本发明涉及航空电子设备的显示和控制技术领域，尤其涉及一种用于航电设备综合显示控制的装置和方法。
背景技术：
现代飞机上通常使用统一处理器对飞机上各种航空电子设备的信息进行统一处理，将功能相同或相近的设备组合在一个组件内，在显示器上综合显示相关的参数，并在各航空电子设备之间通过机载数据总线来传送有关信息，从而使整个飞机上所有航空电子设备的性能达到更高的水平，这样的系统称为综合航电系统。
综合航电系统中包括功能众多的各种设备，例如数据接口单元diu、大气数据系统adc、组合导航系统ins/gnss、综合无线电系统cns、平视显示单元hud、以及座舱监视系统等，这些设备所需显示数据和对应控制操作各异。
综合航电系统中的综合显示控制单元，作为航电系统中的主要人机交互设备，集成了大气航姿显示子系统、引擎燃油显示子系统、无线电导航子系统、无线电通信管理子系统、飞行计划和导航子系统、警告和故障显示子系统、电子飞行检查子系统和合成视觉子系统等。在不同的飞行程序、任务和导航阶段，需要对不同的子系统进行操作和组合显示。
传统的航空电子设备，需要根据各个设备具有的种类繁多的各项功能，分别配备相应的显示仪表和对应的硬件控制面板，而在飞行过程中，需要到各个不同的显示仪表上查看各种飞行相关数据，并到位于机舱不同位置的各种不同控制面板上进行控制操作。因此对各种机载航电设备进行显示控制所需的座舱仪表及面板数量众多，结构复杂，而且操作繁琐、学习和适应周期长，交互效率低，各个按钮功能固定不易于灵活拓展。
技术实现要素：
本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于航电设备综合显示控制的装置和方法，能够对多种航电设备进行集中显示和控制，提高人机交互效率及综合显示操作的可靠性和准确性，同时降低了座舱仪表和控制面板硬件连接复杂度，并能够灵活地配置按钮功能易于扩展升级。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
一种用于航电设备综合显示控制的装置，装置包括：电源模块、数据处理控制模块、图形处理单元、显示器、控制面板以及多个通信接口；
其中，图形处理单元配置用于生成gui界面以显示飞行参数，并接收来自显示器的屏幕上对gui界面的触控操作和/或来自控制面板的控制指令；gui界面包括菜单显示区和内容显示区；
控制面板设置在显示器的屏幕周围，具有多个与图形处理单元连接按键和旋钮，用于接收用户的控制指令；数据处理控制模块通过多个通信接口与多个机载设备连接，用于对来自多个机载设备的数据进行处理。
作为优选方案，控制面板设置在屏幕的周围外侧，具有位于屏幕左侧外的第一按键组和第一旋钮，位于屏幕右侧外的第二按键组和第二旋钮，以及位于屏幕下侧外的第三按键组。
作为优选方案，第一按键组和第二按键组设置为固定功能按键组；第一按键组和第二按键组中的一部分按键设置为单一固定功能按键以直接输入固定功能的控制指令；另一部分部分按键设置为组合固定功能按键以结合与按键相同侧的旋钮输入固定功能的控制指令。
作为优选方案，内容显示区设置为水平均分为4个部分，每个部分为最小的小区显示单元；第三按键组中的按键均匀分布在内容显示区的下方，每个小区显示单元与下方的4个按键绑定。
作为优选方案，图形处理单元设置为在每个小区显示单元的显示界面中生成与第三组按键组中对应按键位置相近且功能相同的虚拟按键。
基于相同的构思，提出了一种用于航电设备综合显示控制的方法，方法包括：
将屏幕的显示区域设置为菜单显示区和内容显示区，根据控制面板上按键和/或旋钮状态变化发送控制信号；接收控制信号并解析，生成按键事件和旋钮事件；对按键事件和旋钮事件进行存储和分发；根据按键或旋钮的唯一标识注册相应事件的响应函数；根据响应函数输出的操作结果数据更新内容显示区的各个显示单元所显示的内容。
作为优选方案，方法包括：控制面板上按键被按下、释放或旋钮被旋转时，相应硬件设备产生电信并通过控制信号数据包发送给图形处理单元；数据包的内容包括：协议头、报文类型、循环计数器、各按键状态、旋转按键状态、旋钮旋转量以及校验和。
作为优选方案，接收控制信号并解析，生成按键事件和旋钮事件包括：检查数据包的校验位，校验位有效时根据控制事件信号数据包的格式进行解析，获取每个按键和旋钮的当前状态，同时将每个按键的当前状态与之前状态作比较，有差异时，生成按键事件和/或旋钮事件。
