CN102089623B

CN102089623B - 在垂直情况显示器上表示等待航线

Info

Publication number: CN102089623B
Application number: CN2009801154678A
Authority: CN
Inventors: J·L·哈马克; P·D·冈恩; M·J·图克; S·S·陈; J·维德曼
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: EP2277007A2; JP2011522726A; CA2717913A1; US7903000B2; CA2717913C; US20090267800A1; WO2009134556A2; CN102089623A; WO2009134556A3; JP5431455B2; EP2277007B1

Abstract

本发明涉及一种在垂直情况显示器上表示等待航线的技术。垂直情况显示器具有描绘等待航线的第一屏幕区和显示等待航线后的飞行路径的第二屏幕区。等待航线的表示在视觉上通知飞行机组成员当前和预期的飞行状况。

Description

在垂直情况显示器上表示等待航线

技术领域

本公开的领域涉及飞行器的驾驶舱系统，并且更具体涉及在显示器上表示飞行计划。

背景技术

在飞行器飞行期间，可能存在有害影响空中旅行的安全性和效益的任何数量的因素，例如地形变化、恶劣的天气或拥挤的空中交通。通常，飞行器飞行员可能无法完全了解或察觉这些因素的自然或潜在影响。多年来研发了各种飞行控制仪器以辅助飞行员安全且有效地应对这样的因素。

现今使用的两种通用工具是导航显示器和垂直情况显示器。导航显示器呈现飞行计划的水平导航图，而垂直情况显示器呈现飞行计划的垂直导航图。飞行员使用导航显示器和垂直情况显示器做出导航和其它控制决策。

在飞行器飞行期间，飞行器在等待航线中飞行可能是必要的。等待航线是保持飞行器在指定空域的重复机动。飞行器飞行员可使用各种飞行仪器以在等待航线机动飞行时做出控制决策。在一些情形下，飞行器飞行员可能无法完全了解参与等待航线机动飞行时呈现的不同因素。由于这些困难，在以等待航线机动飞行时，可能存在飞行员需要更精确的飞行状况表示的时刻。

航空工业中仍然一直需要进一步的改善和改进以进行更有效和安全的飞行操作。更特别地，在执行各种飞行机动(maneuver)期间，可能存在飞行员可以使用飞行状况的增强表示的时刻。因此，期望找到在飞行机动期间传达飞行器导航状态的更好方式。

发明内容

本发明描述了在垂直情况显示器上表示等待航线的技术。垂直情况显示器具有描绘等待航线的第一屏幕区和显示等待航线后的飞行路径的第二屏幕区。等待航线的表示在视觉上告知机组成员当前的和预期的飞行状况。

在各种实施中，飞行器控制显示器的用户接口包括描绘飞行计划的水平导航配置的导航显示器，该飞行计划可包括等待航线。飞行器控制显示器可进一步包括描绘飞行计划的垂直导航配置的垂直情况显示器(VSD)。VSD可具有显示等待航线的第一屏幕区和/或显示等待航线外的飞行路径的第二屏幕区。

在其它实施中，提供包括在显示模块上显示飞行器的飞行计划的方法，其中显示模块具有导航显示器和/或垂直情况显示器(VSD)。该方法进一步包括在导航显示器上将等待航线表示为飞行计划的水平导航配置的一部分，和/或在VSD上将等待航线表示为飞行计划的垂直导航配置的一部分。

