度表的校准。
[0058] 软件处理流程图如图2所示，包括下述步骤：
[0059] 1)系统初始化，上电读取校准数据；
[0060] 2)处理控制单元判断是否接收到命令，接到则进入步骤3)进行串口命令解析；否 贝1J，进入步骤5)通过气压测量单元中的静压传感器和动压传感器进行数据采集；
[0061 ] 3)对串口命令解析后，进行标定处理；
[0062] 4)处理控制单元重新启动；
[0063] 5)对静压传感器和动压传感器采集的空速和高度数据进行处理；
[0064] 6)显示数据处理后的结果。
[0065]该组合式飞机大气数据仪表控制方法如下：
[0066] 1)处理控制单元对气压测量单元的数据采集程序以10Hz的速率采集各种参数，并 存放在相应的内存中；
[0067] 2)数据处理程序以10Hz的速率从对应的内存中取数据并计算出需要显示的数据， 其中数据处理程序读取数据后进过滤波处理，剔除毛刺、突变值；
[0068] 3)显示程序以10Hz的速率更新液晶屏界面的显示，通过虚拟方式绘制出传统气压 高度表、空速表和垂直速度表表盘，显示到液晶屏上；
[0069] 4)控制面板的操作采用外部10中断方式触发处理控制单元，更新显示结果。
[0070] 其中，步骤2)中，数据处理程序中空速的计算方法为:取出内存中的差压值，根据 空速一差压公式计算空速，公式为：
[0071]
[0072] 其中：V为空速;Cn为海平面标准声速，取值340.294; k为绝热指数，取值为1.4;Pn 为海平面标准大气压力，取值为101325 ;Pc为大气差压。
[0073] 数据处理程序中高度的计算方法为:取出内存中静压值，根据气压高度-静压计算 公式计算气压高度，公式为：
[0074]
[0075]其中：Η为气压高度;Ps为大气绝压;Tb为相应层下界大气温度，取值288.15; P为大 气密度，取值0.0065 ;Pb为相应层下界大气压力，取值101325 ;R为专用气体常数，取值 287.05287; gn为自由落体标准加速度，取值9.80665; Hb为相应层下界高度，取值0。
[0076] 进一步，系统设置有校准接口，校准程序采用串口中断方式接收串口校准数据，接 收完成后进入校准流程。
[0077] 仪表校准程序采用一个校准接口同时对空速表、气压高度表和垂直速度表进行校 准。方法为:在专用仪器的激励下，测量出空速表、气压高度表、和垂直速度表的校准数据， 连接计算机的RS232串口与仪表的校准接口，将校准数据写入到仪器中，校准程序接收校准 数据，将其存储到内部存储器中，然后仪表重启，将读取校准数据，修正空速、气压高度、垂 直速度显示数据。
[0078]进一步，显示程序以10Hz的速率刷新液晶屏，根据选择的界面读取相应的界面刷 新函数，驱动液晶屏显示。由于处理控制单元采用处理器为低成本处理器，性能有限，因此 需要将每一个传统仪表界面显示要素分为底色、表盘、指针三部分分别进行显示。显示时首 先控制液晶屏设置底色，然后读取表盘显示数据，发送到液晶屏，最后根据显示数据计算出 指针显示坐标，生产指针显示数据，发送给液晶屏。显示流程如图3所示。
[0079] 本发明组合式飞机大气数据仪表采用传感器融合方法代替膜盒式气压传动机构。 将静压传感器和动压传感器综合为一个气压测量单元。
[0080] 如图7所示，组合式飞机大气数据仪表通过虚拟方式绘制出传统气压高度表、空速 表和垂直速度表表盘，显示到液晶屏上，图4-6分别是传统空速表界面、传统气压高度表界 面和传统垂直速度表界面。显示方式与模拟式独立仪表显示保持一致，并预留数字综合显 示界面。飞行员可以根据需要进行切换。
[0081] 组合式飞机大气数据仪表装于一个壳体内。壳体前面板采用矩形结构，后壳采用 31/4"标准尺寸，与传统仪表安装方式兼容。壳体后端具有全压管和静压管。
[0082] 组合式飞机大气数据仪表对气压高度、空速、垂直速度统一进行校准，通过RS232 接口写入校准数据。
[0083]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的【具体实施方式】仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所 提交的权利要求书确定专利的保护范围。
【主权项】
