CN102862683B - 飞行器飞行驾驶台的可视显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明名称为“飞行器飞行驾驶台的可视显示器”。一种飞行器(100)的驾驶舱(112)，包括具有光线可通过的至少一个透明面的风挡(122)；与风挡(122)间隔并面对的至少一个座位(130)；飞行驾驶台(114)，其具有设置在风挡(122)下方的至少一部分并具有至少一个下视显示器(142)，该下视显示器具有可由发光度信号设置的可调发光度；照相机(146)，照相机具有包含至少一个座位(130)的至少一部分的视场(148)并输出指示视场(148)内亮度信息的图像信号；以及处理器(152)，其操作地耦合到照相机(146)和下视显示器(142)，并配置成接收图像信号、确定视场(148)的至少一部分的亮度、基于所确定的亮度确定下视显示器(142)的发光度，以及向下视显示器(142)输出对应于所确定的发光度的发光度信号。
Description
技术领域
本发明通常涉及飞行器，更具体地，涉及飞行器飞行驾驶台的可视显示器。
背景技术
现代飞行器驾驶舱包括具有一个或更多的下视显示器(head down display)(HDD)的飞行驾驶台，一个或更多的下视显示器向飞行员和飞行人员显示大范围的飞行器、飞行、导航和在飞行器的操作和控制中使用的其他信息。上述显示器可以被照亮以帮助飞行员观察和定位相关信息。响应环境照明条件而改变显示器的发光度(brightness)，从而向飞行员提供显示信息的更好的能见度。例如，在正常的日光条件期间，可能需要将显示器照亮到高发光度水平以便飞行员可轻易地观察显示器。在夜间条件下，相同程度的发光度可能造成对于使用而言显示器太明亮，并且可能妨碍飞行员容易地观察和察觉其他较低发光对象的能力。此外，直接照耀到HDD上或直接照耀到飞行员眼睛中的阳光使得阅读该显示器非常困难，除非为补偿而调节显示器的发光度。
发明内容
在一个实施例中，一种飞行器的驾驶舱，包括具有光线可通过的至少一个透明面的风挡；与风挡间隔并面对的至少一个座位；具有设置在风挡下方的至少一部分及具有至少一个下视显示器的飞行驾驶台，下视显示器具有可由发光度信号设置的可调发光度；照相机，其具有包含至少一个座位的至少一部分的视场并输出指示视场内亮度(luminance)信息的图像信号；以及操作地耦合到照相机和下视显示器的处理器。处理器配置成接收图像信号、确定视场的至少一部分的亮度、基于确定的亮度确定下视显示器的发光度，以及向下视显示器输出对应确定的发光度的发光度信号。
在另一实施例中，一种飞行器的飞行驾驶台的下视显示器组装件，包括：壳体；安装在壳体内并具有视角的下视显示器；照相机，照相机由壳体承载并具有包含视角的至少一部分的视场，以及输出指示视场内的亮度信息的图像信号；图像处理器，其操作地耦合到照相机以接收图像信号并输出对应图像信号的亮度信号；以及图形处理器，其操作地耦合到图像处理器并接收亮度信号和对应地调节下视显示器的发光度。
在又一实施例中，一种调节飞行器的驾驶舱中的至少一个下视显示器的发光度水平的方法，包括拍摄下视显示器的视角内的驾驶舱的至少一部分的图像，确定图像的至少一部分的亮度，以及根据确定的亮度来设置下视显示器的发光度水平。
附图说明
在附图中：
图1是现有技术中已知的、带有飞行驾驶台的飞行器驾驶舱的一部分的透视图。
图2是根据本发明的带有具有多个下视显示器组装件的飞行驾驶台的飞行器驾驶舱的一部分的透视图。
图3是图2的飞行器驾驶舱的一部分的俯视图。
图4是可用于图2和图3的飞行驾驶台中的下视显示器组装件的示意图。
具体实施方式
