CN104461278B - 用于飞机的消息收发和数据输入验证系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于飞机的消息收发和数据输入验证系统和方法。一种用于验证响应于在飞机驾驶舱中接收的指令的数据输入的系统和方法，包括：在飞机驾驶舱中接收要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入目标值到航空电子系统中的指令。对接收到的指令进行处理来确定应当由飞机飞行员使用航空电子系统用户界面设置的目标值。在飞机飞行员的手动输入期间，触觉反馈供给到航空电子系统用户界面。

Description

用于飞机的消息收发和数据输入验证系统和方法

技术领域

本发明总体涉及消息收发和关联的数据输入的验证，并且更具体地，涉及用于在飞机中验证消息收发和数据输入的系统和方法。

背景技术

去往飞机和来自飞机的通信可涉及话音、文本或这两者。例如，飞机和地面控制(例如，空中交通控制)之间的通信可以是无线电传输的口头通信或无线电传输的数据链路(例如，文本的)通信。在许多实例中，特别是当通信是口头的时，通信可包括要求来自飞机飞行员的发音响应(vocal response)的指令。该通信，不管是口头的还是文本的，还可要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入设置。

要求发音响应和手动输入两者的通信的一个示例是来自空中交通控制的放行许可消息。例如，空中交通控制可传输口头放行许可消息“左转，航向2-5-0”给特定的飞机。在接收到该消息时，飞机飞行员被信赖以执行若干任务。这些任务可包括：正确地听到并解释该消息；口头地向空中交通控制传输回该消息(例如，“左转，航向2-5-0”)；将视觉注意力应用于手动设置新的航向；以及正确地设置新的航向。根据飞机的当前飞行状态，这些任务可能增加总体飞行员工作量，这可能增加飞行员错误的可能性。

因此，需要一种用于在飞机中验证消息收发和数据输入并由此降低飞行员错误的可能性的系统和方法。本发明至少满足该需要。

发明内容

在一个实施例中，一种验证响应于在飞机驾驶舱中接收的指令的数据输入的方法包括：在飞机驾驶舱中接收要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入目标值到航空电子系统中的指令。接收到的指令被处理来确定应当由飞机飞行员使用航空电子系统用户界面设置的目标值。在飞机飞行员的手动输入期间，触觉反馈供给到航空电子系统用户界面。

在另一个实施例中，一种用于验证响应于在飞机驾驶舱中接收的指令的数据输入的系统包括航空电子系统用户界面、接收器以及处理器。该航空电子系统用户界面被耦合来接收触觉反馈信号并被配置为在接收到该触觉反馈信号时生成触觉反馈。该接收器被适配为接收要求飞机飞行员使用该航空电子系统用户界面手动输入目标值到航空电子系统中的指令。该处理器被耦合来至少接收代表该指令的数据，并被配置为确定应当由飞机飞行员使用该航空电子系统用户界面设置的目标值，并在飞机飞行员的手动输入期间提供触觉反馈信号给该航空电子系统用户界面。

在又一个实施例中，一种用于验证响应于在飞机驾驶舱中接收的指令的数据输入的系统包括航空电子系统用户界面、接收器、麦克风以及处理器。该接收器被适配为接收要求来自飞机飞行员的发音响应和由飞机飞行员使用航空电子系统用户界面而对设置的手动输入的指令。该麦克风被适配为从飞机飞行员接收发音响应，并被配置为在接收到该发音响应时提供代表由飞机飞行员提供的发音响应的语音数据。该处理器被耦合来接收语音数据并被配置为在接收到该语音数据时核实发音响应与接收到的指令一致，处理接收到的指令和发音响应来确定它们之间是否存在任何不一致，当确定存在不一致时生成警告，并在飞机飞行员的手动输入期间提供触觉反馈给航空电子系统用户界面。

此外，消息收发和数据输入验证系统和方法的其他期望的特征和特性将从结合附图和前面的背景技术作出的随后的具体实施方式和所附权利要求中变得明显。

附图说明

本发明将在下面结合附图进行描述，在附图中，相似的附图标记表示相似的元素，并且在附图中：

图1描绘了飞机航空电子系统的一个实施例的一部分的简化功能框图；以及

图2以流程图的形式描绘了可在图1的系统中实现以验证接收到的消息和与其相关联的数据输入两者的过程。

具体实施方式

下面的具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和使用。如在此处使用的，词语“示例性”意味着“充当示例、实例或说明”。因此，此处描述为“示例性”的任何实施例不必然被解释为比其他实施例优选或有利。此处描述的所有实施例是示例性实施例，其被提供来使得本领域技术人员能够制作或使用本发明，并不限制由权利要求限定的本发明的范围。此外，并不意图由在前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论限制。

