显示监控系统

2024-09-24

显示监控系统(共12篇)

显示监控系统 篇1

0 引言

近年来, 随着计算机技术的飞速发展, 普通的二位显示系统已经不能满足人们在生活、工作、学习、娱乐中的需求, 而日渐成熟的三维立体显示技术越来越受到人们的关注并得到了广泛应用。现如今裸眼立体显示技术已经在医疗[1,2]、广告[7]、娱乐[8]及视频通话[3,4,5]等方面有了实际应用。然而, 若要将地理信息系统这种庞大数据在裸眼立体系统上显示出来并对其进行实时查阅, 以往的裸眼立体显示系统便显得并不是很合适。本文介绍了一种通过大尺寸、多视点、可实时处理的裸眼立体显示系统来展示GIS信息的方法[6,11], 它可以帮助观众更高效的获取3D GIS信息, 增强观众对空间位置的感受。本文重点讲述了如何对自由立体图像进行同步处理以及在多视点自由立体显示屏上对多个图形进行校准的方法。

1 系统的硬件配置

如图1.1 所示, 整个投影系统由PC系统, 投影仪阵列和多视点自由立体显示屏构成。[8]PC系统由24台PC机构成, 其中1 台为主机剩余23 台为从机共同控制24 台投影仪。投影仪阵列是有24 台投影仪组成4*6 的投影仪矩阵。本系统中的PC机的CPU均为Intel (R) Core (TM) I5-4460, RAM容量为8GB, 网络总带宽为1Gbps , 投影仪所采用的分辨率均为1280*800。[3]

2 多视点图像的同步

2.1 多视点图像的渲染

通过不同的投影仪投出不同的图像形成多视点图像。通过3D引擎 (如Open GL或Direct X) 渲染出的图像由虚拟摄像机的视图矩阵和投影矩阵决定。如图所示。3.3, 代表观众的左眼和右眼的位置。虚拟世界中的虚拟摄像机左视区应符合现实世界中的视域。右视区拟摄像机的视域在虚拟世界应该与现实世界中的视景体。根据文献[8], 虚拟摄像头的设置必须满足公式 (2.1.1) :

O代表眼睛的位置。

假设点O到平面ABCD的距离是Ds;对称视锥O'A'B'C'D'的视图矩阵是Mv透视矩阵是Mp, 视点变换矩阵是Mvp, 虚拟世界中点p的世界坐标是 (x, y, z, 1) 。在由虚拟相机渲染出来的二维图像O'A'B'C'D'中点p的坐标是p•Mv•Mp•Mvp。

由以上条件, 我们得出点p在Pl' A' B 'C ' D' 中的坐标可由如下公式导出:

通过公式 (2.1.2) 可知通过对称视锥体可以推出不对称视锥体, 新视点的试图矩阵是, 透视矩阵是。这样一来我们可以根据水平视差和全视差的不同情况利用公式 (2.1.2) 进行多视点虚拟相机的设置。本文采用的系统中有24个视区, 通过局域网每个视区的虚拟相机共用DCBAO'''''虚拟相机视图矩阵。当三维地理信息系统的场景发生变化时, 系统的主机将虚拟摄像机的视图矩阵和透视矩阵发送给每个从机。

由于24 台投影仪24 台不同的电脑控制, 所以每个视点的图像渲染所需的时间可能会不同。如果不同视点图像渲染所用的时间过长, 那么我们的双眼就会观察到不同时刻的图像。为了防止这种情况出现, 我们需要考虑在对静态数据和动态数据进行处理时可能出现的不同步的情况。

本系统采用osg Earth三维地形引擎这一包含节点树结构的引擎来处理三维GIS系统, 如图2.1, 包含一个根节点和两个子节点mapnode和mobilegroupnod e。mapenode管理GIS栅格数据和矢量数据等静态数据。mobilegroupnode管理地理空间中移动的对象, 例如飞机、汽车等等。

2.2 栅格数据与矢量数据的同步

多细节层次 (level of detail, LOD) 技术已被广泛应用于三维GIS栅格数据和矢量数据的快速加载。首先, 栅格数据依照必应地图 (Bing Map) 公约转换为瓦片地图格式。其次, PC客户端使用osg Earth引擎加载瓦片地图渲染自身视点图像。由于虚拟相机位置的不同, 可能会产生不同程度栅格数据, 不过因为同一地区的栅格数据的不同只是分辨率不同, 所以从观察者的角度很难看出不同视角上不同缩放级别的差异。

基于以上分析, 对于栅格数据和矢量数据等静态数据, 我们只需考虑虚拟相机的同步。因为模型视图矩阵和投影矩阵的数据大小是256 字节, 所以由网络传输引起的延迟时间可以被忽略。假设三维GIS系统显示时的帧率是60Hz, 那么所需的传送速率为15360字节每秒, 仅仅占了系统的网络带宽1Gbps的0.01%。因此, 并不需要考虑网络的时间同步机制。PC客户端只需要读取最新共享的试图矩阵和投影矩阵并来渲染三维GIS场景的新一帧就可以了。如图2.2.2。

2.3 三维GIS系统中移动模型的同步

三维GIS中的空间的每一点都有其当地的坐标系和相对于世界标系的变换矩阵MGL。X轴指向东;Y轴指向北;Z轴平行于地球中心与坐标系原点的连线。假设在三维地理信息系统中有许多飞机在不同位置飞行。如图所示, 图2.3.1 每架飞机都有自己的局部坐标系kmn , 相对于当地的地理坐标系的变换矩阵为MBL。螺旋桨局部坐标系pqr相对于飞机局部坐标系的变换矩阵为MSL。因此, 变换矩阵形式的螺旋桨局部坐标系到世界坐标系是MGL*MBL*MSL, 如图2.3.2。在osg Eart中, 每个变换矩阵对应一个矩阵变换节点。

这样以来, 在系统中利用主机向从机发送所有的当前视锥体下需要调整的变换矩阵和它的节点名称, 变换矩阵按照名字来依照折半插入法进行排序。PC端就可以通过搜索节点的名字来设置相应的变换矩阵节点。

3 显示校正

本系统通过24 个投影仪从不同位置将不同视点的图像进行投影来获得视差图, 但是由于投影仪摆放位置的不同, 会因为透视效果使图像发生扭曲。如果不对图像进行校正, 最多只能得到一个正确的图像, 投影形成的均是不规则四边形。如图3.1

现在将两个投影仪都视作一个点, 那么在XOY平面内, 投影仪A投出的点 (x, y) 到投影仪B投出的点 (X, Y) 的变换关系为,

有图也可看出, 可通过四对点, (A, A’) , (B, B’) , (C, C’) , (D, D’) , 对投影仪B进行校正。这里通过GLSL脚本在GPU中对图像进行校准, 先由Open GL渲染三维GIS数据的帧缓存对象 (FBO) , 再由GPU读取FBO作为纹理校正, 最后输出最终得到的图像到屏幕, 见图3.2。

4 结论

就目前所采取的方法而言, 同步上并不会出现可以被人眼可以观察到的问题。但是在图形校正上由于投影阵列距离显示屏为4m, 屏幕尺寸为2m*1.25m, 而投影仪的分辨率仅为1280*800, 导致每像素点在屏幕上线度为1.5mm, 并不能忽略不计且并不能整除投影仪之间的距离, 所以目前的校正并不是完美效果仍会产生垂直视差。这也是下一步需要解决的问题。

摘要:为了达成显示动态三维地理信息系统 (Geographic Information System, GIS) 场景的立体视差和运动视差的目的。本文讲述了如何利用投影仪阵列构成的多视点自由立体投影显示系统, 重点阐述了三维GIS信息的在PC端的同步传输以及投影图像的校正。并以此方法构建的系统在展示GIS信息时得到了较好的裸眼立体视觉体验。

关键词:多视点自由立体显示系统,GIS信息同步,图像校正

参考文献

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[2]林正, 宋恩民, 立体显示在医学领域中的应用[J].生命科学仪器, 2013, (Z1) :p.63-73.Zheng Lin, Enmin Song, Application of stereoscopic display in medical field[J]Life Science Instruments, 3013, (z1) :p63-73.

[3]陈龙龙, 管声启, 马柯, 等.大型集团企业视频会议系统设计与应用[J].软件, 2014, 35 (5) :40-44.

[4]刘兴华, 奚宏生.视频业务的分布式协同接入控制建模[J].新型工业化, 2013, 3 (1) :68-78.

[5]张阿静, 温向明.基于MPEG4视频流的Qo E质量预测模型[J].新型工业化, 2011, 1 (11) :11-16.

[6]Tianqi Zhao (赵天奇) , Xinzhu Sang (桑新柱) , Xunbo Yu (于迅博) , Xin Gao (高鑫) , Peng Wang (王鹏) , Yangdong Liu (刘养东) , Songlin Xie (谢松林) , Binbin Yan (颜玢玢) , Chongxiu Yu (余重秀) , and Daxiong Xu (徐大雄) .High dense views auto-stereoscopic three-dimensional display based on frontal projection with LLA and diffused screen[J].CHIN OPT LETT, 2015, 13 (1) :011001-011001.DOI:http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?uri=col-13-1-011001.

[7]Chantal N.de Boer, Ria Verleur, Ard Heuvelman, Ingrid Heynderickx., Added value of an autostereoscopic multiview 3-D display for advertising in a public environment.Displays, 2010.31 (1) :p.1-8.

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[11]Gao X, Sang X, Yu X, et al.Aberration analyses for improving the frontal projection three-dimensional display.[J].Optics Express, 2014, 22 (19) :23496.

