??? 摘? 要： 主要介紹了一種綜合信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提出并闡述了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，給出了系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)信息流程以及各種處理功能。目前該綜合信息顯示系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)中，取得了很好的效果。

??? 關(guān)鍵詞： 綜合信息顯示系統(tǒng)? 寬帶矩陣切換器? 綜合顯示大屏幕

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　　在現(xiàn)代航天發(fā)射、作戰(zhàn)指揮等大型綜合性工程中，信息需求和來源都十分廣泛。能夠?qū)崟r(shí)有效地將關(guān)鍵信息提供給決策者，為決策者提供決策依據(jù)，是完成任務(wù)的重要保證。針對(duì)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套綜合信息顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以通過綜合顯示大屏幕為所有決策者提供重要的決策信息，也可以通過各類專業(yè)工作站為相應(yīng)專業(yè)的工作人員提供各類專業(yè)信息，同時(shí)還可以通過外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)接收并處理來自顯示工作站、圖形工作站、局域網(wǎng)、外部網(wǎng)絡(luò)的信息，也能夠接收并處理來自于電視、攝像機(jī)等設(shè)備的射頻、視頻信息，并根據(jù)任務(wù)的需求自動(dòng)選擇各類信息送給決策者，保證任務(wù)安全可靠地執(zhí)行。

1 設(shè)計(jì)思想

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　根據(jù)當(dāng)前顯示信息來源廣、數(shù)據(jù)量大，難于選擇控制的特點(diǎn)，這里提出如圖1所示的綜合信息顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制方式，對(duì)顯示信息進(jìn)行分布式處理、集中控制顯示，這樣可以十分靈活地控制顯示內(nèi)容，能夠快速實(shí)時(shí)地處理各種顯示數(shù)據(jù)，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全、可靠、高效地運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)主要由信息處理子系統(tǒng)、選擇控制子系統(tǒng)和信息表現(xiàn)子系統(tǒng)三部分組成。其中綜合顯示大屏幕是由多個(gè)顯示大屏幕拼接而成，每個(gè)顯示大屏幕對(duì)應(yīng)著一臺(tái)投影機(jī)，投影機(jī)顯示的信息是由矩陣切換器控制選擇的VGA信息或視頻信息。大屏幕的拼圖顯示則由圖形工作站完成拼圖后，通過矩陣切換器分別送到綜合顯示大屏幕上。

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1.2 顯示信息流程

　　綜合顯示大屏幕上顯示信息流程如圖2所示。

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　　(1)電視視頻信號(hào)通過視頻切換器選擇后，既可以送到圖形工作站上進(jìn)行編輯，也可以由TV-VGA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為VGA信息后再由寬帶矩陣切換器選擇送到投影機(jī)上顯示。

　　(2)圖形工作站和顯示控制工作站接收網(wǎng)絡(luò)信息、人工輸入信息后生成的各種圖形(像)信息由寬帶矩陣切換器選擇送到投影機(jī)上供大屏幕顯示。

　　(3)中心處理機(jī)的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)后，送到圖形工作站和顯示控制工作站上，經(jīng)過相應(yīng)的處理后，再將這些信息根據(jù)需要有選擇地送到投影機(jī)上顯示。

　　(4)外部網(wǎng)絡(luò)送來的信息，首先要進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器。為確保網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性，該服務(wù)器具有防火墻等功能，經(jīng)過濾后的外部信息，通過交換機(jī)送到顯示控制工作站和圖形工作站上，經(jīng)過相應(yīng)的處理后，選擇送到投影機(jī)上顯示。

????(5)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)顯示的信息直接通過寬帶矩陣切換器選擇送到投影機(jī)上顯示。

2 各子系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 信息處理子系統(tǒng)

??? 綜合信息顯示系統(tǒng)的顯示信息來源十分廣泛，既有來自于外部網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、中心處理機(jī)、圖形工作站、顯示控制工作站等設(shè)備的VGA信息，也有來自于電視網(wǎng)絡(luò)、攝像機(jī)、錄像機(jī)等設(shè)備的視頻信息，信息類型十分復(fù)雜，很難進(jìn)行集中統(tǒng)一處理。這里我們對(duì)各類信息進(jìn)行分布式處理，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。該子系統(tǒng)中各個(gè)信息處理設(shè)備的功能如下。

