In aviation, an electronic flight instrument system (EFIS) is a flight instrument display system in an aircraft cockpit that displays flight data electronically rather than electromechanically. An EFIS normally consists of a primary flight display (PFD), multi-function display (MFD), and an engine indicating and crew alerting system (EICAS) display. Early EFIS models used cathode-ray tube (CRT) displays, but liquid crystal displays (LCD) are now more common. The complex electromechanical attitude director indicator (ADI) and horizontal situation indicator (HSI) were the first candidates for replacement by EFIS. Now, however, few flight deck instruments cannot be replaced by an electronic display.

On the flight deck, the display units are the most obvious parts of an EFIS system, and are the features that lead to the term glass cockpit. The display unit that replaces the artificial horizon is called the primary flight display (PFD). If a separate display replaces the HSI, it is called the navigation display. The PFD displays all information critical to flight, including calibrated airspeed, altitude, heading, attitude, vertical speed and yaw. The PFD is designed to improve a pilot's situational awareness by integrating this information into a single display instead of six different analog instruments, reducing the amount of time necessary to monitor the instruments. PFDs also increase situational awareness by alerting the aircrew to unusual or potentially hazardous conditions — for example, low airspeed, high rate of descent — by changing the color or shape of the display or by providing audio alerts.

The names Electronic Attitude Director Indicator and Electronic Horizontal Situation Indicator are used by some manufacturers.^[1] However, a simulated ADI is only the centerpiece of the PFD. Additional information is both superimposed on and arranged around this graphic.

Multi-function displays can render a separate navigation display unnecessary. Another option is to use one large screen to show both the PFD and navigation display.

The PFD and navigation display (and multi-function display, where fitted) are often physically identical. The information displayed is determined by the system interfaces where the display units are fitted. Thus, spares holding is simplified: the one display unit can be fitted in any position.

LCD units generate less heat than CRTs; an advantage in a congested instrument panel. They are also lighter, and occupy a lower volume.

The MFD (multi-function display) displays navigational and weather information from multiple systems. MFDs are most frequently designed as "chart-centric", where the aircrew can overlay different information over a map or chart. Examples of MFD overlay information include the aircraft's current route plan, weather information from either on-board radar or lightning detection sensors or ground-based sensors, e.g., NEXRAD, restricted airspace and aircraft traffic. The MFD can also be used to view other non-overlay type of data (e.g., current route plan) and calculated overlay-type data, e.g., the glide radius of the aircraft, given current location over terrain, winds, and aircraft speed and altitude.

MFDs can also display information about aircraft systems, such as fuel and electrical systems (see EICAS, below). As with the PFD, the MFD can change the color or shape of the data to alert the aircrew to hazardous situations.

EICAS (Engine Indications and Crew Alerting System) คือระบบที่แสดงข้อมูลเกี่ยวกับระบบต่างๆ ของเครื่องบิน รวมถึงระบบเชื้อเพลิง ระบบไฟฟ้า และระบบขับเคลื่อน (เครื่องยนต์) จอแสดงผล EICAS มักได้รับการออกแบบให้เลียนแบบมาตรวัดทรงกลมแบบดั้งเดิม พร้อมทั้งแสดงค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ในรูปแบบดิจิทัลด้วย

ระบบ EICAS ช่วยเพิ่มความตระหนักรู้ในสถานการณ์โดยอนุญาตให้ลูกเรือดูข้อมูลที่ซับซ้อนในรูปแบบกราฟิก และยังแจ้งเตือนลูกเรือถึงสถานการณ์ผิดปกติหรืออันตราย ตัวอย่างเช่น หากเครื่องยนต์เริ่มสูญเสียแรงดันน้ำมัน ระบบ EICAS อาจส่งเสียงเตือน เปลี่ยนหน้าจอไปที่หน้าที่มีข้อมูลระบบน้ำมัน และแสดงข้อมูลแรงดันน้ำมันต่ำด้วยกรอบสีแดง แตกต่างจากมาตรวัดแบบกลมทั่วไป ระบบ EICAS สามารถตั้งค่าระดับการเตือนและสัญญาณเตือนได้หลายระดับ จึงต้องระมัดระวังในการออกแบบระบบ EICAS เพื่อให้แน่ใจว่าลูกเรือได้รับข้อมูลที่สำคัญที่สุดเสมอ และไม่ได้รับข้อมูลเตือนหรือสัญญาณเตือนมากเกินไป

ECAMเป็นระบบที่คล้ายคลึงกันซึ่งใช้โดยแอร์บัส โดยนอกจากจะให้ฟังก์ชันของ EICAS แล้ว ยังแนะนำมาตรการแก้ไขอีกด้วย