显示监控系统 篇2

——多媒体信息发布精简方案

上海禾鸟电子科技有限公司

二○○八年十月

第1章 方案概要

要点:

1、总局通过现有网络对所有邮政网点同时发布各种信息,(牌价、服务信号、通知、天气等),并能随时更新汇率数据等。

2、在网络带宽容许的情况下,此系统可以实现视频会议。

3、分局发布的信息通过网点的一台电脑或专用的媒体播放器进行接收,把这些信号送至显示屏、触摸屏、LED屏上。

4、总局也可以分别发布不同的信息至任意网点,并在显示屏、触摸屏、LED屏上显示。

5、网点媒体播放器无需人员操作,全部由总局控制。(也可以受权,由网点发布信息)增加了信息发布的安全性和易用性。

6、网点显示屏采用42”或50”液晶显示器或等离子显示竖立安装(象画框),高清图像,漂亮美观,增加了网点大厅的整体美观,同时显示的背景可以随时更换,并可同时音频信号输出,作为背景音乐。能使客户有新鲜感,观看率提高,增加了信息的作用。也可以在客户等待处安装多台小显示屏。

7、LED屏安装网点门面,条幅安装,主要用于文字显示。

8、总局发布的信息,不占用网络资源。随时更新的外汇牌价等文字信息这占用很小的网络资源,不影响正常业务数据传输。

本项目方案根据邮政网点的需求和实际情况,并融合了媒体发布对本行业的信息宣传平台的认识和理解而制作的。我们的目标是:

共同努力,建设业界一流的邮政网点宣传平台!!

项目实施背景

邮政营业网点服务有邮政银行与邮政业务,与专业的银行又有不同之处,邮政有更多的服务项目,更需要一套信息发布系统向客户进行宣传。此系统是与客户进行业务宣传办理和互动沟通的主要途径,邮政营业网点客户服务的质量决定了邮政银行与邮政业务获取客户资源的能力,因此,邮政总局为积极推进个人金融业务的营销与邮政业务的发展,以及提升客户服务水平,在网点构造一个全局统一的个人业务宣传平台,充分利用邮政网点内客户在等待时间办理邮政业务时,为客户提供一个更加人性、轻松、愉悦服务环境的同时,将邮政银行与邮政

业务的业务知识、产品服务、企业形象等内容展示给客户,支持邮政银行与邮政业务的开拓和发展,达到合理利用网点营销资源、节约网点分散营销成本的目标。

 系统优势方面:

 便捷的节目制作:人性化的系统操作界面,无需专业媒体制作知识,屏幕

任意切割组合,另有大量的精美模板供制作选择。

 绚丽的播放效果:各类动态画面切换效果,生动、新颖、美观的向客户展

示播放。

 严谨的权限管理:操作用户统一管理,各种管理权限功能合理分配,最大

程度上能满足分级应用,达到最优化管理流程。

 安全的系统运行:统一的网点播放信息数据来源,特定的分级别操作人员

制作、管理、监控,并对所有播放节目进行文件加密,最大程度上保证信息内容安全、准确、及时。

 强大的系统扩展:系统可满足用户定制化需求,可与排队叫号、LED跑马

屏、ATM机、短信互动游戏等系统对接,支持多种信息 格式,并可改造并兼容现有的网点LED屏。

系统达到的目的: 邮政网络宣传平台建设项目的实施,将使邮政总局实现提高营业网点各类金融业务、邮政业务等信息发布工作效率、降低客户服务成本、为客户提供及时的客户关怀与服务,与客户之间建立一种长期的、互惠互利的关系;更好地把握市场,赢得更强的竞争优势,让客户处处体会到邮政为客户所提供的贴心服务,以此来提升邮政和产品的品牌形象,从而使邮政业务网络宣传平台建设项目成为邮政战略发展的有机部分,并为实现邮政银行与其它银行竞争优势。为邮政业务的战略目标贡献力量。

系统概要

新一代的邮政信息发布系统为邮政总局构建了一套“总局集中制作管理,网点即时信息发布”的多媒体信息发布系统。有效发布金融信息、内部通知、员工培训,形象展示,滚动字幕等内容,在网络带宽容许的情况下实现视频会议、网络培训等。使内部员工和客户获得更加丰富独特的信息服务,提升邮政网点的营销和服务水平,增强品牌形象。

系统架构

系统利用原有邮政网络架构,使管理平台与服务器相对分离,用户只需通过邮政内部专用网登陆服务器端即可完成内容设计并发布,节目通过网络传输到各播放端(网点),进行本地播放。

系统架构图

 系统管理端:主要是制作节目、发布节目、审核管理、系统监控、播放

日程管理、系统权限管理等功能;

 网点播放端:主要是部署节目、播放节目、现场查询、插播消息、网点

监控等功能;

第2章 系统功能

1. 实时插播功能

通过服务器端(总局)可以临时插播图片、视频、字幕等新节目,这样有利于应付各种突发情况。

系统支持紧急通知播放功能,紧急通知由发布管理端(总局)发布。当紧急通知发送到播放终端时,播放端将在播放画面的最前面显示通知,显示通知的区域可以设置,紧急通知可以支持大量文本。

为方便各单一营业网点在突发情况下,快速发布自己营业网点的个性化信息,系统播放端(网点)也设计插播功能,可在权限条件下,不经过审批就可在部分屏幕块上发布信息,如滚动文字等。

2. 定时开机、关机或休眠

系统可设定定时开关机或休眠功能,减小网点管理工作量。3. 远程音量控制

系统可远程控制网点播放端音量大小,据网点实际情况进行音量及时调控。

4. 显示效果

 一机一屏或多屏显示,支持页面任意分割,节目元素可随意拖拉,实现各个区域显示不同的播放内容。 支持视频、图片、滚动字幕的播放;

 支持视频、文字、图片等内容的分区显示以及在同一区的循环显示;  支持同屏分区显示不同节目;可任意设置分区数;  节目支持各常规分辨率,并可自定义分辨率。 支持横、竖屏播放。

 节目设计、制作方便快捷,所见即所得,可预览节目。 最多支持一个播放端设备同时输出不同的四套节目。5. 画面动态切换

系统设计了以下多种画面切换效果,使动态画面更亮丽,更易吸引客户眼球,提升宣传效果:

1、矩形缩小

2、矩形扩大

3、圆形缩小

4、圆形扩大

5、下到上刷新

6、上到下刷新

7、左到右刷新

8、右到左刷新

9、竖百叶窗

10、横百叶窗

11、错位横百叶窗

12、错位竖百叶窗

13、点扩散

14、左右到中间刷新

15、中间到左右刷新

16、中间到上下

17、上下到中间

18、右下到左上

19、右上到左下 20、左上到右下

21、左下到右上

22、横条

23、竖条

24、随机效果

6.可显示的外部数据信息

 存贷基准利率  外汇市场行情  黄金市场行情  股票证券指数

 期货市场行情  中国债券指数  基金净值行情  其他定制„„

7. 扩展功能

系统可通过与内部其它系统的接口,实现以下功能扩展:  接入营业网点现有的触摸屏;  接入营业网点现有排队叫号系统;

 接入营业网点现有各种液晶电视屏、等离子电视屏;  接入营业网点现有的外置跑马屏;  接入营业网点现有的LED利率屏。

8. 信息点播互动

客户通过遥控、触摸的点播形式对所需要了解的相关节目信息进行点播,系统自动统计并反馈各类节目信息点播率,为营销部门提供有效的“客户关注率”统计数据和有利于对近期业务推广计划做出优化调整。

第3章:应用场景

邮政可以借助这一平台宣传自己的特色优势,及时向用户宣传最新业务介绍及公告,推出便民、利民的新举措,为用户提供“温馨、便捷、优质”的服务,时尚、科技的外观设计,大大提升邮政高科技形象。可以在现有的网络平台上实现各业务部门及营业网点面向客户的业务宣传、公告信息、实时行情、营销活动、金融动态以及面向员工及客户群体的视频培训等各项功能。既可以在白天营业期间播放宣传片,发布实时信息、发布紧急通知等,还可以在营业外时间对内部人员进行业务培训、或者转播总局的视频培训等信息,通过该系统可以满足各项业务需要。

a)形象宣传

邮政可以借助营业网点液晶电视这一平台以视频、动画、文本以及电子海报等形式任意组合播放邮政文化形象及业务服务宣传节目,全方位加强营业网点视觉形象以及增强业务宣传效果(并可结合营业网点LED显示屏);

b)金融业务信息

节目制作可添加系统自动获取的各类金融实时信息统一网关数据,网点播放端即时获取即时数据:

存贷款基准利率

外汇行情

基金净值

国债行情

黄金净值

股票行情

期货行情

c)柜台业务拓展

消除客户排除等待所产生的烦躁心情,让客户全方位了解银行业务,提高客户满意度,并提升银行业务量;

业务宣传

d)各类银行通知公告

各网点相关管理部门可自行发布网点通知、公告等节目信息,及时向用户公告银行网点个性通知,如:温馨提示、服务收费公示、服务规范公示、紧急通知等:

通知公告

温馨提示

天气预报

e)点播互动反馈

客户通过遥控、触摸点播所需要了解的相关信息,系统自动统计并反馈点播率,为金融营销部门提供有效统计数据:

客户点播

f)业务会议培训

在非营业时间,可将培训内容指定发布到各个网点(可实时直播),按各分行、支行或营业网点的具体安排开展业务培训。

会议、培训视频直播

g)广告增值运营

营业网点拥有庞大的客户群,在许可条件下,银行可借助“液晶互动系统”发布相关银行内部或外部银行相关业务广告信息发布,如:房产销售、汽车销售、保险销售等广告信息,方便客户、推广业务同时创造经济效益。

汽车销售

h)其它系统整合

结合排队叫号系统功能,将排队叫号信息同步显示节目画面指定位置,顾客可在等候业务办理的同时可观看银行宣传节目:

排队叫号信息显示

9. 系统设备组成

a)邮政总局

总局主要设备:一台PC机作为信息发布服务器(IBM品牌主机),提供一路局域网接口,外部数据通过RS232串口输入。同时配备一套服务器端软件。

b)网点系统

可预置的定时显示报警系统 篇3

【关键词】计时器;光电报警;模块化;数码显示

1.方案

可预置的定时显示报警系统,首先是报警系统需要预置30秒到0秒,每2秒显示一次。因此需要用74LS192计时,还需要振荡电路需要向计数器提供一个时序脉冲信号,使其进行减计数。其中0秒报警可以通过发光二极管来实现。在设计此计时器时,采用模块化的设计思想,充分利用现有模块,使设计起来更加简单、方便、快捷。并实现实验要求的功能。时序模块是很重要的环节,对此采用以下方案:

