飞行模拟中飞行管理计算机系统CDU组件设计与仿真

论文摘要

CDU作为人-机交互部件,建立起操作者和飞行管理系统之间的联系,是飞行模拟器的重要组成部分,在飞行中发挥着重要作用。飞行员通过CDU键盘完成建立飞行计划、修改航路、设置性能参数等,通过CDU显示屏查阅飞行信息。本文从CDU外形、按键功能、显示区域、页面间的访问逻辑等方面对CDU进行了研究,分析了飞机起飞前的准备工作和飞行中的页面关系,提出了两种仿真方案,通过对比选择了较优方案。该方案采用硬件与软件相结合,并将CDU仿真系统分成三部分进行设计:CDU显示终端、主仿真机程序和BOXCDU。CDU显示终端软件部分采用EVC++开发工具开发,主要完成CDU按键信号获取、页面数据显示、UDP通信和特殊符号处理。通过PC/104、48DIO和LCD显示屏的选型,以及键盘的制作完成显示终端硬件部分的设计,键盘仿照真实CDU的外形设计制作,以提高仿真逼真度。主仿真机程序在飞行模拟器中起着软件框架的作用,在CDU仿真系统中相当于是连接显示终端和BOXCDU的通信设备。该部分主要分析了CDU按键键值和页面数据的编码、解码和传送,以及CDU菜单页面的生成和子系统显示的处理。此外,详细分析了ARINC-429总线的通信格式。然后,采用UML建模语言对CDU仿真系统进行软件系统建模,用多种视图进行了描述。BOXCDU是CDU仿真系统的核心部分。该部分从与导航系统的数据交互、按键功能、数据组织、数据编码等方面描述了软件设计详细过程,主要完成了部分页面数据的生成、管理、按键的响应和警告信息的显示及处理,并给出了程序流程图。经过调试实验,从实验结果可以看出,该方案是切实可行的。CDU的显示效果和CDU键盘,能够满足工程用或训练用飞行模拟器的需要,对B737-NG系列中的CDU进行仿真具有较高的逼真度,为今后CDU的仿真研究提供了一种思路和基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 飞行模拟器简介
• 1.3 飞行管理系统及其研究现状
• 1.3.1 国外飞行管理系统的研究现状
• 1.3.2 国内飞行管理系统的研究现状
• 1.4 控制显示组件CDU的研究现状
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 CDU研究与仿真方案
• 2.1 CDU研究
• 2.1.1 CDU前面板外形
• 2.1.2 CDU按键功能及操作方式
• 2.1.3 页面显示逻辑
• 2.1.4 CDU与FMC通信
• 2.1.5 CDU警告与失效提示信息
• 2.1.6 飞行管理计算机的维护页面
• 2.2 CDU仿真方案
• 2.2.1 方案一
• 2.2.2 方案二
• 2.2.3 方案对比
• 2.3 本章小结
• 第3章 主仿真机CDU部分程序分析与UML建模
• 3.1 主仿真机程序
• 3.2 cdispout模块分析
• 3.2.1 基本结构
• 3.2.2 输出子模块分析
• 3.2.3 输入子模块分析
• simu模块分析'>3.3 cbox_simu模块分析
• 3.3.1 基本结构
• 3.3.2 程序流程
• 3.3.3 子系统的显示及按键功能
• 3.3.4 FMC系统分析
• 3.4 UML建模
• 3.4.1 UML建模语言简介
• 3.4.2 CDU仿真系统的需求分析
• 3.4.3 CDU仿真系统的用例图
• 3.4.4 CDU仿真系统的类图
• 3.4.5 CDU仿真系统的时序图
• 3.4.6 CDU仿真系统的活动图
• 3.4.7 CDU仿真系统的组件图
• 3.4.8 CDU仿真系统的配置图
• 3.5 本章小结
• 第4章 CDU显示终端设计
• 4.1 CDU显示终端硬件设计
• 4.1.1 硬件选型
• 4.1.2 键盘设计
• 4.2 CDU显示终端软件设计
• 4.2.1 CDU显示终端程序流程
• 4.2.2 数据显示
• 4.2.3 特殊字符显示
• 4.2.4 CDU键值获取
• 4.3 UDP通信
• 4.4 本章小结
• CDU部分设计及仿真效果'>第5章 BOX_CDU部分设计及仿真效果
• 5.1 BOX中CDU程序的开发方案
• 5.2 总体程序流程
• 5.2.1 行选键响应流程
• 5.2.2 其余按键功能的实现
• 5.3 页面数据组织
• 5.4 数据编码
• 5.5 与导航系统的数据交互
• 5.6 仿真效果
• 5.6.1 菜单页面的显示效果
• 5.6.2 识别页面的显示效果
• 5.6.3 性能起始页面的显示效果
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