1. 一种组合式飞机大气数据仪表，其特征在于，包括： 处理控制单元，用于将气压测量单元测得各种数据进行处理和控制； 气压测量单元，用于测量包括差压和静压大气气压相关参数； 液晶显示屏，用于仪表表盘综合数字的显示； 控制面板，包括按键和旋钮，用于完成仪表界面的切换和场压修改； 电源单元，用于将飞机电源转换为各硬件功能单元的供电电压； 所述处理控制单元分别与气压测量单元、液晶显示屏、控制面板和电源单元相连，处理 控制单元设有校准接口。2. 根据权利要求1所述的一种组合式飞机大气数据仪表，其特征在于，所述处理控制单 元采用嵌入式ARM Cortex-M3芯片作为处理器，主频72MHz ;具有复位电路、晶振、滤波保护 电路和接口匹配电路;处理控制单元具有IIC接口、GPIO接口、IXD接口和RS232接口。3. 根据权利要求1所述的一种组合式飞机大气数据仪表，其特征在于，所述气压测量单 元包括静压传感器和动压传感器;所述静压传感器和动压传感器采用IIC总线数字传感器。4. 根据权利要求1所述的一种组合式飞机大气数据仪表，其特征在于，所述控制面板包 括按键和旋钮，按键和旋钮控制接口接入处理控制单元的GPIO输入端，通过外部中断触发 处理器。5. 根据权利要求1所述的一种组合式飞机大气数据仪表，其特征在于，所述液晶显示屏 选择成熟的工业级宽温4.3寸OLED显示屏。6. 根据权利要求1所述的一种组合式飞机大气数据仪表，其特征在于，所述电源单元输 入为机载12V直流电源，经过滤波、防浪涌电路和电圧转换电路，输出5V、3.3V电压。7. -种组合式飞机大气数据仪表控制方法，其特征在于，包括下述步骤： 1) 处理控制单元对气压测量单元数据采集程序以10Hz的速率采集各种空速和高度参 数，并存放在相应的内存中； 2) 数据处理程序以10Hz的速率从对应的内存中取数据并计算出需要显示的数据，其中 数据处理程序读取数据后进过滤波处理，剔除毛刺、突变值； 3) 显示程序以10Hz的速率更新液晶屏界面的显示，通过虚拟方式绘制出传统气压高度 表、空速表和垂直速度表表盘，显示到液晶屏上； 4) 控制面板的操作采用外部10中断方式触发处理控制单元，更新显示结果。8. 根据权利要求7所述的一种组合式飞机大气数据仪表控制方法，其特征在于，步骤2) 中，数据处理程序中空速的计算方法为:取出内存中的差压值，根据空速一差压公式计算空 速，公式为：其中：V为空速;Cn为海平面标准声速;k为绝热指数;Pn为海平面标准大气压力;Pc为大 气差压。9. 根据权利要求7所述的一种组合式飞机大气数据仪表控制方法，其特征在于，步骤2) 中，数据处理程序中高度的计算方法为:取出内存中静压值，根据气压高度-静压计算公式 计算气压高度，公式为：其中：Η为气压高度;Ps为大气绝压;Tb为相应层下界大气温度;P为大气密度;Pb为相应 层下界大气压力;R为专用气体常数;gn为自由落体标准加速度;Hb为相应层下界高度。10.根据权利要求7所述的一种组合式飞机大气数据仪表控制方法，其特征在于，系统 设置有连接计算机的RS232串口与仪表的校准接口，将测量出空速表、气压高度表、和垂直 速度表的校准数据写入到仪器中，校准程序接收校准数据，将其存储到内部存储器中，然后 仪表重启，将读取校准数据，修正空速、气压高度、垂直速度显示数据。
【专利摘要】本发明公开了一种组合式飞机大气数据仪表及其控制方法，包括：处理控制单元、气压测量单元、液晶显示屏、控制面板和电源单元，所述处理控制单元分别与气压测量单元、液晶显示屏、控制面板和电源单元相连，处理控制单元设有校准接口。方法包括：1)处理控制单元对气压测量单元数据采集程序采集各种空速和高度参数进行存储；2)数据处理程序计算出需要显示的数据，进过滤波处理，剔除突变值；3)显示程序更新液晶屏界面的显示；4)控制面板的操作采用外部IO中断方式触发处理控制单元更新显示结果。该仪表综合传统仪表界面为一体，飞行员可以根据需要进行切换，方便操作，可靠性高。
【IPC分类】G01C23/00
【公开号】CN105675010
【申请号】CN201610031505
【发明人】刘成茂, 何夏栋, 赵秀谊, 张颖敏
【申请人】西安航空电子科技有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月18日