CN102902517A

CN102902517A - 模拟管制员飞行员数据链路通信人机接口的方法

Info

Publication number: CN102902517A
Application number: CN2012101140791A
Authority: CN
Inventors: P.路德维希; T.D.朱德; K.劳; N.K.冈瓦
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-01-30
Also published as: US20120271616A1; CA2774426A1; EP2515225A2; EP2515225A3

Abstract

本发明涉及模拟管制员飞行员数据链路通信人机接口的方法。提供了一种用于交通工具上的计算平台模拟器。该计算平台模拟器包含显示器、通信地耦合至该显示器的处理器、通信地耦合至该处理器的数据输入接口、以及将交通工具中的主机系统接口连接至该处理器的至少一个电子接口。主机系统实施用于计算平台模拟器上的至少一个应用和至少一个协议。显示器、数据输入接口和至少一个电子接口充当多功能控制显示单元。

Description

模拟管制员飞行员数据链路通信人机接口的方法

背景技术

目前可用的通信管理单元（CMU）管制员飞行员数据链路通信（CPDLC）系统和飞行管理系统（FMS）CPDLC系统通常在位于飞机驾驶舱控制台中的多用途控制显示单元（MCDU）上显示CPDLC应用。驾驶舱控制台和MDCU中的显示器处于驾驶舱前场（forward-field）区域的旁边和下方。因此，机组人员需向前场区域的下方或旁边看，以使用在MCDU上的CPDLC应用。

飞行员需要向下方和旁边看以便查看CPDLC消息，对于查看消息的速度有不利影响。飞行员需要向下方和旁边看以便查看CPDLC消息，也将飞行员的注意力从飞机前方的视野转移开。在某些情形中，查看消息的速度的降低和/或向下看所引起的分心，产生了对于飞机和飞机上乘员的安全问题。

发明内容

本申请涉及用于交通工具上的计算平台模拟器。计算平台模拟器包含显示器、通信地耦合至显示器的处理器、通信地耦合至处理器的数据输入接口、以及将交通工具中的主机系统接口连接（interface to）至处理器的至少一个电子接口。主机系统实施用于计算平台模拟器上的至少一个应用和至少一个协议。显示器、数据输入接口、和至少一个电子接口充当多功能控制显示单元。

附图说明

图1是根据本发明的在交通工具中的计算平台模拟器的一个实施例的框图；

图2是根据本发明的与地面系统通信的驾驶舱内的多功能控制显示单元模拟器的一个实施例的框图；

图3是在多功能控制显示单元模拟器中安装至少一个航空电子应用的方法。

根据惯例，各个描述的特征未被按比例绘制，而是为了强调与本发明相关的特征而绘制。同样的附图标记在所有附图和正文中指代同样元件。

具体实施方式

在下文具体描述中，参考了附图，附图形成本文的一部分，并且其中，通过图示方式示出了其中可以实践本发明的特定说明性实施例。对这些实施例进行了足够具体的描述，以使得本领域的技术人员能够实践本发明，并且应理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以进行逻辑、机械和电的变更。因此，下文具体描述不应被理解为限制性含义。

此处所描述的模拟器实施例提供了人机接口（HMI）设备模拟，并且允许在位于驾驶舱前场区域中的显示器中使用CPDLC应用。由于模拟HMI设备（例如，MCDU模拟器）看起来与物理HMI设备（例如MCDU）相同，不需要对主机系统做出变更（例如，CMU或FMS）。描述的模拟器的实施例支持通常驻留在CMU或FMS中的协议。模拟器可以被托管（host）在飞机上的电子飞行包上。此处所描述的模拟器的实施例也提供人机接口（HMI）设备模拟，并且允许在位于驾驶舱的前场区域中的显示器中使用其他类型的应用。其他应用包含，但不限于，航空公司运行控制（AOC）应用、空中交通控制（ATC）应用、无线电管理应用、中央维护计算机应用、飞机状态监控系统应用、其他航空电子应用以及其他维护应用。