作为优选方案，方法包括：将相邻的两个小区显示单元合并为大区显示单元，或者将相邻的三个小区显示单元合并为跨区显示单元。
作为优选方案，方法包括：采用事件管理器周期地进行着各种事件的分发与处理，根据所产生的按键或旋转事件，当事件管理器进入下一个分发周期时，将按键或旋转事件根据动态设置的匹配关系分发至相应的小区显示单元、大区显示单元、或跨区显示单元。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
根据应用场景、飞行阶段的不同，通过自由选择、切换各子系统的组合显示方式，能够结合实体按键旋钮和交互界面来对多种航电设备进行集中显示和控制，提高了提高人机交互效率及综合显示操作的可靠性和准确性；通过灵活地配置实体按键旋钮与交互界面的对应关系，不仅降低了座舱仪表和控制面板硬件连接复杂度，还能够提高控制输入的冗余度，确保输入功能的可靠性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的用于航电设备综合显示控制的装置的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的控制面板示意图。
图3是根据本发明实施例的小区显示单元显示界面示意图。
图4是根据本发明实施例的大区显示单元显示界面示意图。
图5是根据本发明实施例的跨区显示单元显示界面示意图。
图6是根据本发明实施例的用于航电设备综合显示控制的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了根据本发明实施例的用于航电设备综合显示控制的装置100的结构示意图，其包括电源模块110、数据处理控制模块120、图形处理单元130、显示器140、控制面板150以及多个通信接口。每个综合显示控制装置100通过机载28v直流电源供电，装置100内的电源模块110具有多路独立输出，分别为各单元提供电源。图形处理单元130配置用于生成gui界面以显示各种飞行参数并接收来自显示器140的屏幕上对gui界面的触控操作和/或来自控制面板150的控制指令。控制面板150设置在显示器140的屏幕周围，具有多个与图形处理单元130连接按键和旋钮，用于接收用户的控制指令。数据处理控制模块120通过多个通信接口与多个机载设备连接，用于对来自多个机载设备的数据进行处理。
数据处理控制模块120包括左处理单元121和右处理单元122，左处理单元121和右处理单元122之间具有内部同步接口(例如可以采用同步总线，也可以采用一路以太网接口进行同步)以进行数据同步通信，以实现双余度数据处理，其通过单个显示器显示左处理单元的数据处理结果，仅在满足切换触发条件时才切换显示右处理单元的数据处理结果。左处理单元121通过串行接口直接连接ins/gnss-1、adc-1、cns等设备，右处理单元122通过串行接口直接连接ins/gnss-2、adc-2；当使用右处理单元122对cns发送调谐指令时，通过处理单元121和122之间的内部同步接口同步数据和指令。左处理单元121和右处理单元122中的每一个通过以太网接口分别与数据接口单元diu-1、diu-2连接；平视显示器hud与diu-1、diu-2均连接并将信息分别发送给diu-1和diu-2，diu-1将数据通过以太网接口发送给左处理单元121，diu-2将数据通过以太网接口发送给右处理单元122。左处理单元121和右处理单元122中的每一个具有导航数据处理模块、大气数据处理模块、无线电数据处理模块、以及平视数据处理模块以分别对相应的数据进行处理。
图2示出了根据本发明实施例的控制面板的示意图。控制面板200设置在屏幕210的周围，具有位于屏幕左侧外的第一按键组(包括按键l1至l8)和第一旋钮lx，位于屏幕右侧外的第二按键组(包括按键r1至r8)和第二旋钮rx，以及位于屏幕下侧外的第三按键组(包括按键d1至d16)。
