??? 摘? 要： 主要介紹了一種綜合信息顯示系統(tǒng)的設計方法，提出并闡述了網(wǎng)絡結構設計思想，給出了系統(tǒng)構成、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)應用于衛(wèi)星發(fā)射任務中，取得了很好的效果。

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

?

　　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。能夠實時有效地將關鍵信息提供給決策者，為決策者提供決策依據(jù)，是完成任務的重要保證。針對這種情況，我們設計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)工作站為相應專業(yè)的工作人員提供各類專業(yè)信息，同時還可以通過外部網(wǎng)絡進行遠程訪問。該系統(tǒng)不僅能夠實時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)絡的信息，也能夠接收并處理來自于電視、攝像機等設備的射頻、視頻信息，并根據(jù)任務的需求自動選擇各類信息送給決策者，保證任務安全可靠地執(zhí)行。

1 設計思想

1.1 系統(tǒng)構成

　　根據(jù)當前顯示信息來源廣、數(shù)據(jù)量大，難于選擇控制的特點，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)絡結構控制方式，對顯示信息進行分布式處理、集中控制顯示，這樣可以十分靈活地控制顯示內(nèi)容，能夠快速實時地處理各種顯示數(shù)據(jù)，保證整個網(wǎng)絡安全、可靠、高效地運行。整個系統(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顯示大屏幕拼接而成，每個顯示大屏幕對應著一臺投影機，投影機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。

?

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。

?

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

　　(2)圖形工作站和顯示控制工作站接收網(wǎng)絡信息、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上供大屏幕顯示。

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

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

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

2 各子系統(tǒng)構成

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、內(nèi)部網(wǎng)絡、中心處理機、圖形工作站、顯示控制工作站等設備的VGA信息，也有來自于電視網(wǎng)絡、攝像機、錄像機等設備的視頻信息，信息類型十分復雜，很難進行集中統(tǒng)一處理。這里我們對各類信息進行分布式處理，通過網(wǎng)絡進行設備間的數(shù)據(jù)交換。該子系統(tǒng)中各個信息處理設備的功能如下。

　　中心處理機:負責數(shù)據(jù)處理的小型機。利用該機器運算速度快的特點處理系統(tǒng)中實時性強、數(shù)據(jù)量大的數(shù)據(jù)，該中心處理機還可以承擔數(shù)據(jù)檢索、歷史數(shù)據(jù)存儲等工作。中心機通過網(wǎng)關與其它設備進行數(shù)據(jù)交換，一方面可以保證中心機的安全性、可靠性，另一方面可以保證中心機與其它設備之間不同協(xié)議的信息交換。

　　圖形工作站:其主要功能是依據(jù)大屏幕顯示需要進行動畫制作、視頻創(chuàng)作，對系統(tǒng)抽象信息進行模擬仿真;圖形工作站還可以將視頻矩陣切換器送來的視頻信息轉換為VGA信息，并對轉換后的信息進行放縮、旋轉、疊加等處理;此外通過在圖形工作站上進行圖像分割還可以實現(xiàn)綜合信息顯示大屏幕的拼接功能，即在由幾臺投影機對應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)中有多臺顯示控制工作站，每臺顯示控制工作站對應一臺投影機，每臺投影機對應著一塊顯示大屏幕。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)絡數(shù)據(jù)自動產(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負著向整個系統(tǒng)發(fā)送控制命令的功能。

　　內(nèi)部網(wǎng)絡:內(nèi)部網(wǎng)絡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特定崗位所關注的各不相同的信息。通過該系統(tǒng)可以將任意一臺內(nèi)部網(wǎng)絡工作站的顯示內(nèi)容在任意時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:一方面系統(tǒng)可以訪問外部網(wǎng)絡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)絡也可以訪問系統(tǒng)內(nèi)部的信息，這為遠程信息交換提供了一種方法。為保證系統(tǒng)安全，外部網(wǎng)絡通過代理服務器與交換機相連接。

　　視頻信息處理:來自電視網(wǎng)絡、錄像機、攝像機的視頻信息經(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;一部分則進入多畫面合成器，通過多畫面合成器將同時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行相應的處理，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)的需要實時選擇輸入信息送到信息表現(xiàn)子系統(tǒng)的相應設備上。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)信息切換到對應的投影機、監(jiān)視器和存儲器等設備上，寬帶矩陣切換器上表現(xiàn)信息切換是全交叉的，并且每個通道的帶寬可以達到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應的多畫面合成器、TV-VGA轉換器和圖形工作站等設備上，視頻矩陣切換器上視頻信息切換也是全交叉的，并且每個通道的帶寬可以達到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)絡視頻信息、攝像機傳送來的實時視頻信息以及錄像機、光盤機等設備播放的視頻信息。

　　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轉換器、投影機、圖形工作站等設備的工作。根據(jù)這些設備的接口協(xié)議操作人員在顯示控制工作站上編制相應的操作程序，通過操作程序實現(xiàn)顯示控制工作站與這些設備之間的通訊，實時控制這些設備的工作情況。

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、綜合顯示大屏幕、監(jiān)視器、各種工作站以及存儲器等組成，為專業(yè)的工作人員和決策人員提供所需的各種實時信息。

　　綜合顯示大屏幕:綜合顯示大屏幕是由多個顯示大屏幕拼接而成的一塊整體大屏幕，每個顯示大屏幕對應著一臺投影機。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)絡工作站、外部網(wǎng)絡工作站、中心處理機、顯示控制工作站、圖形工作站。這些工作站分別為相應專業(yè)的工作人員提供各自所需要的專業(yè)信息。

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

3 小結

　　這里設計的新一代綜合信息顯示系統(tǒng)系統(tǒng)層次結構清晰、控制使用方便，在實際應用中效果良好，其主要特點如下:

　　(1)以網(wǎng)絡為基礎采用分布式信息處理方式，能夠同時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)控制更加簡單、直觀，避免了因切換順序顛倒而出現(xiàn)錯誤顯示信息的情況。

　　(3)采用網(wǎng)關將中心處理機與網(wǎng)絡連接，通過代理服務器將外部網(wǎng)絡同內(nèi)部網(wǎng)絡隔離。這樣既保證了不同協(xié)議之間的報文發(fā)送，又保證了系統(tǒng)的安全性、可靠性。

　　(4)通過交換機將系統(tǒng)中的設備連接起來，保證設備之間能夠實時傳輸大量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的信息共享，提高了系統(tǒng)的實時性。

　　(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。

?

參考文獻

1 顧冠群，龔儉.計算機網(wǎng)絡.南京:江蘇科學教育出版社，1994

2 洪福明等.計算機局部數(shù)據(jù)通信網(wǎng).北京:電子工業(yè)出版社，1986

3 胡曉峰等.多媒體系統(tǒng)原理與技術.北京:國防科學技術大學，1994