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飞行模拟中飞行管理计算机系统CDU组件设计与仿真

作　者: 侯伟钦
导　师: 姜洪洲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 飞行模拟器飞行管理计算机系统控制显示组件统一建模语言
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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BOX_CDU。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BOX_CDU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。BOX_CDU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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 研究的目的和意义  10-11
  1.2 飞行模拟器简介  11-12
  1.3 飞行管理系统及其研究现状  12-14
    1.3.1 国外飞行管理系统的研究现状  14
    1.3.2 国内飞行管理系统的研究现状  14
  1.4 控制显示组件CDU的研究现状  14-17
  1.5 主要研究内容  17-18
第2章 CDU研究与仿真方案  18-33
  2.1 CDU研究  18-27
    2.1.1 CDU前面板外形  18-20
    2.1.2 CDU按键功能及操作方式  20-22
    2.1.3 页面显示逻辑  22-25
    2.1.4 CDU与FMC通信  25-26
    2.1.5 CDU警告与失效提示信息  26-27
    2.1.6 飞行管理计算机的维护页面  27
  2.2 CDU仿真方案  27-32
    2.2.1 方案一  27-30
    2.2.2 方案二  30-32
    2.2.3 方案对比  32
  2.3 本章小结  32-33
第3章主仿真机CDU部分程序分析与UML建模  33-53
  3.1 主仿真机程序  33
  3.2 cdispout模块分析  33-38
    3.2.1 基本结构  33-34
    3.2.2 输出子模块分析  34-37
    3.2.3 输入子模块分析  37-38
  3.3 cbox_simu模块分析  38-45
    3.3.1 基本结构  38-39
    3.3.2 程序流程  39-40
    3.3.3 子系统的显示及按键功能  40
    3.3.4 FMC系统分析  40-45
  3.4 UML建模  45-52
    3.4.1 UML建模语言简介  45-46
    3.4.2 CDU仿真系统的需求分析  46-47
    3.4.3 CDU仿真系统的用例图  47
    3.4.4 CDU仿真系统的类图  47-49
    3.4.5 CDU仿真系统的时序图  49
    3.4.6 CDU仿真系统的活动图  49-50
    3.4.7 CDU仿真系统的组件图  50-52
    3.4.8 CDU仿真系统的配置图  52
  3.5 本章小结  52-53
第4章 CDU显示终端设计  53-65
  4.1 CDU显示终端硬件设计  53-58
    4.1.1 硬件选型  53-56
    4.1.2 键盘设计  56-58
  4.2 CDU显示终端软件设计  58-62
    4.2.1 CDU显示终端程序流程  58-59
    4.2.2 数据显示  59-60
    4.2.3 特殊字符显示  60-61
    4.2.4 CDU键值获取  61-62
  4.3 UDP通信  62-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章 BOX_CDU部分设计及仿真效果  65-76
  5.1 BOX中CDU程序的开发方案  65
  5.2 总体程序流程  65-70
    5.2.1 行选键响应流程  65-69
    5.2.2 其余按键功能的实现  69-70
  5.3 页面数据组织  70-71
  5.4 数据编码  71-73
  5.5 与导航系统的数据交互  73
  5.6 仿真效果  73-75
    5.6.1 菜单页面的显示效果  73
    5.6.2 识别页面的显示效果  73-75
    5.6.3 性能起始页面的显示效果  75
  5.7 本章小结  75-76
结论  76-77
参考文献  77-81
攻读学位期间发表的学术论文  81-83
致谢  83

飞行模拟中飞行管理计算机系统CDU组件设计与仿真

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