在上述或下文将要讨论的特征、功能和优点可在各种实施中独立实现，或可在其它实施中结合，这些实施的进一步细节可参考下面的描述和附图来获得。

附图说明

更多细节参考附图描述。在附图中，参考号最左的数字标识参考号首先出现的图形。在不同附图中使用相同参考号代表相似或相同的条目。

图1图解驾驶舱系统的框图，该驾驶舱系统具有表示包括等待航线的飞行计划的显示模块。

图2图解图1中示出的显示模块上描绘的图形表示，从而示出在垂直情况显示器上的等待航线的第一个示例。

图3图解图1中示出的显示模块上描绘的图形表示，从而示出在垂直情况显示器上的等待航线的第二个示例。

图4是在显示模块上呈现包括等待航线的飞行计划的过程的流程图。

图5是在垂直情况显示器上呈现等待航线的过程的流程图。

具体实施方式

该公开针对在飞行显示模块上表示等待航线，并且特别地，针对在垂直情况显示器(或“VSD”)上表示等待航线。VSD通过呈现飞行器在下面的地形上方垂直飞行时的轮廓图或侧视图以图形的方式图解飞行器的飞行路径。VSD增强机组成员在越过地形的受控飞行期间对全部情况的了解，特别是在进场(approach)和着陆期间，由此帮助防止事故。为了进一步帮助机组成员了解飞行状况，等待航线也表示在VSD上。等待航线和离开等待航线后的飞行路径形象地表示在VSD上。视觉提示、文字和其它标记可用来向机组成员传达等待航线情况。

在VSD上表示等待航线可以通过多种方式实施。参考以下附图以及下面的更详细的描述提供一个示例实施。

示例系统结构

图1图解飞行器(未图解)中采用的驾驶舱系统100的示范实施。驾驶舱系统100包括显示模块102、飞行管理计算机(FMC)104和集成监视系统(ISS)106。这些各种组件通过基于有线的或无线的通信路径互相通信地耦连。

驾驶舱系统100向飞行器机组人员提供飞行路径。显示模块102通常位于飞行器控制面板中，以易于一个或更多飞行员观察。尽管图1中为讨论目的仅示出一个，但是可以具有多个显示模块102作为驾驶舱100的部分。可使用任何数量的显示技术实施显示模块102，例如LCD(液晶显示器)屏幕、OLED(有机发光二极管)、CRT(阴极射线管)监视器等等。

图1中图解的FMC 104包括耦连到存储器110的处理器108。处理器108基于来自FMC 104和存储器110的数据计算飞行计划。存储器110可进一步存储容纳飞行路径数据、地形数据、天气数据、预计划飞行机动数据和其它用于计算飞行计划的数据的数据库。处理器108基于从存储器110提供的数据确定何时以等待航线飞行。基于实施，FMC 104可以与显示模块102一起布置在飞行器上，或者可以远离显示模块102布置并与显示模块102无线通信。

ISS 106包括耦合到存储器114的处理器112。存储器114可进一步存储包括地形数据、天气数据、交通数据和全球定位数据的数据库。在一个实施中，ISS 106的数据库向FMC 104提供数据。ISS 106可以与显示模块102和/或FMC 104一起布置在飞行器上。可替换地，ISS 106可远离FMC 104和/或显示模块102布置并与FMC 104和/或显示模块102无线通信。

存储器110和114可包括操作系统、实施飞行计划计算的一个或更多应用程序和各种其它数据、程序、介质等等。存储器110和114可以实现为任意数量的各种计算机可读存储介质，例如易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM))和非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、闪存、磁盘等等)。

显示模块102包括导航显示器116和垂直情况显示器(VSD)118。如此实施中所示，导航显示器116与VSD 118并置位于VSD 118上方。导航显示器116呈现飞行计划的水平导航配置120。VSD 118呈现飞行计划的垂直导航配置122。导航显示器116和VSD 118共同提供用户接口，该用户接口在飞行机动期间根据特定飞行计划在视觉上传达飞行器的导航状态。在一个实施中，等待航线包括在图解的飞行计划中。下面更详细描述显示器116和118提供的用户接口。

用户接口的示例

图2根据一个可能的实施图解在图1的显示模块102上描绘的用户接口200的图形表示。在用户接口200中，导航显示器116布置在显示模块102的上部，而VSD 118布置在下部。导航显示器116呈现飞行器的飞行计划的水平导航配置201。VSD 118呈现飞行器的飞行计划的垂直导航配置202。

