专利名称：助航灯光模拟屏的制作方法
技术领域：
本发明属于民航技术领域，特别是涉及一种助航灯光模拟屏。
背景技术：
助航灯光是飞行员完成飞机起降的重要目视助航设施，它是夜晚和恶劣天气条件下飞机实现安全起降的重要保障，助航灯光系统是大、中型机场必备的设施之一。随着我国民航机场和跑道的增加，与助航灯光相关的灯光站维护人员、塔台灯光监控人员以及飞行员都将急剧增加，对这些将来进行助航灯光使用、控制和维护人员的培养将是一项重要任务。目前，助航灯光的培训仍采用书本教学、图像文字展示的理论培训，并结合现场实践学习的方式，所以一般灯光站工作人员需要2年的培训和学习时间。然而，在机场进行现场实地实践学习是非常困难的且耗资巨大。如何减少实地培训的时间已成为本领域研究人员亟待解决的一个问题。目前，国内仅有限几个机场已研制出助航灯光模拟屏，其中，有的采用液晶显示的模拟显示技术，但其缺点是屏幕较小，因此只能用平面图像演示灯光系统效果；有的采用发光二极管模拟灯光，效果较为直观，能够较好地显示灯光的构形、颜色，但缺点是控制方式和演示效果较为单一，不能很好地模拟灯光的光强控制效果和灯光引导系统的控制流程。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够模拟机场灯光的各种运行状态和控制流程，以用于相关人员培训及技能考核的助航灯光模拟屏。为了达到上述目的，本发明提供的助航灯光模拟屏由多个拼接而成的模拟屏单元和控制系统组成，每个模拟屏单元包括龙骨、边框、PCB板、彩印图案层和多个模拟灯具；其中龙骨为网格式骨架结构，起支撑整个模拟屏重量的作用；边框固定在龙骨的前端，起固定PCB板的作用；PCB板设置在边框中；彩印图案层覆盖在PCB板的前端面上，用来模拟机场场面分布特征；多个模拟灯具按照机场灯光布局固定在PCB板上，使得总体灯光构型与飞行员驾驶飞机时的视觉效果相符，其上的发光部位穿过PCB板及彩印图案层上的孔洞伸出到彩印图案层的前端面以上，用于模拟助航灯光，使得整体模拟效果更为立体化，较之液晶屏的模拟效果更为直观；控制系统包括监控主机和屏幕LED控制系统两部分；监控主机包括通信模块和监控计算机；屏幕LED控制系统包括多个分区控制器、多个LED控制器、多个LED驱动器、多个特殊功能控制器和多个位置传感器；其中监控计算机与通信模块相连， 通信模块通过串行总线与多个分区控制器、多个特殊功能控制器和实际灯光控制系统相连接；每个分区控制器与多个LED控制器相连接；每个LED控制器和多个LED驱动器相连，而 LED驱动器则与多个模拟灯具相接；特殊功能控制器连接在多个位置传感器和多个LED控制器之间；每个模拟屏单元的PCB板上安装有该分区控制器、特殊功能控制器和相应的LED 控制器、LED驱动器和模拟灯具。所述的模拟灯具由贴装在小块电路板两面上的两个贴片LED或贴装在小块电路板表面上的贴片LED构成，前者用于模拟双向不同颜色发光的助航灯，使得单个模拟灯具从两个方向看起来的视觉效果更接近实际的助航灯光效果，后者采用不同颜色的LED模拟不同颜色的单向助航灯。所述的模拟灯具可采用直插式LED来模拟全向型的灯具。所述的模拟灯具上的LED与其它模拟灯具的LED以多个串联或并联的的形式与 LED驱动器相连。所述的模拟灯具用于构成停止排灯、跑道入侵警告灯及顺序闪光和跑道警戒灯。所述的多个位置传感器安装在由多个红色单向模拟灯具组成的停止排灯16附近，由红色直插式LED组成的跑道入侵警告灯相隔距离安装在停止排灯前靠近跑道位置处。所述的模拟灯具采用单向或双向不同颜色的类型构成机场不同功能的助航灯具回路，能够很好地模拟助航灯光的特定发光范围特性、构型特性和颜色特性。