图1示出现有技术的飞行器10的一部分，其具有驾驶舱12，驾驶舱12带有具有多个下视显示器16的飞行驾驶台14。下视显示器16典型地被照亮并且能够具有依赖于驾驶舱12中的环境照明的多种发光度水平。环境光传感器18典型地位于显示器16上并典型地检测直接落在环境光传感器18上的光线。环境光传感器18测量直接落在传感器18上的亮度，这限定了传感器18的有效视场19，这与驾驶舱12相比是相对受限的。视场19示为圆锥体，其确认光线可落在传感器上的区域。依赖传感器18的形状和角度，该圆锥体可以比示出的更大或更小并且可转动与示出不同的角度。依赖相对于诸如太阳的环境光源的传感器18的位置，传感器18可以或不可以给出落在显示器16上的光线的真实测量。例如，环境光传感器18可位于阴影中，同时显示器16的大部分可被环境光直接照亮。
光线传感器18典型地安装在包围显示器的壳体内。多个环境光传感器18可设置在壳体上、显示器附近，以检测落在显示器16不同部分上的光线。然而，存在对这种方法的实用限制，诸如可利用的空间和成本。
在显示器16的一部分处于阴影中同时其另一部分处于明亮的阳光中的情况下，已知传感器18不能给出准确的光线测定。这可能潜在地导致显示器16非故意地变暗淡并使得不可读，以及因为在所有显示器中采用相同的方法，所以可能导致所有显示器16同时变暗淡。
由于飞行驾驶台14内的这些环境光传感器18的通常位置，对于传感器18准确地确定驾驶舱12中的照度量和多少照度进入飞行员的眼睛可能是非常困难的。一个典型的问题是当飞行器10飞入阳光中而无光线落在显示器16上导致显示器16变暗。同时，飞行员直接注视阳光而因此不能看见显示器16。由此，这些传感器18仅感测落在它们上面的光线，这不能保证相同的光线落在飞行员的眼睛上。为在这个问题中给予帮助，前观察远距离光传感器20通常包含在这样的飞行器10中以检测穿过风挡22的光线，该光线与将直接进入飞行员眼睛的光线相关。显示器16的发光度可由两种类型的传感器18、20检测的光线来控制。作出驾驶舱12内的照度水平的半精确确定需要的多个传感器18、20通常是昂贵的，而且往往不能确定驾驶舱12内准确的光线水平，从而导致显示器16存在潜在问题的发光度水平。
图2显示具有驾驶舱112的飞行器100的一部分，驾驶舱112带有具有多个下视显示器(HDD)组装件116的飞行驾驶台114。虽然在商用客机中示出，但是该发明的HDD组装件116可以用于任意类型的飞行器，无限制例如，固定翼、旋转翼、火箭、商用飞行器、私人飞行器和军用飞行器。
风挡122可设置在驾驶舱112的前部区域中并可具有光线可以通过的至少一个透明面。已示出风挡122为包括设置在驾驶舱的前部区域中的两个透明面，以允许飞行人员向飞行器100前面的驾驶舱112外看。一个或更多的窗124还可包括在驾驶舱112的侧面上。上述窗124还可包括光线可通过的透明面，并且飞行人员可通过透明面看到驾驶舱112外的另外的区域。
一个或更多的座位130可设置在驾驶舱112内并与风挡122间隔及面对。已示出并排安排的两个座位130。可设想的，更少或更多的座位可包括在驾驶舱112中，而且另外的座位可向前对着风挡122或可侧面对着窗124。
飞行驾驶台114可包括多种仪器和控制机构132和多个HDD组装件116，所有这些使得飞行人员能够驾驶飞行器100。如所示，飞行驾驶台114可设置在座位130的周围且飞行驾驶台114的一部分可布置在风挡122的下方。进一步地，HDD组装件116可位于风挡122的下方。还可设想，包括HDD组装件116的飞行驾驶台114的部分可位于风挡122的上方。将理解的是这些HDD组装件116可以以任意数量和布局来配置且它们的配置不限于示出的示例。
HDD组装件116的每个可包括壳体140和安装在壳体140内的下视显示器(HDD)142。HDD 142可以是具有可由发光度信号设置的可调发光度的任何合适类型的显示器，作为非限制示例包括LCD显示器或LED显示器。每个HDD 142可具有视角144，为几个HDD 142已示意性地示出视角144且视角144是以可接受的可视性能可观测HDD 142的最大角度。如果从视角144外观测HDD 142，则HDD 142可能丧失发光度或可能具有色移。
