祝翊

摘要:民航新技術(shù)平視顯示器原理和作用簡(jiǎn)介，國內(nèi)民航的推廣，THALES平視顯示器組成。

關(guān)鍵詞:平視顯示器；增強(qiáng)型視景系統(tǒng)；作用

0引言

最近一段時(shí)期，民航引進(jìn)了大量先進(jìn)技術(shù)，平視顯示器（HUD）和增強(qiáng)視景系統(tǒng)即是其中之一，本文結(jié)合THALES 產(chǎn)品對(duì)這一技術(shù)作以簡(jiǎn)單介紹。

1平視顯示器原理及國內(nèi)推廣路線

平視顯示器（Head Up Display），簡(jiǎn)稱HUD，是60年代出現(xiàn)的一種綜合電子顯示設(shè)備，首先用到軍用飛機(jī)上，80年代于麥道80系列飛機(jī)投入試用，近年來開始大規(guī)模投入使用。

它利用計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)將飛行參數(shù)、導(dǎo)航及報(bào)警信息，以圖形和簡(jiǎn)單字符方式，利用光學(xué)部件投射到座艙正前方組合玻璃上的光/電顯示裝置上，信息投射在無限遠(yuǎn)處，飛行員從而無需將真實(shí)飛行環(huán)境在駕駛艙內(nèi)二次聚焦成像，且信息以“正形投影”方式成像，所以飛行員可保持平視狀態(tài)注視平視顯示器上的飛行儀表和導(dǎo)航信息，根據(jù)HUD飛行指引FD（FLIGHT DIRECT）,HUD上的數(shù)據(jù)和風(fēng)擋外疊加實(shí)景，及時(shí)修正飛行姿態(tài)，顯著改善飛行品質(zhì)和精度，減輕飛行員負(fù)擔(dān)，提高飛行員環(huán)境感知能力（situation awareness），增強(qiáng)飛行安全。特別是民航客機(jī)在起飛和降落過程中，飛行員同時(shí)要操作飛機(jī)和低空聯(lián)絡(luò)，頻繁的交錯(cuò)觀察艙內(nèi)儀表和外部環(huán)境，很容易注意力分散，動(dòng)作不仔細(xì)，利用平視顯示器可以提高著陸精度，提高其將成功率，而且平視顯示器和增強(qiáng)視景系統(tǒng)的結(jié)合能實(shí)現(xiàn)低能見度起降，提高航班正點(diǎn)率，降低航空公司的運(yùn)營成本。由于以上優(yōu)點(diǎn)，ICAO（國際民航組織）建議各國民航當(dāng)局將平視顯示技術(shù)作為提高飛行安全品質(zhì)的措施之一，并進(jìn)行推廣。我國民用航空總局在2012年發(fā)布了《平視顯示器應(yīng)用發(fā)展路線圖》，中國民航分三步逐步推廣HUD技術(shù)，第一階段在2014年前，鼓勵(lì)并支持航空運(yùn)營人現(xiàn)役飛機(jī)加裝并獲得運(yùn)行資格。30%的機(jī)場(chǎng)HUD運(yùn)行前期評(píng)估，當(dāng)評(píng)估符合運(yùn)行條件后，在進(jìn)近圖中公布特殊I類運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)和起飛最低標(biāo)準(zhǔn)。第二階段，應(yīng)在新購飛機(jī)上至少安裝單套HUD設(shè)備，2018年底需要在50%的服役航空器上加裝HUD系統(tǒng)，2017年底前，完成國內(nèi)所有機(jī)場(chǎng)HUD評(píng)估，對(duì)設(shè)備，設(shè)施做相應(yīng)升級(jí)，公布在I類儀表著陸系統(tǒng)上實(shí)施特殊I類，II類和起飛最低標(biāo)準(zhǔn)。在減少機(jī)場(chǎng)設(shè)施成本的同時(shí)，獲得相同的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，使機(jī)場(chǎng)具備更高的運(yùn)行保障能力。第三步到2020年中國的航空運(yùn)營人所有合格的航空器至少安裝并運(yùn)行單套HUD和EVS。所有改擴(kuò)，新建機(jī)場(chǎng)合格I類運(yùn)行跑道均應(yīng)具備使用HUD實(shí)施II類運(yùn)行的能力，經(jīng)過評(píng)估后可具備III類運(yùn)行條件，可根據(jù)運(yùn)行需要在進(jìn)近圖中公布適用的最低標(biāo)準(zhǔn)。

