专利名称：一种小型通用飞机综合航空电子系统的制作方法
技术领域：
本发明属于航空电子设备应用领域，具体涉及一种小型通用飞机综合航空电子系统。
背景技术：
小型通用飞机，主要是载客在9人以下，装备一个或2个发动机的小型飞机。目前小型通用飞机装备的航空电子系统主要由分立安装的模拟仪表和无线电通讯导航设备组成。模拟仪表包括飞机姿态、空速、高度、油量、发动机参数等，无线电导航通讯设备通常包括超短波电台、空管应答机、多模接收机、无线电罗盘等设备。分立式航空电子系统仪表多，系统结构较为复杂，占用的设备空间和仪表板面积均较大，设备操作复杂，系统可靠性较低。分立式航空电子系统限制了通用飞机功能扩展和技术升级潜力，不能适应通用飞机种类多，应用场合复杂，功能需求多变的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有的技术不足，提供一种数字化、综合化、网络化的综合航空电子系统设计方案，以解决现有系统结构复杂、操作繁多、系统扩展困难等问题。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。一种小型通用飞机综合航空电子系统，该系统包括综合显示器，用于显示飞行参数、通讯导航信息；数据处理及接口计算机，用于连接传感器功能模块和综合显示器；传感器功能模块，接收包括姿态航向、大气数据、GPS导航卫星、超短波电台、多模接收、空中交通管制、发动机参数采集和音频控制在内的信号，并传送该信号至数据处理及接口计算机；所述综合显示器与数据处理及接口计算机连接，所述数据处理及接口计算机分别连接有包括姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台、多模接收机、空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器的传感器功能模块；所述综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，所述数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接。进一步的，作为本发明的一种实施方式，所述综合显示器设置为两台，数据处理及接口计算机设置为两台，两台综合显示器分别与两台数据处理及接口计算机连接，且两台综合显示器交互连接；所述姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台和多模接收机分别设置为两台，分别与两台数据处理及接口计算机连接；所述空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器分别设置为一台，分别与两台数据处理及接口计算机连接。进一步的，作为本发明的另一种实施方式，所述综合显示器设置为一台，综合显示器与数据处理及接口计算机连接，数据处理及接口计算机分别连接两台超短波电台和多模接收机；数据处理及接口计算机分别连接一台姿态航向单元、一台大气数据计算机、一台 GPS导航卫星接收机、一台空中交通管制应答机、一台发动机参数采集器和一台音频控制
ο进一步的，作为本发明的再一种实施方式，所述综合显示器设置为四台，数据处理及接口计算机设置为两台，两台综合显示器分别与两台数据处理及接口计算机连接，且两台综合显示器交互连接；两台综合显示器各自连接一台综合显示器；所述姿态航向单元、 大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台和多模接收机分别设置为两台，分别与两台数据处理及接口计算机连接；所述空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器分别设置为一台，分别与两台数据处理及接口计算机连接。所述综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，该总线包括高速以太网、FC光纤、155 和ARINC429。所述数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接，该类总线包括 RS232、RS422、RS485 或 CAN。本发明的特点在于 系统可以配置1个、2个、3个、4个或多个综合显示器，显示和操作功能完全相同，在系统中互为备份，可以分别工作在不同模式下，也可以为相同工作模式。 系统中可以配置1个或2个数据处理及接口计算机，数据处理和接口计算机连接传感器功能模块，2个数据处理及接口计算机之间互为备份，功能完全相同。 系统中的传感器功能模块可以采用1套或2套配置，以提高重要设备的可靠性余度。当系统配置2个数据处理及接口计算机时，传感器模块同时通过数据总线连接到2 个数据处理及接口计算机。 系统中的综合显示器，集成了飞行姿态显示、无线电导航参数显示、电子地图生成及显示、发动机参数显示、无线电通讯参数显示功能，同时综合显示器面板提供按键、旋钮、摇杆，组合显示界面中的菜单、对话框等对设备进行操作。 传感器功能模块采用统一结构尺寸设计，模块高度相同，宽度采用标准序列，方便设备安装和固定。