CN103625648A - 特别用于航空器的具有透明屏幕和周边符号的可视化系统 - Google Patents

Abstract

一种特别用于航空器的具有透明屏幕和周边符号的可视化系统。本发明的一般领域为用于航空器的可视化系统，所述可视化系统包括半透明屏幕和适用于生成在所述半透明显示屏幕上显示的符号的电子装置，所述符号表示航空器的驾驶和导航所必需的参数。根据本发明的符号部分地或全部位于屏幕的周边，并且包括至少一个移动的图案或多个移动的图案（P），移动的速度和方向表示在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差，在当前时刻参数的值到达所述参考值时，所述图案被固定。图案可以有不同的表示和不同的移动。

Description

特别用于航空器的具有透明屏幕和周边符号的可视化系统

技术领域

本发明的一般领域为用于移动运载工具以呈现叠加在外部景观上的与驾驶或导航有关的信息的可视化系统。本发明的更具体的领域为非准直的、透明的或半透明的屏幕。本发明的主要应用为协助航空器的驾驶。

背景技术

在航空领域，在仪表进场着陆期间，或者更具体地当机务人员不使用自动驾驶仪，机务人员必须手动驾驶航空器时，遵循通过“飞行指引仪”或FD给出的命令。如图1所示，该指标通常通过叠加在人造水平仪HA上的两条而表现在主驾驶屏幕或“PFD”（主飞行显示器“Primary Flight Display”的首字母缩略词）上。第一水平条H给出调节飞机的姿态或“航向倾角”的指令。该条上的任何动作都由飞机的竖直轨迹的变形转化而来。第二条V是竖直的，并且给出调节飞机的横摇的指令。该条上的任何动作都由飞机的水平轨迹的变形转化而来。

仪表进场着陆通常以最终的视觉步骤结束。从一定的高度起，飞行员必须保证他具有跑道的视觉参考，以便能够不依赖仪表的数据而控制轨迹。这种转变促使飞行员在可以看得见跑道之前向外看。在此期间，飞行员不再具有仪表参考。

为了克服这种困难，存在被称为“HUD”（平视显示器“Head-UpDisplay”的首字母缩略词）的设备。该仪表投射叠加在外部景观上的准直的图像。在飞行员的能见度搜索过程中，该设备保持在飞行员的视场内的仪表参考。HUD包括显示器、提供源自显示器的信息到外部景观上的叠加的准直光学器件和光学零件。该设备要求复杂且相对昂贵的光学器件。此外，仪表的瞳孔的尺寸本质上是有限的。

发明内容

不同的新兴技术使信息能够显示在有源透明屏幕或经过特殊处理的玻璃上。这种类型的技术以低于传统HUD的成本提供了叠加的但非准直的信息。此外，其非常容易提供色彩信息。透明性提供了在外部景观上的更大的视野，同时将信息供应给飞行员。然而，缺乏准直无法使类似命令指引器的符号以精确的方式叠加到外部景观上去。

本发明的目的是提出极佳地适用于这种类型的可视化设备的驾驶符号。这种符号基于对移动高度敏感的人类周边视觉的生理特性。

更具体地，本发明的目的是提供用于移动运载工具的可视化系统，包括半透明显示屏幕以及适用于生成显示在所述半透明显示屏幕上的符号的电子装置，所述符号表示移动运载工具的驾驶或导航所必需的至少一个参数，其特征在于显示的符号部分地或全部位于屏幕的周围，以及在于所述符号包括至少一个移动的图案或者多个移动的图案，移动的速度和方向表示在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差，在当前时刻参数的值达到所述参考值时，图案被固定。

有利地，如果参数为移动运载工具的位置或指向参数，则图案或多个图案的移动的方向表示在当前时刻移动运载工具的位置或指向的值与移动运载工具的所述位置或所述指向的参考值之间的相对偏差。

有利地，移动的图案为以常数值规律间隔的线段或点。

有利地，移动的图案为规律间隔的线段或点，所述线段或所述点的大小或相对间隔表示在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差。

有利地，移动的图案为占据屏幕的周边的第一矩形，所述第一矩形的尺寸和/或位置根据在当前时刻参数的值与参数的参考值之间的相对偏差而变化，所述参考值通过固定大小的第二矩形来表示。

有利地，符号包括作用为参考点的固定的周边图案。

有利地，半透明显示屏幕为有源矩阵屏幕或半反射无源屏幕，系统包括用于将图像投射在所述半反射无源屏幕上的装置。

有利地，移动运载工具为航空器。

附图说明

通过阅读随后的非限制性的描述，本发明将更容易被理解并且其他的优点将变得更加明显，该描述还参考所附附图，其中：

图1显示根据现有技术的航空器驾驶符号；

图2显示根据本发明的第一符号；

图3显示根据本发明的第二符号；

图4和图5显示根据本发明的提供两种不同移动的第三符号；

图6显示根据本发明的第四符号。

具体实施方式

人类的视觉在中央视觉方面是非常强大的。其能够感知处于小于20°的角视场中的细节和颜色。在周边视觉中，视觉感知仅仅基于对亮度变化敏感的单一类型的视网膜感受器。对颜色的感知消失并且解决的能力变得很弱。反之，该周边视觉对检测对比度在时间和空间（诸如闪光和/或光线移动）上的变化非常有效。

