ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ СДВОЕННЫЙ КАНАЛ ДИСПЛЕЯ Российский патент 2016 года по МПК G09G5/42 G06F3/14 

Объект настоящего изобретения относится к защищенной системе отображения, в частности к полноэкранной системе отображения для экрана жидкокристаллического дисплея (LCD), для двух полуэкранов дисплея, содержащих технологию «жидкокристаллических дисплеев», которые могут управляться независимо друг от друга. Отображение данных осуществляется в одном или более окнах, занимающих весь экран или часть его.

Система согласно изобретению применима, например, на приборных панелях летательного аппарата. Существующие приборные панели содержат по существу экраны дисплеев, позволяющие пилотам получать информацию, необходимую для пилотирования, для навигации и в более общем случае для выполнения задачи в ходе полета. Посредством интерфейсов «человек-машина» экипаж может взаимодействовать с этими экранами, чтобы выбирать, проверять и видоизменять отображаемые данные и параметры.

Например, в области авионики самолеты, которые перевозят пассажиров, имеют относительно небольшие кабины экипажа, в которых удачное объединение элементов, необходимых для пилотирования, для навигации, для мониторинга и для связи, является необходимым для безопасности полета и для оптимизации рабочей нагрузки экипажа.

В настоящее время технология делает возможным создание больших экранов дисплеев, обычно с диагональю, равной или больше 15 дюймов (38,1 см), с хорошим разрешением. Чтобы обеспечивать отображение новых функций авионики, размер экранов дисплеев значительно увеличивают по сравнению с уже существующими. Поскольку кабины экипажа обычно имеют ограниченный размер, ограничения по установке приводят к рассмотрению систем отображения, содержащих не больше 3 больших экранов. Поэтому суммарное количество экранов будет меньше по сравнению с количеством экранов, которое было ранее. Это уменьшенное количество экранов создает проблемы доступности информации, необходимой для пилотирования, для навигации, в случае простого отказа, который может вызвать одновременную утрату нескольких функций, отображаемых на одном и том же экране.

Для решения задач доступности и надежности работы, требуемых в области воздушного транспорта, одно решение заключается в предложении дисплеев, имеющих дублируемую внутреннюю архитектуру. В таком случае поставленная техническая проблема заключается в нахождении архитектурного решения, которое позволит одновременно удовлетворять требованиям относительно доступности, надежности работы и рабочих характеристик с гарантией, что простой отказ не будет приводить к утрате всего экрана, информационной емкости дисплея в полноэкранном режиме, и при этом будут оптимально использоваться имеющиеся вычислительные и генерирующие графику ресурсы.

Существующие решения, заключающиеся в увеличении количества экранов небольшого размера в кабине экипажа, приводят к дополнительным затратам, прокладкам электрических проводов и весу. Количество экранов может варьироваться от 4 до 8 и даже может быть больше. Другое решение, изложенное в заявке на патент FR1101386 заявителя настоящей заявки, состоит в использовании 3-экранной системы отображения при обеспечении доступности системы авионики.

Объект изобретения относится к защищенной системе отображения для подвижного объекта, такого как летательный аппарат, отличающейся тем, что она содержит по меньшей мере следующие элементы:

- экран Е, состоящий из по меньшей мере двух независимых матриц Е₁, Е₂, образованных из пикселов, при этом каждая из матриц управляется независимым каналом С₁, С₂ графики, при этом упомянутые матрицы имеют независимые входы I₁, I₂,

- световой короб, состоящий из по меньшей мере двух независимых подузлов В₁, В₂, при этом каждый освещает с задней стороны каждый полуэкран Е₁, Е₂,

- два функциональных элемента Т₁, Т₂ обхода, при этом функциональный элемент Т₁, Т₂ обхода соединен с каналом С₁, С₂ графики, при этом каждый из двух функциональных элементов обхода взаимно однозначно соединен с одним из двух каналов графики и управляется соединенным с ним каналом графики, при этом каждый функциональный элемент обхода соединяет вход каждой матрицы Е₁, Е₂ с сигналом канала графики, который управляет им, или с выходом модуля разделения,

- центральный модуль, имеющий функциональный элемент смешения данных, исходящих из двух независимых каналов С₁, С₂ графики, и функциональный элемент разделения упомянутых данных, при этом упомянутый модуль разделения соединен с упомянутыми функциональными элементами Т₁, Т₂ обхода, при этом каждый канал С₁, С₂ графики содержит средство формирования изображения,

- первый блок А₁ питания и второй блок А₂ питания.

