王玉刚等
摘 要： 在分析多功能显示器工作的基础上，详细介绍多功能显示模拟器的设计过程，弥补了实装不足无法满足教学要求的情况。系统的设计基于LabVIEW开发的仿真软件平台，以某型飞机多功能显示器的模拟操作过程为例，通过LabVIEW的事件结构来响应多功能显示器的开关、周边键操作，实现了多功能显示模拟器的显示，根据多功能显示器画面转换关系构建二维数组，实现了多功能显示器界面的转化控制功能。该模拟器可推广应用到其他机型仿真系统中，以满足教学和仿真的需要。
关键词： LabVIEW； 多功能显示器； 周边键； 模拟器设计
中图分类号： TN702?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）18?0116?03
Abstract： The design process of simulator with multi?function display （MFD） is introduced in detail on the basis of analyzing the working of MFD， which remedies the lack of actual equipment and meets the teaching requirement. The design of this system is based on simulation software platform developed by LabVIEW， and takes the simulation operation process of MFD for a certain type aircraft as the example. The display of MFD was achieved by the event structure of LabVIEW responding to the switch and periphery key operation of MFD. The conversion and control function of MFD simulator was realized according to the two?dimensional array constructed by the conversion relationship of MFD frame. This MFD simulator can be extended and applied to simulation systems for other aircrafts to meet the needs of teaching and simulation.
Keywords： LabVIEW； multi?function display； periphery key； simulator design
0 引 言
LabVIEW是一种业界领先的工业标准图形化编程工具，主要用于开发测试、测量与控制系统。它是专门为工程师和科学家而设计的直观图形化编程语言。它将软件和各种不同的测量仪器硬件及计算机集成在一起，建立虚拟仪器系统，以形成用户自定义的解决方案。
LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序的执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。由于LabVIEW可以用来创建通用的应用程序，因此成为了一种通用的编程语言，但是它在测试、测量和自动化等领域具有更大的优势；因此LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。同时它还提供了大量常用于自动化测试测量领域的图形控件；因此它被广泛应用于汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学各个领域，涵盖了从研发、测试、生产到服务的产品开发所有阶段。
1 多功能显示器
飞行员依靠座舱系统的各种显示器，在不同的飞行阶段、根据不同的飞行任务，获取最需要的信息，完成对飞机的操纵。座舱显示系统对保障飞机飞行安全和任务的完成具有不可或缺的作用。多功能显示器（MFD）是一种安装在驾驶员下视场内的综合显示器，它是综合显示系统中一个十分重要的设备。在座舱显示系统中， 采用多功能显示器可以实现系统资源共享、显示界面互为余度、按需显示便于观察， 对减轻驾驶员的工作负担、提高飞机作战能力， 具有十分重要的意义。
多功能显示器一般处于飞行员的下视位置， 其显示面板的上下左右各有多个选择按钮， 飞行员通过按钮就可将所选择的界面调入或者实现相应的操作。通过使用字符图形表示复杂的战术状况、飞机信息以图表， 使飞行员能快速获取信息， 更加有效地管理和操纵整个系统。多功能显示器最主要的优点有：
（1） 多种显示功能可以切换， 减少了占用空间；
（2） 同时显示多种信息， 减轻了飞行员的负担；
