本发明涉及飞行器机载无线电技术领域，尤其涉及一种用于综合航电系统的虚拟化无线电调谐与音频管理系统。
背景技术：
现代飞机上通常使用统一处理器对飞机上各种航空电子设备的信息进行统一处理，将功能相同或相近的设备组合在一个组件内，在显示器上综合显示相关的参数，并在各航空电子设备之间通过机载数据总线来传送有关信息，从而使整个飞机上所有航空电子设备的性能达到更高的水平，这样的系统称为综合航电系统。
随着航空电子技术的发展，机载无线电系统所需要实现的功能日趋复杂，飞机上使用的综合无线电系统承担着飞机内部通话、外部通信、导航音收听、告警音监听等多种功能。然而，现有机载音频系统中的无线电调谐与音频管理均采用集中控制盒来进行管理。由于需要进行音频和控制线路的集中，除了在各个舱位中设置独立的音频控制盒，还需要在各个舱位中为应急的备用音频控制盒预留空间，因此现有航电系统中的无线电调谐与音频管理系统结构复杂且分散导致体积和重量均较大，无法适用在对灵活性、机身总重量和可靠性要求越来越高的小型飞机中。而且，当综合航电系统升级扩展时，集中音频控制盒受限于硬件结构和集中连接，无法进行相应的升级和更新，导致集中控制和硬件更换成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于综合航电系统的虚拟化无线电调谐与音频管理系统，能够减小无线电调谐与音频管理系统的体积，减轻机载负荷，节省空间，并能够在保持可靠性的前提下便于升级和更新。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
一种用于综合航电系统的虚拟化无线电调谐与音频管理系统，其包括：两台甚高频电台、音频控制单元、数据处理机、导航设备、以及分别设置在前舱和后舱中的两套音频控制盒和两套综合显示控制单元；
其中，音频控制盒具有音频控制面板，用于接收飞行员输入的指令并通过串行接口向音频控制单元发送通道选择、音量调节等控制信号，并通过离散量接口向音频控制单元发送音频控制源选择信号；
综合显示控制单元具有无线电调谐与音频管理图形界面，用于接收飞行员输入的指令并向音频控制单元发送控制信号，并通过离散量接口向音频控制单元发送音频控制源选择信号；音频控制单元用于根据控制信号进行机内通话、外部通信、应急通信、导航音收听、以及告警音监听的无线电调谐与音频管理。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
通过综合显示控制单元生成无线电调谐与音频管理图形界面来接收飞行员输入的指令并向音频控制单元发送控制信号，并通过离散量接口向音频控制单元发送音频控制源选择信号；音频控制单元根据控制信号进行机内通话、外部通信、应急通信、导航音收听、以及告警音监听的无线电调谐与音频管理，能够减小无线电调谐与音频管理系统的体积，减轻机载负荷，节省空间，并能够在保持可靠性的前提下便于升级和更新。
附图说明
图1是根据本发明实施例的虚拟化无线电调谐与音频管理系统的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的音频控制盒的正面视图。
图3是根据本发明实施例的音频控制盒的侧面视图。
图4是根据本发明实施例的综合显示控制单元的结构示意图。
图5是根据本发明实施例的功能切换页面的示意图。
图6是根据本发明实施例的音频控制页面的示意图。
图7是根据本发明实施例的甚高频电台调谐页面的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了根据本发明实施例的虚拟化无线电调谐与音频管理系统的结构示意图，该系统适用于具有前后座舱的小型飞机上，能够对机内通话、外部通信、应急通信、导航音收听、告警音监听等功能进行无线电调谐与音频管理。该实施例中，虚拟化无线电调谐与音频管理系统包括两台甚高频电台(vhf1、vhf2)、音频控制单元acu、数据处理机cni、导航设备nav、以及分别安装在前舱和后舱中的两套音频控制盒(acb1、acb2)、综合显示控制单元(du1、du2)、耳麦(hs1、hs2)和对应的话筒前置放大组件(jat1、jat2)。
其中，音频控制盒具有音频控制面板，用于接收飞行员输入的指令并通过串行接口向音频控制单元发送通道选择、音量调节等控制信号，并通过离散量接口向音频控制单元发送音频控制源选择信号；
综合显示控制单元具有无线电调谐与音频管理图形界面，用于接收飞行员输入的指令并向音频控制单元发送控制信号，并通过离散量接口向音频控制单元发送音频控制源选择信号；音频控制单元用于根据控制信号进行机内通话、外部通信、应急通信、导航音收听、以及告警音监听的无线电调谐与音频管理。