导航显示器116包括飞行器的图标表示203A(飞行器图标)。VSD118包括飞行器的另一图标表示203B(飞行器图标)。飞行器图标203A和203B可以是代表飞行器的任何形状、符号和/或文本。根据一个实施，飞行器图标203A在规划的飞行路径204的方向上取向。规划的飞行路径204可以是从飞行器图标203A延伸的线，以指示飞行器的规划的旅行方向。导航显示器116包括地形条带(swath)206，该地形条带206图形化地表示为布置在规划的飞行路径204相对两侧的一对虚线或折线。地形条带206指示VSD 118上呈现的地形区域。可以描绘不同宽度的地形条带206，并且这可以自动设定或设定作为用户定义参数。导航显示器116进一步包括在这里图解为部分圆形的方向键208。方向键208连同规划的飞行路径204和地形条带206在飞行器导航期间向机组成员提供图形协助。在一个实施中，方向键208配置为罗盘，从而规划的飞行路径204与方向键208相交的点指示飞行器的航向。另外，在机组成员更改飞行器航道航向(course heading)时，方向键208实时地对应指示飞行器的方向变化，与罗盘相似。

规划的飞行路径204可包括等待航线210A，等待航线210A在导航显示器116上图形化地表示为等待航线所规定的预期航道的形状或路径。在图2中，等待航线210A呈现为环形或椭圆形。等待航线210A包括中间飞行路径211，在执行等待航线期间飞行器将沿中间飞行路径211飞行。等待航线210A还包括等待航线地形条带212，该等待航线地形条带212在视觉上显示为布置在飞行路径211相对两侧的虚线。等待航线地形条带212指示VSD 118上呈现的地形区域。

预想等待航线210A可能在导航显示器116上呈现任何形状或形式。可以描绘不同宽度的等待航线地形条带212。进一步地，等待航线地形条带212可以在宽度和外观方面与沿等待航线外的飞行路径的地形条带206不同。用户可选择性地配置等待航线地形条带212的宽度。

根据一个实施，图2的VSD 118包括第一屏幕区216和第二屏幕区218。第一屏幕区216位于第二屏幕区218的左侧，并且两个区域都在导航显示器116的下面。根据一个实施，VSD 118的第一屏幕区216描绘等待航线210A的展开的飞行路径220。在可替换实施中，第一屏幕区包括进入机动217和等待机动219。在一个实施中，进入机动217布置到等待机动219的左侧。第一屏幕区216包括代表沿着等待航线210A的一个或更多航路点的一个或更多等待位置(hold fix)222。航路点是空间中具有指定坐标集合以实现导航目的的点。等待位置222是与沿等待航线的指定位置有关的航路点。等待位置222包括一个或更多锚线(anchor line)224和等待模式标记226。根据一个实施，等待位置222的锚线224垂直延伸通过VSD 118的第一屏幕区216并与展开的飞行路径220相交。每个锚线224可以是某一颜色、图案和/或粗细度以指示等待位置222的类型和/或状态。每个等待位置222的等待模式标记226使用文字、字母数字式字符、符号或其它可理解记号来另外传达各等待位置222的类型和/或状态。例如，根据一个实施，等待模式标记226可通过航路点名称“WPT_Name”标识等待位置222，如图2所示。另外，等待模式标记可将等待位置222标识为“HOLD”，如第一屏幕区216的等待机动219中所示。锚线224和等待模式标记226可表示初始等待位置、进入位置、最终等待位置和/或相关技术领域中已知的任何其它类型的等待位置。

一个或更多等待位置222可包括等待返回标记228A来代表重复等待航线210A的指令。在一些情形下，等待返回标记228A代表重复与先前飞行的等待航线相同的等待航线210A的指令，而在其它情形下，不同的等待返回标记228A代表连续进入可替换配置的等待航线的指令。因此，可使用各种不同的等待返回标记228A。