（3） 准确、迅速地传递信息， 降低读取错误的概率。
多功能显示器的显示界面具有层次结构，第一层是菜单界面，上面列出了各个下级界面的周边键选择，触动相应的周边键就可进入相应的下级界面。在某些特定的界面，飞行员还可以通过触发周边键设定飞行的参数，或者执行其他操作，例如存储飞行数据、选择飞行地图和路线等。机载综合显示系统中一般有多个MFD，各个MFD之间的显示格式可以按优先级顺序互换，达到MFD之间的资源共享，互为余度。由于MFD相对比较昂贵，不可能配发到教学单位，只能采用以仿真模拟设备代替真实装备的方法来弥补新设备在教学中的不足。因此，为便于综合航电仿真系统或其他仿真系统中使用多功能显示器和多功能显示器画面的教学，急需设计多功能显示模拟器。
2 基于LabVIEW的多功能显示模拟器设计
多功能显示器主要用于雷达搜索、截获、跟踪目标过程中的目标信息显示，以便将平显视场以外目标信息能及时提供给驾驶员，增强捕获目标和发射武器的能力。此外，它还可以用于导航信息显示，武器投射信息显示，武器配置和数据加载信息显示，以及系统故障清单和维护清单的存储、处理和现实等。本文首先通过LabVIEW的Picture控件以及相应的周边键、旋钮、开关在前面板构建多功能显示器面板，如图1所示。
各周边键的编码分别为上方1～5和下方6～10，方向为自左向右；左侧11～15和右侧16～20， 方向为自上向下。
2.1 多功能显示模拟器工作流程
该多功能显示模拟器以某型机航电系统的某分系统执行某操作为例，来介绍基于LabVIEW的多功能显示模拟器画面显示。在工作时，首先打开多功能显示器开关，此时MFD显示初始默认画面，然后通过按压相应的周边键可以实现该分系统具体维护的各级子菜单。其中首先给主菜单显示画面编码为画面1开始，为每个显示画面编号。多功能显示模拟器上的具体操作流程及画面编号如图2所示。
2.2 按键相应事件
该分系统在操作过程中，需要通过对多功能显示模拟器界面的开关、周边键的操作来实现具体的操作流程。本文通过LabVIEW的事件结构来响应开关、周边键的操作。即仅当“事件”发生时，程序才做相应的相响应，降低CPU利用率。具体的实现流程图如图3所示。
2.3 显示画面转换关系
多功能显示模拟器工作过程中，对多功能显示器的各周边键进行了定义并进行了顺序编号。各画面之间的转换关系示意图如图4所示，整个画面转换关系表示了某型机的外挂物管理系统在通电检查时的工作过程。其中画面1表示多功能显示器的初始画面，通过按压周边键可到画面2，亦即分系统通电检查的画面，这时通过按压周边键可以回到初始画面1；由画面2通过按压周边键11可到分系统通电检查的第二个工作画面3，在工作画面3时，按压不同的周边键11，12，13可分别得到分系统通电检查结果画面4，5，6，此时都可通过按压周边键8回到初始画面1。
根据画面转换关系可构建画面转换二维数组。画面转换数组是一个M×N 的二维数组，其中M 表示软件中所具有的不同画面的数目，N为周边键的数目，对于二维数组的元素[aij]有这样的定义：
当前画面为i，按压周边键j后，响应的画面编号，有定义：
[aij=当前画面为i、按压周边键j后、响应的画面编号， 有定义0， 无定义]
画面转换二维数组和画面转换关系是一一对应的，它是多功能显示画面设计的依据。
2.4 多功能显示模拟器程序流程图
由图3的按键响应程序得到各按键的响应数值作为二维数组输入的列，当前画面号作为输入行，从画面转换二维数组中提取出相应的数值。通过LabVIEW的case结构程序框图对6个具体的画面进行判断显示。当按键事件发生时，首先进行判断是按压的哪个周边键，如果按压了周边键6，则可达到画面2；通过顺序结构程序框图可知，此时若按压了周边键11，则达到画面3；根据此后按压的是周边键11，12还是13进行判断分系统通电检查的具体结果。具体的多功能显示模拟器的程序框图如图5所示。
3 结 语
本文通过LabVIEW构建了多功能显示模拟器，显示航电系统的某分系统执行某操作时的具体流程。该系统性能稳定，画面清晰，显示信息正确无误，实时性高，目前已应用于教学和实验，并可满足实时仿真任务的需求。该系统可根据需要模拟更为复杂的系统操作，也可推广到其他大型仿真系统中使用。
参考文献
[1] 白刚，袁梅，陈炅.虚拟座舱多功能显示器的设计与实现[J].飞机设计，2005（4）：50?54.
[2] 张德斌，郭定，马利东，等.战斗机座舱显示的发展需求[J].电光与控制，2004，11（1）：53?55.
[3] 张本余.未来战斗机的座舱显示[J].电光与控制，1995（12）：40?41.
[4] 罗春波，沈为群，宋子善.飞行多功能显示器仿真系统的研究与实现[J].计算机仿真，2004，21（12）：249?251.
[5] 李克立，王昌金，吴晓君.多功能显示器自动测试设备测控软件设计[J].计算机测量与控制，2007，15（8）：1099?1101.
[6] 李菲，江世明.基于LabVIEW的温度测量系统设计[J].现代电子技术，2014，37（6）：114?116.
