从历史上看,部署在军用车辆中的显示器一直是简单的监视器,充当船上系统的接口。这不够好。随着军用车辆的配备越来越多的技术,空间 - 更不用说重量和力量 - 正在稀缺。单功能系统出来;无论您是设计新车辆还是改造现有车辆,多功能系统都在。

胜利建筑

图1.胜利架构的关键是集成和互操作性

范式转变与美国陆军的胜利(C4ISR / EW互操作性的车辆集成)架构中的架构更为鲜利,这会看到消除功能重复。在过去,每个新子系统都带来了自己的处理能力,它自己的数据存储,通常是自己的显示。胜利展望未来,通过消除这种重复,可以大大,重量和功率(交换)的显着节省,更不用说成本。它的心脏是一种高度灵活,高度冗余的高速网络 - 使用千兆以太网 - 提供对每个连接设备的通用访问,并将传感器和存储连接到处理器并显示。

船上的船上显示未来需要回应这种变化。不仅必须坚固耐用 - 能够在受极端冲击,振动,热,污染物等的环境中能够稳健,可靠的操作 - 但它必须是有道理,不仅仅是一个显示。事实上,没有理由不能包括许多车辆功能所需的嵌入式计算能力。问题变成了:嵌入式计算能力需要做什么?

目前部署在军用车辆上的大多数嵌入式单板计算机都是基于英特尔的酷睿2双核处理器架构,最近英特尔宣布了Ivy Bridge技术。

gpu是“传统”处理器的补充

图2. GE的IVD2010和IVD2015智能车辆显示器在坚固的外壳中集成了大量的加工功率和网络。

然而,越来越多的“通用”处理器正被NVIDIA等公司的强大图形处理器所补充。的原因吗?大规模并行体系结构,使得GPU(图形处理器)的理想提供快速移动,照片真实感图像的屏幕是不适合许多最具挑战性的军事/航空航天应用程序同样可以利用并行性,如视频和图片——或雷达处理。在理想情况下,这种功能可以在处理要求特别繁重的车载显示器中使用,或者在处理能力要求较低的部署中可以忽略。

将单板计算机集成在显示器的外壳内,与消费者级“全部”PC相同的方式,是前进的方式,节省了宝贵的空间和成本。然而,真正的挑战是如何确保显示器充分坚固耐用以承受战场部署的严格。

如果有的话,显示器 - 包括其外壳和处理能力 - 必须比嵌入式计算子系统更粗糙,而不是嵌入式计算车辆(图2)。虽然系统的其余部分通常被夹在未使用的角落中,但根据定义,显示器,是“正面和中心”,不仅易于战场环境的挑战,而且还易于与狭窄环境中的人员碰撞,以及到沉重的操作。

嵌入在显示器内的单板计算机将使用相同的原理和许多情况下设计和构建相同的组件,因为应用于任何用于苛刻和电源/冷却受限环境的任何单板计算机的组件。它应该是能够具有例如在制造期间施加的共形涂层,以便增加其耐受污染物的能力。

崎岖化屏幕

图3. MRAP(耐排气伏击保护)车辆是典型的,为车载展示提供了重大挑战的车辆。

但是展示本身是什么?需要选择玻璃,这是其面积的合适厚度,然后应该化学处理,以确保它对其在其实际生活中遇到的最严重的物理滥用来稳健。除了用于稳健性的化学处理外,还将对玻璃进行处理以最大限度地减少反射并提供EMI完整性。所有这些过程都需要具有最高标准,以确保LCD图像在通过玻璃时不会劣化,因为即使在解释屏幕上的最轻微的犹豫也无法忍受。

有不同的方法来保护液晶背后的玻璃。其中之一就是在显示器堆叠的各个层之间留出一个气隙,从前玻璃(很容易受到影响)到LCD本身。从用户的角度来看,这种方法的缺点很严重。首先,组件中任何残留的水分都会不可避免地进入间隙,在较冷的表面上冷凝,导致可见的水滴影响图像质量。其次,前玻璃的厚度,再加上折射系数,会产生明显的视差误差,这是使用触摸屏时的一个主要问题。当眼睛和指尖与LCD上显示相关符号的点垂直时,视差就不是问题,但当眼睛从垂直方向移动时,就很难判断触摸屏上的正确点来匹配屏幕上的符号。

有一些策略可以处理水分问题,包括在最终组件中加入干燥剂和清洗,但这些都不是可靠的长期解决方案。然而,视差问题仍然存在,而且战场上需要即时行动,这意味着视差问题是不可接受的。

替代策略是绑定显示堆栈的层。这并不是没有其挑战,包括消除杂质,确保气泡不会被捕获在组装中,并防止在产品的寿命上进行分层。良好的组分选择和粘合剂选择是溶液的关键,但严格的制造过程至关重要,以确保粘合剂在洁净室环境中均匀地施加均匀。

虽然在实现粘合解决方案所需的时间和设备有重大投资时,但不能取代所产生的光学质量,产生明亮的显示器,没有损害视觉伪影。

触摸屏选择

鉴于这类设备在日常生活中的普及,未来的车载显示器将采用触摸屏技术,这是理所当然的。

设计师有三种选择:电阻,电容和红外线。虽然商业市场中的一些技术具有用于用户体验的景点 - 例如,苹果iPhone上的多触摸电容触摸屏引起的用户界面革命 - 大多数人都有严重的车辆市场缺陷。

电容式触摸屏提供了一些诱人的机会,但这些难以建立与Bareand手套的使用。此外,一些电容技术,提供商业应用中最顺畅的用户体验可以是坏的EMC发射器,在陆地车辆设计中是不可接受的。同样,红外触摸屏提供了一些优点,但这些优势不仅仅是在夜间在夜间成为红外发射器的战斗机的威胁性问题。

在移动的车辆中(图3),通过触摸屏实现精确的驱动可能是一个巨大的挑战。应用程序设计可以通过确保屏幕上激活区域或按钮的足够间距来缓解这一挑战,但这只是故事的一部分。激活时需要正压,可以防止误动作,这是电阻式触屏技术的关键特性之一,尤其适用于车内坚固的显示器。

这些高度智能的潜在应用程序的潜在应用是从嵌入式培训到地形可视化的广泛范围,从数字映射到战地通信和管理,从信号智能(SIGINT)到态势意识,包括360度视频拼接。但是,重要的变化是,新一代崎岖的显示器正在成为可用的,它包含相同数量的处理能力,如前所述,先前已在离散的独立框中配置,从而节省了生命空间,重量和功率。

与网络集成

此外,由于现代车辆现在具有大量的电光传感器,不仅提供了处理能力,还提供了10千兆以太网接口意味着可以将显示器直接连接到车辆的视频骨干并直接订阅对那些感兴趣的渠道。

正如所有嵌入式计算的解决方案,这些显示器的设计不仅深入了解应用程序的需求,而且还将如何部署该应用程序,以及通过什么样的人员,操作在什么样的约束下,在什么样的环境中,就会被使用。在车载嵌入式计算系统中,很少有比显示器更重要的因素,这意味着在设计上所做的选择至关重要。

本文是由Simon Collins,Product Manager,GE智能平台,(北南北郡,英国Towcester)编写的。有关更多信息,请联系西蒙先生。此电子邮件地址正受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript才能查看它。或者访问http://info.hotims.com/40439-201。


Photonics yabovip16.comTech Briefs杂志

本文首次发表于2012年11月号Photonics技yabovip16.com术简报杂志。

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