元和告警灯显示单元提供所需的工作电压。

处理器及外围硬件框图如图3所示。处理器外围设计1路维护总线接口及多组I/O离散量作为控制和维护接口使用，信号经隔离、瞬态抑制、分压及滤波后进入比较器的一端。参考电平由基准电压发生器提供；所述控制处理单元还包括自检测模块，如图4所示，可编程逻辑器件CPLD用于离散信号采集及自检测逻辑控制。模拟量采集用于监测离散量输入接口电路的基准电压是否正常，将经达林顿阵列后的信号输入反馈检测电路进行检测，并将检测结果重新输入离散信号接口器件，形成循环。由处理器输出的告警信息，经离散信号接口器件锁存后，由达林顿驱动阵列提供告警灯的驱动信号，燃亮相应的告警灯。驱动阵列可以实现自检测功能，将驱动阵列的公共端引至反馈检测电路，将检测信息送回至离散接口器件，再由处理器读取，以达到自检测的目的。

本实施例中，灯光告警显示电路进一步包括日夜亮度转换系统，其与供电电路并联后，通过显示及复位控制模块输出复位信号，同时，所述显示及复位模块接收告警信号，根据告警信号判断或提示是否需要进行复位操作。

灯光告警显示电路主要实现告警信号实时显示、日/夜亮度转换和告警复位功能。电路原理框图如图5所示。其中日夜亮度转换电路主要由触发器电路和调压电路组成。当触发器电路接收到日夜转换开关发出的信号时会发生高低电平翻转，从而控制后级的调压电路产生日、夜两种电压，驱动发光块产生日、夜两种亮度。当电源断开重新上电时，触发器电路恢复初始状态，使发光块在日间最大电压工作。

本发明另一方面提供了一种灯光告警方法，包括：

持续向DSP发送脉冲信号，当DSP接收到该信号时，认为软件正常,否则软件重启；

采集离散信号；

对所述采集的离散信号进行滤波及防抖处理；

判断经所述预处理模块处理后的离散信号是否满足告警需求，若满足告警需求，判断离散信号的输入接口对应的故障信息，并将所述离散信号输出至告警灯显示单元中与所述故障信息相对应的指示灯控制单元，由所述指示灯控制单元控制相应指示灯亮灭，若不满足告警需求，返回至采集离散信号步骤；

将所述指示灯控制单元的故障信息发送的告警灯显示单元，并进行显示。

发明关键点

1、逻辑处理和控制功能

相比于以往的灯盒，集成了告警计算机功能的告警控制灯盒除了可以完成普通告警灯盒的显示功能外，还可以进行逻辑运算，从而实现智能运算和外部产品控制功能，具体表现为可以实现复杂的告警逻辑控制功能，以往告警信号和告警灯的关系是一一对应的，即一路信号点亮一个信号灯，而告警控制灯盒可以进行多路信号的逻辑判断，实现多路信号有条件的点亮一个或多个信号灯，还能通过告警信号和复位信号来控制外部“主警告”灯和“主注意”灯的闪烁和熄灭。

2、防虚警设计

根据告警灯盒的设计经验，信号灯会因为信号端电平的波动而产生闪烁或误警的问题。以往告警灯盒通过电容硬件滤波的方法来抑制信号电平的波动，而告警控制灯盒在硬件滤波的基础上，增加了硬件信号幅值判断和软件信号时间滤波。

硬件信号幅值判断的工作原理是使用幅值判断电路判断地信号的幅值是否在(0～5)V之间。当信号幅值低于5V时，认为信号有效，予以告警；当信号幅值高于5V时，认为信号无效，不予告警。幅值判断电路自身具有防电压尖峰和防电压浪涌功能，可以避免异常信号电压损坏产品。

软件信号时间滤波的工作原理是通过软件内部计时，要求所有告警信号均需要保持60ms才被判断为有效信号，否则不予告警，这样就为信号滤波设置了软件和硬件双重保障，提高了产品的可靠性、降低了误警率。

3、BIT(自检)及故障代码下载

在故障定位方面，以往的灯盒通过按压自带的检查按钮使灯盒上的信号灯全部点亮来判断产品是否正常工作，该故障检查方法比较简单。告警控制灯盒由于增加了处理器，故内建了上电BIT和周期BIT两种自检测模式，可以从以下四个方面自动检测产品工作状态：

1)监测主控板部件的工作状态：

计算一个带有加减乘除运算的计算式，通过计算式的正确与否来判断CPU的工作状态。

2)监测输入电源板部件信号采集电路的工作状态：

检测告警灯复位按钮工作正常。

3)监测主控电路供电是否正常：

检测告警灯盒供电电压(5V/3.3V电压、15V/日夜供电电压)是否在正常范围之内。

4)监测SCI模块的工作状态：

在内环自测试模式下发送、接收数据，检测该路SCI模块的总线通讯状态。

当产品出现故障时，告警控制灯盒可以通过自带的总线将相应的故障代码下载到专用测试设备，将故障直接定位到功能电路级别。

智能的指示灯光告警技术突破了原先告警灯盒单纯的点亮信号灯的功能，将常规告警灯盒和告警计算机整合为一体，通过软件方式，使用了以数字信号处理器和可编程逻辑器件为中心的控制单元。数字信号处理器用于对机上告警信号进行逻辑运算。可编程逻辑器件用于扩展控制单元的总线，增加告警信号的路数，弥补了传统告警灯盒测试性方面的不足，是随着飞机设计技术及电子技术发展而不断发展的一项应用技术。此技术顺应了飞机告警设备小型化、集成化的趋势，还可应用于其他直升机灯光告警系统设计上。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。