CN105513430A - 图形化显示邻近旋翼飞行器的系统和方法 - Google Patents

图形化显示邻近旋翼飞行器的系统和方法 Download PDF

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Abstract

图形化显示邻近旋翼飞行器的系统和方法。提供了一种显示图形化符号体系的系统和方法，其使得飞行员能够快速辨别(1)邻近飞行器是旋翼飞行器，以及(2)旋翼飞行器是否在盘旋。所提供的系统和方法使得用户能够通过编辑预定时间内的位置变化(距离)来定义盘旋。

Description

图形化显示邻近旋翼飞行器的系统和方法
技术领域
本文描述的主题的实施例一般涉及交通工具显示系统，并且更特别地，涉及用于在主飞行器(hostaircraft)上图形化显示视觉上区分邻近盘旋旋翼飞行器(hoveringrotorcraft)和非盘旋旋翼飞行器的符号体系(symbology)的航空电子显示系统。
背景技术
除了保持主动的窗外(out-the-window)扫描活动，飞行员依靠各种工具和显示以提供必要的信息用于保持态势感知。关于邻近飞行器交通的信息可以被视觉地呈现在一个或多个机载显示器上，包括但不限于主飞行显示器、多功能显示器和/或采用自顶向下的移动地图格式的导航显示器。诸如CDTI(交通信息座舱显示)和ACAS(空中防撞系统)的应用为机载显示器提供视觉信息。诸如广播式自动相关监视(ADS-B)的飞行器监视技术的源通常提供经由移动地图显示、CDTI或ACAS显示的交通信息。
在保持主动窗外扫描活动的过程中，飞行员可以具有延长的时间段，在其期间，他们仅周期性地注意移动地图显示。因此，在移动地图显示上的信息的图形显示应该是这样的，即以一种促进看一眼态势感知的方式清楚地呈现信息。
因为旋翼飞行器的状态可以是“盘旋(hover)”或“非盘旋”的，所以旋翼飞行器是飞行器交通的独特种类。人眼具有在发现静止对象方面的限制，并且分辨交通对象是否是旋翼飞行器以及其是否在盘旋是困难的，并且由此消耗的时间是过多的。因此，知道盘旋旋翼飞行器对固定翼和旋转翼飞行器两者的操作和安全是重要的。
因此，期望一种显示图形化符号体系的系统和方法，其使得飞行员能够快速分辨(1)邻近飞行器是旋翼飞行器，以及(2)旋翼飞行器是否盘旋。还将期望提供一种系统和方法，其使得用户能够通过编辑预定时间内的位置变化(距离)来定义盘旋。
发明内容
提供此概述以用简化的形式引入概念的选择，其在下面的详细描述部分中进一步被描述。此概述并不旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，其也不旨在被用作帮助确定所要求保护主题的范围。
提供了一种用于显示旋翼飞行器图标的方法。接收飞行器交通数据，并且在第一位置处识别第一旋翼飞行器。该方法确定第一旋翼飞行器是否在盘旋并且当确定旋翼飞行器在盘旋时，在显示器上显示盘旋旋翼飞行器图标。
提供了另一方法，以用于在被包括在主飞行器的航空电子显示系统内的监视器上显示旋翼飞行器图标。该方法接收飞行器交通数据并在第一位置处识别第一旋翼飞行器。显示表示第一旋翼飞行器的旋翼飞行器图标并且该方法确定第一旋翼飞行器是否在盘旋。当确定第一旋翼飞行器在盘旋时，用大致圆环覆盖旋翼飞行器图标。
还提供了用于部署在飞行器机上的航空电子显示系统，其包括为航空电子显示系统提供飞行器交通数据的空中交通数据源。监视器被包括在航空电子显示系统内，航空电子显示系统在其上接收并图形化显示周围的飞行器交通数据。航空电子显示系统还包括操作地耦合到监视器的处理器并且被配置成(1)接收与第一旋翼飞行器相关的位置数据，(2)确定第一旋翼飞行器是否在盘旋，以及(3)当确定第一旋翼飞行器在盘旋时，在显示器上图形化显示盘旋旋翼飞行器图标。
附图说明
可以从结合附图进行的以下详细描述来导出对本主题的更加完整的理解，其中，相似的参考数字表示相似的元件，并且：
图1是根据示例性实施例的广义的航空电子显示系统的框图。
图2是图示出主飞行器和周围区域的典型移动地图显示图形的简化图。
图3图示出根据示例性实施例的旋翼飞行器图标，其图形化地将旋翼飞行器与显示器上的其它飞行器区分。
图4示出了根据示例性实施例的用于指示旋翼飞行器正在盘旋的旋翼飞行器图标。