此处所描述的实施例由于模拟HMI设备被可操作地置于驾驶舱的前场区域内而解决了机组人员向下看MCDU所导致的潜在安全问题。驾驶舱的前场区域是当飞行员查看飞机前方场景时所看向的驾驶舱中的区域。具体而言，驾驶舱的前场区域的底边缘开始于飞行员前面的控制台的顶部。在本实施例的一个实施方式中，存在开始于副飞行员的控制台顶部的驾驶舱的第二前场区域。在本实施例的另一实施方式中，模拟HMI设备被可操作地置于驾驶舱的前场区域附近。例如，模拟HMI设备可以被置于前场区域的正下方，以便HMI设备的显示看起来像前场区域的无缝延伸。

模拟HMI设备包含显示器，该显示器充当目前可用并且一般较贵的显示单元的低成本替代。目前可用并且一般较贵的显示单元包含777多功能显示器（MFD）、EPIC MFD、A661 MFD、控制显示单元（CDU）或MCDU。此处，模拟HMI设备也被称为“计算平台模拟器”或“MCDU模拟器”。

图1是根据本发明的在交通工具80中的计算平台模拟器10的一个实施例的框图。交通工具80容纳主机系统50和计算平台模拟器10。在图1中所示的示例性实施例中，交通工具80也容纳位于交通工具80的仪表盘40（诸如驾驶舱控制台40）中的MCDU 30。计算平台模拟器10使用标准MCDU配线和协议接口来模拟MCDU 30。在本实施例的一个实施方式中，不存在位于交通工具80的仪表盘40或驾驶舱控制台40中的MCDU 30。

计算平台模拟器10操作地位于交通工具80的前场区域11中。计算平台模拟器10包含显示器12、处理器13、数据输入接口15、至少一个电子接口19和软件应用18，其存储在存储介质25中。处理器13经由连接212被通信地耦合至显示器12。处理器13从主机系统50接收显示命令。处理器13经由连接212将接收的显示命令发送至显示器12。在显示器12处接收的显示器命令被用于在显示器12的屏幕上显示消息或图像。显示器12、数据输入接口15以及至少一个电子接口功能19充当多功能控制显示单元。

显示器12操作地位于交通工具80的前场区域11中。在本实施例的一个实施方式中，显示器12被附于仪表盘40的顶边缘，其与前场区域11的底边缘对齐。在本实施例的另一实施方式中，显示器12操作地位于前场区域11的正下方。例如，显示器12被附于仪表盘40的顶边缘71，并且位于仪表盘40的上方。

数据输入接口15经由连接215被通信地耦合至处理器13。在图1中，数据输入接口15被示出为与显示器12部分地重叠。在本实施例的一个实施方式中，数据输入接口15是显示器12的一部分。在这种情形下，数据输入接口15是触摸屏。触摸屏是电子视觉显示器，其感测（检测）在显示器区域内的触摸（按钮按下）的存在和位置。指示按钮按下的信息经由连接215，被从数据输入接口15发送到处理器13。在本实施例的另一实施方式中，数据输入接口15与显示器是分离的。在这种情形中，数据输入接口15是键盘，其被配置成检测在键盘上的键区按下（键盘按下）。指示键盘按下的信息经由连接215被从数据输入接口15发送至处理器13。数据输入接口15可以是无线便携设备上的电子键盘。在这个后面的实施例中，计算平台模拟器10是无线便携设备10。

所述至少一个电子接口19经由连接213与处理器13接口连接。电子接口19是协议/物理接口19。所述至少一个电子接口19经由连接250与主机系统50接口连接。根据主机系统50的要求，电子接口19可以是串行端口（例如，ARINC 739/429、RS232、RS422、以太网、火线或USP端口）或者并行端口。

示例性应用18包含CPDLC应用或通常驻留在主机系统50中的其他应用。在本实施例的一个实施方式中，这些应用是非航空电子应用。应用18由处理器13执行。主机系统50实施或包含用于计算平台模拟器10上的至少一个协议。

利用由主机系统50和计算平台模拟器10共享的协议，经由连接250、电子接口19和连接213，将信号从主机系统50发送至处理器13。同样，利用由主机系统50和计算平台模拟器10共享的协议，经由连接213、电子接口19和连接250，将信号从处理器13发送至主机系统50。例如，经由连接213、电子接口19以及连接250，将在处理器13处从数据输入接口15接收的指示按钮按下或键盘按下的信息，从处理器13发送至主机系统50。

