一種組合式飛機大氣數據儀表及其控制方法技術

本發明專利技術公開了一種組合式飛機大氣數據儀表及其控制方法，包括：處理控制單元、氣壓測量單元、液晶顯示屏、控制面板和電源單元，所述處理控制單元分別與氣壓測量單元、液晶顯示屏、控制面板和電源單元相連，處理控制單元設有校準接口。方法包括：1)處理控制單元對氣壓測量單元數據采集程序采集各種空速和高度參數進行存儲；2)數據處理程序計算出需要顯示的數據，進過濾波處理，剔除突變值；3)顯示程序更新液晶屏界面的顯示；4)控制面板的操作采用外部IO中斷方式觸發處理控制單元更新顯示結果。該儀表綜合傳統儀表界面為一體，飛行員可以根據需要進行切換，方便操作，可靠性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種航空飛機電子儀表，特別是涉及一種組合式大氣數據儀表。
技術介紹
飛機儀表板上安裝有空速表、氣壓高度表、垂直速度表三種儀表。小飛機中由于價格因素、儀表板面積限制，一般采用模擬式獨立儀表。這種儀表結構簡單、反應快，但是這些儀表為獨立儀表，數量較多，占用儀表板面積大，圖4-6分別出示了傳統空速表界面、傳統氣壓高度表界面和傳統垂直速度表界面。飛機上還需要安裝其他儀表，因此空間比較緊張。同時膜盒式儀表累計誤差較大，校準不方便。儀表越多，校準工作時間越長、工作量越大。由于小飛機受成本因素影響大，無法安裝昂貴的綜合電子儀表，并且飛行員熟悉模擬式獨立儀表的表盤，不希望儀表盤變化較大。因此小飛機儀表板很難減少儀表數量和面積。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述存在的問題，設計一種組合式飛機大氣數據儀表，為一種集成了氣壓高度表、空速表和垂直速度表的組合式飛機大氣數據儀表，飛行員可以根據需要進行切換，方便操作，可靠性高。本專利技術的目的是通過下述技術方案來實現的。本專利技術實施例提供一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，包括：處理控制單元，用于將氣壓測量單元測得各種數據進行處理和控制；氣壓測量單元，用于測量包括差壓和靜壓大氣氣壓相關參數；液晶顯示屏，用于儀表表盤綜合數字的顯示；控制面板，包括按鍵和旋鈕，用于完成儀表界面的切換和場壓修改；電源單元，用于將飛機電源轉換為各硬件功能單元的供電電壓；所述處理控制單元分別與氣壓測量單元、液晶顯示屏、控制面板和電源單元相連，處理控制單元設有校準接口。進一步，所述處理控制單元采用嵌入式ARMCortex-M3芯片作為處理器，主頻72MHz；具有復位電路、晶振、濾波保護電路和接口匹配電路；處理控制單元具有IIC接口、GPIO接口、LCD接口和RS232接口。進一步，所述氣壓測量單元包括靜壓傳感器和動壓傳感器；所述靜壓傳感器和動壓傳感器采用IIC總線數字傳感器。進一步，所述控制面板包括按鍵和旋鈕，按鍵和旋鈕控制接口接入處理控制單元的GPIO輸入端，通過外部中斷觸發處理器。進一步，所述液晶顯示屏選擇成熟的工業級寬溫4.3寸OLED顯示屏。進一步，所述電源單元輸入為機載12V直流電源，經過濾波、防浪涌電路和電圧轉換電路，輸出5V、3.3V電壓。相應地，本專利技術揭示了一種組合式飛機大氣數據儀表控制方法，包括下述步驟：1)處理控制單元對氣壓測量單元的數據采集程序以10Hz的速率采集各種空速和高度參數，并存放在相應的內存中；2)數據處理程序以10Hz的速率從對應的內存中取數據并計算出需要顯示的數據，其中數據處理程序讀取數據后進過濾波處理，剔除毛刺、突變值；3)顯示程序以10Hz的速率更新液晶屏界面的顯示，通過虛擬方式繪制出傳統氣壓高度表、空速表和垂直速度表表盤，顯示到液晶屏上；4)控制面板的操作采用外部IO中斷方式觸發處理控制單元，更新顯示結果。進一步，步驟2)中，數據處理程序中空速的計算方法為：取出內存中的差壓值，根據空速－差壓公式計算空速，公式為：V=Cn*2k-1*((Pc+PnPn)k-1k-1)]]>其中：V為空速；Cn為海平面標準聲速；k為絕熱指數；Pn為海平面標準大氣壓力；Pc為大氣差壓。進一步，步驟2)中，數據處理程序中高度的計算方法為：取出內存中靜壓值，根據氣壓高度-靜壓計算公式計算氣壓高度，公式為：H=Tb-ρ*((PsPb)(ρ*R)gn-1)+Hb]]>其中：H為氣壓高度；Ps為大氣絕壓；Tb為相應層下界大氣溫度；ρ為大氣密度；Pb為相應層下界大氣壓力；R為專用氣體常數；gn為自由落體標準加速度；Hb為相應層下界高度。進一步，系統設置有連接計算機的RS232串口與儀表的校準接口，將測量出空速表、氣壓高度表、和垂直速度表的校準數據寫入到儀器中，校準程序接收校準數據，將其存儲到內部存儲器中，然后儀表重啟，將讀取校準數據，修正空速、氣壓高度、垂直速度顯示數據。本專利技術與現有技術相比，具有下述特點：1)組合式飛機大氣數據儀表采用傳感器融合方法代替膜盒式氣壓傳動機構。將靜壓傳感器和動壓傳感器綜合為一個氣壓測量單元。2)組合式飛機大氣數據儀表通過虛擬方式繪制出傳統氣壓高度表、空速表和垂直速度表表盤，顯示到液晶屏上。顯示方式與模擬式獨立儀表顯示保持一致，并預留數字綜合顯示界面。飛行員可以根據需要進行切換。3)組合式飛機大氣數據儀表裝于一個殼體內。殼體前面板采用矩形結構，后殼采用31/4〞標準尺寸，與傳統儀表安裝方式兼容。殼體后端具有全壓管和靜壓管氣嘴。4)組合式飛機大氣數據儀表對氣壓高度、空速、垂直速度統一進行校準，通過RS232接口寫入校準數據。附圖說明圖1為本專利技術的系統硬件原理框圖；圖2是本專利技術的軟件流程圖；圖3是本專利技術的界面顯示流程圖；圖4是傳統空速表界面；圖5是傳統氣壓高度表界面；圖6是傳統垂直速度表界面；圖7是本專利技術的綜合儀表界面。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本專利技術做進一步說明。如圖1所示，本專利技術實施例提供一種組合式飛機大氣數據儀表，包括：處理控制單元，用于將氣壓測量單元測得各種數據進行處理和控制；氣壓測量單元，用于測量包括差壓和靜壓大氣氣壓相關參數；液晶顯示屏，用于儀表表盤綜合數字的顯示；控制面板，包括按鍵和旋鈕，用于完成儀表界面的切換和場壓修改；電源單元，用于將飛機電源轉換為各硬件功能單元的供電電壓；所述處理控制單元分別與氣壓測量單元、液晶顯示屏、控制面板和電源單元相連，處理控制單元設有校準接口。上述所有單元設置在殼體內。其中：處理控制單元采用嵌入式ARMCortex-M3芯片作為處理器，主頻72MHz。具有復位電路、晶振、濾波保護電路和接口匹配電路。處理控制單元具有IIC接口、GPIO接口、LCD接口和RS232接口。氣壓測量單元包括靜壓傳感器和動壓傳感器。靜壓傳感器和動壓傳感器采用IIC總線數字傳感器，從而減少模擬調理電路，降低復雜度，提高抗干擾性。氣壓測量單元通過4芯線纜連接處理控制單元；控制面板包括按鍵和旋鈕，通過5芯線纜連接處理控制單元。按鍵和旋鈕控制接口接入處理控制單元的GPIO輸入端，通過外部中斷觸發處理器。液晶顯示屏選擇成熟的工業級寬溫4.3寸OLED顯示屏，響應速度快、無拖尾、視角寬和對比度高。通過20芯線纜和處理控制單元相連。電源本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，包括：處理控制單元，用于將氣壓測量單元測得各種數據進行處理和控制；氣壓測量單元，用于測量包括差壓和靜壓大氣氣壓相關參數；液晶顯示屏，用于儀表表盤綜合數字的顯示；控制面板，包括按鍵和旋鈕，用于完成儀表界面的切換和場壓修改；電源單元，用于將飛機電源轉換為各硬件功能單元的供電電壓；所述處理控制單元分別與氣壓測量單元、液晶顯示屏、控制面板和電源單元相連，處理控制單元設有校準接口。

