CN104709470A - 用于整理座舱显示系统上的图像的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于整理座舱显示系统上的图像的系统和方法。提供了整理在主飞行器上的座舱显示系统上的图像的航空电子系统和方法，从而增加飞行员的态势感知。航空电子显示系统包括处理器和显示系统。处理器耦合到显示系统、用户输入设备和信息层的多个源。当整理过程被启用时，过滤参数被应用于所选择的信息层，并且提供经过滤信息层的图形显示。可调整的过滤参数可应用于显示在座舱显示系统上的信息层中的任何一个。

Description

用于整理座舱显示系统上的图像的系统和方法

技术领域

本文描述的主题的实施例通常涉及航空电子显示系统，且更具体地涉及整理（de-clutter）主飞行器（host aircraft）上的座舱显示系统上的图像，因而增加飞行员的态势感知。

背景技术

现代航空电子显示系统已被广泛地设计成视觉地传送相当大量的信息。所显示的信息来源于各种数据库、传感器、应答器和广播。信息被组织在“信息层”中（例如飞行路径信息、助航设备（NAVAID）、空域信息、地形信息、天气信息、交通信息等）。各种信息层被组合以在航空电子显示系统上提供统一的图形显示。

通常，交通是在航空电子显示器上与各种其它信息层同时显示的信息层。交通信息包括描绘交通的位置和方位的图形交通符号，每个具有数据标签以提供增强的交通信息。增强的交通信息包括飞行识别、关闭率（closure rate）、飞行器类型等。

航空电子显示系统通常利用交通信息的座舱显示器（CDTI）来监视交通信息。CDTI从多个源（例如自动相关监视-广播（ADS-B）、交通信息服务广播（TIS-B）和TCAS（交通碰撞避免系统））来获得交通信息。在飞行器监视方面的进步已经增加了由这些源提供的交通信息的量，例如ADS-B提供甚至来自非常远的交通的交通位置和速度数据。这个大量的交通信息可以在显示器上创建杂乱（clutter）。

飞行员通过将范围设置（range setting）输入到范围选择器中来控制在导航显示器（ND）上观看的东西。范围设置应用于显示在导航显示器上的所有信息层。根据上下文，飞行员可能需要选择较高范围设置来观看天气信息或飞行路径的完整的一段路程。在这些较高范围设置处，大量不需要的额外交通被显示，使显示器杂乱。飞行员可能想要选择低得多的范围设置来仅观看对主飞行器来说是本地的交通；然而，虽然较低的范围设置将不需要的额外交通信息排除在外，但是它同样将飞行员可能需要的、起源于其它信息层（例如天气、地形、飞行路径、NAVAIDS）的信息排除在外。

因此，存在对通过允许飞行员利用导航显示器上的范围选择器来增强航空电子显示并独立地控制根据选择的信息层（例如交通层）显示的信息的子范围而不影响其它信息层的显示的需要。这个增强的航空电子显示应接受各种参数（例如子范围、时间等）。这个双范围方法关于所选择的信息层整理在座舱显示器上的图像，因而增加了飞行员的态势感知。

发明内容

提供了适合于整理在主飞行器上的座舱显示器上的图像的方法。图像包括至少两个信息层。该方法基于过滤参数过滤来自所选择的信息层的数据。基于经过滤信息层和无过滤信息层来生成合成经过滤图像。然后显示合成已过滤图像。

提供了用于整理在主飞行器的座舱显示系统上的图像的另一方法。图像包括多个层。表示多个可选择的参数的符号显示在座舱显示系统上。可选择的参数之一被选择，且交通层随之被过滤。生成包括经过滤交通层和多个无过滤信息层的合成经过滤图像。然后显示合成已过滤图像。

此外，提供了用于整理主飞行器的座舱显示系统上的图像的系统，其中图像包括多个层。显示系统和处理器被包括。第一源提供第一层并且第二源提供第二层。用户输入设备提供过滤参数。处理器耦合到显示系统、第一源、第二源和用户输入设备。处理器配置成接收过滤参数。基于过滤参数，处理器过滤第一层。基于经过滤第一层和第二层，生成合成的经过滤图像。在座舱显示器上生成图形地表示合成的经过滤图像的符号。