ระบบ EFIS ช่วยให้นักบินสามารถควบคุมการเลือกช่วงการแสดงผลและโหมด (เช่น แผนที่หรือเข็มทิศ) และป้อนข้อมูล (เช่น ทิศทางที่เลือก) ได้

ในขณะที่อุปกรณ์อื่นๆ ใช้ข้อมูลจากนักบิน แต่ระบบส่งข้อมูล (Data Bus)จะกระจายค่าที่นักบินเลือกไว้ เพื่อให้นักบินป้อนข้อมูลเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น นักบินเลือกความสูงที่ต้องการรักษาระดับบนชุดควบคุม ระบบ EFIS จะแสดงความสูงที่เลือกไว้บนจอแสดงผลหลัก (PFD) และเมื่อเปรียบเทียบกับความสูงจริง (จากคอมพิวเตอร์ข้อมูลอากาศ) จะแสดงข้อผิดพลาดของความสูง ความสูงที่เลือกไว้นี้จะถูกใช้โดยระบบควบคุมการบินอัตโนมัติเพื่อรักษาระดับ และโดยระบบแจ้งเตือนความสูงเพื่อแจ้งเตือนอย่างเหมาะสม

หน้าจอแสดงผล EFIS ถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ ซึ่งรับข้อมูลจากนักบิน สัญญาณจากเซ็นเซอร์ และการเลือกรูปแบบ EFIS ที่นักบินเลือก เครื่องกำเนิดสัญลักษณ์อาจมีชื่อเรียกอื่น ๆ เช่น คอมพิวเตอร์ประมวลผลการแสดงผล หน่วยอิเล็กทรอนิกส์การแสดงผล เป็นต้น

ตัวสร้างสัญลักษณ์ไม่ได้แค่สร้างสัญลักษณ์เท่านั้น แต่ยังมี (อย่างน้อยที่สุด) สิ่งอำนวยความสะดวกในการตรวจสอบ ตัวสร้างกราฟิก และไดรเวอร์แสดงผล^{[ 2 ]}อินพุตจากเซ็นเซอร์และการควบคุมจะมาถึงผ่านทางบัสข้อมูล และจะถูกตรวจสอบความถูกต้อง การคำนวณที่จำเป็นจะถูกดำเนินการ และตัวสร้างกราฟิกและไดรเวอร์แสดงผลจะสร้างอินพุตให้กับหน่วยแสดงผล

เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ระบบเครื่องมือวัดการบินจำเป็นต้องมีระบบทดสอบตัวเองเมื่อเปิดเครื่องและระบบตรวจสอบตัวเองอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ระบบเครื่องมือวัดการบินยังต้องการความสามารถในการตรวจสอบเพิ่มเติมอีกด้วย:

• การตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลขาเข้า — ตรวจสอบว่าเซ็นเซอร์แต่ละตัวส่งข้อมูลที่ถูกต้องหรือไม่
• การเปรียบเทียบข้อมูล — ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่ซ้ำกัน
• การตรวจสอบการแสดงผล — ตรวจจับความผิดพลาดภายในระบบเครื่องมือ

จอแสดงผลแบบดั้งเดิม (อิเล็กโทรเมคานิกส์) มี กลไก ซิงโครที่ส่งค่าพิทช์ โรล และทิศทางที่แสดงบน เครื่องมือ ของกัปตันและนักบินผู้ช่วยไปยังตัวเปรียบเทียบเครื่องมือ ตัวเปรียบเทียบจะเตือนหากมีความแตกต่างมากเกินไประหว่างจอแสดงผลของกัปตันและนักบินผู้ช่วย แม้แต่ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นไกลออกไป^{[ 3 ]}เช่น การติดขัดในกลไกโรลของ ADI ก็ยังทำให้เกิดการเตือนของตัวเปรียบเทียบ ดังนั้นตัวเปรียบเทียบเครื่องมือจึงให้ทั้งการตรวจสอบตัวเปรียบเทียบและการตรวจสอบจอแสดงผล

ในระบบ EFIS ฟังก์ชันการเปรียบเทียบนั้นง่ายมาก: ข้อมูลการหมุน (มุมเอียง) จากเซ็นเซอร์ 1 เหมือนกับข้อมูลการหมุนจากเซ็นเซอร์ 2 หรือไม่? ถ้าไม่เหมือนกัน ให้แสดงข้อความเตือน (เช่นตรวจสอบการหมุน ) บนจอแสดงผลหลักทั้งสองจอ จอแสดงผลเปรียบเทียบจะแสดงคำเตือนสำหรับความเร็วลม มุมเงย มุมหมุน และระดับความสูง ระบบ EFIS ที่ทันสมัยกว่าจะมีจอแสดงผลเปรียบเทียบมากกว่านี้

