综合信息系统结构设计方法

    摘要：主要介绍了一种综合信息显示系统的设计方法，提出并阐述了网络结构设计思想，给出了系统构成、系统信息流程以及各种处理功能。目前该综合信息显示系统已经应用于卫星发射任务中，取得了很好的效果。

    关键词：综合信息显示系统 宽带矩阵切换器 综合显示大屏幕

在现代航天发射、作战指挥等大型综合性工程中，信息需求和来源都十分广泛。能够时实有效地将关键信息提供给决策者，为决策者提供决策依据，是完成任务的重要保证。针对这种情况，我们设计了一套综合信息显示系统。该系统既可以通过综合显示大屏幕为所有决策者提供重要的决策信息，也可以通过各类专业工作站为相应专业的工作人员提供各尖专业信息，同进还以通过外部网络进行远程应该说访问。该系统不仅能够实时接收处理来自示工作站、图形工作站、局域网、外部网络信息，也能够接收并处理来自于电视、摄像机等设备的射频、视频信息，并根据任务的需求自动选择各尖信息送给决策者，保证任务安全可靠地执行。

1 设计思想

1.1 系统构成

根据当前显示信息来源广、数据量大，难选择控制的特点，这里提邮如图1所示的综合信息显示系统。该系统采用网络控制结构方式，对显示信息进行分布式处理．集中控制显示，这样可以十分灵活地控制显示内容，能够快速地衬时地处理各种显示数据，保证整个网络安全、可靠、高效地运行。整个系统主要由信息处理子系统、选择控制子系统和信息表现子系统三部分组成。其中综合显示大屏幕是由多个显示大屏幕拼接而成，每个显示大屏幕对应着一台摄像机，投影机显示的信息是由矩阵切换器控制选择的VGA信息或视频信息。大屏幕的拼图显示则由图开作站完成拼图后，通过矩阵切换器分别送到综合显示大屏幕上。

1.2 显示信息流程

综合显示大屏幕上显示信息流程图如图2所示。

（1）电视视频信号通过视频切换器选择后，既可以送到图形工作站上进行编辑，也可以由TV－VGA转换器转换为VGA信息后再由宽带矩阵切换器选择送到选择送到投影机上显示。

（2）图形工作站显示控制工作站接收网络信息、人工输入信息后生成各种图形（像）信息由宽带矩阵切换器选择送到投影机上供大屏幕显示。

（3）中心处理机的数据信息经过网关转发后，送到图形工作站和显示控制工作站上，经地相应的处理后，再将这些信息根据需要有选择地送到投影机上显示。

（4）外部网络送来的信息，首行要进入网络代理服务器。为确保网络的安全性、可靠性，该服务器具有防火墙等功能，经过滤后的外部信息，通过交换机送到显示控制工作站和图形工作站了，经地相应的处理后，选择送到投影机上显示。

（5）内部网络显示的信息直接通过宽带矩阵切换器选择送到投影机上显示。

2 各子系统构成

2.1 信息处理子系统

综合信息显示系统和显示信息来源十分广泛，既有来自于外部网络、内部网络、中心处理机、图形工作站、显示控制工作站等设备的VGA信息，也不来自于电视网络、摄像机、录像机等设备的视频信息，信息类型十分复杂，很难进行集中统一处理。这里我们对各类信息进行分布式处理，通过网络进行设备间的数据交换。该子系统中各个信息处理设备的功能如下。

中心处理机：负责数据处理的小型机。利用该机器运算速度快的特点处理系统中实时性强、数据量大的数据，该中心处理机还可以承担数据检索、历史数据存储等工作。中心机通过网关与其它设备行数据交换，一方面可以保证中心机的安于性、可靠性，另一方面可以保证中心机与其它设备之间不同协议的信息交换。

图形工作站：其主要功能是依据大屏幕显示需要进行动画制作、视频创作，对系统抽像信息进行模拟仿真；图形工作站还中以将视频矩阵切换器送来的视频信息转换为VGA信息，并对转换后的信息进行放缩、旋转、叠加等处理；此外通过图形工作站上进行图像分割还可以实现综合信息显示大屏幕的拼接功能，即在由几台投影机相对应的综全信息显示大屏幕上显法一幅拼连完整的画面。

显示控制工作站：在系统中有多台显示控制工作站，每台显示控制工作站对应台投影机，每嫩投影机对应着一台显示大屏幕。显示大屏幕显示的主要内容都是由相应的显示控制工作站产生的，显示控制工作站显示的信息一方面是根据网络数据自动产和的，另一方面是根据需要人工输入的。此外显法控制工作站还担负着向整个系统发送控制命令的功能。