在本实施例的一个实施方式中，连接250是无线通信链路250。在本实施例的另一实施方式中，连接250是硬连线通信链路250。

主机系统50不是经由现有技术连接251而被连接到MCDU 30，如连接251上面的X所指示的。在现有技术的系统中，不存在计算平台模拟器10，并且主机系统50经由连接251被连接至MCDU 30。

在本实施例的一个实施方式中，主机系统50实施管制员飞行员数据链路通信（CPDLC）应用。在本实施例的一个实施方式中，主机系统50是支持至少一个MCDU协议的线路可替换单元（LRU）50。在本实施例的另一实施方式中，主机系统50是支持MCDU协议的飞行管理系统50。在本实施例的又另一实施方式中，主机系统50是支持MCDU协议的通信管理单元（CMU）50。

为了允许用户在前场区域11中（或附近）查看显示器12，计算平台模拟器10位于前场区域11中（或附近），并且通过将连接250连接到电子接口19，把主机系统50附于计算平台模拟器10。在计算平台模拟器10和主机系统50之间的连接250替代在主机系统50和仪表盘或驾驶舱控制台40中的MCDU 30之间的连接251。

从主机系统50的角度，模拟计算平台模拟器10看起来与MCDU 30相同。当将主机系统50连接至计算平台模拟器10而非MCDU 30时，主机系统软件（应用18）和协议不需要被改变。因此，计算平台模拟器10是替代MCDU的物理HMI设备。主机系统50以当建立连接251时能够向MCDU 30发送输入并且从MCDU 30接收输出的相同方式，向计算平台模拟器10发送输入并且从计算平台模拟器10接收输出。因此，计算平台模拟器10在此也被称为“MCDU 模拟器10”。

MCDU的模拟支持用于MCDU操作和通信的观看和感觉的多个选项。例如，显示器12可以看起来与MCDU 30类似，或者其可以看起来与MCDU 30不同。用于将主机系统50与MCDU模拟器10接口连接的系统协议与用于将主机系统50与MCDU 30接口连接的系统协议相同。多功能显示单元（MFD）而非MCDU也可以由计算平台模拟器10模拟。

图2是根据本发明的在飞机180中的MCDU模拟器110的一个实施例的框图。飞机180将航空电子主机系统150和MCDU模拟器110容纳在飞机180的驾驶舱145中。在图2中所示的示例性实施例中，飞机180也将位于驾驶舱控制台140中的MCDU 130容纳在飞机180的驾驶舱145中。MCDU模拟器110利用标准MCDU配线和协议接口来模拟MCDU 130。在本实施例的一个实施方式中，没有位于飞机180的驾驶舱控制台中的MCDU 130。航空电子主机系统150经由无线通信链路135被通信地耦合至地面站90。地面站90经由通信链路351被通信地耦合至空中交通控制（ATC）91，并且/或者经由通信链路352被通信地耦合至航空公司运行控制（AOC）92。空中交通控制91包含应用218，其是在MCDU模拟器110中的航空电子应用118的对等应用。航空公司运行控制（AOC）92包含应用219，其是在MCDU模拟器110中的航空电子应用118的对等应用。地面站90能够在飞机180与空中交通控制91和航空公司运行控制92之间同时建立通信。

通信链路350是无线通信链路。通信链路351可以是无线通信链路或硬连线通信链路之一。

MCDU模拟器110操作地位于飞机180的前场区域111中。MCDU模拟器110包含显示器112、处理器113、数据输入接口115、至少一个电子接口119以及软件应用118，其被存储在存储介质125中。处理器113经由连接212被通信地耦合至显示器112。处理器113从主机系统150接收显示命令。处理器113经由连接212发送所接收的显示命令至显示器112。在显示器112处接收到的显示命令被用于在显示器112的屏幕上显示消息或图像。

显示器112操作地位于飞机180的驾驶舱的前场区域111中。在本实施例的一个实施方式中，显示器112被附于驾驶舱控制台140的顶边缘171，其与前场区域111的底边缘170对齐。在本实施例的另一实施方式中，显示器112操作地位于前场区域111的正下方。例如，显示器112被附于驾驶舱控制台140的顶边缘171，并且位于驾驶舱控制台140的上方。

数据输入接口115经由连接215被通信地耦合至处理器113。在图2中，数据输入接口115被示出为与显示器112部分地重叠。数据输入接口115是显示器112的一部分或者与显示器分离。例如，数据输入接口115可以是触摸屏或键盘。指示按钮或键盘按下的信息经由连接215，被从数据输入接口115发送至处理器113。数据输入接口115可以是无线便携设备上的电子键盘。在这个后面的实施例中，MCDU模拟器110是无线便携设备110。