ในเทคนิคนี้ เครื่องกำเนิดสัญลักษณ์แต่ละตัวจะมีช่องตรวจสอบการแสดงผลสองช่อง ช่องหนึ่งซึ่งเป็นช่องภายใน จะสุ่มตัวอย่างเอาต์พุตจากเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ของตัวเองไปยังหน่วยแสดงผล และคำนวณ เช่น ค่ามุมเอียง (roll attitude) ที่ควรแสดงผลนั้น ค่ามุมเอียงที่คำนวณได้นี้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับค่ามุมเอียงที่ป้อนเข้าเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์จากINSหรือAHRSหากพบความแตกต่างใดๆ แสดงว่าอาจเกิดจากการประมวลผลที่ผิดพลาด และจะแสดงคำเตือนบนหน้าจอแสดงผลที่เกี่ยวข้อง

ช่องทางการตรวจสอบภายนอกจะทำการตรวจสอบแบบเดียวกันกับเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์อีกด้านหนึ่งของห้องนักบิน: เครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ของกัปตันจะตรวจสอบของเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ของนักบินผู้ช่วย และเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ของนักบินผู้ช่วยจะตรวจสอบของเครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ของกัปตัน เครื่องกำเนิดสัญลักษณ์ใดก็ตามที่ตรวจพบข้อผิดพลาด จะแสดงคำเตือนบนหน้าจอแสดงผลของตนเอง

ช่องทางการตรวจสอบภายนอกยังตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ป้อนจากเซ็นเซอร์ (ไปยังตัวสร้างสัญลักษณ์) ด้วย หากพบข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง เช่น ความสูงของคลื่นวิทยุที่มากกว่าค่าสูงสุดของเครื่องวัดความสูงด้วยคลื่นวิทยุ จะทำให้เกิดการแจ้งเตือน

ในแต่ละช่วงของการบิน นักบินต้องการข้อมูลที่แตกต่างกันออกไป โดยหลักการแล้ว ระบบอิเล็กทรอนิกส์การบินควรแสดงเฉพาะข้อมูลที่ใช้งานอยู่เท่านั้น แต่เครื่องมือวัดแบบอิเล็กโทรแมคคานิกส์จะต้องอยู่ในสายตาของนักบินตลอดเวลา เพื่อเพิ่มความคมชัดในการแสดงผล อุปกรณ์ ADI และ HSI จึงใช้กลไกที่ซับซ้อนในการลบข้อมูลที่ไม่จำเป็นออกชั่วคราว เช่น การลบมาตราส่วนความลาดชันการร่อนลงเมื่อนักบินไม่ต้องการใช้งาน

ภายใต้สภาวะปกติ ระบบ EFIS อาจไม่แสดงค่าบางอย่าง เช่น การสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์ ระบบจะแสดงค่าก็ต่อเมื่อค่าพารามิเตอร์บางอย่างเกินขีดจำกัดเท่านั้น ในทำนองเดียวกัน ระบบ EFIS ถูกตั้งโปรแกรมให้แสดงมาตราส่วนและตัวชี้ของเส้นทางร่อนลง (glideslope) เฉพาะในระหว่างการลงจอดแบบ ILS เท่านั้น

ในกรณีที่ข้อมูลป้อนเข้าผิดพลาด เครื่องมือวัดแบบอิเล็กโทรเมคานิกส์จะเพิ่มตัวบ่งชี้อีกตัวหนึ่ง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นแถบที่ตกลงมาทับข้อมูลที่ผิดพลาด ในทางกลับกัน ระบบ EFIS จะลบข้อมูลที่ไม่ถูกต้องออกจากหน้าจอและแทนที่ด้วยคำเตือนที่เหมาะสม

โหมดลดความรกจะทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อสถานการณ์ต้องการให้ผู้ขับเครื่องบินให้ความสนใจกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น หากเครื่องบินเงยหรือก้มหัวเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้—โดยปกติคือ 30 ถึง 60 องศา—ตัวบ่งชี้ทิศทางจะลดความรกของสิ่งอื่นๆ จนกว่าผู้ขับเครื่องบินจะปรับระดับการเงยให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ ซึ่งจะช่วยให้ผู้ขับเครื่องบินมุ่งเน้นไปที่งานที่สำคัญที่สุดได้