参考图1，描绘了飞机航空电子系统100的一个实施例的一部分的简化功能框图。在所描绘的实施例中，系统100包括一个或多个航空电子系统用户界面102(例如，102-1，102-2，102-3，......，102-N)、接收器104、麦克风106、显示设备108、以及一个或多个处理器110(仅仅描绘了一个)，它们中的所有或部分被设置在飞机驾驶舱150中。用户界面102中的每一个被配置为从用户112(例如，飞机飞行员)接收手动输入并提供用户界面数据给处理器110。用户界面102可在配置和实现上变化。例如，一个或多个用户界面可以是触摸屏用户界面、旋转旋钮、按钮、操纵杆以及轨迹球，仅举几个非限制性示例。

不管每个用户界面102被如何具体地实现，每个用户界面102被配置为提供的用户界面数据都代表特定用户界面被用来操控和设置的参数。例如，一个用户界面102可以是航向钮，其被用来操控和设置飞机航向。每个用户界面102被附加地耦合来接收触觉反馈信号并被配置为在接收到这些信号时生成触觉反馈。为了这么做，每个用户界面102优选地包括触觉反馈生成器103(例如，103-1，103-2，103-3，......103-N)。每个触觉反馈生成器103响应于它接收到的触觉反馈信号来生成触觉反馈。触觉反馈生成器103可在配置和实现上变化，并可包括例如振动用户界面102的设备、实现多个制动器的设备或者实现阻力的设备，仅举几个非限制性示例。

接收器104被适配为从例如地面站(诸如空中交通控制)接收各种无线电和/或数据通信。该无线电通信可以具有口头通信的形式，并且该数据通信可以具有文本通信的形式(例如，数据链路通信)。接收到的无线电和数据通信可以变化。在一些情况下，通信将包括要求来自飞机飞行员的发音响应的指令，而在其他情况下，通信将不包括。在许多实例中，该指令还可要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面102之一手动输入目标值。除了接收无线电和数据通信外，该接收器104还提供包括目标值的代表接收到的通信的通信数据给处理器110。

麦克风106与处理器110可操作地通信，并被适配为从飞机飞行员112接收发音输入。因此，麦克风106被适配为从飞机飞行员112接收发音响应，其可能是响应于由接收器104接收的一些指令而要求的。麦克风106，其可使用许多已知麦克风设备中的任一种而实现，被配置为在从飞机飞行员112接收到发音输入时提供语音数据给处理器110。将会理解的是，语音数据可经由接收器104而被提供，并且接收器104可被实现为收发器，该收发器还传输发音响应回到地面站。

显示设备108与处理器110可操作地通信，并被耦合来从处理器110接收图像呈现显示命令。显示设备被配置为在接收到图像呈现显示命令时呈现一个或多个图像，并由此提供视觉反馈给飞机飞行员112。所呈现的图像可包括各种类型的文本、图形和/或图标信息，其中的一些将在下面进一步描述。将会理解的是，显示设备108可使用适合于以操作者可查看的格式呈现文本、图形和/或图标信息的许多已知显示屏中的任一种而实现。这样的显示器的非限制性示例包括各种阴极射线管(CRT)显示器以及各种平板显示器，例如各种类型的LCD(液晶显示器)以及TFT(薄膜晶体管)显示器。显示设备108可附加地被实现为面板安装显示器、HUD(平视显示器)投射或许多已知技术中的任一种。此外要注意的是，显示设备108可被配置为许多类型的飞机驾驶舱显示器中的任一种。例如，其可被配置为多功能显示器、水平位置指示器或垂直位置指示器。然而在所描绘的实施例中，显示设备108被配置为主飞行显示器(PFD)。在一些实施例中，显示设备108可包括多个显示屏，并且该系统100可包括多个显示设备108。

处理器110与用户界面102可操作地通信，且更具体地，与每个触觉反馈生成器103可操作地通信。处理器110还与接收器104、麦克风106以及显示设备108可操作地通信。将会理解的是，处理器110可使用许多类型的计算机、计算机系统、微处理器、逻辑设备的集合、或任意其他的模拟或数字电路中的任一种而实现，该模拟或数字电路被配置为计算和/或执行算法、和/或执行软件应用、和/或执行子例程、和/或用任意类型的计算机程序加载并执行任意类型的计算机程序。处理器110可包括单个处理器或一致行动的多个处理器。在一些实施例中，处理器110可以是专用的以专门与系统100一起使用，而在其他实施例中，它可以是与处于飞机上的其他系统共享的。在另外其他实施例中，处理器110可被集成到系统100的一个或多个其他组件中。