本发明提供的助航灯光模拟屏能够实现光强调节，模拟助航灯光5级光调节特性。本发明提供的助航灯光模拟屏在用于机场灯光系统的监控方面能够使灯光站工作人员的监视更直观化，便于及时发现灯光系统故障，减少灯光系统故障持续时间，增加系统安全系数；在灯光专业人员培训方面，其以一种更为接近实际灯光运行效果的方式进行培训，可以替代部分机场现场培训，从而显著降低平均培训成本，缩短培训时间，并能提高培训效果。在经济方面，本助航灯光模拟屏成本低于已有助航灯光模拟屏40%，且功能更为丰富、可靠性高，并有很好的可维护性，非常适合中、大型机场配备。
图1为本发明提供的助航灯光模拟屏局部结构剖视图。图2为本发明提供的助航灯光模拟屏上模拟灯具结构示意图。图3为本发明提供的助航灯光模拟屏上控制系统构成示意图。图4为本发明提供的助航灯光模拟屏上显示的跑道入侵警告系统布局图。图5为本发明提供的助航灯光模拟屏灯光回路控制软件流程图。图6为本发明提供的助航灯光模拟屏特殊功能控制软件流程图。图7为本发明提供的助航灯光模拟屏上位机监控软件流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的助航灯光模拟屏进行详细说明。如图1、图2所示，本发明提供的助航灯光模拟屏由多个拼接而成的模拟屏单元和控制系统组成，每个模拟屏单元包括龙骨1、边框2、PCB板3、彩印图案层4和多个模拟灯具 5 ；其中龙骨1为网格式骨架结构，起支撑整个模拟屏重量的作用；边框2固定在龙骨1的前端，起固定PCB板的作用；PCB板3设置在边框2中；彩印图案层4覆盖在PCB板3的前端面上，用来模拟机场场面分布特征；多个模拟灯具5按照机场灯光布局固定在PCB板3上， 使得总体灯光构型与飞行员驾驶飞机时的视觉效果相符，其上的发光部位穿过PCB板3及彩印图案层4上的孔洞伸出到彩印图案层4的前端面以上，用于模拟助航灯光，使得整体模拟效果更为立体化，较之液晶屏的模拟效果更为直观；控制系统包括监控主机6和屏幕LED 控制系统7两部分；监控主机6包括通信模块8和监控计算机9 ；屏幕LED控制系统7包括多个分区控制器10、多个LED控制器11、多个LED驱动器12、多个特殊功能控制器13和多个位置传感器14 ；其中监控计算机9与通信模块8相连，通信模块8通过串行总线与多个分区控制器10、多个特殊功能控制器13和实际灯光控制系统15相连接；每个分区控制器 10与多个LED控制器11相连接；每个LED控制器11和多个LED驱动器12相连，而LED驱动器12则与多个模拟灯具5相接；特殊功能控制器13与多个位置传感器14和多个LED控制器11相连接；每个模拟屏单元的PCB板3上安装有该分区控制器10、特殊功能控制器13 和相应的LED控制器11、LED驱动器12和模拟灯具5。所述的模拟灯具5由贴装在小块电路板两面上的两个贴片LED或贴装在小块电路板表面上的贴片LED构成，前者用于模拟双向不同颜色发光的助航灯，使得单个模拟灯具5 从两个方向看起来的视觉效果更接近实际的助航灯光效果，后者采用不同颜色的LED模拟不同颜色的单向助航灯。所述的模拟灯具5可采用直插式LED来模拟全向型的灯具。所述的模拟灯具5上的LED与其它模拟灯具5的LED以多个串联或并联的的形式与LED驱动器12相连。所述的模拟灯具5用于构成停止排灯16、跑道入侵警告灯17及顺序闪光和跑道警戒灯18。所述的多个位置传感器14安装在由多个红色单向模拟灯具5组成的停止排灯16 附近，由红色直插式LED组成的跑道入侵警告灯17相隔距离安装在停止排灯16前靠近跑道位置处。所述的多个分区控制器10都挂接在一条串行总线上，通过配置不同的地址来互相区分，用于接收控制指令，实现对LED控制器11的控制，进而实现对模拟灯具5的开关和调光控制。