照相机146可安装到一个或更多的HDD组装件116或由其承载。作为非限制示例，照相机146已示出为结合到两个HDD组装件116中。剩下的HDD组装件116可认为是非照相机HDD组装件116。可设想的，具有照相机146的HDD组装件116可以位于飞行驾驶台114上的多种位置。还可设想的，HDD组装件116的每个可具有照相机146。进一步，可设想的，单个的HDD 116可具有照相机146。
在示出的实施例中，每个照相机146可以位于单独的壳体140内，并可与对应的壳体140内的开口对齐。照相机146可以是用于输出指示照相机视场内的亮度信息的图像信号的任何合适类型的照相机。示例性照相机包括CCD照相机、CMOS照相机、数字照相机、摄影机或能捕获图像的任何其他类型的装置。
每个照相机146可具有视场148，用虚线已示意性示出视场148，并且视场148是照相机146的覆盖范围。可设想的，照相机视场148可包括一个座位130的至少一部分且如所示可包含两个座位130的每一个的至少一部分。照相机视场148可包含下视显示器视角144的至少一部分。照相机视场和下视显示器视角144的重叠部分已示出为包括两个座位130的每一个的一部分。还示出，驾驶舱112的整个宽度可以在照相机146的视场148内。还可设想，驾驶舱112的整个宽度可以在单个照相机146的视场148内。
图3更加清晰地示出示例性下视显示器视角144和照相机视场148。图3还示出具有预定反射率的发光目标150(以虚线示出)可包括在驾驶舱112中、照相机视场148内。这样的发光目标150可简单地是具有已知反射率的表面或墙。可设想，照度目标150可以是诸如18%灰色的中性灰色，以提供跨越可见光谱的平面反射光谱。照度目标150可以是在驾驶舱墙上的卡片或类似结构或可用这样的颜色粉刷驾驶舱。照相机146的位点可相对于驾驶舱112固定，这简化了确定图像的哪部分相对驾驶舱112的哪部分。因此，有可能处理图像的离散部分以确定不同的亮度并做出更好的处理决定。例如，座位130具有有限的可调性且飞行员的高度变化是有限的，因此飞行员头部落入图像内的预定区域将是已知的。中性的灰色可形成头部区域的背景。
图4示出用于处理来自照相机的图像并根据处理的图像调节显示器发光度的处理器或控制器152。为方便起见，控制器152可包含在具有照相机146的HDD组装件116中。控制器152可操作地耦合到照相机146和下视显示器142。图像处理器154和图形处理器165以及任何关联的存储器158可包含在控制器152内。图像处理器154可操作地耦合到照相机146并可接收来自照相机146的图像信号。图像处理器154可以是能够确定图像的至少一部分的亮度并输出对应所确定的图像信号的亮度的亮度信号的任何适合的的图像处理器。
图形处理器156可操作地耦合到图像处理器154和HDD 142。图形处理器156可以是能够接收亮度信号并基于确定的亮度确定HDD 142的发光度水平的任何适合的图形处理器。图形处理器156可能够输出对应于所确定的发光度的发光度信号到HDD 142且因此可相应地调节HDD 142的发光度。
存储器158可用于存储图像处理器154和图形处理器156的控制软件和控制器152所需的任何另外的软件。存储器158还可用于存储信息，例如数据库或表，和存储从照相机146接收的图像或视频。
