平视显示器及增强型视景系统简介

祝翊

摘要:民航新技术平视显示器原理和作用简介，国内民航的推广，THALES平视显示器组成。

关键词:平视显示器；增强型视景系统；作用

0引言

最近一段时期，民航引进了大量先进技术，平视显示器（HUD）和增强视景系统即是其中之一，本文结合THALES 产品对这一技术作以简单介绍。

1平视显示器原理及国内推广路线

平视显示器（Head Up Display），简称HUD，是60年代出现的一种综合电子显示设备，首先用到军用飞机上，80年代于麦道80系列飞机投入试用，近年来开始大规模投入使用。

它利用计算机图形显示技术将飞行参数、导航及报警信息，以图形和简单字符方式，利用光学部件投射到座舱正前方组合玻璃上的光/电显示装置上，信息投射在无限远处，飞行员从而无需将真实飞行环境在驾驶舱内二次聚焦成像，且信息以“正形投影”方式成像，所以飞行员可保持平视状态注视平视显示器上的飞行仪表和导航信息，根据HUD飞行指引FD（FLIGHT DIRECT）,HUD上的数据和风挡外叠加实景，及时修正飞行姿态，显著改善飞行品质和精度，减轻飞行员负担，提高飞行员环境感知能力（situation awareness），增强飞行安全。特别是民航客机在起飞和降落过程中，飞行员同时要操作飞机和低空联络，频繁的交错观察舱内仪表和外部环境，很容易注意力分散，动作不仔细，利用平视显示器可以提高着陆精度，提高其将成功率，而且平视显示器和增强视景系统的结合能实现低能见度起降，提高航班正点率，降低航空公司的运营成本。由于以上优点，ICAO（国际民航组织）建议各国民航当局将平视显示技术作为提高飞行安全品质的措施之一，并进行推广。我国民用航空总局在2012年发布了《平视显示器应用发展路线图》，中国民航分三步逐步推广HUD技术，第一阶段在2014年前，鼓励并支持航空运营人现役飞机加装并获得运行资格。30%的机场HUD运行前期评估，当评估符合运行条件后，在进近图中公布特殊I类运行最低标准和起飞最低标准。第二阶段，应在新购飞机上至少安装单套HUD设备，2018年底需要在50%的服役航空器上加装HUD系统，2017年底前，完成国内所有机场HUD评估，对设备，设施做相应升级，公布在I类仪表着陆系统上实施特殊I类，II类和起飞最低标准。在减少机场设施成本的同时，获得相同的运行优势，使机场具备更高的运行保障能力。第三步到2020年中国的航空运营人所有合格的航空器至少安装并运行单套HUD和EVS。所有改扩，新建机场合格I类运行跑道均应具备使用HUD实施II类运行的能力，经过评估后可具备III类运行条件，可根据运行需要在进近图中公布适用的最低标准。

2THALES平视显示器组成及部件功用

THALES平视显示器由HPU（HUD Projector unit），HCU（HUD Combiner unit）,PMM(Personalization Memory Moduel),HUDC(HUD Computer)和控制面板组成。HUD投射组件HPU安装在机长头顶板上，根据HUDC数据生成投射在HCU上图像，并且完成环境参数数模转换。HCU由一块显示图像的透明玻璃，一个收藏和放下机构，一个用于监测HCU机械位置校准的电子机械传感器，以及环境亮度器构成。HUDC是平视显示器系统的核心部件，它收集和处理飞机发送和HUD系统请求的数据，负责显示字符的设定，显示图形的处理，自检，自动补偿电子轴线，软件上传等功能。PMM存储电子轴线数据，用于保持HUD所显示的飞行信息与外部视景投影精准的匹配。控制面板安装在机长前面的遮光板上，用于HCU亮度调节及参数的设定。

3平视显示器的重要作用

平视显示器在飞机整个运行阶段：滑行，起飞，爬升，巡航，下降，进近着陆和滑跑都能发挥重要作用。

（1）飞机在候机楼滑行到跑道的滑行过程中，平视显示器可以实现场面导引，飞行员根据导引符号控制飞机在滑行道上安全，准确的滑行，在低能见度情况下滑行时，平视显示器与视景增强系统结合，帮助飞行员扩大观察范围，大大减少飞机在滑行道及交叉口发生的意外事故，避免滑错滑行道和跑道。对于繁忙的机场，可以有效调高整个机场的运行效率和吞吐量。

（2）飞行员在操作飞机起飞时，同时要观察仪表和外部视景，很容易在高速滑跑中因低头看仪表而导致的对外部视景的中断，从而发生危险，特别是在低能见度情况下的起飞。另外，利用HUD的迎角和仰角提示可以准确控制飞机姿态，避免擦机尾事故的发生。低能见度起飞导引是HUD 特有的功能，HUD利用FMGC产生的飞行指引信号指引飞行员实现低能见度的起飞。

（3）在爬升，巡航及下降等飞行阶段，HUD可以帮助飞行员快速识别异常和危险状态，避免危险事故发生，在空中防撞系统发出RA告警时，HUD可以直观地显示操纵提示符号，在飞行员不用低头看其他仪表的情况下，根据指引符号操纵飞机避开危险区域。

（4）在目视进近时，HUD显示的参考下滑道，飞行轨迹矢量能帮助飞行员做出正确的判断，减少飞行员负担，在仪表着陆进近时，使飞行员保持平视飞行，使飞行更安全。HUD降低了最小起飞和着陆天气标准，结合仪表着陆系统的运用，经过局方的特殊批准，航空公司可以在I类仪表着陆实施特殊批准的I类、II类、III类运行。目前国内大多数的机场只能实施传统的I类运行，在遇到恶劣天气的情况下，飞机不能满足运行最带天气标准，从而造成大面积的航班延误。HUD可在I类仪表着陆系统上降低最低标准，中国民航批准的HUD运行标准为特殊批准I类（RVR 450米，决断高度45米）。

增强视景系统就是把机载红外传感器或者毫米波雷达给出的图像和飞行以及导航数据重叠在平视显示器上。由于红外传感器的成像受云、雾、霾、雪、夜间等气象条件的影响较小，因此，在目视能见度受限的情况下，利用增强视景系统能够增强飞行能见度，提高飞行环境感知能力，使飞机具备全天候起降能力。

4结束语

随着民航科技的进步，未来几年必然会出现一个技术大的飞跃，作为一个一线技术人员，我认为随时跟踪新知识，新技术还是很有必要的，最近分局举办民航新技术讲座，粗略了解下HUD和增强视景技术，望大家指正。endprint