其中，第一按键组和第二按键组设置为固定功能按键组，其表面可以印刷有相应的标识符号。第一按键组和第二按键组中的一部分按键设置为单一固定功能按键以直接输入固定功能的控制指令；另一部分部分按键设置为组合固定功能按键以结合与按键相同侧的旋钮输入固定功能的控制指令。例如，第一按键组中的按键l1至l4设置为单一固定功能按键，用于依次直接输入加减亮度、调用系统软件菜单、主备硬件切换的控制指令；第二按键组中的按键r1至r4设置为单一固定功能按键，用于依次直接输入加减对比度、调用系统模式菜单、调用系统紧急检查单的控制指令。第一按键组中的按键l5至l8设置为组合固定功能按键，例如，按下按键l5后通过相同侧的旋钮输入航向预选择的控制指令，按下按键l6后通过相同侧的旋钮输入航道选择的控制指令，按下按键l7后通过相同侧的旋钮输入无线电电台1频率调谐的控制指令，按下按键l8后通过相同侧的旋钮输入无线电电台2频率调谐的控制指令；第二按键组中的按键r5至r8设置为组合固定功能按键，例如，按下按键r5后通过相同侧的旋钮输入飞行高度选择的控制指令，按下按键r6后通过相同侧的旋钮输入大气压选择的控制指令，按下按键r7后通过相同侧的旋钮输入自动定向频率调谐的控制指令，按下按键r8后通过相同侧的旋钮输入导航频率调谐的控制指令。
屏幕210显示区域中的gui界面设置为位于虚线上方的菜单显示区211和下方的内容显示区212。菜单显示区211设置为显示系统软件菜单、系统模式菜单、系统紧急检查单、频率调谐、发动机状态、燃油余量、告警提示、系统消息、当前导航台、简易内容显示、音频控制、地图显示等各项子页面的入口图标以进入相应的子页面进行控制输入或显示。根据所选择的子菜单图标或者按键输入的控制指令，内容显示区212可以进一步分割为多个子显示区域以适应不同的显示模式。具体地，如图3所示，内容显示区212默认设置为水平均分为4个部分，每个部分为最小的小区显示单元。如图4所示，当某个子页面需要较大的显示区域时，例如为来显示更多的地图区域，可以将相邻两个小区显示单元合并为大区显示单元，则内容显示区分为三部分。如图5所示，还可以进一步将相邻三个小区显示单元合并为跨区显示单元，则内容显示区分为两部分。
第三按键组中的按键d1至d16均匀分布在内容显示区的下方，每个小区显示单元对应下方4个按键，并指定小区按键事件为0到3；每个大区显示单元对应下方8个按键，并指定大区按键事件为0到7；每个跨区显示单元对应下方12个按键，并指定跨区按键事件为0到11。第三按键组中的按键设置为与固定的小区显示单元绑定，由事件管理器接收并分发按键事件，图形处理单元调用接收函数，解析按键事件的控制指令，通过通信接口发送至相应的机载设备并更新内容显示区。
在各种实施例中，图形处理单元可以设置为在每个小区显示单元的显示界面中生成与第三组按键组中对应按键位置相近且功能相同的虚拟按键，以与第三组按键组互为备份，提高控制的可靠性。
图6示出了根据本发明实施例的用于航电设备综合显示控制的方法流程图。
其包括以下步骤：
步骤601：将屏幕的显示区域设置为菜单显示区和内容显示区，根据控制面板上按键和/或旋钮状态变化发送控制信号
具体地，控制面板上按键被按下、释放或旋钮被旋转时，相应硬件设备产生电信号并通过控制信号数据包发送给图形处理单元。数据包的内容包括：协议头、报文类型、循环计数器、各按键状态(包含按下或弹起)、旋转按键状态(包含按下或弹起)、旋钮旋转量(0～255)，以及校验和。下表1示出了控制信号数据包的一种示例性格式：
表1
步骤602：接收控制信号并解析，生成按键事件和旋钮事件
具体地，可以检查数据包的校验位，校验位有效时根据上述控制事件信号数据包的格式进行解析，获取每个按键和旋钮的当前最新状态，同时将每个按键的当前状态与之前状态作比较，有差异时，生成按键事件和/或旋钮事件，并将此事件对象保存至事件管理器中。其中每个按键事件中包含了按键唯一标识id和按键状态。每个旋钮事件中包含了旋钮唯一标识id和旋转量，其中第一旋钮和第二旋钮均可以包含内旋钮和外旋钮。
步骤603：对按键事件和旋钮事件进行存储和分发
例如，可以采用事件管理器，设置为软件程序中的一个类，用于管理系统中产生的各种事件，这个类周期地进行着各种事件的分发与处理，根据所产生的按键或旋转事件，当事件管理器进入下一个分发周期时，事件管理器将按键或旋转事件根据动态设置的匹配关系分发至相应的小区显示单元、大区显示单元、或跨区显示单元以与显示的界面进行交互。通过事件管理器对各种事件和相应按键或旋钮的动态匹配和分发，从而实现实体按键旋钮与交互界面的对应关系灵活地配置，从而降低了座舱仪表和控制面板硬件连接复杂度，还能够提高控制输入的冗余度，确保输入功能的可靠性。
步骤604：根据按键或旋钮的唯一标识注册相应事件的响应函数