控制器152还可以与飞行器100的一个或更多的组件操作地耦合以用于与这些组件通信。例如，信息系统服务器160、飞行器系统162和非照相机HDD组装件116已示出为与控制器152耦合。信息系统服务器160可接收来自图像处理器154的压缩图像或视频，同时飞行器系统162可提供飞行器数据到HDD组装件116以便这样的信息可在HDD 142上示出。飞行器系统还可以接收来自控制器152的信息。在单个照相机146用于控制多个HDD 142的情况下，控制器152还可操作地耦合到另外的非照相机HDD组装件116(以虚线示出)以及可配置成控制其HDD 142的发光度。这样的非照相机HDD组装件116可还具有控制器(未示出)，该控制器还可用于操作非照相机HDD组装件116。
在飞行器100的操作期间，驾驶舱112内的至少一个HDD 142的发光度水平可通过基于照相机146拍摄的图像或视频的发光度信号来调节。更明确地，可拍摄HDD 142的视角144内驾驶舱112的至少一部分的图像。如果照相机146是摄影机，那么这可包括拍摄视频。图像或视频可发送至图像处理器154且图像的至少一部分亮度可由图像处理器154确定，图像处理器154可使用图像处理软件以确定捕获的图像中的亮度。任何适合的软件可用于确定图像的一部分中环境光的量。该软件可以确保来自照相机146的图像被存储在亮度/色度颜色空间(例如Y CrCb
或 YUV)中，从而软件可以查看亮度分量。然后可执行图像的直方图分析，其中图像的亮度级被分成几个范围并在每个亮度范围内确定像素的数量。这可用于确定图像亮度的一般水平。可从直方图分析来确定亮度的分布。一旦亮度的分布被确定，平均或中值亮度和因此情景中环境光的估计也可以被确定。
可设想，图像处理还可以在图像的更小区域内执行，以便在照相机视场内寻找特定的元素，诸如驾驶舱墙的背面上的区域或窗。这将允许计算情景中全部环境光的不同分量。可设想，对于每个显示器照相机，这些区域可以是不同的并可以在不同的飞行器类型之间变化。
可设想，亮度可以在整个图像或图像的任意部分上来确定。图像处理器154还可以确定接收来自飞行器100直接前方从飞行员和驾驶舱112的背面反射的光。可设想，确定亮度还可以包括确定对应驾驶舱112内的反射目标150的图像的一部分的亮度。图像处理器可基于已知的反射率来确定表面上的亮度并因此确定那部分的亮度。基于确定的亮度，控制器152可设置HDD 142的发光度水平。更明确地，控制器152输出发送对应确定的发光度水平的发光度信号到HDD 142。
如果多个图像被拍摄，亮度可被重复地确定。控制器152可确定每个图像的亮度并可用每个确定的亮度来设置HDD 142的发光度水平。在拍摄视频的情况下，那么亮度可随着时间被重复地确定，并且设置发光度水平可包括根据重复地确定的亮度来重复地设置发光度水平。可设想，图像或视频的亮度的这样的重复确定可以是持续的，并且照这样，HDD 142的发光度可被持续地调节。
在多个照相机146的情况下，图像处理器154能够组合图像，并且控制器152能够确定整个驾驶舱112的亮度简档。照这样，可组合来自多个照相机的数据以形成可在所有的HDD 142之间共享的情景亮度数据。此外，在多个照相机146的情况下，控制器152可以使用每个图像的确定的亮度的平均值或加权平均值。还可设想，每个HDD 142可以将它的发光度向它自己的亮度测定偏置，但使用其他的发光度水平以获得一般情景亮度值。
还可设想的，由单个照相机拍摄的图像或视频可以是至少两个HDD 142的视角144内驾驶舱112的至少一部分，并且单个照相机146可用于提供图像或视频到控制器152以控制多个HDD 142。在这样的实例中，确定亮度可包括确定视角144中的每个内的图像的一部分的亮度。控制器152可配置为基于对应于它的视角144的图像的一部分中的确定的亮度来确定非照相机HDD组装件116的发光度。控制器152可以基于确定的亮度来为非照相机HDD 142确定合适的发光度，并可以输出对应于确定的发光度的发光度信号至非照相机HDD组装件116。照这样，非照相机HDD 142的发光度也可以被控制。