acu通过两路串行接口分别与两台甚高频电台vhf1、vhf2连接，以接收和/或发送通道选择、音量调节等控制信号，并通过两路模拟信号接口分别与两台甚高频电台vhf1、vhf2连接，以接收和/或发送模拟音频信号；
acu通过一路串行接口与机载综合无线电系统中的数据处理机cni连接，以接收和/或发送通道选择、音量调节等控制信号，并通过一路离散量接口与cni连接以接收应急控制信号emcy；
导航设备nav中的导航接收机vor/ils、测距机dme、自动定向机adf和指点信标mb各自通过一路模拟信号接口与acu连接，以分别向acu发送甚高频全向信标vor/仪表着陆ils音频信号、测距机音频信号、定向音频信号和指点信标音频信号等导航音，并各自通过一路串行接口与acu连接，以接收通道选择、音量调节等音频控制信号；
分别设置在前舱和后舱中的耳麦hs1、hs2(可以是耳机麦克风一体结构，也可以是耳机和话筒分开设置)分别连接一个话筒前置放大组件jat1、jat2，每个jat通过一路模拟信号接口与acu连接，以接收和/或发送模拟音频信号；每个话筒前置放大组件通过一路离散信号接口与acu连接以接收应急控制信号emcy；
acu还具有28v直流电源输入和输出接口，以从机载电源设备获取电源，并向话筒前置放大组件jat1、jat2提供28v直流电源。
上述实施例中，串行接口可以采用波特率为115200bps的全双工rs422接口；模拟信号接口可以采用具有模数转换器的音频接口，并采用awg22#双绞屏蔽线；离散信号接口可以采用awg24#单芯屏蔽线，接地表示使能，开路表示不使能。
图2和图3分别示出了根据本发明实施例的音频控制盒的正面和侧面视图，该音频控制盒的正面具有高为83mm、宽为146mm、且厚度为11.5mm的音频控制面板20，音频控制面板上设置有多个按键22和旋钮21以接收控制指令；音频控制面板20通过在高度方向上相距53±0.1mm、在宽度上相距136±0.1mm的螺孔23连接在高为77.8mm、深55mm的盒体上，盒体固定在机舱内的安装支架上。
图4示出了根据本发明实施例的综合显示控制单元(du1、du2)的结构示意图，综合显示控制单元为显示器和处理器一体机结构，显示器屏幕设置为具有红外触摸结构以支持多点触摸，并可以通过显示器边框上均布的按键实现各项控制切换、选择、调节等，还可以通过位于屏幕左、右下角的双层旋钮来进行调谐。
综合显示控制单元200通过机载28v直流电源供电，电源模块203具有两路独立输出，分别为第一处理器201和第二处理器202提供电源。综合显示控制单元200通过rs-422总线与音频控制单元105和ins/gnss组合导航系统106直接连接，第一处理器201和第二处理器202分别通过以太网总线与第一数据接口单元103和第二数据接口单元104连接；音频控制单元105还与第一数据接口单元103和第二数据接口单元104连接；第一处理器201和第二处理器202同时进行显示数据处理并接收控制指令；并且第一处理器201和第二处理器202之间通过一路传输速率为100mb/s的双工以太网(运行udp协议)进行数据通信，实现余度备份；默认只显示第一处理器201的处理结果，仅当第一处理器201不能正常工作时(例如，超过预设时间段无数据输出，数据输出超出预设范围等)，自动切换为显示第二处理器202的处理结果。
图5至图7示出了根据本发明实施例的无线电调谐与音频管理图形界面的示意图，其显示在综合显示控制单元的显示器屏幕上，并接收飞行员输入的控制指令。如图5所示，综合显示控制单元首先在屏幕生成功能切换页面500，其至少包括vhf1调谐页面切换菜单501、vhf2调谐页面切换菜单502、音频控制页面切换菜单503、以及导航调谐页面切换菜单504。其中，导航调谐页面切换菜单504可以设置为包括多种导航功能的多级菜单入口，也可以设置为并列的多个一级菜单。
vhf1调谐页面切换菜单1的上半部分具有显示当前工作频率(例如123.00mhz)的com1按键，用于在被按下时弹出vhf1调谐页面；下半部分具有显示预置工作频率(例如121.90mhz)的stby按键，用于在被按下时把预置工作频率激活为当前工作频率显示，把com1按键处的当前工作频率传输至stby按键作为预置频率显示，并通过控制信号将激活的频率传输到acu中。类似的，vhf2调谐页面切换菜单2的上半部分具有显示当前工作频率(例如122.80mhz)的com2按键，用于在被按下时弹出vhf2调谐页面；下半部分具有显示预置工作频率(例如139.95mhz)的stby按键，用于在被按下时把预置工作频率激活为当前工作频率显示，把com2按键处的当前工作频率传输至stby按键作为预置频率显示，并通过控制信号将激活的频率传输到acu中。
图6示出了根据本发明实施例的音频控制页面的示意图，其用于通信通道选择、收听音量调节和应急通信触发控制。音频控制页面包括：