根据结合附图和这个背景进行的下面的详细描述和所附权利要求，其它期望的特征将变得明显。

附图说明

可从结合附图进行的下面的详细描述得到对主题的更完全的理解，其中相似的参考数字表示相似的元件，以及：

图1是根据示例性实施例的普遍的航空电子显示系统的框图；

图2示出描述在导航显示器上选择的范围内的所有飞行器交通的典型的座舱显示图形；

图3是示出具有根据示例性实施例选择的交通子菜单的菜单选择的主飞行器的座舱显示器；

图4示出根据示例性实施例的在座舱显示器上显示的合成经过滤图像400；以及

图5示出根据示例性实施例的在座舱显示器上显示的合成经过滤图像500；以及

图6是描述用于减小在主飞行器的座舱显示系统上的杂乱以增加飞行员的态势感知的过程600的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述在性质上仅仅是示例性的，且并不旨在限制本发明或本发明的应用以及使用。此外，没有意图由在前述背景或下面的详细描述中提出的任何理论限制。

图1是示出根据示例性实施例的航空电子显示系统100的功能框图。航空电子显示系统100包括至少一个处理器102、至少一个监视器104和用户输入设备101，其中每个操作地耦合到处理器102。在航空电子显示系统100的操作期间，处理器102驱动监视器104以产生显示106，其给飞行员和工作人员视觉地提供关于主飞行器的导航信息、天气、助航设备（NAVAID）、地形和飞行器交通的合成。处理器102可以为显示106提供以二维格式（诸如作为移动地图显示）或三维格式（诸如作为透视显示）或以混合格式（诸如在画中画或分割屏幕布置中）的合成图像。

处理器102可包括任何适当数目的单个微处理器、飞行控制计算机、导航设备、存储器、电源、存储设备、接口卡和本领域中已知的其它标准部件或与其相关。在这个方面中，处理器102可包括设计成执行下面描述的各种方法、过程任务、计算和控制/显示功能的任何数目的软件程序（例如航空电子显示程序）或指令或与其协作。处理器102可被包括在通常部署在飞行管理系统（FMS）内的类型的飞行管理计算机内。

适合于用作监视器104的图像生成设备包括各种模拟（例如阴极射线管）和数字（例如液晶、有源矩阵、等离子体等）显示设备。在某些实施例中，监视器104可呈现被包括在飞行器的电子飞行仪器系统（EFIS）内的俯视显示器（HDD）或平视显示器（HUD）的形式。监视器104可设置在遍及座舱的各种位置处。例如，监视器104可包括主飞行显示器（PFD）并存在于飞行员的主视场内的中心位置处。替代地，监视器104可包括安装在飞行器工作人员方便地观察的位置处但是通常存在于飞行员的主视场之外的辅助飞行甲板显示器，例如引擎仪器和工作人员咨询系统（EICAS）显示器。在又一些实施例中，监视器104可由飞行人员中的一个或多个成员佩戴。

处理器102包括操作地耦合到一个或多个空中交通数据源的一个或多个输入。在航空电子显示系统100的操作期间，空中交通数据源给处理器102连续地提供关于邻近飞行器的导航数据。在图1中所示的示例性实施例中，空中交通数据源包括分别操作地耦合到处理器102的第一和第二输入的无线收发机108和导航系统110。导航系统110包括机载雷达112和其它机载仪器114，例如无线电高度计、气压高度计、全球定位系统（GPS）单元等。导航系统110可包括在FMS内，且机载雷达112可包括在例如增强型近地警告系统（EGPWS）之类的地形感知和警告系统（TAWS）内。