在图2中，VSD 118的第二屏幕区218包括计划的飞行路径230，计划的飞行路径230出现在第一屏幕区216中的等待航线210A外。在一个实施中，无论在第一屏幕区216中的进入机动217和等待机动219之前还是之后，飞行路径都出现在第一屏幕区216中的进入机动217和等待机动219外。在可替换实施中，计划的飞行路径230可包括在等待航线210A开始前的飞行路径和在等待航线210A完成后的飞行路径。计划的飞行路径230被重新配置以反映FMC 104确定的对飞行计划必要的和/或要求的改变。计划的飞行路径230可由不同颜色、图案和/或线粗表示，以指示飞行机动类型和/或计划的飞行路径230的状态。

如图2所示，VSD 118包括地面地形剖面232A的图形表示。根据一个实施，地面地形剖面232A基于由ISS 106和FMC 104生成并提供的全球定位系统数据和地形数据生成。在一个实施中，地面地形剖面232A包括陆地和水中地形(aquatic feature)的剖面图，该陆地和水中地形位于导航显示器116上呈现的地形条带206和212内正视方向上(elevationally)飞行器的下面。地面地形剖面232A被示出以使飞行器的飞行机组成员能够评估飞行器相对于陆地和水中地形的垂直情况。如图2所示，在进入机动217和等待机动219中描绘的地面地形剖面232A基本相同，因为进入机动217和等待机动219可以在基本相同的地形上方出现。

VSD 118进一步包括垂直分级指标234和航迹距离指标236。在一些方面中，垂直分级指标234表示海拔标度，用于代表飞行器相对于地形、展开的飞行路径220和/或计划的飞行路径230的位置。根据一个实施，航迹距离指标236表示水平延伸穿过VSD 118下部的距离标度，使用的单位是海里(NM)。航迹距离指标236可用来判定展开的飞行路径220、计划的飞行路径230、进入机动217和等待机动219的距离。航迹距离指标236可按比例放大或缩小以提供飞行路径220和230，以及进入机动217和等待机动219的各种等级的细节和/或放大。

在一个实施中，垂直导航配置202适于实时表示飞行状态。垂直导航配置202的各个部分持续更新，例如，展开的飞行路径220、进入机动217、等待机动219、等待位置222、等待模式标记226、等待返回标记228A和228B(图3)、计划的飞行路径230和地面地形剖面232A被实时更新。在一个实施中，当飞行器被命令继续循环通过等待航线的另一重复时或完成当前等待航线并开始新的等待航线时，垂直导航配置202的表示“跳动”或重设以显示新等待航线的开始。

图3图解在图1中示出的显示模块102上描绘的图形表示，以显示VSD 118和导航显示器116上等待航线210B的第二示例。该图形表示可以是在图1中示出的显示模块102上描绘的用户接口300。用户接口300被配置成具有用于描绘导航显示器116的上部和用于描绘VSD 118的下部。根据一个实施，导航显示器116和VSD 118每个占用户接口300的可视区域的近一半。根据可替换实施，导航显示器116和VSD 118占据的用户接口300的可视区域可以根据用户输入和/或预编程指令而改变。

另外，图3表示可替换的等待航线210B配置。图3图解具有椭圆形形状的等待航线210B。进一步地，图3示出相对于规划的飞行路径204在可替换取向上的等待航线210B。如所示，根据一个实施，VSD包括形状为方形并且覆盖计划的飞行路径230的一部分的屏蔽符号302。可以想象屏蔽符号302可以是任何形状和尺寸。屏蔽符号302覆盖计划的飞行路径230的一部分以显示计划的飞行路径230中的中断，从而指示将不再飞行计划的飞行路径230的剩余路径。在等待航线的继续飞行被命令时，屏蔽符号302有效并且起屏蔽作用。当终止等待航线被命令时，屏蔽符号302被去除。