由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。由555工作特性和其输出周期计算公式可知,其产生的脉冲周期为:T=0.7(R1+2R2)C 。通过调节电阻或电容值可以实现对脉冲周期的控制。

2.系统设计

2.1系统总体设计

30秒计时器的总体设计方案框图2-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个主要模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成30秒计时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、译码显示电路的显示、到预定时间自动报警等功能。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,本实验只要求能每隔2秒显示一次,故电路采用555集成电路和L与非门组成的多谐振荡器构成。译码显示电路由可由74LS48和七段LED显示器(共阴极)组成。报警电路在实验中可用发光二极管完成。

计数器和控制电路是系统的主要部分。控制电路控制计数器的启动,然后计数器完成30s计时功能、译码显示电路的显示功能。555集成电路输出周期为2s的脉冲信号,控制计数器的递减显示间隔,然后在由74LS48将计数器上数字“翻译”到共阴极七段LED显示出来。当数字从30 递减到0时,芯片74LS192产生一个低频信号传到报警信号,然后报警装置开始工作。

具体操作如下:当启动开关闭合时,控制电路应封锁时钟信号CP,同时计数器完成置数功能,译码显示电路显示“30”字样;当启动开关断开时,计数器开始计数,并递减到0,然后报警装置接到信号开始发光。系统电路图如图2-2所示:

2.2系统单元电路设计

2.2.1 8421BCD码递减计数器模块

3.结束语

本文简要介绍了一种可预置的定时显示报警系统的设计实现,电路采用555集成电路和L与非门组成的多谐振荡器构成。主要应用于一些简短计时活动,如篮球比赛中,给裁判带来了极大方便,使比赛更具公平性。这种装置,解决了人们由于本身神经反应灵敏度而對事情判断的误差。■

【参考文献】

[1]康华光.电子技术基础(数字部分 第五版).高等教育出版社.2006.

[2]田良,黄正谨著.综合电子设计与实践.东南大学出版社.2003.

LED点阵显示系统 篇4

LED (Light Emitting Diode) 即发光二极管, 它是利用半导体的PN结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。而由于LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点, 因而近几年来, 它得到了迅猛的发展和广泛的应用。由发光二极管构成的点阵模块或像素单元, 进而组成可变面积的显示屏幕, 正由于LED点阵显示屏对于空间的限制很小, 几平方米到几百平方米的的空间都适应, 而且可以显示文字、图形、图像、动画和视频, 因而与其他屏幕相比, 有较强优势, 而且能较好地适应各种使用环境。

LED点阵显示的基础理论包括光电子学、半导体器件、数字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方面, 既有硬件又有软件。LED点阵显示是把很多LED按矩阵方式排雷在一起, 然后通过对各LED发光和不发光的控制来完成各种字符和图形的显示.LED点阵显示模块5×7, 7×9, 8×8等.本文以8×8点阵显示模块为例来介绍.

二、LED点阵显示屏系统设计原理以及设计方案

1、设计原理

点阵LED显示有共阴和共阳两种方式, 本系统主要采用选择共阳极。因而当行上正选通信号时, 则对于列选通段16位数据为0的发光二级管则会被点亮.所以要想显示图形或文字, 只需要把要显示的图形货文字的显示编码设定为相对应的列信号和对应行信号, 再进行逐次扫描, 就可以点亮点阵.在此时同时只要扫描速度大于24Hz, 由于扫描的速度很快而且加上人眼的视觉暂留效应, 所以当人观察图像时就可以看到显示完整的图形或文字.

LED显示屏系统一般由微机、发送控制板、接收控制板、显示屏屏体、稳压电源及金属框架等部分构成.而本研究实现了以完整的LED显示系统, 应用PC机作为上位机, 主要实现过程是通过上位机采用RS232C通信标准向单片机发送控制命令和上位机所存储的显示代码, 单片机接收并处理PC机发送的控制命令和显示代码, 并由显示驱动模块驱动一个16×16分辨率的LED点阵显示屏扫描显示需要显示的代码。而LED点阵显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理比较简单、控制也比较方便, 但是硬件设计比较复杂复杂, 因而在实际应用中常常选用动态显示方式, 动态显示主要采用扫描的方式, 其原理是由峰值较大的窄脉冲电压进行驱动, 然后从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通即就是逐行进行轮流点灯, 与此同时又向各列送出要显示的图形或文字信息的列数据信号, 不断反复循环上面操作, 就可以显示各种图形或文字信息。

2、系统硬件设计

根据显示系统的功能特点确定系统硬件由显示屏部分, 控制部分, 通信系统及上位机四部分组成。上位机通过通信部分向控制部分发送控制指令和显示内容代码, 控制部分执行显示指令并将显示代码处理后控制显示部分的显示内容和显示方式。 (图1)

(1) 主控制器

功能:控制部分是整个系统的核心部分, 其功能用来和上位机通信处理上位机发送的控制指令和显示内容。并且直接输出数据通过译码电路控制LED显示屏的显示内容和显示状态。

方案选择:其常用的控制器有单片机、DSP、及EDA。三种设计方式相比, 单片机的技术门槛较低开发成本也较低.而最广泛的单片机首推Intel的51系列, 由于产品硬件结构合理, 指令系统规范, 加之生产历史“悠久”, 因而在控制部分方案的选择中选定51系列单片机作为控制部分的核心器件。

方法:AT89S51单片机具有全双工串行UART通道, 支持单片机进行数据的串行传输。除了单片机要与PC机制定通信协议, 确定发送速率外还需要解决的问题就是信号电平问题。RS-232C标准规定了PC机发送数据总线TXD和接收数据总线RXD采用EIA电平, 即传送数字“1”时传输线上的电平在-3~-15V之间;传送数字“0”时, 传输线上的电平在+3~+15之间。但单片机串行口采用正逻辑TTL电平, 即数字“1”时为+5V数字“0”时为-5V, 所以单片机与计算机不能直接相连进行通信必须将RS-232C与TTL电平进行转换。

(2) 通信部分

功能:通信部分主要完成上位机和单片机之间的通信.

方案选择:通信部分需要满足稳定、快速、简单易实现。因为通常情况下显示屏和上位机的距离不会很远, 因而通信距离的要求不是很高。通信方式主要有并行和串行两种方式。并行通信主要特点是所传送的数据的各个位是同时传送, 可以与字或字节为单位并行传送。并行通信速度快, 但所用的通信线较, 而且成本高, 主要用于远距离通信。而对于串行通信, 所传送的数据是一位一位顺序传送, 只需要很少的几根通信线, 虽然串行通信传送的度较低, 但传送的距离却很长, 因此串行适用于长距离而速度要求不高的场合。由于UART已经集成在单片机内, 所以本研究的通信系统选择串行通信为通信方式。

(3) 显示屏部分

功能:显示上位机所存储的显示代码. (图2)

方案选择:构成LED屏幕的方法有两种, 一是由单个的发光二极管逐点连接起来;二是选用一些由单个发光二极管构成的LED点阵子模块构成大的LED点阵模块。单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可, 检修的成本较低, 缺点在于连接线路复杂;而点阵模块构成方法却正好相反, 模块构成省了大量连线, 不过当一个LED出现问题时同在一个模块的所有LED都必须被更换.两种方法比较, 决定采取模块构成的方法来制作一个LED点阵显示屏。为了避免模块的缺点, 选择点阵数较小的模块来减小出现这一问题的风险。所以构建一个16×16的LED点阵屏选用四块8×8点阵模块。

实现:采用动态显示, 先选通列然后再从行送入对应列的数据, 这样从第1列到第16列循环往复, 只要切换的速度足够的快利用人眼的延时特性就可以看见一幅稳定的画面。

4、系统软件设计

LED点阵显示系统软件的主要功能是接收PC机通过串口传送过来的控制信息和要显示数据, 还有向显示屏提供显示数据, 并产生各种控制信号, 使显示屏按设计的要求显示需要显示的内容。根据软件分层次设计的原理, 可把显示屏的软件系统分成三部分:第一部分是PC对大屏幕系统进行操作和控制程序;第二部分主要是以RS232C为通信标准的串口通信程序;第三部分主要是单片机AT89S51接收串口传来的控制信息和要现实的内容, 并对控制信息进行解码, 执行, 对要现实的内容进行处理显示。而第三部分又分为两部分:一是底层的显示驱动程序, 第二层是系统的上层应用程序。显示驱动程序主要是负向点阵屏传送需要显示的数据相对应的编码, 同时产生相对应的行扫描信号和其他控制信号, 进而配合完成LED显示屏的扫描显示工作。系统主程序:主程序开始后, 首先要对系统进行初始化, 比如设置串口, 定时器, 中断, 串口。然后接收串口数据, 再进行动使显示汉字或图片.

三、总结

显示监控系统 篇5

张家口于2005年建立首批60套雨量、温度两要素加密自动气象站,并于汛期投入应用.为有效利用加密 自动气象站资料,充分发挥加密自动气象站资料高时空分辨率的特点,结合日常业务运行流程和公众服务的需求, 研制了“加密自动气象站实时监控与查询显示系统”.该系统集数据查询、统计计算、自动绘制雨量等值线图、文件 输出、报警监控等于一体,具有界面美观、易于操作、自动化程度高等特点.业务运行表明该系统功能实用、运行稳 定、查询速度快、输出图表清晰美观,适合在基层业务部门推广应用.