2THALES平視顯示器組成及部件功用

THALES平視顯示器由HPU（HUD Projector unit），HCU（HUD Combiner unit）,PMM(Personalization Memory Moduel),HUDC(HUD Computer)和控制面板組成。HUD投射組件HPU安裝在機(jī)長(zhǎng)頭頂板上，根據(jù)HUDC數(shù)據(jù)生成投射在HCU上圖像，并且完成環(huán)境參數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換。HCU由一塊顯示圖像的透明玻璃，一個(gè)收藏和放下機(jī)構(gòu)，一個(gè)用于監(jiān)測(cè)HCU機(jī)械位置校準(zhǔn)的電子機(jī)械傳感器，以及環(huán)境亮度器構(gòu)成。HUDC是平視顯示器系統(tǒng)的核心部件，它收集和處理飛機(jī)發(fā)送和HUD系統(tǒng)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)顯示字符的設(shè)定，顯示圖形的處理，自檢，自動(dòng)補(bǔ)償電子軸線，軟件上傳等功能。PMM存儲(chǔ)電子軸線數(shù)據(jù)，用于保持HUD所顯示的飛行信息與外部視景投影精準(zhǔn)的匹配?？刂泼姘灏惭b在機(jī)長(zhǎng)前面的遮光板上，用于HCU亮度調(diào)節(jié)及參數(shù)的設(shè)定。

3平視顯示器的重要作用

平視顯示器在飛機(jī)整個(gè)運(yùn)行階段：滑行，起飛，爬升，巡航，下降，進(jìn)近著陸和滑跑都能發(fā)揮重要作用。

（1）飛機(jī)在候機(jī)樓滑行到跑道的滑行過程中，平視顯示器可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)面導(dǎo)引，飛行員根據(jù)導(dǎo)引符號(hào)控制飛機(jī)在滑行道上安全，準(zhǔn)確的滑行，在低能見度情況下滑行時(shí)，平視顯示器與視景增強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)合，幫助飛行員擴(kuò)大觀察范圍，大大減少飛機(jī)在滑行道及交叉口發(fā)生的意外事故，避免滑錯(cuò)滑行道和跑道。對(duì)于繁忙的機(jī)場(chǎng)，可以有效調(diào)高整個(gè)機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率和吞吐量。

（2）飛行員在操作飛機(jī)起飛時(shí)，同時(shí)要觀察儀表和外部視景，很容易在高速滑跑中因低頭看儀表而導(dǎo)致的對(duì)外部視景的中斷，從而發(fā)生危險(xiǎn)，特別是在低能見度情況下的起飛。另外，利用HUD的迎角和仰角提示可以準(zhǔn)確控制飛機(jī)姿態(tài)，避免擦機(jī)尾事故的發(fā)生。低能見度起飛導(dǎo)引是HUD 特有的功能，HUD利用FMGC產(chǎn)生的飛行指引信號(hào)指引飛行員實(shí)現(xiàn)低能見度的起飛。

（3）在爬升，巡航及下降等飛行階段，HUD可以幫助飛行員快速識(shí)別異常和危險(xiǎn)狀態(tài)，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生，在空中防撞系統(tǒng)發(fā)出RA告警時(shí)，HUD可以直觀地顯示操縱提示符號(hào)，在飛行員不用低頭看其他儀表的情況下，根據(jù)指引符號(hào)操縱飛機(jī)避開危險(xiǎn)區(qū)域。

（4）在目視進(jìn)近時(shí)，HUD顯示的參考下滑道，飛行軌跡矢量能幫助飛行員做出正確的判斷，減少飛行員負(fù)擔(dān)，在儀表著陸進(jìn)近時(shí)，使飛行員保持平視飛行，使飛行更安全。HUD降低了最小起飛和著陸天氣標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合儀表著陸系統(tǒng)的運(yùn)用，經(jīng)過局方的特殊批準(zhǔn)，航空公司可以在I類儀表著陸實(shí)施特殊批準(zhǔn)的I類、II類、III類運(yùn)行。目前國內(nèi)大多數(shù)的機(jī)場(chǎng)只能實(shí)施傳統(tǒng)的I類運(yùn)行，在遇到惡劣天氣的情況下，飛機(jī)不能滿足運(yùn)行最帶天氣標(biāo)準(zhǔn)，從而造成大面積的航班延誤。HUD可在I類儀表著陸系統(tǒng)上降低最低標(biāo)準(zhǔn)，中國民航批準(zhǔn)的HUD運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)為特殊批準(zhǔn)I類（RVR 450米，決斷高度45米）。

增強(qiáng)視景系統(tǒng)就是把機(jī)載紅外傳感器或者毫米波雷達(dá)給出的圖像和飛行以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)重疊在平視顯示器上。由于紅外傳感器的成像受云、霧、霾、雪、夜間等氣象條件的影響較小，因此，在目視能見度受限的情況下，利用增強(qiáng)視景系統(tǒng)能夠增強(qiáng)飛行能見度，提高飛行環(huán)境感知能力，使飛機(jī)具備全天候起降能力。

4結(jié)束語

隨著民航科技的進(jìn)步，未來幾年必然會(huì)出現(xiàn)一個(gè)技術(shù)大的飛躍，作為一個(gè)一線技術(shù)人員，我認(rèn)為隨時(shí)跟蹤新知識(shí)，新技術(shù)還是很有必要的，最近分局舉辦民航新技術(shù)講座，粗略了解下HUD和增強(qiáng)視景技術(shù)，望大家指正。endprint