至少一个电子接口119经由连接213与处理器113接口连接。至少一个电子接口119经由连接250与航空电子主机系统150接口连接。根据航空电子主机系统150的要求，电子接口119可以是串行端口（例如，以太网、ARINC 739/429、火线或USP端口）或者并行端口。

示例性应用118包含CPDLC应用或通常与MCDU接口连接并且驻留在航空电子主机系统150中的其他应用（例如，航空公司运行控制（AOC）应用、空中交通控制（ATC）应用、无线电管理应用、中央维护计算机应用、飞机状态监控系统应用以及其他维护应用）。应用118由处理器113执行。航空电子主机系统150实施或包含用于MCDU模拟器110上的至少一个协议。

利用由航空电子主机系统150和MCDU模拟器110共享的协议，经由连接250、电子接口119和连接213，将信号从航空电子主机系统150发送至处理器113。同样，利用由航空电子主机系统150和MCDU模拟器110共享的协议，经由连接213、电子接口119和连接250，将信号从处理器113发送至航空电子主机系统150。例如，经由连接213、电子接口19和连接250，将在处理器113处从数据输入接口115接收的指示按钮按下或键盘按下的信息，从处理器13发送至主机系统50。

在本实施例的一个实施方式中，航空电子主机系统150实施管制员飞行员数据链路通信（CPDLC）应用。在本实施例的一个实施方式中，航空电子主机系统150是支持至少一个MCDU协议的线路可替换单元（LRU）50。在本实施例的另一实施方式中，航空电子主机系统150是支持MCDU协议的飞行管理系统50。在本实施例的又另一实施方式中，航空电子主机系统150是支持MCDU协议的通信管理单元（CMU）50。

所述至少一个MCDU协议包含航空电子全双工以太网（AFDX）协议、航空无线电公司ARINC 739/429协议以及未来开发的机载通信协议的一个或多个。此处也将MCDU协议称为标准协议。

为了允许用户查看处于前场区域111中（或附近）的显示器112，MCDU模拟器110位于前场区域111中（或附近）并且通过将连接250连接至电子接口119，把航空电子主机系统150附于MCDU模拟器110。

从航空电子主机系统150的角度来看，模拟MCDU模拟器110看起来与MCDU 130相同。当将航空电子主机系统150连接至MCDU模拟器110而非MCDU 130时，主机系统软件（航空电子应用118）和协议不需要被改变。因此，MCDU模拟器110是替代MCDU 130的物理HMI设备。航空电子主机系统150以向MCDU130发送输入和从MCDU 130接收输出（如果在MCDU 130和航空电子主机系统150之间建立了连接）相同的方式，向MCDU模拟器110发送输入，并且从MCDU模拟器110接收输出。因此，MCDU模拟器110在此处也被称为“MCDU模拟器10”。

MCDU模拟支持用于MCDU操作和通信的观看和感觉的多个选项。例如，显示器112可以看起来与MCDU 130类似或者其可以看起来与MCDU 130不同。用于将航空电子主机系统150接口连接至MCDU模拟器10的系统协议与用于将航空电子主机系统150接口连接至MCDU 130的系统协议相同。多功能显示单元（MFD）而非MCDU也能够由MCDU模拟器10模拟。

在本实施例的另一实施方式中，MCDU模拟器110驻留在电子飞行袋（EFB）内。EFB目前被安装在许多现有飞机上。EFB必须被安装或升级，以支持此处所描述的功能。在这种情形下，MCDU模拟器110充当支持C级HMI模拟应用的3级EFB。

当前可用MCDU不支持任何图形信息的显示。在本实施例的一个实施方式中，驻留在EFB内的MCDU模拟器110支持文本和图形消息的图形表示，以为机组人员增加额外的价值。例如，这种文本和图形消息的图形表示提供了从地勤人员至机组人员的更快速的理解和改善的通信。在本实施例的一个实施方式中，MCDU模拟器110从航空电子主机系统150接收与文本消息一起显示的图形消息（例如，RTCA SC-214滑行图形）。

