民航领域HUD技术浅析

李宇涵

摘要：随着科学技术的发展，以及高新科学技术在民航领域的应用，越来越多的新民航科技将引领着我国民航事业的发展，民航业也将越来越安全越简化。科技是生命力也是生产力，平视显示系统技术的运用很好的体现了这一点，而且在民航系统现在、未来都是需要继续发展并且推广的。本文介绍了HUD技术在军事领域的产生，并在汽车、民航领域的应用。同时，对民航领域的HUD相关技术作了说明，阐述了HUD与其它航行新技术的结合及发展。

关键词：HUD 民航 航行新技术

平视显示系统（Head-up Display），简称HUD，是我国民航现阶段也是未来我国民航科技发展规划的重点推广核心技术。平视显示系统的功能特点是：在外部情景图像上叠加投影显示出重要的一些飞行相关信息，包括：航空器的飞行各项参数、运行姿态信息、能量显示、导航等，并且一些特殊的预警信息，比如：TCAS安全区、迎角限制、擦机尾余度等等。平视显示系统的使用在一定程度上缓解了飞行员的操作压力，因为飞行员在航空器运行操作中不再需要俯视，即可从前方的组合器中看到航空器的有关信息，也增强了情景意识对于航空器操作提高了精度。有利于航空器空中运行安全，保障了航班的准点到达。HUD技术在民航中的应用促进民航运行生产力，也减轻了相关工作人员的工作压力负荷，此项技术如果被大力长期发展推广，对我国民航的整体发展起到很大的推进作用。

1 HUD发展简介

平视显示系统的技术起源来自军工业的发展，平视显示技术的发展在军工业内提高了军用航空器的作战性能，加强了战斗力。后来该技术被民用行业引用，特别是民航领域的利用，大大促进了民航业的发展。

1.1 HUD在军事领域的应用

Head-up Display始于第二次世界大战之时，当时军用航空器上的反射瞄准镜应用的是没有时差的光学瞄准。最早期是在瞄准镜内投射一定信息：比如在瞄准镜里投射航空的转弯率和速度等相关信息，加强了“十字线”瞄准，在移动性目标的射击上可以增强命中率，操作者更容易精确操作。然后跟随技术的进一步提高，各多层面的信息被投射进入，后期的平视显示系统能够依据航空器迎面角度和空中速度来进行射击瞄准，提升了空战战斗能力。

现在的平视显示系统的航空器运行轨迹指引与早期的军事投弹瞄准镜很像，都是对操作显示系统与操作者进行融合。

目前平视显示系统在军事内被广泛应用，特别是在战斗力以及攻击性飞机上的利用极大的增强战斗力射击率。平视显示系统能够为飞行员投射各种各样的作战参数，还与飞机上的火力控制系统进行整合，很大程度加强了飞行员的操作打击精准度和力度。现在军工里Head-up Display已经逐渐向Helmet Mounted Display过渡发展，Helmet Mounted Display即头盔显示系统就是可以将相关数据信息、控制信息直接于飞行员的头盔前方玻璃进行投射，更加简化了飞行员的操作，加强了精准性和战斗反应能力，提升整体战斗力。

1.2 HUD在汽车行业的应用

二十世纪八十年代，通用车型装配了平视显示系统的一些安全设置。发展至今，几乎所有的豪华车型都应用了平视显示系统技术，比如：宝马公司将Head-up Display技术应用在汽车显示上（可以于驾驶员视线前两米处进行全彩的半透明信息投影，根据速度、油量、转速等信息的种类进行色彩区分，而且还带有行人预警功能，结合了汽车导航、夜视等组合），宝马公司称，带有平视显示系统的汽车要整体速度比没有平视显示系统的汽车提高一半。

1.3 HUD在民航领域的应用

平视显示系统技术于民航领域的利用始于1987年的美国航空客机，当时阿拉斯加航空公司机队的二十三架波音727-200的客机配装了HGS，解决了ⅢA型标准运行的手动着陆，也为航空器在比较复杂的地形以及在复杂的气候条件下的运行解决了很多难题。

2 民航领域HUD相关技术

平视显示系统技术在民航领域的发展很快，并且进一步与其他航空运行方面的技术进行了再次融合，对于航空器的飞行员操作带来了极大的便利，也加强了航空器的运行安全保障，减轻了飞行员的工作负荷。下面就将航空领域平视显示系统技术与其他技术结合后产生的新技术进行介绍。

2.1 HGS（Head-up Guidance System）平视引导系统

平視引导系统（HGS）是罗克韦尔·柯林斯公司的一款注册产品。能够将一些重要的信息数据于外界的影视显示上进行叠加投影。产品的特性很明显（信息与图像是完全叠加的/显示于无穷远/提供航空器的全程运行引导，比如：着落、滑行、起飞等），对于航空器的运行起到很大的保障。

2.2 EVS（Enhanced Vision System）增强视景系统

EVS即增强视景系统，为航空器提供外视景象（以电子方式经传感器产生或者增强的图像）。譬如：红外前视仪、毫米波雷达等。

2.3 EFVS（Enhanced Flight Vision System）增强飞行视景系统

EFVS增强飞行视景系统，能够把前部的环境地图情景展现给航空器飞行员，包括地图范围内的一些障碍物体（人工或者自然的）的位置信息和高度等信息。

2.4 SVS（Synthetic Vision System）合成视景系统

SVS合成视景系统，该系统利用机载数据库，生成虚拟的景象（包括障碍物）以及三维地形图，然后通常是以下显上的形式进行呈现，并且与精密的卫星导航系统相连接，不仅能为航空器的运行提供外界情景状态，还能引导航空器在空中安全的运行。合成视景系统能与空中防撞系统、地形回避系统、气象数据链等相连接，具有实时报警提示功能、气象预警。在能见度比较低的情况下，依然可以引导航空器进行起飞或者降落。增强飞行视景系统和合成视景系统的区别：增强视景系统是以电子的方式经电脑合成形成图像呈现。而合成视景系统是实时的图景呈现，依靠数据库支撑，通过卫星导航系统连接，使图像与数据精确叠加。

3 结语

HUD技术作为一种航行新技术，来源于军工，并引入到民航领域。是未来中国民航主要推广的航行新技术之一。它的引入将提高飞行员的情景意识和飞行品质，促进运行安全;同时也提高民航的全天候运行能力，减少航班延误。这对航班密集、运行条件复杂的中国民航来说，将会带来丰厚的运行收益。科技是新的生产力，希望以后越来越多的科学先进技术，被引入到民航领域给未来的民航运输业带来新的翻天覆地的变化，在越来越简化而安全的操作中，让整个民航有序的运行。

参考文献：

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[2]费益，季小琴，程金陵.平视显示系统在民用飞机上的应用[J].电光与控制，2012，19（3）.

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