作 者:杨晓武 黄兴友 徐平Yang Xiaowu Huang Xingyou Xu Ping 作者单位:杨晓武,黄兴友,Yang Xiaowu,Huang Xingyou(南京信息工程大学遥感学院,南京,210044)

徐平,Xu Ping(河北省张家口市气象局,张家口,075000)

LCD搅局视频监控终端显示市场 篇6

即将过去的一年,虽然国内的经济增幅有所回落,但在国家“十二五”规划政策的引领下,以及“平安城市”等项目建设的推动下,2012年国内的视频监控市场仍然保持了较稳定的增长态势。而作为视频监控系统重要硬件之一的终端显示设备,在行业大环境的发展背景下,又迎来了新一轮的增长。奥维咨询(AVC)的研究数据表明,2012年视频监控终端显示设备市场前三季度累计销售规模已超过了12万台,预计全年销量将接近18万台,同比去年增长约17%,销售额将超过70亿元。

从产品类型上看,视频监控的终端显示设备可分为单屏监视器和大屏幕拼接屏两大类。其中大屏幕拼接屏目前在技术上又包括DLP背投拼接、LCD拼接和PDP拼接。LCD拼接是近三年来快速成长的新兴市场,由于其产品具有占地小、画质清晰、拼缝小、价格较低等优点,在政府、公安、交通、能源、广电等诸多行业的视频监控项目中得到了非常广泛的应用,逐渐成为视频监控系统的主流显示设备。AVC预计2012年全年LCD拼接屏销售额将占终端显示设备市场总体销量的一半以上,将达到58%。

LCD拼接市场在高增长的同时也伴随着激烈的竞争,2012年市场在各家国内外品牌企业的激烈角逐下,市场的增长速度、产品结构、品牌份额等方面都呈现出新的特点:

1市场规模累计增长32%,增速放缓

AVC的研究数据表明,LCD拼接屏2012年前三季度累计销量已经达到9万台,同比去年增长了32%。第四季度作为传统的销售旺季,还将有较高的产品放量。预计2012年全年LCD拼接屏销售量将超过13万台,年增长超过35%。虽然从销量的绝对值来看仍然有较大增长,增长在3万台以上,但增长率较去年的73%相比已经明显的放缓。

分析其中的原因,从外界的影响因素来看,一方面是受上游供应的影响,Q2季度曾出现过面板供应短缺的现象,使企业放弃了部分销售,另一方面受产品结构调整的影响,窄边产品的大幅下降拉低了整体增长率。而从市场自身的发展轨迹来分析,在经历了过去两年的起步爆发期之后,市场已进入到了发展阶段,这段期间预计也需要两到三年的时间,因此可以乐观的推断明年LCD拼接市场的增长率仍将保持在30%以上。

246英寸依然是最主要的规格,但55英寸产品爆发式增长

虽然市场整体增长率放缓,但不同尺寸规格的产品,增长情况各有不同。(见图1)

AVC的研究数据表明,今年LCD拼接产品仍然以46英寸尺寸为主,销量占整体市场的80%。40英寸产品份额已经由去年的9%下降到3%,据了解40英寸的拼接面板目前已经停产。

增长最快的为55英寸产品,呈现出爆发式增长。自2011年Q2季度上市以来销量猛增,今年累计销量已超过1万台,销量占比已从去年仅有的2%提高到了15%,销售额已占到了接近30%。分析其高增长的原因:首先是受上游面板厂商的推动,三星和LG先后开发出了55英寸LED背光的拼接面板,且分高低两种亮度,整机产品随之上市;其次是受整机生产企业的推动,相比竞争激烈价格几乎透明的46英寸,55英寸新产品具有更高的毛利空间;再次是受市场需求的拉动,大尺寸拼接画面更加完整,同等面积具有更高的性价比。三方面的综合驱动带来了55英寸产品的爆发增长。

相比之下,60英寸产品的增长则相对较缓慢,全年累计销量占比不到3%,销额占比也不足10%。这一方面受上游的面板供应的限制,60英寸面板对外销售的数量较少,另一方面60英寸产品的价格定位较高,主要面向高端市场,市场成长有限。

3LED背光渗透率提高到22%,CCFL产品将逐渐被替代

随着LED技术发展的日益成熟,LED背光已经成为液晶显示产品的主流技术,逐渐取代了原有的CCFL背光产品,在LCD拼接领域同样如此。LCD拼接屏的背光技术主要由上游面板生产企业来决定。目前核心的拼接面板厂家三星的46英寸LED高亮度DID拼接面板已经开始量产,其价格与同等尺寸同等亮度的CCFL背光拼接面板很接近,且性能更加优异。同时46英寸LED背光的低亮度面板也已经上市开始销售样片,预计未来也将会取代同等尺寸同等亮度的CCFL背光面板。

可以预见明年LCD拼接市场将由CCFL背光全面转向LED背光技术。根据AVC的研究数据,今年LCD拼接的累计销量中LED背光产品渗透率已经达到了22%,预计这个数字在明年将会超过50%。

4市场均价大幅下降,46英寸CCFL背光产品价格下降尤为明显

2012年由于新产品的不断上市和多家品牌企业的涌入,液晶拼接市场的竞争已进入到白热化阶段。激烈的竞争促使品牌商们开始不断降低产品价格,尤其是一些中小企业,在产品同质化且缺少技术和渠道优势的条件下,大多选择了低价竞争策略来冲击市场。根据AVC的研究数据,目前LCD拼接市场的平均终端价格与今年年初相比下降幅度已经超过了30%,而其中46英寸CCFL背光产品的均价下降更为明显,降幅达到了45%。

产品价格的大幅下降将对市场带来多方面的影响。对于需求端而言,产品价格的下降进一步提高了LCD拼接产品的性价比,将进一步提高LCD拼接产品在多个行业的渗透应用;而对于处于供应端的厂商而言,产品价格的下降意味着企业的利润空间不断缩小,面临更大的生存压力,一些缺乏核心竞争力的生产企业未来可能被市场淘汰。

随着技术迅速成熟,未来的产品均价仍将会呈下降趋势,不过由于价格相对较高的LED背光产品明年将快速增长,以及55英寸大尺寸产品的份额将继续有所提升,预计明年的产品均价的下降幅度将会有所减小。

5传统DLP大屏厂商不断发力LCD拼接市场,市场份额迅速提升

LCD拼接市场的连续高增长,吸引了多家传统DLP大屏厂商的进入。传统的DLP大屏企业在系统解决方案、行业渠道等方面具有一定的竞争优势。今年部分大屏企业在LCD拼接市场的优势已经开始体现,取得了不错的销售业绩。威创从2011年开始正式进入LCD拼接市场,目前已跻身于市场的主流品牌,市场地位明显提升。此外也有几家DLP大屏企业已初具规模,半年销量过千。

不过DLP拼接企业仍多坚守DLP核心业务,一方面是为了继续发挥在高端指挥调度市场技术优势,另一方面出于盈利性考虑,DLP产品相对LCD拼接具有更高的毛利空间。

由于具有零拼缝的技术优势,DLP拼接在高端的大型拼接项目中仍然竞争力不减。根据AVC的研究数据,2012年DLP拼接市场前三季度累计销量接近2万台,仍然保持了约7%的增长率。市场的增长主要来自于能源、政府等细分行业市场。从产品尺寸结构来看,70英寸以上大尺寸单元销量比重有所增加,已超过15%;而LED光源的渗透率已提高到近70%。PDP拼接市场规模基本持平,累计销量在4千台左右。

展望新的一年,视频监控市场的宏观政策环境依然利好,轨道交通的行业投资、智能城市项目建设等也为市场的继续增长提供了市场需求空间。另外,随着各行业信息化的不断推进,视频监控系统将更加与行业的其他系统解决方案相互融合,以更好的满足不同行业的定制化需求。因此在产品和技术上,终端显示设备未来将以更加集成的方式应用在各行业的视频监控系统中。

显示监控系统 篇7

本文基于单片机 (AT89C51) 论述了16*16LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与数据传送等基本环节和相关技术。

1 硬件系统

在本设计系统中, 上位机采用一台标配的计算机, 下位机由AT89C51单片机及其外围辅助电路组成, 其间通过RS-232C串行通信方式交换上位机下发的操作控制命令, 并返回下位机的工作状态。为了实现串口控制LED显示条屏显示, 因RS-232信号电平与单片机的串口TTL电平不一样, 所以PC机与单片机之间的通信接口电路必须经过电平转换。芯片MAX232正好可以完成这个功能。同时单片机要对接收到的控制信号进行检测, 然后再通过驱动电路对点阵的行列进行驱动, 继而控制点阵显示条屏做出相应的显示。

1.1 单片机电路的设计

图1为AT89C51单片机基本电路。供应单片机+5V工作电压, 接上12MHz石英振荡器作为时钟电路, RESET按钮提供系统重置电路。同时由于PC串行口是RS232形式的, 与TTL电平的电气标准不同, 因此PC机的信号必须经过MAX232电位转换芯片, 该芯片接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成TTL/CMOS电平, 发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。而对于一般的双向通信, 只需使用串行输入RXD, 串行输出TXD和地线GND, 与89C51串行口连接, 就可确保输出信号正确。

1.2 汉字的点阵显示原理

每一个字均由16行16列的点阵组成显示。一般我们把它拆分为上部和下部, 上部由8*16点阵组成, 下部也由8*16点阵组成。其原理如图2所示, 单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分, 即第0列的p00---p07口。方向为p00到p07, 显示汉字“大”时, p05点亮, 由上往下排列, 为p0.0灭, p0.1灭, p0.2灭p0.3灭, p0.4灭, p0.5亮, p0.6灭, p0.7灭。即二进制00000100, 转换为16进制为04h。

上半部第一列完成后, 继续扫描下半部的第一列, 为了接线的方便, 我们仍设计成由上往下扫描, 即从p27向p20方向扫描, 从上图可以看到, 这一列全部为不亮, 即为00000000, 16进制则为00h。然后单片机转向上半部第二列, 仍为p05点亮, 为00000100, 即16进制04h。这一列完成后继续进行下半部分的扫描, p21点亮, 为二进制00000010, 即16进制02h.