所述的多个特殊功能控制器13和多个分区控制器10都挂接在同一条串行总线上，通过配置不同地址来互相区分。特殊功能控制器13除了具有分区控制器10的功能外， 还能够接收位置传感器14的数据，并实现对顺序闪光和跑道警戒灯18、跑道入侵警告灯17 的闪烁、开光和调光控制。本发明提供的助航灯光模拟屏中作为上位机的监控计算机9通过串行总线与屏幕LED控制系统7中的分区控制器10、特殊功能控制器13进行通信，以指令形式传递控制数据和状态数据。本系统的软件包括灯光回路控制软件、特殊功能控制软件和上位机监控软件。灯光回路控制软件运行于多个分区控制器10中。如图5所示，其接收监控计算机 9发送的操作指令并执行指令，如果操作指令为回路开关指令，则根据指令参数向LED控制器11发送通道选择数据，从而通过LED驱动器12实现对由模拟灯具5组成的电路回路进行开关控制；如果指令为调光指令，则根据指令参数输出PWM信号给LED控制器11，通过LED 驱动器12对回路进行光级的调节。特殊功能控制软件运行于多个特殊功能控制器13中。如图6所示，其负责接收监控计算机9发送的指令，通过LED控制器11和LED驱动器12完成顺序闪光和跑道警戒灯18的闪烁、开关和调光控制；同时接收位置传感器14的感知数据，并根据感知数据完成对跑道入侵警告灯17的闪烁控制。如果位置传感器14检测到入侵飞机已进入跑道，且对应的停止排灯16为开启状态，则控制跑道入侵警告灯17快速闪烁，并将对应的入口地址和警告信息发送给监控主机6。上位机监控软件运行于监控计算机9中，主要完成模拟屏监控画面的显示、接收屏幕LED控制系统7发送的跑道入侵警告数据、接收用户操作命令、向屏幕LED控制系统7 发送控制指令和处理实际灯光系统15的命令。本发明提供的助航灯光模拟屏可由监控计算机9上运行的上位机监控软件设置为监视模式和培训模式。如图7所示，在监视模式下，该软件将检查实际灯光系统15发送的灯光操作命令， 并将命令转换为模拟屏操作指令格式，以待进一步处理。在培训模式下，检查特殊功能控制器13发送的跑道入侵警告信息，并将警告信息更新到界面显示，然后等待用户的操作，并将操作命令转化为模拟屏操作指令格式。在获得监视模式下或培训模式下的操作指令后， 解析操作指令，并分析指令类型如果为调光指令，则向分区控制器10和特殊功能控制器 13发送该指令；如果是单个回路的开关操作，则向该回路所在的分区控制器10发送开关指令；如果是机场运行模式操作，则读取相应的模式配置并批量发送配置文件存储的指令到多个分区控制器10和多个特殊功能控制器13。上位机监控软件包含一个可在监控计算机9上显示屏显示的可缩放的灯光布局图形、多个光级调整选择按钮、多个机场运行模式选择按钮和模式存储按钮。灯光布局图形由多个表示模拟灯具的圆、表示一排灯具的矩形或圆弧和表示机场不同区域的多边形组成。其中，表示单个或多个功能相同模拟灯具的圆、矩形和圆弧是可以进行鼠标点击的，鼠标一次点击后，控制灯具的开关状态将发生相应改变，同时图形颜色也根据开关状态改变。 点击机场运行模式选择按钮后，按照该模式存储配置一次而完成所有灯具的状态设置。点击模式存储按钮后，将当前模拟屏上所有灯具状态存储到配置文件中，以作为设定的新模式。当本发明提供的助航灯光模拟屏通过上位机监控软件设置成在监视模式下运行时，系统自动接收实际灯光系统15的控制数据，并以此来控制模拟屏的灯光状态，以实现实际灯光监视的目的。另外，在模拟屏设置成监视模式后，无需再进行人工操作，一切都由系统自动完成。当通过上位机监控软件设置成在培训模式下运行时，培训教师或学员可根据实际需要，通过点击灯光布局图形上的特定灯具图形来演示该种灯具在机场中的位置、构型、颜色和光强等特性；通过点击机场运行模式选择按钮来演示机场在飞机降落、起飞、关闭、部分开放等运行模式下的助航灯光控制情况；通过点击模式存储按钮来实现特定灯光模式的存储，以备后用。
