电子飞行包的设计与实现

杨忠斌 胡宝雷 吕明钊 秦琪 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所

1 引言

本文安排如下：接下来一节介绍电子飞行包的主要功能性能；第三节介绍电子飞行包的设计实现；最后给出了本文的结论。

2 电子飞行包的功能性能

2.1 主要功能

根据飞行员的使用需求，电子飞行包的主要功能[2]定义如下：

a.飞行卡片功能，该功能替代原纸质卡片功能，可以对包中存储的书籍、资料、检查单、特情处置和其他飞行卡片进行查找和阅读，并可进行飞行卡片的制作和编辑，并具备快捷键查阅功能；

b.数据加卸载功能，通过数据接口实现与地面计算机的数据加卸载，从计算机中导入飞行卡片、航线、文件、音视频资料和其他需要的资料；

c.加密功能，为保证飞行数据的安全性，提供开机加密和数据加密两种加密方式，有效的提高数据安全性；

d.亮度调节和昼夜模式切换功能，为保证飞行员在昼/夜间或光线强/弱变化时的目视舒适度，提供亮度自动/手动调节功能和昼夜模式一键切换功能；

e.语音录制、音视频播放和书籍阅读功能，提供语音录制、音视频播放和书籍阅读功能，可作为飞行员在地面提供学习娱乐的工具；

f.北斗2+GPS导航功能，提供辅助导航功能，可结合机载导航设备进行精确导航，并可对任务航线进行规划和编辑。

2.2 主要性能

电子飞行包的主要性能如下：

a.供电：工作电压3.3V~4.2V，充电电压5VDC/2A，电池容量5000mAh，连续工作时间不小于8h，电池使用寿命为三年或500次充放电；

b.显示：分辨率1024×600，显示尺寸7英寸，显示亮度0.17~350cd/m2；

c.主要硬件配置：CPU 1.4GHZ*4，内存2GB，存储容量64GB。

3 电子飞行包设计

3.1 组成

3.1.1 设备组成

电子飞行包主要由包和绑带组成，包背面有固定绑带的锁扣，可通过绑带固定在飞行员腿部，方便机上使用。

3.1.2 主机组成

飞行包主机由核心主板、显示屏、触摸屏、光传感器、北斗2+GPS模块、天线、可拆卸电池、电源变换器、按键、麦克风、扬声器、外壳等组成，其设备组成及内部接口关系如图1所示。

图1 电子飞行包主机组成图

3.2 设计

3.2.1 硬件设计

电子飞行包的工作原理类似于平板电脑，加电后启动安卓操作系统，并进行硬件自检测，产品预装有应用软件，用户可通过主界面上的应用程序图标选择要运行的应用软件。

电子飞行包由可充电锂电池供电。处理器模块完成所有的数据处理功能，是电子飞行包硬件的核心模块。处理器上集成了处理器、存储器、接口驱动电路、音频电路、光感应电路、北斗2/GPS模块等多种功能电路，操作系统及应用软件驻留在处理器的存储器上，系统加电后对各设备进行初始化和工作状态的扫描。系统启动完成后，显示主界面，用户可通过触屏或机械按键进行各项功能的操作。

北斗2+GPS天线接收卫星信号，向主控模块输入射频信号，以实现北斗2+ GPS定位功能。按键通过传感器采集按键信息，通过I2C总线向主控模块传输控制信号，主控模块对控制信号进行响应，以实现按键操作。触摸屏通过传感器采集按键信息，通过I2C总线向主控模块传输控制信号，主控模块对控制信号进行响应，以实现触屏操作。显示屏是电子飞行包的显示接口，处理器通过LVDS总线将图像数据传输到显示屏上，显示屏对图像数据进行显示，以完成图像信息的显示、亮度调节、昼夜模式切换等功能。

3.2.2 软件设计

电子飞行包软件包括操作系统和应用软件。

操作系统基于android4.0系统，并根据电子飞行包的硬件特点进行修改，以满足产品的使用需求。

电子飞行包应用软件主要包括飞行卡片软件、数据加密软件、视频播放软件、图书阅读软件、语音录制软件、地图作业软件和导航软件。

3.2.3 外观及结构设计

由于机载环境内部空间狭小，对电子飞行手册外形的尺寸和整机布局要求较高。为方便飞行员使用电子飞行手册，不妨碍驾驶，电子飞行手册的尺寸及按键布局充分考虑了实际需求，主要进行了以下设计：

a.常用按键设置在电子飞行手册左侧面及下部，当其固定于左腿时，方便左手快捷操作，既不遮挡屏幕，又不干扰飞行驾驶；

b.电子飞行手册通过弹性材料固定于腿部，并可通过预留卡扣进行附加防脱保证，此种方式既方便拆装又能防止脱落；

c.电子飞行手册壳体采用双色注塑工艺，边角全部进行了圆角处理，增强了其防震抗摔能力。表面咬花处理可防止划伤及在使用时增大摩擦，防止滑落；

d.按键设计及布局符合人体工程学要求，操作便利，手感清晰。按键文字通过丝印及镭雕工艺可满足白天和夜间使用，方便夜间操作；

e.整机壳体选用PC/ABS材料：这种改性塑料比单纯的PC和ABS性能更好，抗冲击性提高，耐热性提高，硬度提高，耐高温性、耐热老化性、高抗冲性及薄壁产品的高刚性等，可有效提高产品的环境适应性水平。

f.由于飞机座舱电磁环境复杂，电磁兼容性设计对电子飞行包稳定可靠工作至关重要，因此采取在触摸屏内表面镀ITO薄膜，在电源管理、充电管理、主控芯片上加屏蔽罩，连接器及连接线的屏蔽、去耦设计；为减少电源线和信号线上的传导干扰，所有的电连接器均采用屏蔽连接器等措施提高电子飞行包的电磁兼容性。

4 总结

随着技术的不断发展和进步，手机和平板电脑等便携式电子终端产品的功能和性能越来越强大，应用的领域也越来越多。电子飞行包在便携式电子终端产品技术的基础上，通过特殊设计增强产品耐环境适应性和电磁兼容性的能力，并通过开发专用软件和符合飞行员操作的外观设计将便携式电子终端技术应用到航空领域，是一种成功的尝试。