CC BY
153
2009
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Авиационные электросистемы и авионика
№ 148
УДК 629.735
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ ТИПОВОГО ИНФОРМАЦИОННОГО МОДУЛЯ ДЛЯ СТРАНИЦ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПУЛЬТА УПРАВЛЕНИЯ И ИНДИКАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ САМОЛЕТОВОЖДЕНИЯ
Н.А. КОЗАНКОВА, В.Т. СТРЕЛКОВ, Т.П. ТКАЧЕВА Статья представлена доктором технических наук, профессором Зылем В.П.
В статье предложен метод формульно-логического описания управления служебной информацией, частично и навигационной для страниц информационного модуля многофункционального пульта управления (МФПУ). Разработан и получен трафарет, единый для всех страниц альбома информации перерабатываемой вычислительной системой самолетовождения (ВСС).
Ключевые слова: вычислительная система самолетовождения, пилотажно-навигационный комплекс, многофункциональный пульт управления.
Современное развитие авиации ставит задачи разработки таких средств навигации и управления, которые обеспечили бы требования высокой точности, надежности и помехозащищенности работы систем, а если это необходимо, то автономности и скрытности. Интегрирование различных систем и датчиков привело к созданию пилотажно-навигационных комплексов, в которых процессы получения и обработки информации осуществляются в определенной взаимосвязи, благодаря наличию специализированных бортовых вычислителей - вычислительных систем самолетовождения (ВСС).
ВСС предназначены для формирования информации о местоположении и скорости воздушных судов в различных системах координат с использованием различных измерительных, навигационных систем, оперативного управления навигационной информацией, построения заданной траектории полета и формирования управляющих сигналов для ее выдерживания.
ВСС представляют собой интегрированную систему, объединяющую вычислитель, МФПУ, аэронавигационную базу данных и базу данных летно-технических характеристик.
При этом МФПУ является основным интерфейсом между экипажем и бортовым оборудованием в режимах автоматического и автоматизированного управления полетом. Это определяет систему ВСС как эргатическую и предъявляет соответствующие требования [1].
МФПУ помимо индикации информации о навигационных параметрах положения самолета,
о состоянии систем, включенных режимах и параметрах требуемой траектории, обеспечивает возможность оперативного управления параметрами полета, изменениями плана полета, выбором режима коррекции, навигационного режима, режима двигателя и т. д.
Таким образом, задачи, стоящие перед МФПУ, делятся на индикационные и индикационно- управляющие.
Для обеспечения перечисленных функций пульт имеет: индикационное табло, цифробуквенную клавиатуру, блокнотную строку (БС), обеспечивающие набор и ввод данных, изменение содержания страницы (информационного модуля) с помощью управляющих, режимных, сервисных кнопок, кнопок выбора строки, и управляющих возможностей, предоставляемых вычислителем МФПУ (цвет, шрифт, размер).
В качестве примера рассмотрим многофункциональный пульт управления и индикации CDU-6200 системы FMS-6100 фирмы Collins, представленный на рис. 1.
Количество страниц в современных МФПУ (например, ВСС-100, разрабатываемая ОАО МИЭА на базе CDU-6200 системы FMS-6100 фирмы Collins, Пульт MCDU системы Pegasus фирмы Honeywell, Пульт фирмы UNIVERSAL) составляет более 100.
Кнопки выбора строки
Функциональные
кнопки
Г JMDEX 1/2 1
(STATUS FIX>
<P0S INIT HOLD)
FM51
<IRS CTL PR0G>
ГМ31
iVOR CTL SEC FPLN■
FMSl
<GPS CU ROUTE MENU?
fFMS CTL [ 1 DATA 9A5E > 1
СЕ
Кнопка ШХ
Сервисный
кнопки.
ООООШООШВ9 (—ООВНОЕШОВШ
^еооорош ..
-■■■ ООФО|ОО|0О
Рис. 1. Внешний вид пульта МФПУ
Особенностью технологического процесса проектирования МФПУ является то, что разработкой информационных модулей занимаются несколько исполнителей, что приводит к разнообразию их создания и создает разные подходы при отладке, испытании системы ВСС и увеличивает сроки исполнения и сертификации.