继续参考图1，无线收发机108被认为是空中交通数据源，因为无线收发机108从外部控制源接收导航数据并将这个数据转送到处理器102。例如，无线收发机108可从外部控制源（例如卫星和包括空中交通控制中心、终端雷达进场控制设施、飞行服务站、控制塔等的各种基于地的设施）接收交通信息服务-广播（TIS-B）数据。此外，无线收发机108可从邻近飞行器接收自动相关监视-广播（ADS-B）数据和交通碰撞避免系统（TCAS）数据。TIS-B数据、ADS-B数据、TCAS数据和其它这样的外部源数据优选地被格式化以包括空中交通状态矢量信息，其可用来确定邻近飞行器的当前位置和速度。

图2示出描绘包括在导航显示器上选择的范围内的所有飞行器交通的信息层的合成图像的典型座舱显示图形200，该范围包括主飞行器204。在图2中显示的合成图像包括信息层，例如天气模式210和主飞行器的飞行路径212。距离环202被示出。图2另外描绘飞行器交通，包括最接近的飞行器206和更遥远的飞行器208。

整理过程在图2中未被启用；（即，下面在本文描述的在交通子菜单306中的范围过滤器是“断开的”，或没有整理过程被支持），因此在导航显示器上选择的范围内的所有飞行器交通显示在座舱显示图形200上。图2中所示的距离环202被设置到25 NM，基于距离给观看者提供在主飞行器周围的圆形区域。

图3是示出根据示例性实施例的菜单选择的主飞行器的座舱显示器。具体地，图3示出在导航显示器300上被显示为层的CDTI交通，其可由处理器102生成并显示在监视器104上。导航显示器300描绘合成图像302、显示选择304的菜单，指示被选择的交通子菜单306。在导航显示器300上还示出主飞行器204。

在交通子菜单306中，范围过滤器被描绘为“开启的”。交通范围选择器307反映具有海里（nm）或秒（sec）的单位的距离或时间的选择。交通范围选择器307选择子范围，其在下文中被称为过滤器参数。在图3的示例性实施例中，过滤参数被设置到15海里（nm）的距离。过滤参数根据用户输入是可调整的，如在交通子菜单306中反映的。当“范围过滤器”是“开启的”时，整理过程被启用，且过滤参数用来过滤如本文描述的选择信息层。关掉“范围过滤器”禁用了由整理过程提供的过滤。在交通范围选择器307中的时间或范围的选择可由用户输入。替代地，交通范围选择器307可根据原始设备制造商（OEM）偏好被预置以仅在时间或距离的单位中起作用（function）。

图4示出显示在座舱显示器400上的合成经过滤图像。其类似于图2，其中范围过滤器是“开启的”（整理过程被启用），如在本文讨论的。图4描绘在图2中所示的距离环202、主飞行器204、天气模式210和飞行路径212。显示区域412是表示从主飞行器204向外延伸到15海里的所选择半径的期望子范围的圆形区域。由处理器102（图1）生成的区域根据过滤过程在下文中被称为显示区域。

在座舱显示器400上的合成经过滤图像包括至少一个无过滤信息层和经过滤信息层。经过滤信息层仅包括从对应于在图3中的交通子菜单306中进行的选择的、显示区域412内所选择的信息层（在这种情况下，最接近的飞行器406）的数据。

图5示出显示在座舱显示器500上的合成经过滤图像，其示出当过滤是基于从主飞行器的当前位置起的消逝时间时的上面描述的整理过程。图5描绘图2中所示的距离环202、主飞行器204、天气模式210和飞行路径212。图5还描述表示从主飞行器204向外延伸的期望子范围的显示区域512。

如本文描述的，由处理器102（图1）基于在图3中的交通子菜单306上输入的过滤参数来确定显示区域512的半径。在所示示例性实施例中，过滤参数作为时间被输入；因此，显示区域的半径（9.7海里）基于沿着飞行路径的当前和预期飞行器操作条件。如本文描述的，处理器102生成仅包括来自在显示区域内的所选择信息层的数据的经过滤信息层数据（在这种情况下，最接近的飞行器506）。