可以想象图2的飞行器图标203A和203B可以是任何类型的符号和/或形状。图3中，在用户接口300的导航显示器116中具有形状为等腰三角形的飞行器图标203C。还具有布置在用户接口300的VSD118中形状为直角三角形的飞行器图标203D。图3包括等待返回标记228B，其图解图2中包括的等待返回标记228A的可替换实施。可以想象可使用不同的等待返回标记228A和228B，其中不同的等待返回标记228A和228B可以被指定成表明关于继续和/或更改飞行的等待航线210的各种指令。

如图3所示，导航显示器116和VSD 118可包括天气警报标记304。如所示，天气警报标记304描绘具有闪电和/或降雨符号的云符号。可以想象天气警报标记304可以是传达多种天气状况中的任何一种天气状况的任何符号、文本和/或形状。可以想象天气警报标记304传达的信息对于通知机组成员飞行器及其飞行路径的选定邻近处的天气状况的实时性质、烈度和位置并使机组成员能够决策是必要的。

进一步在图3中图解，VSD 118可包括空中交通标记306，如飞行器的形状所示。请注意，空中交通标记306可配置为传达信息的任何符号、文本和/或形状，以通知飞行机组成员飞行器及其飞行路径的选定邻近处的空中交通的实时性质、状态和位置并使机组成员能够决策。

在图3中，导航显示器116包括地形绘图(terrain-mapping)标记308。地形绘图标记308被成形为代表各种地形特性中的任何一种地形特性，并且可使用符号、文本和/或形状形成。可以想象地形绘图标记308传达信息以通知飞行机组成员关于飞行器及其飞行路径的选定邻近处地形的特征和位置并使机组成员能够决策。例如，地形绘图标记308可表示在飞行器前向半圆区域内的陆地特性的实时地形等高线。在一个实施中，可以想象地形绘图标记308将至少对应用户接口300的VSD 118中表示的地面地形剖面232B。

操作

图4和5图解用于在包括垂直情况显示器(VSD)的显示模块上表示包括等待航线的飞行计划的示例过程。每个过程都图解为逻辑流程图中块的集合，该逻辑流程图表示可在硬件、软件或其结合中实施的操作的序列。在软件环境中，块代表计算机可执行指令，这些指令在由一个或更多处理器执行时执行陈述的操作。通常，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组成、数据结构等等。其中描述的操作次序不意在解释为限制，并且任何数量的描述的块可以以任何次序结合和/或并行来实施该过程。

为讨论目的，参考图1的系统100描述过程。

图4图解在显示模块上表示包括等待航线的飞行计划的过程400。在402，接收飞行器的飞行计划命令。根据一个实施，由FMC 104或ISS 106(见图1)或空中交通控制(未示出)提供飞行计划命令。

在404，基于接收的飞行计划命令为飞行器计算飞行计划。在一个实施中，FMC 104计算飞行计划。在406，依靠计算的飞行计划，确定等待航线是否为飞行计划的部分。如果没有命令等待航线210(即，从动作406分支出“否”)，则飞行器继续在预定向航道上飞行，并可在将来接收进一步更新的飞行计划命令(动作402)。如果已经命令等待航线210(即，从动作406分支出“是”)，则提供已经命令等待航线210的通知。该通知可以是任何数量的形式，例如音频的、视觉的和/或触觉的反馈。该通知针对飞行器飞行机组成员、自动驾驶程序、FMC 104和/或ISS 106。

在410，响应已经命令等待航线210的通知，在显示模块上描绘包括等待航线的飞行计划。描绘的飞行计划包括飞行器、地形条带和规划的飞行路径的图标表示。可能的飞行计划表示的例子在图2和3中示出。

在412，等待航线在导航显示器上描绘为飞行计划的水平导航配置的部分。这在例如图2和3中的导航显示器116中图解。在414，等待航线在垂直情况显示器(VSD)上进一步被描绘为飞行计划的垂直导航配置的部分。这在例如图2和3中的VSD 118中图解。