本系统具有如下优点1)高集成度。本发明所提供的系统，通过综合显示器集成显示所有传感器的数据， 并通过综合显示器操作控制所有的传感器模块。提高了系统的集成度，降低了操作复杂性， 飞行员只需要操作任意一个综合显示器控制面板上的按键、旋钮和摇杆，便可以完成相关操作。2)改善飞行体验。通过将多个不同传感器的数据，图形化显示在综合显示器界面上，各种不同信息，叠加、组合显示，提高了飞行员对飞行态势和飞机状态的感知能力。3)可灵活配置扩展。系统可以根据不同飞机的要求进行构建。可以灵活扩展传感器功能模块，而不需要改变飞机仪表板的结构。可以根据飞机的要求，搭载1个、2个、3个、 4个综合显示器，满足从单人、超轻型飞机到高档商务飞机对飞行信息显示的要求。可以采用1个数据处理及接口计算机和1套传感器模块，满足低成本通用飞机的要求。也可以采用 2个数据处理及接口计算机，配合多套冗余传感器模块，满足大型通用飞机对系统更高可靠性的要求。4)高可靠性。系统中关键功能模块和通讯链路，均为冗余备份设计，提高系统的冗余度，提高了系统的可靠性。5)低成本。系统中综合显示器、数据处理机接口计算机，均采用商用成熟技术设计，数据总线采用工业标准现场总线。这些设计，大大降低了系统成本，以满足通用飞机对成本的要求。
图1为小型通用飞机综合航空电子系统组成框图；图2为超轻型飞机综合航空电子系统组成框图；图3为小型商务飞机飞机综合航空电子系统组成框图。在以上图中，功能模块的缩写含义如下航姿姿态航向单元；大气大气数据计算机；GPS =GPS导航卫星接收机；VHF:超短波电台；多模多模接收机；应答机空中交通管制应答机；发参发动机参数采集器；音频控制器飞机机内音频控制器，用于控制机内成员之间、飞行员和设备之间的
音频信号。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。该小型通用飞机综合航空电子系统，该系统包括综合显示器，用于显示飞行参数、通讯导航信息；数据处理及接口计算机，用于连接传感器功能模块和综合显示器；传感器功能模块，接收包括姿态航向、大气数据、GPS导航卫星、超短波电台、多模接收、空中交通管制、发动机参数采集和音频控制在内的信号，并传送该信号至数据处理及接口计算机。所述综合显示器与数据处理及接口计算机连接，数据处理及接口计算机分别连接有包括姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台、多模接收机、空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器的传感器功能模块；综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接。如图1所示，作为本发明的一种实施方式，综合显示器设置为2台，数据处理及接口计算机设置为2台，2台综合显示器分别与2台数据处理及接口计算机连接，且2台综合显示器交互连接；2台姿态航向单元、2台大气数据计算机、2台GPS导航卫星接收机、2台超短波电台和2台多模接收机分别与2台数据处理及接口计算机连接；1台空中交通管制应答机、1台发动机参数采集器和1台音频控制器分别与2台数据处理及接口计算机连接。通讯导航及传感器功能模块，则通过点对点串行总线，同时连接到2个数据处理及接口计算机。本发明系统中1台或者多台综合显示器，用于显示飞行参数、通讯导航信息等。系统中综合显示器完全相同配置，互为备份，可以工作在不同工作模式下。系统中包括1台或者多台数据处理及接口计算机，用于连接传感器功能模块和综合显示器。系统中包括2台数据处理及接口计算机时，2个模块功能相同，互为备份。系统中配置多台综合显示器和2 台数据处理及接口计算机时，综合显示器和数据处理及接口计算机之间采用高速数据总线交叉连接，所有的综合显示器和数据处理及接口计算机之间均有点对点数据综合显示器连接。系统中配置有2台数据处理及接口计算机时，传感器功能模块同时连接到2个数据处理及接口计算机。系统中，与飞行和导航相关的关键设备，被设计为双冗余备份，其余模块均为单套设计。如图2所示，作为本发明的第二种实施方式，本发明同时提供针对超轻型通用飞机的一个衍生简化方案，系统被配置为只包含1个综合显示器、1个数据处理及接口计算机、1套传感器功能模块。该方案适用于单人驾驶超轻型飞机使用。综合显示器设置为1台，综合显示器与数据处理及接口计算机连接，数据处理及接口计算机分别连接2台超短波电台和多模接收机；数据处理及接口计算机分别连接1台姿态航向单元、1台大气数据计算机、1台GPS导航卫星接收机、1台空中交通管制应答机、1 台发动机参数采集器和1台音频控制器。如图3所示，针对高档大型通用飞机，本发明提出一个性能扩展方案，配置4个多功能显示器，可以同时显示2个主飞行仪表界面、1个发动机参数界面、1个导航地图界面， 适用于双人机组飞机。