依照这个方法, 继续进行下面的扫描, 一共扫描32个8位, 可以得出汉字“大”的扫描代码为:

由这个原理可以看出, 无论显示何种字体或图像, 都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。如图2所示。

1.3 LED显示条屏驱动电路的设计

1.3.1 行驱动电路模块

行驱动电路如图3所示, 由单片机的输入输出口生成数据信号, 而51单片机的灌电流 (1.6m A左右) 和拉电流 (-10m A) 很小无法直接驱动二极管, 所以必须经过驱动器才能驱动点阵二极管。由于系统是16*16点阵显示屏, 因此刚好可以利用P0和P2口共16个输入输出口来生成数据信号, 再经过16个驱动器三极管并列分别驱动16*16点阵显示屏的16行线。

1.3.2 行驱动电路参数计算

一条行线上有16个LED, 因采用的是动态扫描方式进行显示, 每一个LED以7.5m A电流计算, 那么瞬时流经电路的电流为16x7.5m A=120m A, 驱动管选用9012可满足要求。由于VCC接+5V, 而三极管处于开关状态下其集电极与发射极之间的压降约为0.3V, 又发光二极管的压降为0.7V, 从而集电极电阻的阻值选用 (5V-0.3V-0.7V) /0.12A=33Ω。因51单片机灌电流约为1.6m A, 同时为了使三极管工作在开关状态下, 所以在此电路中I/O口输出必须接4.7K的限流电阻。

1.3.3 列选通电路模块

列选通电路由集成电路74HC154构成, 74HC154是4线-16线高性能存储器的译码器。当两个选通输入G1和G2为低时, 它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。本设计的行选通电路用51单片机P1口的P1.1-P1.4位输出的二进制编码经4/16线译码器74LS154译码后生成16条列选通信号线, 再经过驱动对应的列线。

2 软件系统

2.1 处理系统软件设计思想

本设计的处理系统采用AT89C51单片机汇编语言编写。采用12M晶振, 串行口定义为8位异步串行通信口, 波特率由定时器T1所确定, 为9600。主程序部分主要进行T1定时器初值设置, 还有串口中断控制字的设置和各个存储器的初始化等。子程序部分实现的功能是:接收计算机串口发送过来的数据;单片机对接收到的按键标志位进行扫描;单片机根据相应的按键情况转向相应的分支进行处理各个功能模块分别为串口中断、停止状态、移动显示模块、逐字显示模块。

2.2 控制系统软件设计思想

软件控制系统平台采用Visual Basic编程, 计算机要跟单片机之间实现通信, VB所实现的功能主要是:首先要通过按键发送显示方式标志位, 通知单片机做好接收控制数据的准备;其次等到按下启动的按键之后就把真正要控制点阵显示屏的数据传送给单片机。另外, VB实现PC机与单片机的串行通信, 还结合了两种不同的通信处理方式:一、事件驱动方式;二、Comm Event属性值查询方式。同时还有滚动字幕、实时时钟、菜单等功能, 使控制界面不再单调, 简单。

3 结论

基于串行通信的LED汉字显示条屏控制系统具有集成度高、外围电路简单、操作简单便捷、交互性强、便于维护、运行可靠等优点。在利用Visual Basic开发的控制平台上输入控制数据, 并且利用事先约定好的握手协议实现LED汉字点阵显示条屏按设定的循环次数和显示方式进行显示。经测试, 该系统能实现较好显示效果, 结果令人满意。

摘要:本文介绍了一种LED条屏汉字显示与传送技术的设计方案, 其原理是利用AT89C51单片机控制显示条屏, 使其具有汉字显示功能, 并能通过上位计算机向单片机输送控制信号及修改显示内容, 控制显示条屏的循环次数、显示方式。单片机通过串口数据接收, 并控制驱动LED显示屏做出相应的显示。

关键词:单片机,LED显示,条屏,汉字显示

参考文献

[1]诸昌铃.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都:电子科技大学出版社, 2008.

[2]何立民.单片机应用技术选编[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010.

[3]张毅坤.单片微型计算机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2010.

[4]胡汉才.单片机原理机器接口技术[M].北京:清华大学出版社, 1996.

[5]电脑编程技巧与维护杂志社.Visual Basic编程技巧典型案例解析[M].北京:中国电力出版社, 189-192.

姿态显示系统的算法研究 篇8

关键词:姿态,算法

姿态的解算方法一直是人们研究的方向, 现代的高科技产品需要更加精确, 更加稳定, 更加迅速而占用更少的计算资源的姿态解算方法。但是综合各种解算方法来看, 某一方面性能的突出必然是以牺牲其他方面的性能为代价来实现的, 所以在工程应用中, 要考虑实际的需要, 选择最适合的解算方法而并非一味追求其中的某项指标。现对几种工程上常用的姿态算法进行分析。

如图1.1所示, 其中XYZ坐标为地理坐标系, X1Y1Z1为机体坐标系, 初始条件机体坐标系与地理坐标系重合, 图示中以绕Y轴旋转α角度为例, 描述了地理系与机体系之间的转换。当Y轴发生α°的正向旋转时, X轴, Z轴相应的转过α个角度, 从而使机体系与地理系不重合成为X1Y1Z1。当发生绕X轴或者Z轴的旋转时, 同样可以有类似的表示。这说明, 机体坐标系与地理坐标系之间可以通过转换矩阵来实现两种坐标系之间的转换。而当物体发生复杂的姿态变化时, 就可以转化成一系列不同的姿态转换矩阵的按次序相乘。每一次姿态的变化都可以看做物体依次绕三轴旋转了一个特定的角度, 因为在绕其中一轴转动时, 另外两轴都分别转过了一个角度, 再次发生绕其他两轴的转动时, 两轴位置已经发生了变化, 所以旋转次序不同, 结果也不同。姿态解算算法法的实质就是努力求出最准确的姿态转换矩阵。

1.四元数法

四元数法是工程上有着广泛应用的一种姿态解算方法, 最早由爱尔兰数学家哈密顿于1843年发明, 四元数法引入了新定义的虚数单位, 应用范围十分广泛。在姿态解算算法中, 由于四元数使得各变量之间之间有了方向性, 形成姿态矩阵从而反应姿态的变化。通过四元数法可以计算出较为准确的姿态信息, 其最大的好处是不占用大量的计算资源, 这无疑降低了对微处理器的性能要求, 从而使工程设计更易实现, 同时也能节约成本, 这使得四元数法在工程上得到了广泛的应用。

四元数的定义:

其中q是一个四元数, a b c d为实数, i j k为虚数单位, 各叙述单位之间的关系如下:

由四元数的定义可以看出, i, j, k是一种带有指向性的虚数单位, 可以用来描述坐标轴的旋转, 并且这种旋转是带有方向性的矢量, 所以四元数之间的乘法并不满足交换律, 必须按次相乘, 这正好与姿态矩阵要按次相乘相对应。因此可以由四元数来表示物体姿态的变化。其中i旋转代表X轴与Y轴相交平面中X轴正向向Y轴正向的旋转, j旋转代表Z轴与X轴相交平面中Z轴正向向X轴正向的旋转, k旋转代表Y轴与Z轴相交平面中Y轴正向向Z轴正向的旋转, 即图1.1中α的正方向。-i, -j, -k分别代表i、j、k旋转的反向旋转。

2.欧拉角法

欧拉角法可以直观的反映出姿态的变化, 易于人们的理解与开发, 对于要进行姿态显示的物体的俯仰角 (pitch) , 横滚角 (roll) , 偏航角 (yaw) 正好构成了一组欧拉角, 这组欧拉角用来实时的反映物体的姿态信息。

欧拉角法微分关系简单, 概念直观, 容易理解, 但是解算过程中含有三角运算, 计算量大, 对处理器要求高, 其中的反正切运算会使俯仰角在接近90°时出现计算数据不准确的现象, 所以欧拉角法只适用于水平姿态变化不大的情况[3], 不能进行全姿态的姿态解算。

3.旋转矢量法

旋转矢量法可以可以采用多子样算法以实现对误差进行有效的补偿, 其算法关系式比较简单, 并且在相同的子样算法中可以通过对系数的纠正实现最小的算法漂移。旋转矢量法与四元数法都是通过四元数的计算来求得姿态更新矩阵进而反应姿态的, 但两种算法的计算方式和侧重点不同, 所以应用范围上也有差异。旋转矢量法通常应用于姿态角变化较为剧烈的物体姿态系统中。

4.方向余弦法

方向余弦法直接求解姿态矩阵的微分方程, 可全姿态工作, 不会出现死锁和方程退化的问题, 但是方向余弦法对计算资源要求较高, 给实时计算带来困难, 不能保证姿态更新矩阵的实时性[4]。

5.三角函数法

三角函数法是目前最常用的一种综合性的姿态解算方法, 其实质就是欧拉角法简化版, 其忽略了地球运动对惯性坐标系造成的影响, 所以三角函数法并不存在对惯性坐标系的补偿, 通过集成的三角函数关系式直接解算相关姿态信息, 姿态更新实时性好, 应用于姿态角运动十分剧烈但位移不明显的物体姿态角的解算[5]。三角函数法部分综合了方向余弦法和四元数法, 对计算资源的消耗十分严重。但是随着计算机处理器主频的增加, 在计算资源足够的情况下, 采用三角函数法无疑是最好的选择。

现代应用的姿态解算算法不止单纯的某一种, 一般会根据其性能要求在特定的时期选择最优的解算方法。在运载火箭, 运输机上一般会考虑对地球坐标系进行校正以修正其对惯性系的误差, 而在小型无人机上由于位移不是很大则更多地考虑姿态对飞行器的飞行状态的影响, 而究竟采取何种解算方法则要取决于具体的工程应用, 在计算资源足够的情况下一般会综合各种方法进行姿态的解算以满足在某一时段对性能参数的要求。

参考文献

[1]秦永元.惯性导航[M].北京:科学出版社, 2009.

[2]Ken Shoemake.Quaternions

[3]朱启举, 秦永元, 梅春波, 薛媛元基于MEMS惯性器件的水平姿态解算方案设计, 弹箭与制导学报, 2013.10.