Система может содержать модуль синхронизации, обеспечивающий синхронизацию между двумя каналами С₁, С₂ графики.

Система может также содержать средство мониторинга, соединенное с упомянутыми каналами С₁, С₂ графики.

Согласно одному варианту осуществления система содержит третий блок питания, запитывающий упомянутый центральный модуль.

Экран Е представляет собой, например, жидкокристаллический экран, состоящий из двух независимых матриц Е₁, Е₂ пикселов.

Согласно одному варианту осуществления средство формирования изображения каждого канала С₁, С₂ графики генерирует данные, позволяющие независимо отображать два полуизображения на двух получастях, образующих экран.

Согласно другому варианту осуществления средство формирования изображения одного канала С₁, С₂ графики генерирует данные, позволяющие отображать полноэкранное изображение на двух получастях, образующих экран.

Каждый из каналов графики генерирует данные, позволяющие, например, отображать в одном или более окнах, распределенных по упомянутому экрану, и в другом случае отображать поверхность, соответствующую всему упомянутому экрану Е.

Система отображения согласно изобретению применяется, например, в самолете, содержащем один, два или три LCD экрана.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при прочтении нижеследующего описания, приводимого в качестве иллюстрации, а не для ограничения, вместе с сопровождающими чертежами, на которых:

фиг. 1 - пример архитектуры дисплея согласно изобретению;

фиг. 2 - структурная схема принципа работы дисплея из фиг. 1;

фиг. 3 - иллюстрация полноэкранной работы;

фиг. 4 - пример работы в полностью дуальном режиме с использованием двух систем отображения;

фиг. 5 - пример работы в полноэкранном режиме;

фиг. 6 - пример работы в полноэкранном режиме с видео; и

фиг. 7 - пример работы в многооконном полноэкранном режиме.

Для обеспечения понимания архитектуры системы отображения согласно изобретению нижеследующий пример дается в контексте применения в области авионики.

В качестве иллюстрации на фиг. 1 представлен пример архитектуры устройства отображения согласно изобретению. Архитектура основана на использовании экрана Е LCD-типа или дисплея по любой другой подобной технологии, состоящего из по меньшей мере двух полуэкранов Е1, Е2, при этом каждый полуэкран имеет свой собственный вход, соответственно I₁, I₂. Сдвоенная панель Е адресуется по отдельным половинам и гарантирует отсутствие общего отказа экрана. Экран состоит, например, из двух матриц элементарных пикселов, которые адресуются двумя электронными управляющими или адресующими узлами, которые полностью разделены, что делает возможным создание двух отдельных изображений. Например, размер экрана может составлять 15,4 дюйма, что соответствует диагонали экрана, равной 39 сантиметрам. Экран Е освещается сзади световым коробом, состоящим из двух независимых подузлов В₁, В₂, каждый из которых освещает сзади каждый полуэкран Е₁, Е₂. Этот световой короб может быть снабжен светоизлучающими диодами.

Устройство отображения согласно изобретению содержит два канала С₁, С₂ генерации графики.

Канал С₁ генерации графики содержит аппаратные и программные ресурсы, позволяющие осуществлять сбор данных, обработку данных и соответствующую графическую обработку. С₁ содержит средство для межсоединения с остальной частью системы авионики, средство формирования изображения, делающее возможным формирование изображений на полуэкране Е₁ или на полном экране Е. Эти средства формирования изображения соединены с центральным модулем или узлом 30 и с функциональным элементом Т₁ обхода, которые будут описаны ниже.