作为本发明的第三种实施方式，综合显示器设置为4台，数据处理及接口计算机设置为2台，2台综合显示器分别与2台数据处理及接口计算机连接，且2台综合显示器交互连接；2台综合显示器各自连接1台综合显示器；2台姿态航向单元、2台大气数据计算机、2台GPS导航卫星接收机、2台超短波电台和2台多模接收机分别与2台数据处理及接口计算机连接；1台空中交通管制应答机、1台发动机参数采集器和1台音频控制器分别与 2台数据处理及接口计算机连接。本发明提出的第二重综合航空电子系统，是针对通用商务飞机，可以扩展为如图3 所示方案。上述实施方式中，综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，该总线包括高速以太网、FC光纤、155 和ARINC429。数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接，该类总线包括RS232、RS422、RS485或CAN。
权利要求
1.一种小型通用飞机综合航空电子系统，其特征在于该系统包括综合显示器，用于显示飞行参数、通讯导航信息；数据处理及接口计算机，用于连接传感器功能模块和综合显示器；传感器功能模块，接收包括姿态航向、大气数据、GPS导航卫星、超短波电台、多模接收、 空中交通管制、发动机参数采集和音频控制在内的信号，并传送该信号至数据处理及接口计算机；所述综合显示器与数据处理及接口计算机连接，数据处理及接口计算机分别连接有包括姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台、多模接收机、空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器的传感器功能模块；所述综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，所述数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型通用飞机综合航空电子系统，其特征在于所述综合显示器设置为两台，数据处理及接口计算机设置为两台，两台综合显示器分别与两台数据处理及接口计算机连接，且两台综合显示器交互连接；所述姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台和多模接收机分别设置为两台，分别与两台数据处理及接口计算机连接；所述空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器分别设置为一台，分别与两台数据处理及接口计算机连接。
3.根据权利要求1所述的一种小型通用飞机综合航空电子系统，其特征在于所述综合显示器设置为一台，综合显示器与数据处理及接口计算机连接，数据处理及接口计算机分别连接两台超短波电台和多模接收机；数据处理及接口计算机分别连接一台姿态航向单元、一台大气数据计算机、一台GPS导航卫星接收机、一台空中交通管制应答机、一台发动机参数采集器和一台音频控制器。
4.根据权利要求1所述的一种小型通用飞机综合航空电子系统，其特征在于所述综合显示器设置为四台，数据处理及接口计算机设置为两台，两台综合显示器分别与两台数据处理及接口计算机连接，且两台综合显示器交互连接；两台综合显示器各自连接一台综合显示器；所述姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台和多模接收机分别设置为两台，分别与两台数据处理及接口计算机连接；所述空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器分别设置为一台，分别与两台数据处理及接口计算机连接。
5.根据权利要求1所述的一种小型通用飞机综合航空电子系统，其特征在于所述综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，该总线包括高速以太网、FC 光纤、155!3B 或 ARINC429。
6.根据权利要求1所述的一种小型通用飞机综合航空电子系统，其特征在于所述数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接，该类总线包括 RS232、RS422、RS485 或 CAN。
全文摘要
本发明公开了一种小型通用飞机综合航空电子系统，该系统包括综合显示器、数据处理及接口计算机和传感器功能模块，综合显示器与数据处理及接口计算机连接，数据处理及接口计算机分别连接有包括姿态航向单元、大气数据计算机、GPS导航卫星接收机、超短波电台、多模接收机、空中交通管制应答机、发动机参数采集器和音频控制器的传感器功能模块；综合显示器和数据处理和接口计算机之间通过高速数据数据总线连接，数据处理和接口计算机与传感器功能模块之间采用点对点数据总线连接。该系统集成度高、改善了飞行体验、可灵活配置扩展、可靠性高和低成本，能够满足通用飞机对综合性能的要求。
文档编号G05D1/10GK102495635SQ20111040719
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者党鹏林, 孙粉妮, 张京伟, 张颖敏, 徐波, 李博, 柯鹏, 王晓永, 高源 申请人:西安航空电子科技有限公司