[4]胡佳兴, 魏延辉, 刘鑫, 李光春.基于MEMS的捷联姿态系统的设计与试验创意与实践2015.7

医院消防控制图形显示系统 篇9

关键词:大型综合医院,智能监控系统,消防控制,图形显示系统

一、研究背景

医院的来往人员众多, 是消防重点关注的对象, 医院的消防安全关系到在内的所有人员的生命安全, 所以医院消防是十分重要的。近年来火灾的数量在不断增加, 医院的火灾数量也呈现递增趋势, 且火灾的后果都很严重。造成火灾严重后果的原因也是多方面的:第一, 医院人员众多, 密集度高, 导致疏散困难;第二, 医院内的各种仪器和医疗设备很多, 一旦起火, 就很难控制住。因此, 防范火灾隐患, 是医院火灾研究工作的重点。

二、可视化监控功能的实现

监控图形显示系统, 可以记录消防工作的计划、安排, 实现火灾可视化。该系统的主要功能包括:

1.值班工作人员考勤;

2.在企业内部实现可视化消防的管理和监控;

3.显示报警位置的视频图像信息、文字信息等;

4.GPS位置信息系统可以显示概要图、分区域和平面图, 提供消防重点分布、疏散最佳路线;

5.报警点的相机可以回放当时的录像资料;

6.自动报警的确认准确度和视频监控联动;

7.自动记录、统计, 以及检查各种运行状态的信息。

三、可视化模型分析

可视化模型分析实现了火灾控制系统与多个图形显示控制器相互连通, 控制器连接着不同的消防设备, 一旦火灾报警信息发送到控制器, 图形显示系统就会形成图像, 然后发送给客户端, 通过客户端, 就可以随时了解火灾的情况。手机也可以下载客户端, 而后在手机上就可以了解到火灾的相关情况, 并在在某些重点位置进行防范。此系统还支持视频采集和显示。

四、功能分析

(一) 消防控制建模及储存

建模过程是在系统的编辑模式下进行的, 先新建个文件, 然后进行打开、编辑和保存等步骤;其中编辑功能可以编辑消防系统的各种信息, 包括消防器件信息、楼层信息、火灾控制工程模型信息等, 打开和保存功能实现数据库中信息的存储。

(二) 多个消防控制器间的实时通信

在多用户联机的系统中, 使用多线程实时通信技术, 使之与多个消防控制器之间完成信息采集和火灾报警消防控制信息之间的交换, 从而实现信息的同步。实时通信是双向交互的, 是控制器的基本功能, 它接收下火灾报警控制器产生的数据, 再把命令发送给消防控制。

(三) 控制和图形显示

在联机模式下, 此消防控制系统有自动模式和手动模式, 以显示每一层相应的矢量图形, 并支持缩放图形平面, 以及对应于图形的预定位置上的火灾显示装置。当火灾发生时, 系统会突出显示相应的火灾位置以及报警装置位置, 从而及时发送火灾信息, 反应系统通信状态, 及其他消防控制器状态;该系统还带有静音和一键复位功能。此系统不仅实现了图形的实时显示, 还让操作员可以进行在线控制器的控制操作。

(四) 可储存火警事件

在联机模式系统中, 可以将火灾报警事件实时存储在数据库中, 并能通过存储资源随时检索到历史火灾资料。

(五) 消防控制器参数远程编程

消防远程编程能完成控制器的参数配置, 这个功能模块是相对独立的是独立于图像显示软件的, 它所附带的功能也简单, 有下载控制器的主要参数、上传可视化编辑等基本功能。

五、结语

总之, 消防安全是医院安全工作的重中之重, 只有防范于未然, 配合高科技的消防技术, 即上述的火灾自动灭火系统, 才能从硬件上确保医院的消防安全。只有将良好的硬件和火灾监控软件完美组合, 才能创造良好的环境, 实现消防安全。消防队有针对性的消防培训和合理的措施是减少伤亡的重要手段。火灾控制图形显示系统, 使现有的消防设备实现了网络化, 促进了消防控制向网络化, 智能化发展。测试结果表明, 该系统达到了预期的功能和性能要求。

参考文献

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[2]张辉, 陈古典.基于联网的城市消防远程监控系统[J].信息化研究, 2010, (10) .

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[5]GB51039-2014, 综合医院建筑设计规范 (试行) [S].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部, 2015.

[6]王平, 张胜.医院消防安全管理[J].医疗装备, 2007, (02) .

[7]王再英, 朝养社, 高虎贤.楼宇自动化系统与应用[M].北京:电子工业出版社, 2005.

[8]曹君.火灾报警系统设计[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学, 2006年.

实时飞行仿真显示系统设计 篇10

随着技术的发展,仿真技术的应用在扩大。采用实物进行飞行实时测试需要多台元器件共同完成,且维护、扩展、操作、运输极不方便。通过飞行中的数据,直观地再现飞行状态。因此实时飞行仿真显示系统适用于研究开发、方案论证和设计阶段。本系统采用在工程应用领域内连续系统仿真的数学仿真方法,并模拟生成人的感觉环境的各种物理效应设备(包括视觉、动感等人能感知物理环境的模拟生成、显示系统)。为了适应在数字计算机上进行数学仿真,按变量(包括按时间)进行离散化处理,以及根据精度与计算速率要求选用适当算法,将原始数据模型变换为仿真数学模拟[1]。

实时飞行仿真显示系统具有仿真操纵系统、清晰的仿真显示画面、逼真度高的飞行动力学特性、连续的性能仿真、良好的人机交互界面,具有动态感和交互性的环境仿真。通过建立数学模拟、利用先进的虚拟和计算机仿真技术,仿真再现飞行显示系统画面,可以通过设置各种飞行参数和条件实施飞行模拟操作,可以通过CRT、打印机、绘图仪显示输出仿真结果。采用实时飞行仿真显示系统可以实时运行,也可以在非实时条件下运行。

1 实时飞行仿真显示系统设计方案

本系统采用分布式交互协同工作,以模块化的建模方法,仿真飞行显示系统画面。实时飞行仿真显示系统大体由数据采集处理中心模块、子系统模拟器模块、仿真显示器模块、飞行控制台模块组成,结构如图1所示。

子系统模拟器在网络终端提供各种飞行实时数据,它是通过键盘指令或文件的数据源,向数据采集处理中心提供所需数据;数据采集处理中心负责控制网络中的数据源,并且利用子系统模拟器的数据源,加载飞机运动方程,转化为飞行状态数据,向仿真显示器提供飞行数据;仿真显示器除了显示飞行数据及画面,还提供外部环境画面。子系统模拟器和显示系统模块在网络中通过点到点的方式连接到数据采集处理中心上,由该数据采集处理中心向目的终端传送信息。数据采集处理中心执行集中式通信控制策略,在此网络结构中任何两个终端要进行通信都必须经过数据采集处理中心。

由飞行控制台传来的操纵控制指令提供飞行输入数据,在飞行控制模块中,根据操纵指令和控制规律计算飞行状态,由起落架力和力矩模块负责计算飞机起飞和降落时在地面运动的力和相应的力矩,气动力/力矩模块计算气动系数和气动力/力矩;飞机六自由度运动方程模块解算飞机六自由度非线性全量运动方程,计算出姿态、位置、加速度和角速度等飞行状态信息,并将飞行状态信息在反馈给气动系数模块、起落架力和力矩模块,同时输出到实时飞行仿真显示系统的其他子系统。飞行仿真的主要功能是对飞行控制系统的输入作出反应,对飞机飞行状态进行仿真[2];解算飞机的六自由度非线性运动方程;并对环境变化、飞机本身的变化和飞行造成的影响进行仿真解算。

在Windows环境下,采用C++ Builder和OpenGL作为编程工具,运用面向对象的设计方法,开发实时飞行仿真显示系统。该系统按指定机种提供的真实图形仿真飞行画面,数据采集处理中心负责把画面显示数据存放在显示数据存储器中;仿真显示器负责从显示数据存储器中读取数据;仿真显示器定时调度数据画面,并对所有显示符号、线段、数字的静态及动态象素坐标进行实时计算,生成仿真飞行画面[3];仿真显示器实时接收解算数据采集处理中心所得数据,并将其作为仿真显示器的驱动数据,为充分保证飞行状态的准确性和连续性,对数据进行精度提取和高速插值计算。同时,采用融合消隐技术和抗锯齿算法解决飞行画面中抖动和旋转时出现的锯齿问题。

数据传输系统采用基于UDP传输协议的Socket编程技术,结合数据压缩和调度算法,解决网络编程时数据安全可靠传输的技术难题。为了提高数据传输的稳定性和实时性,数据采集处理中心同时开设多个端口,一些端口用于发送飞机的飞行数据,一些端口分别实时接收其他子系统模拟器发送的飞行数据,并用其作为仿真飞行显示的驱动数据。

实时飞行仿真显示系统的网络结构,体积小、耗费低,便于管理、维护、调试;控制简单,建网容易。通过构建飞行动力学模型,实现飞机的俯仰、滚转、偏航等飞行姿态的模拟,模拟逼真,实时性强。OpenGL 3D声音引擎仿真飞行过程中听到的主要环境音效和实现语音提示功能,OpenGL具有表现多通道三维位置音效的能力,主要是在来源物体、音效缓冲和收听者中编码。来源物体包含一个指向缓冲区的指标、声音的速度、位置和方向,以及声音的强度。通过采用OpenGL纹理控制,基于glut核心函数库编程、视点控制处理、数据传输,自主开发场景画面,实时动态渲染,运行效率高,场景模拟真实感强,实现了实时飞行仿真显示系统图形图像显示。

2 实时飞行仿真显示系统软件功能结构

数据采集处理中心有一个主线程和多个子线程。主线程负责终端的接入连接请求,然后创建一个子线程来处理这个终端网络连接。每个子线程按照既定的协议与数据采集处理中心通讯。在网络通讯中,当其中一个终端正在向数据采集处理中心发送数据块时,其它某个终端正在向数据采集处理中心请求这个数据块时,数据采集处理中心采用互斥的方法,将完全接收完整个数据块,然后才向请求的终端发送完整的数据块。终端向数据采集处理中心发送数据,数据采集处理中心保存这些数据,终端也可以向数据采集处理中心请求数据。所以每个终端有可能是很多数据的发送者或请求者。在同一时间内,飞行实时图形仿真系统可能有多个数据的发送和请求终端存在,数据的读写速度成为数据采集处理中心的重要性能指标。数据采集处理中心的采用消息列表的方式,提高数据的读取处理,为数据的可靠性提供保障[4]。