【技術特征摘要】
1.一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，包括：
處理控制單元，用于將氣壓測量單元測得各種數據進行處理和控制；
氣壓測量單元，用于測量包括差壓和靜壓大氣氣壓相關參數；
液晶顯示屏，用于儀表表盤綜合數字的顯示；
控制面板，包括按鍵和旋鈕，用于完成儀表界面的切換和場壓修改；
電源單元，用于將飛機電源轉換為各硬件功能單元的供電電壓；
所述處理控制單元分別與氣壓測量單元、液晶顯示屏、控制面板和電
源單元相連，處理控制單元設有校準接口。
2.根據權利要求1所述的一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，
所述處理控制單元采用嵌入式ARMCortex-M3芯片作為處理器，主頻
72MHz；具有復位電路、晶振、濾波保護電路和接口匹配電路；處理控制單
元具有IIC接口、GPIO接口、LCD接口和RS232接口。
3.根據權利要求1所述的一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，
所述氣壓測量單元包括靜壓傳感器和動壓傳感器；所述靜壓傳感器和動壓
傳感器采用IIC總線數字傳感器。
4.根據權利要求1所述的一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，
所述控制面板包括按鍵和旋鈕，按鍵和旋鈕控制接口接入處理控制單元的
GPIO輸入端，通過外部中斷觸發處理器。
5.根據權利要求1所述的一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，
所述液晶顯示屏選擇成熟的工業級寬溫4.3寸OLED顯示屏。
6.根據權利要求1所述的一種組合式飛機大氣數據儀表，其特征在于，
所述電源單元輸入為機載12V直流電源，經過濾波、防浪涌電路和電圧轉
換電路，輸出5V、3.3V電壓。
7.一種組合式飛機大氣數據儀表控制方法，其特征在于，包括下述步驟：
1)處理控制單元對氣壓測量單元數據采集程序以10Hz的速率采集各

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉成茂，何夏棟，趙秀誼，張穎敏，
申請(專利權)人：西安航空電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61