图3是在飞机的驾驶舱的前场区域中显示航空电子应用的方法300。参考图2中所示的多功能控制显示单元模拟器110，描述方法300。应理解的是，使用图1中所示的计算平台模拟器10，能够实施方法300，这能够被阅读本文献的本领域的技术人员所理解。

在块302处，多功能控制显示单元（MCDU）模拟器110位于飞机180的前场区域111中。在本实施例的一个实施方式中，多功能控制显示单元（MCDU）模拟器110被永久安装在飞机180的前场区域111中。在这种情形中，块302被实施一次。MCDU模拟器110被通信地耦合至飞机180中的航空电子主机系统150。如上文参考图2所描述的，MCDU模拟器110包含显示器112、被通信地耦合至显示器112的处理器113、被通信地耦合至处理器113的数据输入接口115、以及将航空电子主机系统150接口连接至处理器113的至少一个电子接口119。

MCDU模拟器110被机组人员或技师携带入飞机180的驾驶舱145中。通常在飞机180起飞之前，将MCDU模拟器110操作地定位于驾驶舱145的前场区域111中。上文参考图2描述了多功能控制显示单元模拟器110的功能。

在块304处，航空电子主机系统150被通信地耦合至MCDU模拟器110。连接250、电子接口119和连接214将航空电子主机系统150通信地耦合至处理器113。在本实施例的一个实施方式中，连接250是无线通信链路。在本实施例的另一实施方式中，连接250是硬连线通信链路。

在块306处，使用机载通信控制协议，将输入从航空电子主机系统150提供给MCDU模拟器110。经由电子接口119，在MCDU模拟器110处接收输入。以这种方式，航空电子主机系统150中的至少一个航空电子应用被用于在MCDU模拟器110上的显示器112上显示消息和/或图像。显示器112位于驾驶舱145的前场区域111中（或附近）。

在块308处，更新的信息被显示在飞机180的前场区域111中的显示器112上，以供机组人员查看。响应于显示器112上的信息，机组人员可以向数据输入接口115提供输入。具体而言，响应于显示器112上的信息，机组人员可以触摸触摸屏或键区。在块310处，使用机载通信控制协议，将输入从MCDU模拟器110提供至航空电子主机系统150。通过在数据输入接口上的按钮按下或至少一次按压，触发该输入。

在本实施例的一个实施方式中，MCDU模拟器110或计算平台模拟器10是膝上型电脑。在本实施例的另一实施方式中，MCDU模拟器110或计算平台模拟器10是3G或4G无线设备，其被升级为具有需要的协议和应用，并且其包含通信地耦合至主机系统50或航空电子主机系统150的接口。在本实施例的又另一实施方式中，MCDU模拟器110或计算平台模拟器10是未来开发的便携设备，其被升级为具有需要的协议和应用，并且其包含通信地耦合至主机系统50或航空电子主机系统150的接口。

虽然此处已经示出并描述了特定实施例，但本领域的技术人员应理解的是，为实现相同目的任何设置，可以取代所示出的特定实施例。本申请旨在涵盖本发明的任何修改或变更。因此，应明白的是，本发明仅受权利要求及其等效内容限制。

Claims

1.一种用于交通工具（80）上的计算平台模拟器（10），所述计算平台模拟器包括：

显示器（12）；

被通信地耦合至所述显示器的处理器（13）；

被通信地耦合至所述处理器的数据输入接口（15）；以及

将所述交通工具中的主机系统（50）接口连接至所述处理器的至少一个电子接口（19），其中，所述主机系统实施用于所述计算平台模拟器上的至少一个应用（18）和至少一个协议，其中，所述显示器、所述数据输入接口以及所述至少一个电子接口充当多功能控制显示单元。

2.根据权利要求1所述的计算平台模拟器（110），其中，所述交通工具（80）是飞机（180），所述主机系统（50）是航空电子主机系统（150），所述计算平台模拟器（10）是多功能控制显示单元模拟器（110），并且所述显示器（112）操作地位于所述飞机的驾驶舱（145）的前场区域（111）中。

3.根据权利要求2所述的计算平台模拟器（110），其中，所述航空电子主机系统（150）中的所述至少一个应用（118）包括管制员飞行员数据链路通信（CPDLC）应用，并且其中，所述航空电子主机系统中的所述CPDLC应用将所述计算平台模拟器用作数据输入设备和显示设备。