Поэтому в настоящей работе рассматривается задача разработки типового информационного модуля, состоящая в том, чтобы вся разнообразная информация, представляемая на модуле, была составлена по единому правилу: с учетом функциональных задач и конструктивных характеристик.
Для решения поставленной задачи была выделена вся служебная информация, проанализирована её иерархия для режимов полета ВСС (предполетная подготовка и полет) и показано отличие индикационных и индикационно-управляющих задач (рис. 2).
К служебной информации были отнесены: имя, номер кадра, название индицируемого параметра, имена дополнительных функциональных задач с учетом авиационных правил [1].
Анализ информационных модулей МФПУ позволил выделить два типовых вида: символьные и цифро-символьные (рис. 2, 3). Исходя из геометрических размеров рассматриваемого пульта (ширины, высоты и формата дисплея, выражающегося в количестве строк и столбцов), была разработана матрица информационного модуля.
Матрица имеет вид:
Г
Л
00 01 02 l . 03 .. l 020 021 022 0k
l 10 l 11 l 12 l . 13 .. l 120 l 121 122 l 1k
i0 i1 i2 l . i3 .. l i20 i21 i22 ik
°[1k ],
где i - строка (i = 0, Y );
к - столбец ( к = 0,2 );
1 - знакоместо в строке символьной и цифро-символьной страницы информационного модуля.
Рис. 2. Иерархия служебной информации
ШОЕХ 1/2
■! ПЛАН ПОЛ ЕТА ДАТЧИ!1И> ¿ЭТ АП Ы ПОЛ ЕТА РС ЬН> <6 АЗ А ПИЛОТА НА0.6АЗА> < В ЕРТИ КАЛ ЬН Ы Й П ПАН <; 5 Т АТ и 5 РРООЧЕЗЗ?
Рис. 3. Символьная страница
ЕС ОН '
■ щ $1 39.С
14;15 / 35 ММ кьлх " "10:35 /3305 Ш !
- пост П--37с ризэо
■Д“ ЕЫЗ ОиТ>
«РРЮбРЕЭЗ !ЛС;> С ]
И *** ]
Рис. 4. Цифро-символьная страница
Анализ содержащейся информации двух модулей показывает, что вся информация представляется на двух сторонах с правилами разграничения по количеству столбцов, учитывая при этом наличие строк, в которых не располагается навигационная информация (строки с названием информационного модуля, БС, строка сообщения и разграничительная строка).
Это позволило получить формулы для расчета допустимого количества символов строки, исходя из левой и правой частей матрицы информационного модуля, с учетом величины представляемого числа и его размерности:
Для левой части матрицы формула имеет вид:
1 = Л'[1 ] ®л
У ',0,(212-1)
где 1 - число элементов матрицы;
Л- [1 ] - левая часть матрицы;
к = 0, ^ 7 -1), Z - общее количество знакомест в строке;
г = 0, У, У - общее количество строк.
Для правой части матрицы формула имеет вид:
1^-т-
У\(212+1),г
1П=Л [1к ]®Л2
где Л2 [1к ] - правая часть матрицы;
к = ^ + -],7, г = 0,У .
На основании технических характеристик заданного типа МФПУ выбирается алфавит для индикации информации (обычно по умолчанию задается крупными буквами белого цвета), а индицировать введенную с БС информацию в зависимости от ее функционального назначения необходимо различным размером и цветом. Это также является задачей типовых информационных модулей и относится к обработке служебной информации.
Исходя из формата дисплея, определяется допустимое количество символов, которое может быть набрано на БС и при этом учитывается, что на ней может быть набрано не одно слово. Формула имеет вид:
Г 7 - 2к , ,
1 = -------(т- ) к
т
где кслуж - служебный символ - разделитель для каждого слова (например, в ВСС-100 - слеш); т - допустимое количество вводимых слов; когр - специальные символы - ограничители;
7ЕС - максимальное число знакомест на блокнотной строке.
Формула расчета допустимого количества слов, которое может быть набрано на БС при условии равного числа символов в слове имеет вид:
гЕС - 2к
т
£лб; + к
ік сл
к
где - слово на блокнотной строке.