เครื่องมือวัดแบบดั้งเดิมใช้สีมานานแล้ว แต่ขาดความสามารถในการเปลี่ยนสีเพื่อบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของสภาวะต่างๆ เทคโนโลยีการแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ของ EFIS ไม่มีข้อจำกัดดังกล่าวและใช้สีอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น เมื่อเครื่องบินเข้าใกล้เส้นทางร่อนลงจอด ข้อความสีน้ำเงินอาจบ่งบอกว่าเส้นทางร่อนลงจอดพร้อมใช้งานแล้ว และเมื่อจับเส้นทางได้ สีอาจเปลี่ยนเป็นสีเขียว ระบบ EFIS ทั่วไปจะใช้รหัสสีกับเข็มนำทางเพื่อสะท้อนประเภทของการนำทาง เข็มสีเขียวบ่งบอกถึงการนำทางภาคพื้นดิน เช่น VOR, Localizer และระบบ ILS เข็มสีม่วงแดงบ่งบอกถึงการนำทางด้วย GPS

ระบบ EFIS มอบความอเนกประสงค์โดยหลีกเลี่ยงข้อจำกัดทางกายภาพบางประการของอุปกรณ์แบบดั้งเดิม นักบินสามารถสลับจอแสดงผลเดียวกันที่แสดงตัวบ่งชี้การเบี่ยงเบนเส้นทางไปแสดงเส้นทางที่วางแผนไว้ซึ่งจัดทำโดยระบบนำทางพื้นที่หรือระบบจัดการการบินได้ นักบินยังสามารถเลือกที่จะซ้อนภาพเรดาร์ตรวจสภาพอากาศลงบนเส้นทางที่แสดงได้อีกด้วย

ความยืดหยุ่นที่ได้จากการดัดแปลงซอฟต์แวร์ช่วยลดต้นทุนในการตอบสนองต่อกฎระเบียบและอุปกรณ์อากาศยานใหม่ ๆ การอัปเดตซอฟต์แวร์สามารถปรับปรุงระบบ EFIS เพื่อขยายขีดความสามารถได้ การอัปเดตที่นำมาใช้ในช่วงทศวรรษ 1990 ได้แก่ระบบเตือนภัยระยะใกล้พื้นดินและระบบป้องกันการชนกันของเครื่องบิน

แม้แต่ในระบบ EFIS แบบสองหน้าจอที่เรียบง่าย ก็ยังมีระบบสำรองอยู่ระดับหนึ่ง หากจอแสดงผลหลัก (PFD) เกิดขัดข้อง ระบบสลับการทำงานจะย้ายข้อมูลสำคัญไปยังหน้าจอที่ปกติใช้แสดงผลการนำทาง

ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ระบบ EFIS กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในเครื่องบินโดยสารของโบอิ้งและแอร์บัส ส่วนใหญ่ และเครื่องบินธุรกิจหลายรุ่นก็เริ่มใช้ระบบ EFIS ในช่วงทศวรรษ 1990

ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านกำลังการประมวลผลและการลดลงของต้นทุนจอแสดงผลคริสตัลเหลวและเซ็นเซอร์นำทาง (เช่น GPS และระบบอ้างอิงทิศทางและตำแหน่ง ) ทำให้ระบบ EFIS สามารถนำมาใช้กับ เครื่องบิน โดยสารทั่วไปได้ตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่Garmin G1000 และChelton Flight Systems EFIS-SV

ผู้ผลิตระบบ EFIS หลายรายมุ่งเน้นไปที่ ตลาด เครื่องบินทดลองโดยผลิตระบบ EFIS และ EICAS ในราคาเพียง 1,000-2,000 ดอลลาร์สหรัฐต้นทุนที่ต่ำนี้เป็นไปได้เนื่องจากราคาของเซ็นเซอร์และจอแสดงผลลดลงอย่างมาก และอุปกรณ์สำหรับเครื่องบินทดลองไม่จำเป็นต้องได้ รับการรับรองจาก สำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA) ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง ข้อจำกัดนี้ทำให้การใช้งานระบบเหล่านี้จำกัดอยู่เฉพาะเครื่องบินทดลองและเครื่องบินประเภทอื่น ๆ บางประเภท ขึ้นอยู่กับกฎระเบียบในท้องถิ่น ระบบ EFIS ที่ไม่ได้รับการรับรองยังพบได้ในเครื่องบินกีฬาเบารวมถึงเครื่องบินสำเร็จรูป เครื่องบินไมโครไลท์ และเครื่องบินอัลตร้าไลท์ ระบบเหล่านี้สามารถติดตั้งในเครื่องบินที่ได้รับการรับรองได้ในบางกรณี ในฐานะระบบรองหรือระบบสำรอง ขึ้นอยู่กับกฎการบินในท้องถิ่น

• ดัชนีบทความด้านการบิน
• คำย่อและตัวย่อในด้านการบิน

• เอกสารคำแนะนำ AC25-11A เก็บถาวรเมื่อวันที่ 13 สิงหาคม 2022 ที่Wayback Machineจอแสดงผลห้องนักบินอิเล็กทรอนิกส์ ของสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับอากาศยานคอมพิวเตอร์ข้อมูลอากาศ และจอแสดงผล