图5进一步图解更详细地显示等待航线的垂直导航配置的过程414。在502，在VSD的第一屏幕区中表示展开的等待航线。这在例如图2的区域216中示出。在504，在VSD的第二屏幕区中表示在等待航线后发生的展开的规划的飞行路径。这在例如图2的区域218中示出。

在506，在VSD上示出展开的飞行路径(包括等待航线)的航迹距离。进一步地，在508，也在VSD上示出任何等待位置。在510，示出在VSD中帮助传达等待航线的任何标记。如图2所示，这样的标记的例子包括等待模式标记226和等待返回标记228A与228B。在一个实施中，重复图5的过程414以实时表示垂直导航配置。通过这种方式，在要求飞行器重复当前等待航线或开始新等待航线时，可提供垂直导航配置的不同等待模式表示。

结论

尽管用针对结构特性和/或方法动作的语言描述主题，但是应当理解权利要求中定义的主题不必限于具体特性或动作。尽管在此说明和描述具体实施方式，如上所述，但可做出许多改变而不违背本发明的精神和范畴。因此，权利要求的范畴不应受上述具体实施方式公开的限制。

Claims

1.一种用于飞行器控制显示器的用户接口，包含：

描绘飞行计划的水平导航配置的导航显示器，所述飞行计划包括等待航线；以及

描绘所述飞行计划的垂直导航配置的垂直情况显示器即VSD，所述VSD具有显示所述等待航线的第一屏幕区和显示所述等待航线外的飞行路径的第二屏幕区。

2.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述垂直导航配置包括多个航路点，用于表示所述等待航线的等待位置。

3.根据权利要求2所述的用户接口，其中所述等待位置由符号标记、文本标记或锚线中的至少一个表示，其中所述等待位置进一步用不同颜色表示以指示其状态。

4.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述垂直导航配置将所述等待航线和所述等待航线外的所述飞行路径表示为展开的飞行路径。

5.根据权利要求4所述的用户接口，其中所述等待航线的展开的飞行路径包括进入机动和等待机动。

6.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述VSD显示飞行计划的航迹距离。

7.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述飞行计划的所述垂直导航配置进一步包含地形、空域数据、天气数据或交通数据中的至少一个的图标描绘。

8.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述飞行计划的所述垂直导航配置进一步包含标记以传达所述等待航线的存在，其中所述标记由文本、符号或图形中的至少一个组成。

9.一种表示等待航线的方法，包含：

在显示模块上显示飞行器的飞行计划，所述显示模块具有导航显示器和垂直情况显示器即VSD；

在所述导航显示器上将等待航线表示为所述飞行计划的水平导航配置的一部分；以及

在所述VSD上将所述等待航线表示为所述飞行计划的垂直导航配置的一部分；

其中在所述VSD上表示所述等待航线进一步包含在所述VSD的第一屏幕区中呈现所述等待航线以及在所述VSD的第二屏幕区中呈现所述等待航线外的所述飞行计划的部分。

10.根据权利要求9所述的方法，其中显示所述飞行计划进一步包含描绘所述等待航线的多个航路点，其中所述多个航路点显示为所述等待航线的等待位置。

11.根据权利要求9所述的方法，其中显示所述飞行计划进一步包含描绘所述飞行计划的展开的飞行路径。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包含显示所述展开的飞行路径的航迹距离。

13.根据权利要求9所述的方法，其中显示所述飞行计划进一步包含描绘大气状况标记、交通标记或地形特性标记中的至少一个。

14.根据权利要求9所述的方法，其中在所述VSD上表示所述等待航线进一步包含描绘等待返回标记以传达所述等待航线将被重复。

15.根据权利要求9所述的方法，进一步包含通知所述飞行器的飞行机组成员等待航线已经被命令。