к к
Выбираемые конструктором пульта и задаваемые вычислителем МФПУ характеристики дисплея: палитра цветов, величина шрифта, мигание, подчеркивание, указатель необходимости ввода относятся к служебной информации и используются с учетом соответствующих правил.
Использование палитры цветов подчиняется правилам индикации в соответствии с авиационными правилами [1].
Назначение по критериям критичности величины шрифта производится с помощью семантического разбора, который предполагает определение сокращений перевода из больших букв наборного поля в мелкий шрифт при индикации, если это не имена.
Мигание, подчеркивание, указатель необходимости ввода определяются на основе ранжировки информации вводимой, рассчитываемой, указывающей экипажу на предстоящее изменение ранее заданного навигационного параметра.
Для автоматизации разработки трафарета типовых видов информационных модулей с учетом конструктивных особенностей формата дисплея и предоставляемых вычислителем МФПУ возможностей, в работе предполагается использовать многопараметрическую характеристическую функцию, описывающую параметр служебной информации и связанную с координатами матрицы [2]
где m, c, d - характеристические свойства навигационного или служебного параметра, позволяющие определить соответствующее множество;
A - конечное множество всей индикационной информации;
ф - многопараметрическая функция.
Характеристические свойства одновременно являются функциями параметров матрицы информационного модуля.
Параметры и их наименования распределяются по страницам МФПУ упорядоченно на основании критериев достоверности и времени отклика [3]. Дополнительные функциональные задачи, объединенные единой кнопкой INDEX, распределяются по страницам МФПУ упорядоченно на основании показателя загруженности пилота и качества выполнения целевой задачи, частоты и статуса использования [4].
Применение предлагаемой технологии проектирования типовых трафаретов для модулей пульта позволяет разработать формульно-логическое описание управления служебной информацией, частично и навигационной, разработать программу и получить трафарет, единый для всех страниц альбома информации перерабатываемой ВСС.
Создание единого трафарета информационного модуля позволило сократить время разработки, отладки ПМО пульта и время проведения сертификации.
1. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. - ЛИИ им. Громова, 1994.
2. Матвеевский С.Ф. Основы системного проектирования комплексов летательных аппаратов - М.: Машиностроение, 1987.
3. Гавриленко Ю. В., Зайцева Н. А., Стрелков В. Т, Ткачева Т. П. Влияние времени реакции МФПУ на качество выполнения целевой задачи // Авиакосмическое приборостроение. - 2005. - №1.
4. Козанкова Н.А. Формализация управляющих сигналов МФПУ и подготовка к созданию трафарета страницы кадра // Авиакосмическое приборостроение. - 2008. - №2.
THE PRIMARY TASKS OF THE DEVELOPMENT OF THE TYPICAL INFORMATION MODULE FOR PAGES OF THE MULTIPURPOSE CONTROL AND INDICATION PANEL OF THE FLIGHT
MANAGEMENT COMPUTING SYSTEMS
ЛИТЕРАТУРА
Kozankova N.A., Strelkov V.T., Tkacheva T.P.
In article is offered method of a formalized description of the page footing management, partly and navigational for pages of the information module of the multifunctional board of management (MFBM). It is designed and received the stencil united for all pages of the album to information processed by computing system flight navigation (CSF).
Сведения об авторах
Козанкова Надежда Анатольевна, окончила МАТИ (2002), инженер ОАО «Московский институт электромеханики и автоматики», автор 7 научных работ, область научных интересов - аэронавигация, электронные средства отображения информации для авионики.
Стрелков Владимир Тихонович, 1948 г.р., окончил МАИ им. С. Орджоникидзе (1970), кандидат технических наук, начальник отдела ОАО «Московский институт электромеханики и автоматики», автор 20 научных работ, область научных интересов - аэронавигация, авиационная эргономика.
Ткачева Татьяна Петровна, окончила МАИ им. С. Орджоникидзе (1958), кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОАО «Московский институт электромеханики и автоматики», автор 30 научных работ, область научных интересов - аэронавигация, испытания и безопасность ВС, теория рисков, статистика.
