基于ODS+Toolbox的空管系统人机界面设计与实现

? * + 基于 !"# $%%&’%( 的空管人机界面的设计思想 !"# $%%&’%( 采用面向 对 象 和 分 层 的 软 件 结 构 保证不同平台 （ @4,( = A 9B920C，D# E,4F%<9） 之 间的 移植 性。 本 空 管 显 示 软 件 人 机 界 面 的 开 发 采 用 （ H0FI-2 J * K） ， 图 + 是空管显示软件层次 G,46( 平台 结构。
（ 01234 "56573& 8465499:546 ;4<757179，01234
8’+69*:6 ： =3<9> %4 729 3>?34@9> !"# $%%&’%(，57 343&A<9< 34> >9<564< 729 BC; %D 35: 7:3DD5@ @%47:%& <A<79E，7294 57 >9<@:5’9< 54 >9735& 3’%17 2%F 7% >9?9&%G E354 %’H9@7< %D 729 BC; 1<546 !"# $%%&’%(，D543&&A 57 >5<@1<<9< <9?9:3& I9A G%547< 54 >9?9&%GE947 J C,< D%9-+： 35: 7:3DD5@ @%47:%&，BC;，!"# $%%&’%( ;&*++ 3?=’,9： $-*.
总第 .S. 期 R++T 年第 . 期
舰 船 电 子 工 程 #25G 8&9@7:%45@ 8465499:546
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基于 !"# $%%&’%( 的空管系统人机 界面设计与实现
!
陈
爽
王小非
夏学知
武汉
何志峰
)*++,)）
（武汉数字工程研究所
摘
要： 基于先进的操作显示系统开发工具 !"# $%%&’%(， 对空管 系 统 人 机 界 面 进 行 了 分 析 与 设 计， 详细介绍了主要界
面对象的实现方法， 并对几项关键技术进行了探讨。 关键词： 空中交通管制； 人机界面； !"# $%%&’%( 中图分类号： $-*.
!"# $源自文库%&’%( / )*+,- ./0 ",+123 *3- 4,*&15*61%3 %7 819 $9*771: ;%369%& #<+6,=
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对象服 务器
!"# 内核组件包括运行时内核及其相关接 口， 提供对用户界 面 动 态 行 为 和 各 种 对 象 的 控 制。 内 核层是 !"# 服务层的基 础， 建 立 与 系 统 层 的 联 系， 并为 !"# 服务组件与应用组件提供服务。 提供 !"# 服务组件将多种重要功能进行集成， 色彩管理、 窗口管理、 多屏显示、 记录回放等功能组 件， 能够很容易地在应用程序中引入。 !"# 应用组件 为 一 些 应 用 领 域 提 供 附 加 的 功 能组 件， 例 如 ’-90 组 件 中 提 供 雷 达 框 架 对 多 雷 达 再如 源保持控 制， 提 供 用 于 空 管 剧 情 仿 真 的 #!， 3) 组件 为 指 控 系 统 的 开 发 提 供 其 专 有 的 3! 和 对移动的对象 （包括区域和点） 进行可视化。 7!， 以上三种 组 件 构 成 了 !"# 服 务 层， 它建立在 系统层之上， 提供一组与图形和通信相关的核心服 务， 将人机界面开发所需的大部分对象和组件进行 了集成， 极大地 减 少 了 开 发 工 作 量， 为人机界面开 发提供了高层次服务。 ? * ) 基于 !"# 的空管人机界面模型结构 在上述人机界面设计思想的指导下， 对传统的 人机界面 #00I0,C 模型进行 改进， 提 出 基 于 !"# 的 。它包含三 空管人机界面 模 型 结 构 （如 图 ) 所 示） 个部分： 表 示 元 素， #! 控制， !"# 应 用 接 口。 #! 控 制的功 能 是 使 用 !"# 中 的 服 务 对 象 #! 来 接 受 外 部对象发送来的消息， 进行分析后作出对此消息的 处理意见； 表示元素是用来描述对象的屏幕显示状 态， 在 !"# 中由 "!、 :! 和 7! 对 象组 成； !"# 应 用 接口负责和相关的外部对象的应用接口通讯， 调用
=3:@% 公 司 的 !"# $%%&’%( 来 进 行 空 管 人 机 界 面 的
.