　　中心處理機(jī):負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的小型機(jī)。利用該機(jī)器運(yùn)算速度快的特點(diǎn)處理系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大的數(shù)據(jù)，該中心處理機(jī)還可以承擔(dān)數(shù)據(jù)檢索、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作。中心機(jī)通過網(wǎng)關(guān)與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，一方面可以保證中心機(jī)的安全性、可靠性，另一方面可以保證中心機(jī)與其它設(shè)備之間不同協(xié)議的信息交換。

　　圖形工作站:其主要功能是依據(jù)大屏幕顯示需要進(jìn)行動(dòng)畫制作、視頻創(chuàng)作，對(duì)系統(tǒng)抽象信息進(jìn)行模擬仿真;圖形工作站還可以將視頻矩陣切換器送來的視頻信息轉(zhuǎn)換為VGA信息，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的信息進(jìn)行放縮、旋轉(zhuǎn)、疊加等處理;此外通過在圖形工作站上進(jìn)行圖像分割還可以實(shí)現(xiàn)綜合信息顯示大屏幕的拼接功能，即在由幾臺(tái)投影機(jī)對(duì)應(yīng)的綜合信息顯示大屏幕上顯示一幅拼接完整的畫面。

　　顯示控制工作站:在系統(tǒng)中有多臺(tái)顯示控制工作站，每臺(tái)顯示控制工作站對(duì)應(yīng)一臺(tái)投影機(jī)，每臺(tái)投影機(jī)對(duì)應(yīng)著一塊顯示大屏幕。顯示大屏幕上顯示的主要內(nèi)容都是由相應(yīng)的顯示控制工作站產(chǎn)生的，顯示控制工作站顯示的信息一方面是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)自動(dòng)產(chǎn)生的，另一方面是根據(jù)需要人工輸入的。此外顯示控制工作站還擔(dān)負(fù)著向整個(gè)系統(tǒng)發(fā)送控制命令的功能。

　　內(nèi)部網(wǎng)絡(luò):內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中包含了各種功能工作站。不同崗位的工作人員使用不同功能的工作站，在這些工作站都顯示著各個(gè)特定崗位所關(guān)注的各不相同的信息。通過該系統(tǒng)可以將任意一臺(tái)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)工作站的顯示內(nèi)容在任意時(shí)刻切換到綜合顯示大屏幕上供所有決策人員觀看。

　　外部網(wǎng)絡(luò):一方面系統(tǒng)可以訪問外部網(wǎng)絡(luò)的信息并將訪問的信息顯示到大屏幕上，另一方面外部網(wǎng)絡(luò)也可以訪問系統(tǒng)內(nèi)部的信息，這為遠(yuǎn)程信息交換提供了一種方法。為保證系統(tǒng)安全，外部網(wǎng)絡(luò)通過代理服務(wù)器與交換機(jī)相連接。

　　視頻信息處理:來自電視網(wǎng)絡(luò)、錄像機(jī)、攝像機(jī)的視頻信息經(jīng)過視頻切換矩陣選擇之后，根據(jù)需要，一部分通過TV-VGA變換后轉(zhuǎn)變?yōu)閂GA信息，通過寬帶切換矩陣選擇后送到綜合顯示大屏幕上;一部分則進(jìn)入多畫面合成器，通過多畫面合成器將同時(shí)輸入的幾路視頻信息合成一路視頻信息;另一部分則送到圖形工作站進(jìn)行相應(yīng)的處理，處理后的信息通過寬帶切換矩陣選擇后送到綜合顯示大屏幕上。

2.2 選擇控制子系統(tǒng)

　　選擇控制子系統(tǒng)主要由視頻矩陣切換器、寬帶矩陣切換器和顯示控制工作站組成。該子系統(tǒng)主要根據(jù)信息表現(xiàn)子系統(tǒng)的需要實(shí)時(shí)選擇輸入信息送到信息表現(xiàn)子系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備上。信息的選擇既可以通過視頻矩陣切換器、寬帶矩陣切換器的控制面板進(jìn)行，也可以通過串口用顯示控制工作站控制。

　　寬帶矩陣切換器:其主要作用是根據(jù)外部輸入的控制信息選擇需要的表現(xiàn)信息切換到對(duì)應(yīng)的投影機(jī)、監(jiān)視器和存儲(chǔ)器等設(shè)備上，寬帶矩陣切換器上表現(xiàn)信息切換是全交叉的，并且每個(gè)通道的帶寬可以達(dá)到150MHz，切換的表現(xiàn)信息類型主要是各類工作站送來的VGA信息和經(jīng)過TV-VGA變換后生成的VGA信息。