网络通讯采用MIL-STD-1553B 总线通讯规则[5],该标准确定了美国军用飞机数字式数据总线的各种要求。网络数据消息块包含有指令字、状态字、数据字。并相应设计了10种消息格式,即“信息传输格式”。在此系统设计中,增加了消息的生存时间字,用于记录消息的生存时间,判定消息是否应该驻留在系统中,还是该删除。当要求通信的终端发出通信请求后,数据采集处理中心查看被叫终端是否空闲,是否建立通路响应,从而决定是否能建立双方的物理连接。终端向数据采集处理中心请求数据时,先向数据采集处理中心询问数据是否存在,数据采集处理中心收到请求数据命令,在消息列表查询,如果请求的数据不存在,数据采集处理中心向请求数据的终端发送“失败”消息。如果请求的数据存在,数据采集处理中心向请求数据的终端发送“成功”消息,然后向请求的终端发送请求的数据。数据采集处理中心同时也处理从各个终端接收到的数据,向子系统模拟器模块、显示系统模块发送相应数据,仿真显示器从正视、后视、左视、右视等角度直观反映飞行状态。数据采集处理中心数据包格式如表1所示。

子系统模拟器提供实时飞行仿真显示系统必须的飞行用数据,其数据源读入有两种方式:一种为人工设置(分为静态和动态数据),另一种为原始飞行数据文件(文件流fstream读入飞行数据文件)。实时飞行仿真系统一般运动动力学方程组为:

{Fx=m(u˙-vr+wq)Fy=m(v˙-wp+ur)Fz=m(w˙-uq+vp)

{L=p˙Ιx-r˙Ιxz+qr(Ιz-Ιy)-pqΙxzΜ=q˙Ιy+pr(Ιx-Ιz)+(p2-r2)ΙxzΝ=r˙Ιz-p˙Ιxz+pq(Ιy-Ιx)+qrΙxz

Fx,Fy,Fz;u,v,w;p,q,r为作用在飞机上的所有外力的和F,飞机的质心速度v,质心转动的角速度w在机体坐标系三个坐标轴Ox,Oy,Oz上的分量;Ix,Iy,Iz为转动惯量。

动力学方程组为力和力矩方程,利用坐标转换关系计算飞机相对于地面固定坐标系的方程和飞行轨迹运动学方程如下:

{dxdt=cosψcosθu+(-sinψcosϕ+cosψsinθsinϕ)v+(sinψsinϕ+cosψsinθcosϕ)wdydt=sinψcosθu+(cosψcosϕ+sinψsinθsinϕ)v-(cosψsinϕ-sinψsinθcosϕ)wdzdt=-sinθu+cosθsinϕv+cosθcosϕwψ----

θ----俯仰角

ϕ----滚转角

{p=ϕ¯-ψ¯sinθq=θ¯cosϕ+ψ¯cosθsinϕr=-θ¯sinϕ+ψ¯cosθcosϕ

仿真显示器需要使用一种计算能力很强的计算机语言对其数据进行处理,仿真显示飞行画面。OpenGL提供了数百个库函数,可以方便地绘制具有真实感的3D图形。图形的绘制只是一部分工作,更多的工作集中在场景数据结构、图形对象、三维交互和图形用户界面的设计上[6]。OpenGL与窗口系统无关,不提供任何交互手段,必须由程序员自己编写所有的交互功能。它的大部分指令是立即接口操作方式,说明对象可以马上进行硬件操作[7]。本系统在仿真显示器图形设计时,定义了视场局部坐标系以及相应的图形变换。采用最小单元法,其中基础对象定义了矢量、矩阵运算;常用几何图元的绘制(线、圆、刻度带等),图形函数将数据转化为几何模型绘制出来,使用继承方法扩充新的几何图元;点阵中文字体用于可视化图形的标注。该系统设计中汉字的形状复杂多变,所以显示汉字较难,采用汉字显示中的线性列表方法,先由CreateFontIndirect函数创建需要的中文字体、然后判断每一个字符是否为双字节,如果是就多处理一个字节,创建中文显示列表、运用投影矩阵和模型变换矩阵显示需要的文字。

实时飞行仿真显示系统显示画面具有固定的视场范围[8],根据显示器画面的视场范围,计算实时飞行仿真显示系统的仿真显示器像素换算比例K,用以确定元素在仿真显示器中的位置。

Κ=2×180×3.14×1000

环境、动画场景的实时处理,是将图像存储在帧缓存中,帧缓存是多个显示缓存的逻辑集合,通过双缓存技术完成环境、动画场景的实时显示。环境形态的变化、位置的变化以及颜色的变化通过网络数据及程序的定时器控制。图形显示工作流程如图3所示。

C++ Builder具有快速的可视化开发环境,内置了100多个完全封装了Windows公用特性且具有完全可扩展性的可重用控件[9]。利用相关控件组建外部接口模块、操作模块。外部接口主要完成人机界面的设计,为使用者提供有好方便的操作平台。

图形创建首先检索指定窗口的客户区域环境的句柄Picture_hdc=GetDC(PanePicture->Handle);再创建一个新的OpenGL渲染描述表,此描述表适用于绘制到由Picture_hdc返回的设备,这个渲染描述表将有和设备上下文一样的像素格式Picture_hrc=WglCreateContext(Picture_hdc);然后设定OpenGL当前线程(线程相关性)的渲染环境,以后这个线程所有的OpenGL调用都是在这个Picture_hdc标识的设备上绘制wglMakeCurrent(Picture_hdc,Picture_hrc)。

仿真显示器画面坐标系根据国家标准规定的坐标轴系定义,实时飞行仿真显示系统画面的生成采用光栅扫描法。与真实飞行显示系统相比,某检测画面如下:图4为某一真实显示器的画面,图5为仿真显示器的画面。经检测证明:实时飞行仿真显示系统能满足飞行模拟使用,数据显示准确,画面清晰、正确,适合飞行仿真试验研究。

3 结 语

本文介绍了采用虚拟仪器技术研制实时飞行仿真显示系统,提出了软件实现实时飞行仿真显示系统的设计方法,从而有效地提高了飞行器研究开发、方案论证和设计方法。由于实时飞行仿真显示系统软件的易操作、易维护,更好地弥补了硬件带来的缺陷。

参考文献

[1]卢惠民.飞行仿真数学建模与实践[M].北京:航空工业出版社,2007.

[2]张刘,金光,郑亮亮.飞行姿态模拟器建模及输入受限混杂控制[J].光学精密工程,2009,17(7):1561-1569.

[3]夏拥军.工程飞行模拟器的仿真平显[J].测控技术,1996,15(2):38-39.

[4]贾容珍,林胜,王行任.飞行模拟器数据预处理及函数生成[J].测控技术,1996,15(6):54-56.

[5]宾辰忠,苗克坚.基于1553B总线的实时消息流实现与控制[J].计算机测量与控制,2005,13(9):967-969.

[6]卞泳锋,张兴周,韩亮.基于OpenGL的空战三维可视化仿真系统[J].应用科技,2007,34(11):46-50.

[7]郭兆荣,李菁,王彦.Visual C++OpenGL应用程序开发[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[8]李娟,边信黔,夏国清,等.舰载机飞行仿真可视化研究[J].计算机仿真,2008,25(2):294-298.

显示监控系统 篇11

一、说教材

教材是教学大纲的具体化,是教与学的具体材料。说教材,主要是说明“教什么”和“为什么教”。即在个人钻研教材的基础上,说清楚本课教学内容的主要特点,它在整个教材中的位置、作用和前后联系,并说出如何根据教学内容的特点实施教学。就Windows操作系统《桌面显示设置》的“说课”而言,分析教材应从五个方面着手。第一,进行教材分析,阐述计算机已是人们必不可缺的工具之一。第二,说明Windows操作系统《桌面显示设置》内容在教材中所处地位。它在教材中有着承上启下的重要位置。第三,进行教材处理。根据对教材的研究,综合学生实际情况,考虑课时安排(2课时)和内容的增加、删除处理。第四,确定教学目标。根据学生的知识结构、学习现状及大纲要求,制定知识目标、能力目标、情感目标。第五,分析教学的重点难点。根据教学目标,结合学生的实际情况,确定教学重点和难点。

二、说学法

这项内容应引起教师的高度重视,因为计算机学科知识的更新速度比其他学科要快得多,如果学生不养成良好的学习习惯,以后将很难更新自己的知识结构,将不适应社会的发展。学法是指教师在传授知识、发展能力的同时,对学生进行学习方法指导,使他们获得选择和运用恰当的学习方法进行有效学习的能力。

三、说教法

教师说教法,不仅要说选择哪些教法,还要说清楚为什么。教师要说好课,就要研究教法的选择和运用。主要的教学方法包括:第一,自学法。教学内容简单且教材有明确操作步骤的,宜采用自学法,有利于培养学生的自学能力。第二,实例演示法与讲授法相结合。为了使学生更快、更容易地学好课程的内容,举出几个和本节课内容相匹配的案例,例如游戏或电影图片制作成Windows桌面,激发学生学习的兴趣。第三,提问法与启发引导相结合。在完成实例的过程中,通过“提出疑问”引导学生积极思考,提高学生自行分析问题、解决问题的能力。第四,任务驱动法。即在实际操作过程中,对学生提出教师事先设计好的任务,驱使他们完成作业的同时,掌握了

新课的内容。

四、说媒体的运用

计算机学科有它的特殊性,就是必须考虑硬件条件的支撑。老师充分利用教学设备,在教学过程中边讲授边演示,学生一人一机进行观看。授课完毕后,即可以进行实践操作,这样学生能够更有效地学习这门学科。所有这些都应该在说课的时候说清楚,条件允许的话也可以用多媒体来演示整个说课的过程。

五、说教学过程设计

说课的核心是课堂教学过程设计。因为对教材的正确理解、教法的合理选择、学法的指导等等,都需要凭借课堂教学来达到。

以Windows操作系统《桌面显示设置》“说课”为例:

第一,采取复习与引入的方法。首先复习 Windows的桌面(登陆→图标→切换输入法→获取帮助→退出)然后引入新课:

第二,课堂练习。布置学生更改桌面的画布、时间,设置屏幕保护程序;设置显示器的分辨率、刷新频率和分组评比。

教师们都知道,说课与上课之间有着一定的区别。上课是师生教与学的双边活动,是教师根据备课的结果实现教育目标、完成教学任务的教学实践过程。说课的对象往往是同行或上级领导,它侧重于理论的阐述。因此,说课可以看成是一种教研活动,是教师取长补短和学习教学理论的好举措,是提高教师课堂教学水平、提高教学质量的重要途径。