Аналогичным образом второй канал С₂ генерации графики содержит аппаратные и программные ресурсы, позволяющие осуществлять сбор данных, обработку данных и соответствующую графическую обработку. С₂ содержит средство 20 для межсоединения с остальной частью системы авионики, соединенное со средством 21 формирования изображения, что делает возможным формирование изображений на полуэкране Е₂ или на полном экране Е. Эти средства формирования изображения соединены с центральным модулем 30 и с функциональным элементом Т₂ обхода, описанными ниже.

Устройство отображения согласно изобретению содержит средства Т₁, Т₂ обхода для сигналов, исходящих от двух систем С₁, С₂ отображения. В частности, функциональный элемент Т₁, Т₂ обхода, соединенный с каждым из каналов С₁, С₂, делает возможным выбор между полностью дуальным режимом работы и полноэкранным режимом работы экрана Е. Каждый из двух функциональных элементов Т₁, Т₂ обхода взаимно однозначно соединен с одним из двух каналов графики и управляется соответствующим каналом графики, при этом каждый функциональный элемент обхода соединяет вход каждой матрицы с сигналом канала графики, который управляет им, или с выходом модуля разделения.

Устройство отображения согласно изобретению содержит центральный модуль 30, делающий возможным образование полноэкранных изображений на основании изображений, формируемых каждым из каналов С₁, С₂ графики, или на основании изображений, формируемых только одним из двух каналов С₁ или С₂ графики, по желанию смешиваемых с внешним источником V₃ видео.

Центральный модуль 30 и каналы генерации графики выполнены с возможностью обеспечения различных рабочих режимов:

1) полноэкранное изображение формируется единственным каналом графики, при этом другой канал графики не формирует изображение, но может заменять первый в случае отказа последнего;

2) каждый канал графики образует одно или более окон, распределяемых по экрану. Эти окна являются несвязанными и комплементарными, так что все эти окна охватывают всю поверхность отображения полного экрана;

3) каждый канал графики образует поверхность отображения, соответствующую всему полному экрану. Две поверхности отображения, образуемые таким способом, накладываются и смешиваются функциональным элементом смешения в соответствии с заданным критерием приоритета;

4) изложенные выше рабочие режимы 2) и 3) могут объединяться для обеспечения большей гибкости при реализации функций дисплея.

Эти рабочие режимы делают возможным наилучшее использование имеющихся вычислительных ресурсов и графических ресурсов, позволяют распределять обработку по каналам, чтобы обеспечивать лучшую общую характеристику продукта и/или обеспечивать физическое разделение между двумя функциями дисплея. Несколько примеров работы даны на фиг. 3-7.

Средство формирования изображения каждого из каналов формирует изображения, представляющие данные, необходимые для пилотирования, для навигации, для управления воздушным судном или для движения в аэропорту. Дисплеи этих основных видов известны под аббревиатурой «EFIS» применительно к «системе электронных пилотажных приборов» и аббревиатурой «ECAM» применительно к «электронному централизованному мониторингу летательных аппаратов». Соответствующим дисплеям в зависимости от данных присвоены названия:

- данные пилотирования: «PFD», сокращение от «основной пилотажный дисплей»,

- навигационные данные: «ND», сокращение от «навигационный дисплей»,

- данные управления двигателем и управления сигнализацией: «EWD», сокращение от «дисплей оповещения о двигателе»,

- данные об основных системах самолета: «SD», сокращение от «системный дисплей»,

- данные аэропорта: «ANF», сокращение от «навигационная функция аэропорта».

На фиг. 2 показан принцип работы устройства согласно изобретению.

Первый блок Р₁ питания запитывает канал С₁ графики, функциональный элемент Т₁ обхода, подузел В₁ светового короба и полуэкран Е₁. Первый блок Р₁ питания соединен с первым внешним источником А₁ питания.

Аналогичным образом второй блок Р₂ питания запитывает канал С₂ графики, функциональный элемент Т₂ обхода, подузел В₁ светового короба и полуэкран Е₂. Блок Р₂ питания соединен со вторым внешним источником А₂ питания.

Третий блок 35 питания, который запитывает центральный модуль 30, соединен с блоком Р₁ питания и/или с блоком Р₂ питания.