上述发明的实施例允许能更好地感测驾驶舱112内的环境光条件，其包括从飞行器100的直接前方接收的光线。照相机146可以取代安装在显示器上和远离地安装的多个环境光传感器以确定从飞行器前方接收的光线。照相机146允许通过查看驾驶舱112的更宽的视场来确定的驾驶舱112中亮度的更精密的测量。
将理解，通过在驾驶舱112内具有照相机，其中座位130在照相机视场148内，还可实现其他优点。这样的优点可包括飞行员意识监测，这在飞行器100由单个飞行员操作(其中飞行员的警觉需要保持)的情况下是更加重要的。照相机146可用于监测飞行员的头部移动以确定飞行员是否是昏昏欲睡的。控制器152可基于对比飞行员的视频帧或图像来确定飞行员的头部移动。处理器中的一个能够运行用于从图像或视频确定飞行员是否是昏昏欲睡的或在某些方面丧失能力的算法。如果确定飞行员的头部移动指示他是昏昏欲睡的，那么控制器152可用于产生报警并且注意力获取装置用于吸引飞行员的注意。还可设想，控制器152可参与飞行器的全自动操作和/或告警地面飞行员在某些方面丧失能力。
还可设想，因为飞行员的移动可以从图像或视频来确定，那么姿态控件可用于控制HDD 142。更明确地，控制器152可以如上所述确定飞行员的移动并可基于确定的飞行员的移动来操作HDD 142。这可导致高交互控制的方法。
照相机146还可用于其他功能，诸如视频会议，其中飞行员的压缩视频可通过卫星、蜂窝电话、Wi-Fi连接或一些其他的连接发送至地面接收器。备选地，视频可用于飞行员和机组乘务员之间的内部通信。可实现的另外的优点是记录重复地拍摄的图像或视频并将同样的数据存储在存储器158中。可以后检查这样的记录并且可提供关于驾驶舱内活动的有用信息，该信息否则将是不可利用的。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
Claims (10)
1.一种飞行器的驾驶舱，包括：
风挡，其具有光线可通过的至少一个透明面；
至少一个座位，其与所述风挡间隔并面对所述风挡；
飞行驾驶台，其具有设置在所述风挡下方的至少一部分并且具有至少一个下视显示器，所述下视显示器具有可由发光度信号设置的可调发光度；
照相机，其具有包含所述至少一个座位的至少一部分的视场，并且输出指示所述视场内的亮度信息的图像信号；以及
处理器，其操作地耦合到所述照相机和所述下视显示器并配置成接收所述图像信号、确定所述视场的至少一部分的亮度、基于所确定的亮度确定所述下视显示器的发光度，以及输出对应所确定的发光度的发光度信号到所述下视显示器。
2.根据权利要求1所述的驾驶舱，其中，所述下视显示器具有与所述照相机视场的至少一部分重叠的视角。
3.根据权利要求2所述的驾驶舱，其中，所述照相机视场包含所述下视显示器视角。
4. 根据权利要求2或3所述的驾驶舱，其中，所重叠部分包括所述座位的至少一部分。
5.根据权利要求1至3的任何一项所述的驾驶舱，进一步包括具有预定反射率的发光目标，同时所述发光目标位于所述照相机视场内。
6.根据权利要求1至3的任何一项所述的驾驶舱，进一步包括并列安排的两个座位，并且其中所述照相机视场包括所述两个座位中每一个的至少一部分。
7.根据权利要求1至3的任何一项所述的驾驶舱，其中，所述照相机安装到所述下视显示器。
8.根据权利要求7所述的驾驶舱，其中，所述下视显示器位于所述风挡的下方。
9.根据权利要求1至3的任何一项所述的驾驶舱，其中，所述处理器包括：
图像处理器，其操作地耦合到所述照相机以接收所述图像信号和输出对应所述图像信号的亮度信号；和
图形处理器，其操作地耦合到所述图像处理器并接收所述亮度信号且对应地调节所述下视显示器的发光度。
10.根据权利要求1至3的任何一项所述的驾驶舱，其中，所述照相机是摄影机。
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