引言
空中交通 管 制 （ K$L ） 系统是一个对人机交互
开发。
R
!"# $%%&’%( 简介
提供了开发交 !"# $%%&’%( 是 一 个 开 发 环 境，
要求较高的专用实时系统， 它通过管制员对系统的 控制和管理， 系统向管制员提供飞行动态信息来实 现对空中飞机 的 指 挥 调 度。 管 制 员 指 挥 空 中 交 通 的过程就是与 系 统 进 行 交 互 的 过 程。 为 了 达 到 指 挥空中交通的目的， 管制员需要向系统查询多种航 行信息、 编辑飞行计划、 操作命令处理等， 必要时还 应与其他系统通信， 这些都需要显示软件提供操作 界面， 所以设计良好的空管人机界面对于方便人机 交流、 提高工作效率具有很大的帮助。 空管系统人机界面一般采用 MN;O 系统基于 O 然而在 O 054>%F P C%Q 054>%F P C%75D 平台进行开发， 75D 平台下用 L 语 言 编 程 开 发 空 管 人 机 界 面 较 为 复 杂、 开 发 量 较 大， 为 此， 本 文 引 入 了 国 外 性 能 先 进、 使用 方 便 的 操 作 显 示 系 统 开 发 工 具— — —比 利 时 互式图形界面 系 统 强 大 的 工 具 集 合。 它 是 辅 助 开 发空管系统或指控系统的中间件， 集成完整的专用 软件包， 适合快速应用原型的人机界面 （ BC; ） 开 发， 概括起来具有以下优点： ・ 自身带有大量高性能的运行库和系统函数， 特别针对空管系 统 或 指 控 系 统 这 样 带 有 动 态 目 标 的系统。 ・ 内部封装了许多功能化的模块， 使开发者可 以使用现成的函数实现所需的功能。 ・ 并入了多种外部信息比如飞行计划或轨迹 数据、 地图数据和气象数据等人机接口。 ・ 提供了大量的对象类， 开发者可以根据自己
显示的 E" 模 型， 并进行属性 设置。
5)A9* <9)/).39. -AE)-./ ｛ E" 属性设置； ｝
（ F）使用 72.32 规则在指定的 G" 上将 0" 与 E" 模型连接， 创建 E" 实例， 使背景地图得以显示。
)1 <9)H).39. 72.32 ｛ 图% 空管人机界面组成关系 （ -AE)-./，G;9K/)32，H39.29 I.3;.+*9 )+J9H2 E" ： B H39.29 ； *)HL9A） E" & H) ｝ ;A ： B 2M;7； （） ； E"： C1*)HL
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的需要实现 实 体， 也 可 以 利 用 !"# $%%&’%( 提 供 的 方法来实现自己的对象类。 ) * + !"# $%%&’%( 对象简介 !"# $%%&’%( 封装了以 下 几 种 不 同 类 型 的 对 象 供开发者使用。 ・ 对话框对象 （ ",-&%. !’/012 ， ： 是图形用户 "! ） 界面 的 一 系 列 标 准 控 件， 包 括 窗 口、 组 合 框、 文本 框、 按钮、 菜单等。 ・ 概念 对 象 （ 3%410526-& !’/012 ， ： 是定义应 3! ） 用数据结构的抽 象 实 体， 将 对 象 的 属 性 如 形 状、 颜 色、 字体等赋 予 具 体 的 数 值。 3! 的 具 体 表 现 形 式 是依靠与之对 应 的 7! 实 现 的， 且 一 个 3! 可 映 射 到多个 7!。 ・ 表示 对 象（ 7809042-2,%4 !’/0129， ： 将与之 7! ） 对应的 3! 可视 化， 使 3! 的 属 性 值 能 够 在 界 面 上 相对应地显示出来。 7! 的显示只能 通 过 视图 对 象 :! 来实现。 ・ 服务对 象（ #08;,10 !’/0129， ： 支持和控制 #!） 内部 !"# $%%&’%( 的操作， 包括地图的导 入和 配 置、 读取外部数据和经纬度坐标转换等功能， 并且包括 能够用于图形显示的对象类。 ： 作 为 7! 的 ・ 视图 对 象 （ :,0<5%82 !’/012 ， :! ） 容器并且能执行管理性任务， 例如缩放、 平移、 高度 过滤等。 ) * ) !"# $%%&’%( 应用程序开发简介 利用 !"