Канал С₁ (соответственно С₂) графики посылает управляющие сигналы на управляющую логику 13 (соответственно 23), выходной сигнал которой непосредственно воздействует на переключающее средство 12 (соответственно 22) функционального элемента Т₁ (соответственно Т₂) обхода. Эти управляющие сигналы представляют собой комбинацию внешних сигналов, передаваемых оператором, например пилотом, и внутренних сигналов, подробно описанных ниже. Они делают возможным переключение из режима полноэкранного отображения в режим полного двойного отображения на полуэкранах.

Центральный модуль 30 содержит функциональный элемент 31 приема видео, функциональный элемент 32 смешения, известные специалистам в данной области техники, и функциональный элемент 33 разделения. Центральный модуль 30 также содержит функциональный элемент 34 синхронизации и функциональный элемент 36 контроля-управления или мониторинга, подробно описанные ниже. Функциональный элемент 34 синхронизации задает скорость работы для каждого из каналов С₁, С₂ графики. Узел запитывается от отдельного блока 35 питания или непосредственно от блока Р₁ питания или блока Р₂ питания.

Функциональный элемент 36 мониторинга соединен с каналами С₁ и С₂ графики; он информирует их относительно правильной работы центрального модуля 30, например свидетельствуя, что блок 35 питания работает правильно, что функциональный элемент 32 смешения работает правильно или что средство или блок 33 разделения работает правильно. На основе данных, посылаемых функциональным элементом 36 мониторинга, каждый канал С₁ (соответственно С₂) графики может видоизменять управляющие сигналы, передаваемые на управляющую логику 13 (соответственно 23), для автоматического переключения обратно, например, в полностью дуальный режим при обнаружении неисправности.

В полностью дуальном режиме канал С₁ графики посылает управляющие сигналы на управляющую логику 13, чтобы данные, исходящие от системы отображения, проходили через переключающее средство 12 непосредственно ко входу I₁ полуэкрана Е₁, следуя по пути, показанному буквой S₁ на фиг. 2. Аналогичным образом канал С₂ графики посылает управляющие сигналы на управляющую логику 23, чтобы данные, исходящие от системы отображения, проходили через переключающее средство 22 непосредственно ко входу I₂ полуэкрана Е₂, следуя по пути, показанному буквой S₂ на фиг. 2.

В режиме полноэкранного отображения данные, исходящие от системы отображения С₁ и/или из канала С₂, направляются к функциональному элементу 32 смешения для образования изображения соответственно ширине экрана Е. Функциональный элемент 33 разделения разрезает изображение на 2 части L₁, L₂, при этом части L₁, L₂ соответствуют двух наборам данных, которые передаются соответственно на полуэкран Е₁ и полуэкран Е₂. Этим создается отображение полноэкранного изображения. В этом случае данные следуют по путям S'₁ и S'₂. Поскольку каналы С₁, С₂ графики работают со скоростью, задаваемой функциональным элементом 34 синхронизации, изображения, формируемые каждым из каналов графики, могут смешиваться построчно функциональным элементом 32 смешения без задержки между каналами, и, следовательно, будет обеспечиваться отображение когерентного полноэкранного изображения.

Когда один из каналов С₁, С₂ обнаруживает неисправность, например утрату функции синхронизации, или когда он информируется о неисправности, обнаруженной функциональным элементом 36 мониторинга, как это описывалось выше, канал автономно принимает решение о переключении в полностью дуальный режим и посылает команду, связанную с этим, функциональному элементу обхода. Аналогичным образом, если один из каналов принимает внешнюю команду на переключение в полностью дуальный режим, например, команду, исходящую от пилота, он передает эту команду на функциональный элемент обхода независимо от противоположного канала.

Избыточность источников питания и их соответствующее распределение позволяют обеспечивать, чтобы даже при утрате одного из них всегда можно было отображать по меньшей мере одно изображение на полуэкране.