浅析奥迪A7平视显示系统 篇12

平视显示系统的应用使驾驶员能够快速、精准地获得重要的车辆信息, 如图1 所示。在装备平视显示系统的车辆上使用专门的挡风玻璃可以让人产生这样的感觉:平视显示系统所显示的内容并不是出现在挡风玻璃上, 而是出现在离驾驶员2~2.5m的舒适距离上, 平视显示内容似乎悬浮在发动机罩上方。

一、平视显示系统相对于组合仪表的优点

与组合仪表相比, 平视显示系统具备以下优点:

1.平视显示位于驾驶员扩大视野中的便利位置, 获取显示内容时, 驾驶员只须将头低下约5~10°。而要获取组合仪表的显示内容时, 驾驶员必须将头低下20~25°。

2.由于平视显示位于驾驶员的扩大视野中, 所以在获取显示内容时, 人眼不必像查看组合仪表时那样必须对较暗的环境条件做出调整。特别是在日间光线条件下。这样, 在获取车辆行车参数时就能避免由亮至暗以及随后由暗至亮的调整适应过程。

3.人眼需要聚焦时间来调整对相应物体的距离视敏度。由于驾驶员感觉平视显示系统的显示内容处于2~2.5m的距离上, 所以眼睛的聚焦时间明显少于观察组合仪表时所需的时间。

由于具有上述优势, 驾驶员通过平视显示系统获取所需信息明显比通过组合仪表获取信息要方便很多。视线和注意力偏离道路的时间几乎减半。因此, 使用平视显示有助于更好地感知交通状况和维护道路交通安全。

二、奥迪A7 平视显示系统的显示内容

平视显示系统的显示内容限于最重要的行车参数。其中, 当前车速作为最主要的显示参数会持续显示。无法在MMI (多媒体交互系统) 中将其关闭。

其它的显示内容只有在MMI中启用后才会出现。启用时要使用MMI菜单“Head-up Display”中的菜单项“显示内容”。 另一组显示内容只会临时显示, 例如出现警告或系统设置发生更改时。

可由平视显示系统显示的信息和车辆参数见表1。

三、奥迪A7 平视显示系统的组成

1.挡风玻璃投影控制单元J898

平视显示系统的中心元件是挡风玻璃投影控制单元J898, 如图2所示。平视显示系统所需的所有光学、机械和电气元件都安装在这个控制单元中, 它位于紧邻组合仪表顶部的位置。挡风玻璃投影控制单元J898 具有自诊断功能, 通过地址码82 响应。

2.光学系统

为产生平视显示, 系统用1 个非常明亮的光源从后部透射到1 个高分辨率TFT显示器。此光源共由15个发光二极管组成, 其技术构造类似于1 个投影仪, 如图3 所示。所发出的光束通过两面转向镜投射到挡风玻璃上, 其中一面转向镜是可调的, 用于设置平视显示的高度。为了使平视显示图像适合座椅位置或驾驶员的身材, 这个设置方式发挥着重要的作用。这两面转向镜的另一个作用是纠正由挡风玻璃的曲率造成的图像变形。

系统会使显示图像的光强持续地与当前的环境光线相匹配。为此, 控制单元J898 会分析雨量、光线识别传感器G397 探测到的环境亮度数值。驾驶员也可以根据自己的需要, 通过MMI及车灯开关中的显示器和仪表照明基本设置调节器来调节显示亮度。光强经过适当的设计, 使驾驶员在阳光直射的条件下也能清晰准确的读取显示内容。

3.挡风玻璃

挡风玻璃是平视显示系统的整套光学系统的重要组成部分, 如图4所示。投射的图像在挡风玻璃上发生反射, 这使挡风玻璃如同成为第3 块镜面。出于这个原因, 系统对挡风玻璃的公差提出了很高的要求。不带平视显示系统的车辆上安装的标准挡风玻璃, 由于其结构上的原因, 会形成干扰性的重影。因此, 带平视显示系统的车辆安装的是特殊的挡风玻璃。

平视显示系统的挡风玻璃与传统挡风玻璃的区别在于, 挡风玻璃的2 层扁平玻璃中间的PVB膜的厚度不是恒定不变的, 而是略微呈楔形。因此, 挡风玻璃的厚度从下往上略有增加。楔形PVB膜的应用使驾驶员不会看到重影。

4.电气系统

挡风玻璃投影控制单元是1 个具备自诊断功能的控制单元, 它通过CAN显示和操作与其它控制单元进行数据交换。使用车辆诊断测试仪时通过地址码82 作出响应。

控制单元上有6 个电气接头:2 根导线用于接线端30;2 根导线用于接线端31;2根导线用于CAN显示和操作, 如图5 所示。

四、 操作和设置方式

1. 车灯开关模块上的设置方式

(1) 用平视显示系统位置调节器 (挡风玻璃投影按键E736) (如图6所示)

可进行下列设置:按压位置调节器可打开和关闭平视显示系统的显示;转动位置调节器可设置平视显示可见范围 (视野框) 的垂直位置。通过这一设置方式可以使平视显示的可见范围最好地匹配座椅位置以及驾驶员的身材。

(2) 显示器和仪表照明调节器

通过此调节器可对显示器和仪表照明进行基本设置。改变此设置时, 平视显示系统的显示亮度也会发生改变。

2.MMI上的设置

MMI设置为用户提供了2 种与平视显示系统相关的设置:平视显示系统的显示器亮度;显示内容。

要到达此设置菜单, 必须进行如下操作 (如图7 所示) :

按下MMI操作面板上的功能键“CAR” (汽车) 。

点击左下角对应“Car Systeme” (汽车系统) 的控制键。

选择菜单项“Fahrerassistenz” (驾驶员辅助系统) 。

选择菜单项“Head-up Display” (平视显示系统) 。

(1) 显示器亮度设置

在菜单项“显示器亮度”中可设置平视显示系统的亮度, 如图8 所示。显示器和仪表照明的基本设置通过车灯开关模块上相应的调节器来完成。它同样会影响平视显示系统的亮度。在MMI中设置的显示器亮度与显示器和仪表照明的基本设置一起形成平视显示系统的总体亮度。要达到最大显示亮度, 必须将这2 种设置方式都调节为最大。

(2) 平视显示系统的显示内容

用户可以打开和关闭平视显示系统中的各项显示内容, 如图9所示。根据车辆装备情况, 用户可以打开下列显示内容:导航系统信息;ACC与奥迪主动车道保持辅助系统的组合显示;GRA调节速度显示;夜视辅助系统警告;限速交通标记。

五、平视显示的调校

1.调校的内容

(1) 平视显示可见范围的垂直基本设置 (高度调校)

通过垂直基本设置来设置平视显示的标准调节范围。这样一来, 大多数的驾驶员就不会受身材和座椅位置的影响, 可以用平视显示系统的位置调节器恰当地设置可见范围, 使自己可以完整地看到平视显示的内容 (显示内容的上部或下部不会被截掉) 。

(2) 消除扭曲效果 (图像调校)

平视显示图像的扭曲效果是由于不同系统元件的公差造成的。控制单元J898 中内置的TFT显示器最初显示的是用于投影的未失真图像。如果所有的系统元件都不存在公差, 那么这个图像就可以毫无扭曲地投射到挡风玻璃上。但由于所有的元件都存在公差, 如果未事先进行调校, 平视显示就会出现扭曲。通过调校可以适当地改变TFT显示器中的图像, 使显示出的投射图像尽可能不发生扭曲, 从而使平视显示具有良好的图像质量。

2.调校平视显示需要2种工具

(1)车辆诊断测试仪

(2) 新的专用工具V.A.S 6656

工具V.A.S 6656 (如图10 所示) 是针对特定车型的工具, 仅用于调校奥迪A7 Sportback上的平视显示系统。其它带平视显示系统的奥迪车型有其相应的工具, 工具的V.A.S编号是连续的。

3.调校过程

(1) 准备工作

在开始对平视显示进行调校前, 必须先完成下列准备工作:

(1) 必须拆下驾驶员和副驾驶员侧的遮阳板。

(2) 调校工具V.A.S 6656 必须安装在遮阳板的2 个支架上, 如图11所示。

(3) 车辆诊断测试仪必须与车辆连接。

(4) 在引导型故障查询GFS中必须选择挡风玻璃投影控制单元J898。

(2) 平视显示可见范围的垂直基本设置 (高度调校)

首先进行垂直基本设置。需要启动程序“J898 高度调校”。接着, 挡风玻璃投影控制单元J898 将1 个测试图像投射到挡风玻璃上, 如图12 所示。现在, 通过车辆诊断测试仪可以适当地设置平视显示的垂直调校情况, 使得通过调校工具的视孔A和B看到的平视显示的截取情况相同。如果情况是这样的话, 接下来就可以进行扭曲效果的补偿。

(3) 扭曲效果补偿 (图像调校)

现在可以用车辆诊断测试仪对测试图像的各种扭曲效果进行补偿。需要启动程序“J898 图像调校”。此程序展示了可以对哪些扭曲效果进行补偿。

由观察者对投射在挡风玻璃上的测试图像的扭曲情况进行评估。建议从程度最严重的扭曲情况开始调整。选择相应的程序, 通过输入校正值来校正扭曲效果。重复此过程, 直至投射到挡风玻璃上的测试图像呈现出良好的质量。显示的质量是否达到要求, 需要由从事调校工作的人员凭借其个人经验来判断。

完成调校后交车时, 让用户同样认可平视显示系统的显示质量, 对完成工作很有帮助。用户对显示图像质量的感觉可能与特约维修站工人的不同。这种结果可能是由身材差异或座椅位置不同引起的。

六、总结

本文主要介绍了奥迪A7 的车载平视显示系统的优点、组成、操作与设置、平视显示的调校等。汽车主动安全在汽车中占据重要地位, 而车载平视显示系统是汽车辅助视觉安全驾驶系统中比较关键的一部分。

参考文献

[1]浙江吉利汽车研究院有限公司.车载信息平视显示装置:中国, 2011.06.09.

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