在该背景下，根据本发明的符号包括表示根据飞行员必须做作的校正以水平地或竖直地移动的发光体的形式的一定的驾驶或导航信息。这些发光体设置在放置于飞行员前面的透明屏幕的周边，不妨碍其中央视觉。飞行员不再需要将其目光从外部景观移开来获得信息。

根据本发明的符号能够容易地在民用或军用飞机驾驶舱中或在地面运载工具中实现，并且更普遍地在需要对其轨迹和速度进行精细化管理的任何移动系统中实现。

下面以实例的方式将本发明应用于航空领域。在这种情况下，移动运载工具为航空器。如果根据本发明的该符号在现代航空电子系统中实现，则所述系统包括至少一个驾驶舱可视化设备，该设备包括半透明显示屏幕以及使待显示在显示器上的驾驶或导航符号能够位于设备的该屏幕上的电子和计算环境，必要信息源自诸如惯性导航单元或航空器的不同外部传感器的主要导航系统。这些系统在所有的现代航空器中都是可用的。

存在用于实现半透明屏幕的不同技术原理。HUD遮阳板已经被提及。半透明显示屏幕也可以是例如OLED有源矩阵屏幕。屏幕还可以是半反射无源屏幕，则系统包括用于将图像投射在能够集成到航空器的顶部中的该半反射无源屏幕上的装置。该半透明屏幕可以由反射并漫射光线的点阵列构成。点设置在透明表面上。屏幕的尺寸必须足够大以覆盖飞行员看见的大于20度的视场。

显示的符号可假定不同的形状。通过非限制性的实例，图2到图6显示不同的符号的可能实例。在这些图中，双箭头指示图案移动的不同方向。应当理解，根据待显示的参数、航空器的类型、当前的任务以及飞行员或航空器制造商的需要，显示在这些图中的符号存在多个变型。与图案的形状、颜色、大小或间隔有关的这些变型依然在本发明的范围内。符号移动的所有可能变型（诸如连续的、间断的或者周期性的流动）也依然在本发明的范围内。

在图2中显示根据本发明的第一符号。其由相同尺寸并且全部以相同间距间隔的移动条B组成。两行竖直条沿屏幕的水平边设置，并且两行水平条沿屏幕的竖直边设置。这些条移动的速度和方向表示在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差，在当前时刻参数的值达到所述参考值时，图案被固定。很容易用这种类型的符号代替命令指引器。

在图3显示的第一变型中，条B可以根据例如航空器的速度而进一步分开或者靠得更近地移动。

在图4显示的第二变型中，可以通过移动点P或移动点的线来代替条。如图5所示，例如，如果待做出的校正为航空器的轨迹或姿态的校正，则所有的点具有相同的移动。因此点移动的方向、速度和指向表示在当前时刻轨迹校正的值与参考值之间的方向、指向和偏差。如图5所示，双箭头表示移动全部指向相同的方向。

通过点的该最后表示具有在屏幕的周边占据减小的空间同时被用户极佳地感知的优点。

在图6显示的最终变型中，符号可包括向前或向后移动的一个或多个矩形R。因此向飞行员给出了航空器的真实速度与可由固定的矩形R_C表示的指示速度之间的偏差的概念。

在所有的实例中，根据本发明的符号保持被限制在屏幕的周边区域，中央视场保持无阻碍。

在多数的应用中，周边区域的总体不占据多于屏幕的总体表面的三分之一。该表面显然决取于屏幕的大小、从屏幕到用户的距离、使用的图案，以及显示的参数。

在这些不同的构造中，符号可包括固定的周边图案，作为对飞行员的参考点，并且使飞行员能够判断移动符号的不动性。

借助于适当的符号的与周边视野的利用有关的根据本发明的符号，其主要优点如下：

-符号实现的极大简化；

-在飞行员的中央视场不存在视觉干扰；

-对于给定指令的极好的易用性以及极好的调节灵敏度。

Claims (8)

1.一种用于移动运载工具的可视化系统，包括半透明显示屏幕和适用于生成显示在所述半透明显示屏幕上的符号的电子装置，所述符号表示所述移动运载工具的驾驶或导航所必需的至少一个参数，其特征在于显示的符号全部位于屏幕的周边，以及在于所述符号包括至少一个移动的图案或者多个移动的图案（B、P），移动的速度和方向表示在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差，在当前时刻参数的值达到所述参考值时，图案被固定，所述符号显示在大于20度的视场中，所述屏幕的周边不占据多于所述屏幕总体表面的三分之一。

2.根据权利要求1所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于，如果所述参数为所述移动运载工具的位置参数或指向参数，则图案或多个图案移动的方向表示在当前时刻所述移动运载工具的位置或指向的值与所述移动运载工具的位置或指向的参考值之间的相对偏差。

3.根据权利要求1或2所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于所述移动的图案为以常数值规律间隔的线段（B）或点（P）。

4.根据权利要求1或2所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于所述移动的图案为规律间隔的线段或点，所述线段或所述点的大小或相对间隔表示在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差。

5.根据权利要求1或2所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于所述移动的图案为占据屏幕的周边的第一矩形（R），所述第一矩形（R）的尺寸和/或位置根据在当前时刻参数的值与所述参数的参考值之间的相对偏差而变化，所述参考值由固定大小的第二矩形来表示。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于所述符号包括作为为参考点的固定的周边图案（RC）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于所述半透明显示屏幕为有源矩阵屏幕或半反射无源屏幕，所述系统包括用于将图像投射在所述半反射无源屏幕上的装置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于移动运载工具的可视化系统，其特征在于所述移动运载工具为航空器。

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