Компоновка и независимость каналов делают возможным поддержание работающим по меньшей мере одного полуэкрана в случае простого отказа любого компонента системы отображения, например в случае отказа источника питания, канала графики, центрального модуля 30, электронного управляющего элемента светового короба или полуэкрана. Таким образом, для экипажа сохраняется отображение данных на по меньшей мере одном полуэкране из двух, что является приемлемым для безопасности полета.

В кабине экипажа летательного аппарата, рассчитанной на 3 больших экрана, выгодно использовать 3 системы отображения, описанные выше, при условии что отображение данных будет обеспечиваться в случае отказа одного полуэкрана. В частности, такая кабина экипажа в общем эквивалентна кабине из предшествующего уровня техники, рассчитанной на 6 независимых дисплеев.

На фиг. 3 показан полноэкранный режим работы, в котором канал С₁ графики образует первое окно W₁, канал С₂ графики образует два других окна W₂ и W₃, при этом данные, соответствующие образованию этих трех окон, компонуются функциональным элементом 32 смешения перед распределением по двум полуэкранам функциональным элементом разделения для формирования полноэкранного изображения, содержащего окна W₁, W₂, W₃.

На фиг. 4 показан другой примерный вариант осуществления системы отображения согласно изобретению, работающей в полностью дуальном режиме. В этом примере данные D₁, используемые первым каналом графики С₁, позволяют реализовать PFD дисплей только на полуэкране Е₁. Данные D₂, которые могут отличаться от данных D₁ и которые используются вторым каналом С₂ графики, позволяют реализовать ND дисплей на втором полуэкране Е₂.

На фиг. 5 показан другой примерный вариант осуществления полноэкранного режима работы, в котором данные, подлежащие отображению, генерируются единственным каналом графики, в этом примере каналом С₁, для формирования полноэкранного ND дисплея. В этом примере данные, формируемые каналом С₁, передаются на функциональные элементы смешения и разделения, которые передают их через функциональные элементы обхода каждого из каналов на входы I₁ и I₂ двух полуэкранов для формирования полноэкранного отображения.

На фиг. 6 показан еще один примерный вариант осуществления полноэкранного режима работы, в котором данные, подлежащие отображению, генерируются единственным каналом графики, в этом примере каналом С₁, и объединяются с внешним видео V₃ для формирования полноэкранного ND дисплея с фоновым видео. В этом примере данные, формируемые каналом С₁, передаются к функциональному элементу смешения, который также принимает видеоданные, получаемые и передаваемые функциональным элементом 31 приема видео. Как и во всех вариантах полноэкранного режима отображения, функциональный элемент разделения разделяет изображение на 2 полуизображения и передает их через функциональные элементы обхода каждого из каналов на входы I₁ и I₂ двух полуэкранов для формирования полноэкранного отображения. В примере, данном на фиг. 7, две системы отображения генерируют комплементарные окна различных размеров. Окно ND, генерируемое каналом С₁, имеет размер 8 дюймов (20,32 см) на 4 дюйма (10,16 см), а окно WPL, генерируемое каналом С₂, имеет размер 4 дюйма (10,16 см) на 8 дюймов (20,32 см). Эти два окна комплементарны друг другу с образованием полноэкранного изображения, которое занимает весь экран Е.

Система отображения согласно изобретению, в особенности, предоставляет следующие преимущества. Система согласно изобретению делает возможным предоставление образца оборудования отображения, которое одновременно имеет полностью дуальный режим работы и полноэкранный режим работы, при этом не вносится режим полного отказа, который при простом отказе может приводить к потере всего экрана. Это решение также делает возможным распределение процесса генерации графики по двум имеющимся каналам для формирования в конечном итоге единственного полноэкранного изображения, что делает возможным оптимизацию характеристик и физическое разделение двух функциональных элементов дисплея. В случае простого отказа любого из этих формирующих элементов система позволяет отображать по меньшей мере одно изображение на одном полуэкране.

В случае реализации системы на самолете только с 3 экранами, называемыми двухканальными, можно таким образом получать степень пригодности, которая идентична степени пригодности, обеспечиваемой системами из предшествующего уровня техники, содержащими 6 экранов дисплеев. В частности, каждый дисплей может функционировать в полностью дуальном режиме, в котором каждый канал генерации графики генерирует полуизображение, отображаемое на одной половине экрана, и делает это полностью независимо от другого канала.