不管处理器100被如何具体地实现，其都被耦合来接收由接收器104提供的通信数据。此外，当需要对接收到的指令的发音响应时，处理器110还被耦合来接收由麦克风106提供的语音数据。处理器110被配置为在接收到这些数据时确定应当由飞机飞行员使用航空电子系统用户界面102设置的目标值。如果指令要求来自飞机飞行员的发音响应，则该处理器110附加地被配置为核实发音响应与接收到的指令一致。为了实现这后一功能，如可以理解的那样，处理器110被配置为实现许多已知语音识别软件例程中的任一种。处理器110附加地被配置为至少在飞机飞行员112操控用户界面102来手动输入设置时，提供触觉反馈信号给适当的用户界面102，以及更具体地，适当的触觉反馈生成器103。

将会理解的是，在一些实施例中，处理器110可被配置为提供可变的触觉反馈信号给航空电子系统用户界面102。在这些实施例中，由触觉反馈生成器103生成的触觉反馈随着飞机飞行员手动操控航空电子系统用户界面102而在量值上变化。优选地，触觉反馈基于与航空电子系统用户界面102被用来设定的设置的目标值的接近度而在量值上增加。例如，假定飞机航向是正在被操控的设置并且目标值是“250”。随着飞机飞行员使用适当的用户界面102手动输入新的航向，设置变得越接近于目标值“250”，与该用户界面102相关联的由触觉反馈生成器103生成的触觉反馈将增加。如可以理解的那样，为了促进该功能，处理器110可进一步被配置为处理接收到的指令以确定应当由飞机飞行员使用航空电子系统用户界面102设置的目标值。

除上述内容外，至少在一些实施例中，处理器110还可以被配置为提供图像呈现显示命令给显示设备108。如上面提到的，显示设备108被配置为响应于接收到的图像呈现显示命令，显示各种类型的信息。在所描绘的实施例中，处理器110提供的图像呈现显示命令使得显示设备108至少呈现由接收器104接收到的指令。处理器110还可以在必要时提供图像呈现显示命令，其使得显示设备108呈现被处理的发音响应。这后一功能提供容易可用的视觉提示给飞机飞行员112，关于他/她是否正确地解释了接收到的指令。

作为用于确定飞机飞行员是否正确地解释了接收到的指令的另一个手段，处理器110还可以被配置为将接收到的指令和确认的发音响应进行比较来确定这两者之间是否存在任何不一致。优选地，在这样的实施例中，处理器进一步被配置为当其确定确实存在不一致时生成警告。所生成的警告可以变化，并可包括听觉警告、视觉警告、触觉警告、或它们的各种组合，仅举几例。因此，如图1进一步描绘的那样，系统100可以附加地包括各种警告生成器，包括但不限于一个或多个声音发射器114、一个或多个视觉警告发射器(例如，灯)116和/或一个或多个触觉警告生成器118。将会理解的是，警告生成器可以与系统100的一个或多个前面描述的组件集成。

在一些实施例中，处理器100也可以被配置为将经处理的确认的发音响应与飞机飞行员112手动输入的设置进行比较。如果基于该比较，处理器100确定经处理的确认的发音响应和手动输入的设置之间存在不一致，则处理器100生成警告。再一次，所生成的警告可以变化，并可包括听觉警告、视觉警告、触觉警告、或它们的各种组合，仅举几例。

上面总体上描述了验证消息收发和响应于在飞机驾驶舱150中接收到的指令的数据输入的过程。参考图2，该过程200以流程图的形式被描绘，且现在将加以描述。在这么做时，应当注意的是，下面描述中的括号内附图标记指的是图2中相似编号的流程图符号。

在飞机驾驶舱150中接收到至少要求飞机飞行员112使用航空电子系统用户界面102手动输入目标值到航空电子系统中的指令(202)时，过程200开始。处理器110处理接收到的指令来确定该指令是否是要求发音响应的指令(204)。如果该指令确实要求发音响应的指令，则处理器110然后经由麦克风106从飞机飞行员112接收发音响应(206)。然后对接收到的发音响应进行处理来核实该发音响应与接收到的指令一致(208)。如果不一致，则生成警告(210)。如果发音响应与接收到的指令一致，或者如果先前确定了不要求发音响应，则处理器110进一步处理接收到的指令来确定应当由飞机飞行员使用航空电子系统用户界面设置的目标值(212)。此后，在飞机飞行员的手动输入期间提供触觉反馈给航空电子系统用户界面102(214)。

本文描述的系统和方法提供了在飞机中消息收发和数据输入的验证。由此，响应于这样的消息收发的飞行员错误的可能性被降低。

本领域技术人员会理解，可以将结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。上面根据功能性和/或逻辑块组件(或模块)和各种处理步骤来描述某些实施例及实施方式。然而，应当理解，这些块组件(或模块)可以由被配置为执行指定功能的任意数目的硬件、软件和/或固件组件来实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面一般根据各种说明性组件、块、模块、电路和步骤的功能来描述它们。这种功能是被实现为硬件还是软件取决于施加给总体系统的特定应用和设计约束。本领域技术人员可以针对每个特定应用以各种方式实现所描述的功能，但不应将这些实施决策解释为导致偏离本发明的范围。例如，系统或组件的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行多种功能。另外，本领域技术人员会理解，本文描述的实施例仅仅是示例性实施方式。