权利要求
1.一种助航灯光模拟屏，其特征在于所述的助航灯光模拟屏由多个拼接而成的模拟屏单元和控制系统组成，每个模拟屏单元包括龙骨(1)、边框O)、PCB板(3)、彩印图案层 (4)和多个模拟灯具(5)；其中龙骨(1)为网格式骨架结构；边框O)固定在龙骨(1)的前端；PCB板C3)设置在边框O)中；彩印图案层(4)覆盖在PCB板(3)的前端面上；多个模拟灯具( 按照机场灯光布局固定在PCB板C3)上，其上的发光部位穿过PCB板C3)及彩印图案层(4)上的孔洞伸出到彩印图案层的前端面以上；控制系统包括监控主机(6) 和屏幕LED控制系统(7)两部分；监控主机(6)包括通信模块(8)和监控计算机(9)；屏幕 LED控制系统(7)包括多个分区控制器(10)、多个LED控制器(11)、多个LED驱动器(12)、 多个特殊功能控制器(1 和多个位置传感器(14)；其中监控计算机(9)与通信模块(8) 相连，通信模块(8)通过串行总线与多个分区控制器(10)、多个特殊功能控制器(13)和实际灯光控制系统(15)相连接；每个分区控制器(10)与多个LED控制器(11)相连接；每个 LED控制器(11)和多个LED驱动器(12)相连，而LED驱动器(12)则与多个模拟灯具(5) 相接；特殊功能控制器(13)连接在多个位置传感器(14)和多个LED控制器(11)之间；每个模拟屏单元的PCB板C3)上安装有该分区控制器(10)、特殊功能控制器(1 和相应的 LED控制器(11)、LED驱动器(12)及模拟灯具(5)。
2.根据权利要求1所述的助航灯光模拟屏，其特征在于所述的模拟灯具(5)由贴装在小块电路板两面上的两个贴片LED或贴装在小块电路板表面上的贴片LED构成。
3.根据权利要求1所述的助航灯光模拟屏，其特征在于所述的模拟灯具(5)采用直插式LED。
4.根据权利要求1所述的助航灯光模拟屏，其特征在于所述的模拟灯具(5)上的LED 与其它模拟灯具(5)的LED以多个串联或并联的的形式与LED驱动器(12)相连。
5.根据权利要求1所述的助航灯光模拟屏，其特征在于所述的模拟灯具(5)用于构成停止排灯(16)、跑道入侵警告灯(17)及顺序闪光和跑道警戒灯(18)。
6.根据权利要求5所述的助航灯光模拟屏，其特征在于所述的多个位置传感器(14) 安装在由多个红色单向模拟灯具( 组成的停止排灯(16)附近，由红色直插式LED组成的跑道入侵警告灯(17)相隔距离安装在停止排灯(16)前靠近跑道位置处。
全文摘要
一种助航灯光模拟屏。其由多个拼接而成的模拟屏单元和控制系统组成，模拟屏单元包括龙骨、边框、PCB板、彩印图案层和模拟灯具；控制系统包括监控主机和屏幕LED控制系统。本发明的助航灯光模拟屏采用与实际灯具“一对一”的模拟方式，模拟灯具能很好地模拟助航灯光的4C特性，保持很高的仿真度。该系统与机场实际灯光系统连接，可用于机场灯光系统监视，使灯光站工作人员的监视更直观化，便于及时发现灯光系统故障，减少灯光系统故障持续时间，增加系统安全系数；也可用于灯光专业人员培训，以一种更接近实际运行效果的方式演示助航灯光特性，该系统的使用可替代部分实地训练，从而显著降低平均培训成本，缩短培训时间，并能提高培训效果。
文档编号B64F1/20GK102501981SQ20111042954
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者侯启真, 宇翠丽, 罗其俊, 高庆吉 申请人:中国民航大学