Кроме того, для удовлетворения требований в отображении новых функций каждый дисплей также может работать в полноэкранном режиме, в котором каждый канал генерации графики генерирует одно или более окон, занимающих весь или часть всего экрана.

Изобретение относится к системам отображения. Защищенная система отображения содержит экран, состоящий из по меньшей мере двух независимых матриц; световой короб, состоящий из по меньшей мере двух независимых подузлов, каждый из которых освещает с задней стороны каждый полуэкран; два функциональных элемента обхода; центральный модуль, имеющий функциональный элемент смешения данных, исходящих из двух независимых каналов графики; функциональный элемент разделения упомянутых данных; и два средства подачи энергии. Каждая из матриц управляется независимым каналом графики и имеет независимый вход. Каждый функциональный элемент обхода соединен с соответствующим каналом графики и с входом одной из матриц. Каждый канал графики содержит средство формирования изображения. Элемент разделения соединен с упомянутыми функциональными элементами обхода. Технический результат - повышение отказоустойчивости, обеспечение дуального и полноэкранного режимов работы. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Защищенная система отображения для подвижного объекта, такого как летательный аппарат, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере следующие элементы:
экран Е, состоящий из по меньшей мере двух независимых матриц Е₁, Е₂, образованных из пикселов, при этом каждая из матриц управляется независимым каналом С₁, С₂ графики, при этом упомянутые матрицы имеют независимые входы I₁, I₂,
световой короб, состоящий из по меньшей мере двух независимых подузлов В₁, В₂, при этом каждый освещает с задней стороны каждый полуэкран Е₁, Е₂,
два функциональных элемента Т₁, Т₂ обхода, при этом функциональный элемент Т₁, Т₂ обхода соединен с каналом С₁, С₂ графики, при этом каждый взаимно однозначно соединен с одним из двух каналов графики и управляется соединенным с ним каналом графики, при этом каждый функциональный элемент обхода соединяет вход каждой матрицы Е₁, Е₂ с сигналом канала графики, который управляет им, или с выходом модуля разделения,
центральный модуль (30), имеющий функциональный элемент (32) смешения данных, исходящих из двух независимых каналов С₁, С₂ графики, и функциональный элемент (33) разделения упомянутых данных, при этом упомянутый модуль разделения соединен с упомянутыми функциональными элементами Т₁, Т₂ обхода,
при этом каждый канал С₁, С₂ графики содержит средство (11, 21) формирования изображения,
первый блок А₁ питания и второй блок А₂ питания.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит функциональный элемент (34) синхронизации, обеспечивающий синхронизацию между двумя каналами (С₁, С₂) графики.

3. Система по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит функциональный элемент (36) мониторинга, соединенный с упомянутыми каналами С₁ и С₂ графики.

4. Система по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит третий блок (35) питания, запитывающий упомянутый центральный модуль (30).

5. Система отображения по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый экран Е представляет собой жидкокристаллический экран, состоящий из двух независимых матриц Е₁, Е₂ пикселов.

6. Система отображения по п.1, отличающаяся тем, что средство (11, 21) формирования изображения каждого канала (С₁, С₂) графики генерирует данные, позволяющие независимо отображать два полуизображения на двух получастях, образующих экран.

7. Система отображения по п.1, отличающаяся тем, что средство формирования изображения одного канала (С₁, С₂) графики генерирует данные, позволяющие отображать полноэкранное изображение на двух получастях, образующих экран.

8. Система отображения по п.1, отличающаяся тем, что каждый из каналов графики генерирует данные, позволяющие отображать в одном или более окнах, распределенных по упомянутому экрану.

9. Система отображения по п.1, отличающаяся тем, что каждый из каналов графики генерирует данные, позволяющие отображать поверхность, соответствующую всему упомянутому экрану Е.

10. Применение системы отображения по одному из предшествующих пунктов в самолете, содержащем один, два или три LCD экрана.