具体地，当前内容显示区的各个显示单元根据相应按键或旋钮的唯一标识，注册响应函数，并将按键或旋转事件对应的状态值输入响应函数中，响应函数输出操作结果数据(例如，根据按键状态值计算出的亮度值，调谐频率等)，并可以根据操作结果数据生成对应的控制指令以发送给对应的机载设备。
步骤605：根据响应函数输出的操作结果数据更新内容显示区的各个显示单元所显示的内容
在内容显示区的各个显示单元中，由于按键事件和/或旋钮事件引起的数据和状态变化从而可以实时地进行更新和显示。并且，可以进一步根据各机载设备对控制指令的反馈消息再次根据所显示的内容。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种用于航电设备综合显示控制的装置，其特征在于，所述装置包括：电源模块、数据处理控制模块、图形处理单元、显示器、控制面板以及多个通信接口；
其中，所述图形处理单元配置用于生成gui界面以显示飞行参数，并接收来自显示器的屏幕上对gui界面的触控操作和/或来自控制面板的控制指令；gui界面包括菜单显示区和内容显示区；
控制面板设置在显示器的屏幕周围，具有多个与图形处理单元连接按键和旋钮，用于接收用户的控制指令；数据处理控制模块通过多个通信接口与多个机载设备连接，用于对来自多个机载设备的数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制面板设置在屏幕的周围外侧，具有位于屏幕左侧外的第一按键组和第一旋钮，位于屏幕右侧外的第二按键组和第二旋钮，以及位于屏幕下侧外的第三按键组。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一按键组和第二按键组设置为固定功能按键组；第一按键组和第二按键组中的一部分按键设置为单一固定功能按键以直接输入固定功能的控制指令；另一部分部分按键设置为组合固定功能按键以结合与按键相同侧的旋钮输入固定功能的控制指令。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内容显示区设置为水平均分为4个部分，每个部分为最小的小区显示单元；第三按键组中的按键均匀分布在内容显示区的下方，每个小区显示单元与下方的4个按键绑定。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述图形处理单元设置为在每个小区显示单元的显示界面中生成与第三组按键组中对应按键位置相近且功能相同的虚拟按键。
6.一种用于航电设备综合显示控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
将屏幕的显示区域设置为菜单显示区和内容显示区，根据控制面板上按键和/或旋钮状态变化发送控制信号；接收控制信号并解析，生成按键事件和旋钮事件；对按键事件和旋钮事件进行存储和分发；根据按键或旋钮的唯一标识注册相应事件的响应函数；根据响应函数输出的操作结果数据更新内容显示区的各个显示单元所显示的内容。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括：控制面板上按键被按下、释放或旋钮被旋转时，相应硬件设备产生电信并通过控制信号数据包发送给图形处理单元；数据包的内容包括：协议头、报文类型、循环计数器、各按键状态、旋转按键状态、旋钮旋转量以及校验和。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收控制信号并解析，生成按键事件和旋钮事件包括：检查数据包的校验位，校验位有效时根据控制事件信号数据包的格式进行解析，获取每个按键和旋钮的当前状态，同时将每个按键的当前状态与之前状态作比较，有差异时，生成按键事件和/或旋钮事件。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括：将相邻的两个小区显示单元合并为大区显示单元，或者将相邻的三个小区显示单元合并为跨区显示单元。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：采用事件管理器周期地进行着各种事件的分发与处理，根据所产生的按键或旋转事件，当事件管理器进入下一个分发周期时，将按键或旋转事件根据动态设置的匹配关系分发至相应的小区显示单元、大区显示单元、或跨区显示单元。
技术总结