vhf1通道选择及选呼指示按钮1，其用于在vhf1通道未选中时指示灯(图中com1字符下方的短线区域)显示为白色，选中时显示为绿色；按压该按钮，表示vhf1通道com1被选中并向acu发送接通该通道的控制信号，同时vhf2通道或机内通话通道intercom被断开；再次按压该按钮时，指示灯显示为白色，vhf1通道断开；vhf1通道com1未选中、且有该通道选呼信号时，该按钮的指示灯一直交替闪烁显示白色和绿色，直到按压vhf1通道选择及选呼指示按钮1，才停止闪烁并向acu发送vhf1选呼复位有效信号以选中vhf1通道com1，或者直到按压复位按钮14时，才停止闪烁并保持各通道选择状态保持不变。vhf2通道选择及选呼指示按钮3(对应显示com2)与vhf1通道选择及选呼指示按钮1类似，此处不再赘述。
内话通道选择指示按钮5在机内通话通道intercom未选中时显示为白色，此时该按钮被按压，则向acu发送机内通话控制信号，并显示为绿色以表示机内通话通道intercom被选中并接通；该按钮在选中时被按压则向acu发送结束机内通话控制信号以断开机内通话通道。
收听音量调节按钮，包括按钮2、4、6、7、12、8、9、10以及11，分别用于调节两台甚高频电台(对应com1、com2)、机内通话(intercom)、告警(warn)、内话降噪(vox)、多模接收机(vor/ils)、测距机(dme)、自动定向机(adf)、指点信标(mkr)等各音频收听的音量。具体地，当该按钮被按压时，在屏幕空白处显示音量调节控制条13；音量调节控制条13从左到右依次分为0～9档；第0档表示不收听对应通道的音频，1～9档音量逐渐增大，第9档为最大音量；单击音量调节控制条13左侧喇叭图标以打开或关闭该通道音频收听，点击收听音量控制条13上的“-”减号图标和“+”加号图标以减小和增大音量。
紧急救生触发按钮15用于在被单击时向acu发送紧急救生触发使能信号emcy。页面关闭按钮16用于关闭音频控制页面，返回功能切换页面。
图7示出了根据本发明实施例的甚高频电台调谐页面的示意图，vhf1调谐页面、vhf2调谐页面以及导航调谐页面类似，下文仅vhf1调谐页面为例进行详细说明。
在综合显示控制单元的显示器屏幕上单击vhf1调谐页面切换菜单1的com1按键，弹出的vhf1调谐页面700如图7所示，vhf1调谐页面700上半部分(图中虚线以上部分)为功能选择区，下半部分为调谐频率输入区。
在调谐频率输入区，设置有调谐频率输入键盘uminput，用于输入0～9之间的数字；单击键盘内数字按键，将相应数值显示在预置调谐频率输入窗口701，并通过删除按钮backspace删除窗口中的数值。确认按钮enter用于确认输入窗口701中的数值，同时关闭vhf1调谐页面700，返回功能切换页面500，将输入窗口2中的频率显示在vhf1调谐页面切换菜单1的上半部分。输入激活按钮xfer用于确认输入窗口701中的数值，同时关闭vhf1调谐页面700，返回功能切换页面500，将输入窗口701中的频率显示在vhf1调谐页面切换菜单1的上半部分，并将输入窗口701中的频率通过控制信号发送至acu。进一步地，综合显示控制单元可以根据vhf频率允许输入范围108.000～173.975mhz，对输入数据进行合法性判断，仅将允许输入范围内的频率通过控制信号发送至acu。保存用户频率按钮save用于将输入窗口701中的频率保存为用户频率，并显示在功能选择区的频率显示窗口702。
功能选择区的近期频率查看按钮recent，用于通过频率显示窗口702显示最近输入的频率。图中示出了5个频率，单位为mhz；也可以设置为保存20个频率，超过20个频率后覆盖早期保存的频率。当频率数量大于五个，窗口不能全部显示时，可以通过左滚动按钮703和右滚动按钮704滚动查看。
求近频率查看按钮nearest，用于将频率显示窗口702切换为显示距离飞机当前位置200海里范围内可用的导航台频率，并按距离飞机当前位置由近到远的顺序排列从左到右在窗口进行显示。飞行计划中导航台频率查看按钮fp，用于将频率显示窗口702切换为显示飞行计划中的导航台频率，并根据在飞行计划中的顺序从左到右在频率显示窗口702进行显示。用户保存频率查看按钮user，用于将频率显示窗口702切换为显示用户预先设置并保存的频率。页面关闭按钮close用于关闭vhf1调谐页面700，并返回功能切换页面500。
选呼码设置页面切换按钮705，用于将调谐频率输入键盘uminput中的数字按键替换为字母按键，以输入a～s之间的字母，并通过确认按钮enter，将输入的选呼码通过控制信号发送给acu。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。