内部网络：内部网络中包含了各种功能工作站。不同岗的工作人员使用不同功能工作站，在这些工作站显示着各个特定岗痊所关注的各不相同的信息。通过该系统可以将任意一台内部网络工作站的显示内容在任意时刻切换到综合显示大屏幕上供所有决策人员观看。

外部网络：一方面系统可以访问外部网络的信息并将访问的信息显示到大屏幕上，另一方面外部也可以访问系统内部的信息，这为远程信息交换提供了一种方法。为保证系统安全，外部网络通过代理服务器与交换机相连接。

视频信息处理：来自电视网络、录像机、摄像机和视频信息经过视频切换矩阵选择之后，根据需要，一总分通过TV－VGA变换后转变为VGA信息，通过宽带切换矩阵选择后送到综合显示大屏幕上；一部分则进入多画面合成器，通过多画面合成器将同进输入的几路视频信息合成一路视频信息；另一总分则送到图形工作站进行相应的处理，处理后的信息通过宽带切换矩阵选择后送到综合显示大屏幕上。

2.2 选择控制子系统

选择控制子系统主要由视频矩阵切换器、宽带矩阵切换品和显示控制工作站组成。该子系统主要根据信息表现子系统的要实时选择输入信息送到信息表现子系统的相应设备上。信息的选择既可以通过视频矩阵切换器、宽带矩阵切换器的控制面板上进行，也可以通过串口用显示控制工作站控制。

宽带矩阵切换器：其主要作用是根据外部输入的控制信息选择城要的表现信息切换到对应的投影机、监视器和存储器等设备上，宽带矩阵切器上表现信息切换是全交叉的，并且每个通道的宽带可以达到150MHz，切换的表现信息类型主要是各类工作站送来的VGA信自和经过TV－VGA变换后生成的VGA信息，

视频矩阵切换器：其主要作用是根据外部输入的控制信息选择需要的视频信息切换到对应的多画面合成器、TV-VGA转换器和图形工作站等设备上，视频矩阵切换器上视频信息切换也是全交叉的，并且每个通道的宽带可以达到150MHz，切换的视频信息主要来源于经过解调后的电视网络视频信息、摄像机传送来的实时视频信息以及录像机、光盘机等设备播放的视频信息。

显示控制工作站：在这里显示控制工作站主要作用是通过多串口卡控制系统中宽带切矩阵、视频切换矩阵、多画面合成器、TV－VGA转换器、投影机、图形工作站等设备的工作。根据这些设备和接口协议操作人员在显示控制工作上编制相应的操作程序，通过操作程序实现显示控制工作与这些设备之间的通讯，实时控制这些设备的工作情况。

2.3 信息表现子系统

信息表现子系统主要由投影机、综事显示大屏幕、监视器、各种工作站以及存储器等组成，为专业工作人员和决策人员提供所需的各种实时信息。

综合显示大屏幕：综合显示大屏幕是由多个显示大屏幕拼接而成的一块整体大屏幕，每个显示大屏幕对应着一台投影机。综合显示大屏幕主要选择显法系统中最重要信息，为所决策人员提供重要的决策信息。

监视器：一方面可以用来预览系统中提供的各种信息，以便选择最重要的信息显示在综合显示大屏幕上。另一方面也可以作为终端设备人为专业工作人员、决策人员提供各种所需要的信息。

各种工作站：主要包括内部网络工作站、外部网络工作站、中习处理机、显示控制工作站、图形工作站。这些工作站分别为相应的专业的工作人员提供各自所需要的专业信息。

存储器：这里可以选择使用的存储器类型有多种，如磁盘、磁带、光盘等，但甩有存储器的作用都是用为保存显示的重要信息，以便进行事后处理和存档。

3 小结

这里设计和新一代综合信息显示系统层次结构清晰、控制方便，在实际中应用中效果良好，其主要特点如下：

（1）以网络为基础采用分布信息处理方式，能够同时处理多种类别的信息，使显示的信息内容更加丰富，信息来源广泛、信息类别更加多样化。

（2）系统控制采用集中控制方式，使系统控制吏辐简单、直观，避免了功切换顺序颠倒出现错误显示信息的情况。

（3）采用网关将中心处理机与网络连接，通过代理服务器将外部网络同内部网络隔离。这既样保证了不同协议之间听报文发送，又保证了系统的安全性、可靠性。

（4）通过交换机将系统中的设备连接起来，保证了设备之羊的能够实时传输大量数据，实现系统的信息共享，提高了系统的实时性。