可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或被设计为执行本文描述的功能的其任意组合来实现或执行结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但在替代方式中，该处理器可以是任意的传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP核相结合、或任意其他此类配置。

可以直接以硬件、处理器执行的软件模块或两者的组合来体现结合本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或本领域中公知的任意其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器能够从存储介质读取信息并向其写入信息。在替代方式中，存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在替代方式中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在此文档中，诸如第一和第二等的关系术语可以仅用来区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不必要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的此类关系或顺序。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数词仅表示复数中的不同单数，而未暗示任意顺序或次序，除非由权利要求语言具体限定。任一权利要求中的文本的次序未暗示必须按根据这种次序的时间或逻辑顺序执行过程步骤，除非其由权利要求的语言具体限定。在不背离本发明的范围的情况下，可以按任意顺序互换过程步骤，只要这种互换不与权利要求语言相抵触且在逻辑上不荒谬即可。

此外，取决于上下文，用于描述不同元件之间的关系的诸如“连接”或“耦合到”之类的词语未暗示必须在这些元件之间进行直接物理连接。例如，两个元件可以通过一个或多个附加元件而物理、电子、逻辑或以任意其他方式互相连接。

虽然本发明的前面的具体实施方式中已经提出了至少一个示例性实施例，但应当理解，存在大量变型。还应当理解，该一个或多个示例性实施例仅是示例，而不意图以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。更确切地，前面的具体实施方式会给本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的方便路线图。应当理解，在不背离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置中作出各种改变。

Claims (9)

1.一种用于验证响应于在飞机驾驶舱中接收的指令的数据输入的系统，该系统包括：

航空电子系统用户界面，被耦合来接收触觉反馈信号并被配置为在接收到该触觉反馈信号时生成触觉反馈；

接收器，被适配为接收要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入目标值到航空电子系统中的指令；

处理器，被耦合来至少接收代表指令的数据，并被配置为：

（i）处理代表指令的数据以确定要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入到航空电子系统中的目标值；

（ii）在飞机飞行员正在操控航空电子系统用户界面以手动输入目标值到航空电子系统中时，提供触觉反馈信号给航空电子系统用户界面；以及

（iii）基于与正在手动输入的设置的目标值的接近度来改变被提供给航空电子系统用户界面的触觉反馈信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中该处理器进一步被配置为在飞机飞行员正在操控航空电子系统用户界面以手动输入目标值到航空电子系统中时，提供可变的触觉反馈信号给航空电子系统用户界面。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

该指令进一步要求来自飞机飞行员的发音响应；

该处理器进一步被耦合来接收代表发音响应的语音数据；并且

该处理器进一步被配置为核实发音响应与接收到的指令相一致。

4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括：

麦克风，与处理器可操作地通信，该麦克风被适配为从飞机飞行员接收发音响应，并被配置为在接收到该发音响应时提供该语音数据给处理器。

5.根据权利要求3所述的系统，进一步包括：

显示设备，与处理器可操作地通信，并被耦合来接收图像呈现显示命令，该显示设备被配置为在接收到图像呈现显示命令时呈现一个或多个图像，

其中该处理器进一步被配置为提供图像呈现显示命令给该显示设备，该图像呈现显示命令使得该显示设备呈现（i）接收到的指令和（ii）经处理的发音响应。

6.根据权利要求3所述的系统，其中该处理器进一步被配置为：

处理接收到的指令和发音响应来确定它们之间是否存在任何不一致；以及

当确定存在不一致时生成警告。

7.根据权利要求1所述的系统，其中该处理器进一步被配置为：

接收并处理代表确认的发音响应的语音数据，该确认的发音响应代表飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入的设置；以及

将经处理的确认的发音响应与被手动输入的设置进行比较来确定它们之间是否存在任何不一致。

8.根据权利要求7所述的系统，其中该处理器进一步被配置为当确定存在不一致时生成警告。

9.一种验证响应于在飞机驾驶舱中接收的指令的数据输入的方法，该方法包括：

在飞机驾驶舱中接收要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入目标值到航空电子系统中的指令；

处理接收到的指令来确定要求飞机飞行员使用航空电子系统用户界面手动输入到航空电子系统中的目标值；

在飞机飞行员正在操控航空电子系统用户界面以手动输入目标值到航空电子系统中时，提供触觉反馈信号给航空电子系统用户界面；以及

基于与正在手动输入的设置的目标值的接近度来改变被提供给航空电子系统用户界面的触觉反馈信号。