图6是描述用于基于所选择的参数（例如时间或距离）来整理在主飞行器的座舱显示系统上的图像的过程600的流程图。最初，包括例如天气层、地形层、交通层等的多个信息层作为单独的重叠层被显示以在航空电子显示器上产生合成图像（步骤602）。用户（例如飞行员）通过在菜单上选择如上面在本文描述的范围过滤器“开启”来启用整理过程（步骤604）。用户可输入期望过滤参数（步骤606）。接着，处理器基于过滤参数来确定显示区域（步骤608）。显示区域实质上是圆形的，其中主飞行器在其中心处，并具有等于例如（1）所选择的距离或（2）飞行器基于占优势和预期的飞行条件在所选择的时间内将到达的距离的半径。处理器生成表示显示区域的视觉地可辨别的（例如不同的颜色、阴影等）圆形区域（步骤610），其中主飞行器在其中心处并从其延伸到由所选择的过滤参数（在这种情况下是距离）确定的半径。基于过滤参数来过滤所选择的信息层以创建经过滤信息层（步骤612）。在过滤之后，经过滤信息层仅包含来自显示区域内的所选择的数据层（在这种情况下是交通）。

显示合成的经过滤图像（步骤614），其包括（1）代替所选择层的完全数据集的经过滤选择层（在这种情况下是交通）和（2）各种其它信息层（例如地形、天气、NAVAID、飞行路径等）。

因此，已经提供了允许飞行员选择在显示器上的信息层并独立地控制被表示为显示区域的子范围的航空电子显示系统和方法。显示区域基于与所选择的信息层相关的期望过滤参数（例如距离、时间等），且不影响其它信息层的显示。这样，系统和方法关于所选择的信息层整理在座舱显示器上的图像，因而增加了飞行员的态势感知。

虽然已经在前述详细描述中提出至少一个示例性实施例，但是应认识到，存在大量变形。还应认识到，本文描述的一个或多个示例性实施例并不旨在以任何方式限制所要求保护的主题的范围、可应用性或配置。更确切地说，前述详细描述将给本领域技术人员提供用于实施所描述的一个或多个实施例的方便道路图。应理解，可在元件的功能和布置方面进行各种变化，而不偏离由权利要求所限定的范围，其包括在提交本专利申请的时侯已知的等同物和可预见的等同物。

Claims (10)

1.一种用于整理在主飞行器上的座舱显示器上的图像的方法，其中所述图像包括至少两个信息层，所述方法包括：

基于过滤参数过滤所选择的信息层；

生成包括经过滤信息层和无过滤信息层的合成过滤图像；以及

显示所述合成过滤图像。

2.权利要求1所述的方法，还包括基于所述过滤参数生成所述经过滤信息层的显示区域的范围。

3.权利要求2所述的方法，其中生成显示区域的范围的步骤还包括生成视觉上可辨别的区域。

4.权利要求3所述的方法，其中过滤的步骤还包括生成只包括来自所述显示区域内的数据的经过滤信息层。

5.权利要求3所述的方法，其中所述过滤参数是从所述主飞行器起的范围。

6.权利要求3所述的方法，其中生成所述显示区域的范围还包括确定所述主飞行器将在选择的时间期间行进的距离。

7.权利要求3所述的方法，其中所述信息层包括下列各项中的至少一个：（1）交通层，（2）天气层，（3）地形层，（4）NAVAID层，以及（5）飞行路径层。

8.权利要求7所述的方法，还包括接收下列各项中的至少一个：（1）自动相关监视-广播（ADS-B）数据；（2）交通信息服务广播（TIS-B）数据；以及（3）TCAS（交通碰撞避免系统数据）。

9.权利要求5所述的方法，还包括在显示器上显示图形地表示参数选择器的符号。

10.一种用于整理在主飞行器的座舱显示器上的图像的方法，其中所述图像包括多个信息层，所述方法包括：

将表示多个可选择的参数的符号显示在所述座舱显示器上；

选择可选择参数中的一个；

基于所选择的参数将交通层过滤；

生成包括经过滤交通层和至少一个无过滤信息层的合成经过滤图像；以及

显示所述合成经过滤图像。