　　視頻矩陣切換器:其主要作用是根據(jù)外部輸入的控制信息選擇需要的視頻信息切換到對(duì)應(yīng)的多畫面合成器、TV-VGA轉(zhuǎn)換器和圖形工作站等設(shè)備上，視頻矩陣切換器上視頻信息切換也是全交叉的，并且每個(gè)通道的帶寬可以達(dá)到15MHz，切換的視頻信息主要來源于經(jīng)過解調(diào)后的電視網(wǎng)絡(luò)視頻信息、攝像機(jī)傳送來的實(shí)時(shí)視頻信息以及錄像機(jī)、光盤機(jī)等設(shè)備播放的視頻信息。

　　顯示控制工作站:在這里顯示控制工作站主要作用是通過多串口卡控制系統(tǒng)中寬帶切換矩陣、視頻切換矩陣、多畫面合成器、TV-VGA轉(zhuǎn)換器、投影機(jī)、圖形工作站等設(shè)備的工作。根據(jù)這些設(shè)備的接口協(xié)議操作人員在顯示控制工作站上編制相應(yīng)的操作程序，通過操作程序?qū)崿F(xiàn)顯示控制工作站與這些設(shè)備之間的通訊，實(shí)時(shí)控制這些設(shè)備的工作情況。

2.3 信息表現(xiàn)子系統(tǒng)

　　信息表現(xiàn)子系統(tǒng)主要由投影機(jī)、綜合顯示大屏幕、監(jiān)視器、各種工作站以及存儲(chǔ)器等組成，為專業(yè)的工作人員和決策人員提供所需的各種實(shí)時(shí)信息。

　　綜合顯示大屏幕:綜合顯示大屏幕是由多個(gè)顯示大屏幕拼接而成的一塊整體大屏幕，每個(gè)顯示大屏幕對(duì)應(yīng)著一臺(tái)投影機(jī)。綜合顯示大屏幕主要選擇顯示系統(tǒng)中的最重要信息，為所有決策人員提供重要的決策信息。

　　監(jiān)視器:一方面可以用來預(yù)覽系統(tǒng)中提供的各種信息，以便選擇最重要的信息顯示在綜合顯示大屏幕上。另一方面也可以作為終端設(shè)備為專業(yè)工作人員、決策人員提供各種所需要的信息。

　　各種工作站:主要包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)工作站、外部網(wǎng)絡(luò)工作站、中心處理機(jī)、顯示控制工作站、圖形工作站。這些工作站分別為相應(yīng)專業(yè)的工作人員提供各自所需要的專業(yè)信息。

　　存儲(chǔ)器:這里可以選擇使用的存儲(chǔ)器類型有多種，如磁盤、磁帶、光盤等，但所有存儲(chǔ)器的作用都是用來保存顯示的重要信息，以便進(jìn)行事后處理和存檔。

3 小結(jié)

　　這里設(shè)計(jì)的新一代綜合信息顯示系統(tǒng)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)清晰、控制使用方便，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好，其主要特點(diǎn)如下:

　　(1)以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)采用分布式信息處理方式，能夠同時(shí)處理多種類別的信息，使顯示的信息內(nèi)容更加豐富，信息來源更加廣泛、信息類別更加多樣化。

　　(2)系統(tǒng)控制采用集中控制方式，使系統(tǒng)控制更加簡(jiǎn)單、直觀，避免了因切換順序顛倒而出現(xiàn)錯(cuò)誤顯示信息的情況。

　　(3)采用網(wǎng)關(guān)將中心處理機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接，通過代理服務(wù)器將外部網(wǎng)絡(luò)同內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隔離。這樣既保證了不同協(xié)議之間的報(bào)文發(fā)送，又保證了系統(tǒng)的安全性、可靠性。

　　(4)通過交換機(jī)將系統(tǒng)中的設(shè)備連接起來，保證設(shè)備之間能夠?qū)崟r(shí)傳輸大量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息共享，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

　　(5) 信息表現(xiàn)方式的多樣性。既可以在綜合顯示大屏幕顯示，也可以在各類工作站上顯示;既可以在本地顯示，也可以在異地顯示。

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