# $%%&’%( 开发应用程序可分 为 两 个部 分： 一部分是有 关 人 机 界 面 的 开 发； 另一部分是关 于应用程序 具 体 功 能 的 代 码。 !"# 引 入 了 用 户 界 来 解 决 用 户 界 面 的 描 述 问 题。 面语言 （ 86&0 语 言 ） 在人 机 界 面 开 发 中 简 单 的 功 能 可 以 利 用 86&0 语 言 进行实现， 而更复杂、 关 键 性 的 功 能 可 以 在 !"# 提 供的规则扩展器基础上 使 用 标 准 编 程 语 言 （3 = 3 > 更有效 的 实 现， 而仅在执行时才将这两者合为 >） 一体。从而使应 用 程 序 的 开 发 具 有 了 更 大 的 灵 活 性。
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陈
爽等： 基于 "#$ ())*+), 的空管系统人机界面设计与实现 )1 A;.*)< 72.32 ｛ -?$)-./ & A) ｝
总第 ’F’ 期
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（D ）基 于 相 应 的 E" 类 =9)E)>39. 创建 描 述 背 景 地 图
图! 基于 "#$ 的空管人机界面模型结构
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基于 !"# $%%&’%( 的空管人机界面 设计与实现
外部相应处理过程。这三个部分紧密相连， 共同完 成对用户输入和应用程序的处理和显示。 ? * ? 空管人机界面主要对象的设计与实现 根据对空管需求及其设计原则的深入分析， 可 以确定空管人机界面主要由以下几种对象组成： 窗 口、 背景地图、 目标显示对象、 菜单、 功能按钮、 列表 框等， 其相互之间关系如图 ? 所示。以下以背景 地 图和目标显示对象为例 进行 设计 并 使 用 !"# $%%&P ’%( 加以实现。
% & % & ’ 背景地图的设计与实现 在空管界面的设计中， 背景地图由不同背景图 层叠加显示， 管制员可以根据实际需要选择哪些图 层显示， 并且还能为每一图层配置各自的颜色。根 据管制需要设计出背景地图包括以下图层： 地理信 息 （ 包 括 国 境 线、 海 岸 线、 河 流 等） 、 航 线、 航 路、 空 域、 限制区、 管制区、 临时背景等。同时也可以根据 管制员的实际需要增加图层。 进行背景地图的设计后， 需要在人机界面中进 行导入和显示。在 "#$ ())*+), 中对于其 规 定 格 式 地图的导入， 首先 设 定 $" 实 例 -./0)123)* ， 然后使 用预 定 义 的 函 数 "#$45/)32-./ 运 行 $" 实 例 自 动 导 入 背 景 图， 过 程 较 为 简 单， 本文主要讨论利用 对自定义格式 "#$ 提供的 0 6 6 接 口 编 写 $" 类， 的地图文件进行导入和显示， 具体步骤如下： （’）首先利用 "#$ 提供 的 0 6 6 接 口 进 行 $" 扩展， 继 承 "#$ 的 基 础 类 "78.790*.77， 创 建 $" 类 并在 $):)39;<1-./ 类中实现读入自定 $):)39;<1-./， 义地图文件的功能， 然后基于 "#$ 中 相 应 的 0" 类 并 =9)0)>39. 创 建 描 述 背 景 地 图 数 据 的 0" 实 例， 设置相关属性。 （! ） 基 于 $" 类 $):)39;<1-./ 创 建 $" 实 例 设置 $" 参数。 -?$)-./ ，
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收稿日期： 修回日期： R++S 年 .+ 月 R. 日， R++S 年 .. 月 .+ 日
)KKR 年第 + 期
舰 船 电 子 工 程 应用层 空管人机界面 !"# 应用组件 !"# 服务层 !"# 服务组件 !"# 内核相 关接口 系统层 对话 引擎 D%2,L A E,4F%< #B920C （ G,46(） ， （ $37 = O7） M02<%8N !# 图+ 空管显示软件层次结构 !"# 运行时内核 绘图 引擎