1引言
随着现代计算机技术和电子信息技术的飞速发展，驾驶舱显示系统已逐步由繁琐的机械仪表转变为智能数字仪表显示，实现高度综合化、智能化。利用大屏幕显示器对平台信息进行综合显示，给飞行员提供一种大视野、更详细的参数显示。显示画面内容将更丰富、更全面，这将对画面设计、仿真设计、机载软件设计以及训练模拟器设计提出更高要求。目前，各类主流飞行器的驾驶舱显示画面在画面设计、仿真设计、机载软件设计以及模拟器设计过程中，普遍采用基于文档和口头交流的方式进行信息传递，这势必导致最终的机载软件以及模拟器与设计源头不一致，为了解决这个问题，在实际运营过程中，需反复沟通、协调，反复进行试验和调试，不断完善文档，带来了大量人力、财力等资源成本，且不能完全保证设计源头的思想被正确和全面表达出来。鉴于此，本文提出一种基于模型驱动的驾驶舱显示画面一体化设计方法，利用VAPSXT对显示画面建模，采用模型来表达和传递显示画面（UML逻辑设计，XML语言存储），并将该方法成功应用到某型直升机上。
2画面建模
2.1画面设计
系统设计根据各类显示需求，对所有符号和画面建模，为方便管理符号库和各个画面，从下到上依次规定显示符号层级：符号库→组件库（含组件和符号库）→画面库（含符号库和组件库），显示画面（示例）见图1所示，驾驶舱显示画面由各个画面共同构成，其中符号库由各类最小显示单元符号组成，包括：地平仪、指示空速、无线电高度表、气压高度表、升降速度、罗盘、字符串等。采用Presagis公司开发的下一代动态、交互、实时和图形化的人机界面开发工具VAPSXT对驾驶舱显示画面建模，定义每个符号/画面的属性及外部接口，形成动态显示符号/画面库，用文件夹进行管理（用UML逻辑设计，用XML语言存储），地平仪符号（示例）见图2所示，对应文件夹见图3所示。数据库采用一个大的工程StandardRootProject，符号库、组件库、画面库采用Subproject，如需融入自定义代码设计，采用AdvancedObjects，通过建立Class和CodedImplementation实现更复杂更高级功能；显示画面的管理采用Subproject，包含项目所有画面演示或所需画面演示的Format。符号库采用GraphicalObject/Container/ClipboardObject,如果需要做辅助仿真或者计算，采用Calculator。数据收发采用DataSender/Receiver，每个画面/符号库/组件内部调度可以通过StateChartProperties实现，数据流通过DataFlow实现，内部转换采用InternalTramsitions实现。
2.2动态仿真数据设计
为实现显示画面自动仿真验证，达到所见即所得，符号/组件/画面应包含数据源控制参数，包括：外部值驱动、自身仿真值驱动、输入特殊值静态控制；符号/组件/画面设计对应自身仿真数据库，数据类型包括：三角波形、斜坡波形、矩形波形、随机波形，当仿真模型不满足要求时，可自定义算法进行仿真，通过Calculator并融入自定义代码；每一个符号/组件/画面自带放大缩小功能。符号/组件/画面由外部接口控制其用自身仿真库数据驱动显示或者实时显示外部输入值或者静态保持某一个状态，默认使用外部驱动。当采用自身仿真数据驱动显示时，显示效果如图4所示。
2.3标准接口设计
为了使设计的符号/组件/画面成为标准符号库/组件库/画面库，便于模型传递，采用统一的标准接口设计。显示画面属性包括：位置参数、放大缩小参数、数值参数、有效状态、颜色参数等，如图5所示。可控参数做成外部输入接口（有效位、字体大小、线宽、颜色、Value值、枚举等）；状态统计信息做成输出接口（图形的宽度、高度、操控值等），Access定义为Input、Output、InputOutput等，Type选用已具备含义的类型；所有外部输入输出变量必须在画面中用DataObjects进行中转传递，根据需要使用DataFlow、InternalTransitions、StateChart；显示画面定义好全状态，按情形可以包括符号的全刻度、无数据状态、故障状态、极限状态、超限状态和叠加视频状态；画面中的“字”与“图形”分开定义，建立不同的组；显示画面既可以使用自带的仿真数据进行动态显示，也可以接受外部参数驱动显示，通过一个变量进行控制（Simulat）。规定标准事件输入输出接口，如图6所示。事件输出Events，包括按键输出、状态改变输出、倒计时输出、特殊响应输出等，Type类型根据实际需要设计传递参数（Void为空类型）；事件输入Operations，用于批量操作处理，例如：复位功能Reset（void）。
2.4人机建模
利用VAPSXT，将所有显示画面（包含UML信息的对象）导入Format中，利用StateChart完成画面调度管理，如图7所示，利用Group组属性、StateChart状态图、DataFlow数据流、InnerTransitions内部转换等功能，最后根据代码生成功能，生成相应的C/C++代码，利用VAPSXT的CODEnGENTarget设置平台配置文件，生成应用软件。
3模型传递
显示画面的VapsXT工程结构如图8所示，系统设计师将所有显示画面模型化，并定义外部输入输出接口、仿真模型、画面调度以及显示逻辑，可用于画面设计、仿真设计、机载软件设计以及模拟器设计过程中的模型传递，实现信息100%无损传输，如图9所示。
4结束语
文章结合工程应用提出了基于模型驱动的驾驶舱显示画面一体化设计方法，将驾驶舱显示画面的显示逻辑和调度关系建模，定义外部输入、输出接口，并设计自身仿真数据，在画面设计、仿真设计、机载软件设计以及训练模拟器设计过程中，采用模型来表达和传递显示画面，替代以前基于文档和口头交流的方式的信息传递，保证信息100%传递，且不丢失，该方法准确有效、实用性强，保证了信息传输的完整性、快捷性和唯一性，使最终的机载软件和训练模拟器与设计源头保持一致，有效缩短型号研制周期，保证设计质量。
参考文献
[1]王行仁.飞行实时仿真系统及技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.
作者:佘巧燕 汪海涵