图5是根据示例性实施例的指示主飞行器、邻近盘旋旋翼飞行器和非盘旋旋翼飞行器的移动地图显示的简化快照；并且
图6是图示出用于生成旋翼飞行器图标的方法的流程图，其图形化地表示邻近旋翼飞行器和旋翼飞行器是否在盘旋。
具体实施方式
下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不存在将被前面背景或以下详细描述中提出的任何理论约束的意图。
图1是根据示例性实施例的包括广义的航空电子显示系统100的功能性框图。航空电子显示系统100包括至少一个处理器102和操作地耦合到处理器102的至少一个监视器104。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以产生图形化显示106，该图形化显示106为飞行员和机组人员视觉地提供有关主飞行器和主飞行器预定附近地区内邻近飞行器的导航信息。图形化显示106可包括有关邻近飞行器的一个或多个飞行特征的视觉表示，如下面更完全地描述的。处理器102可以以二维格式(例如，如移动地图显示)、以三维格式(例如，如透视显示)、或以混合格式(例如，以画中画或分屏布置)生成图形化显示106。
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者与之相关联。在这方面，处理器102可包括任何数目的软件程序(例如，航空电子显示程序)或被设计成执行下述各种方法、过程任务、计算、和控制/显示功能的指令或者与之合作。处理器102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可采取包括在飞行器的电子飞行仪表系统(EFIS)内的俯视显示器(HDD)或抬头显示器(HUD)的形式。监视器104可以被设置在遍及座舱的不同位置处。例如，监视器104可包括主飞行显示器(PFD)并且驻留在飞行员的主视场内的中央位置处。替代地，监视器104可包括次级飞行舱板显示器，诸如引擎仪表和机组人员咨询系统(EICAS)显示器，其被安装在飞行器机组人员方便观察的位置处，但其通常驻留在飞行员的主视场之外。在又一些实施例中，监视器104可由飞行机组的一个或多个成员穿戴。
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。在显示系统100的操作期间，空中交通数据源连续为处理器102提供有关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无线收发器108和导航系统110，其分别操作地耦合到处理器102的第一和第二输入。导航系统110包括机载雷达112和各种其它机载仪表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可被包括在FMS内，并且机载雷达112可被包括在诸如增强型近地警告系统(EGPWS)之类的地形提示和警告系统(TAWS)内。
继续参考图1，无线收发器108被认为是空中交通数据源，因为收发器108从外部控制源接收导航数据并将此数据中继到处理器102。例如，无线收发器108可从外部控制源接收交通信息服务广播(TIS-B)数据，所述外部控制源诸如卫星和各种基于地面的设施，其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。此外，无线收发器108可从邻近飞行器接收广播式自动相关监视(ADS-B)数据。TIS-B数据、ADS-B数据和其它此类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，其可被用来确定邻近飞行器的当前位置和速度。此外，根据本发明的实施例，TIS-B数据和/或ADS-B也可被格式化以包括在确定邻近飞行器的其它飞行特征方面有用的附加信息，其包括用于固定翼飞行器的交通种类和用于旋翼飞行器的交通种类。处理器102可以经由用户输入设备116接收用户输入，并且基于一个或多个用户输入数据来确定盘旋。
用户输入设备116可被实现为小键盘、触摸板、键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、旋钮、麦克风、语音识别、手势或适于从用户接收输入的另一适当设备。飞行员可通过在用户输入设备116处输入参数来调整和定制显示和方法的方面。通过处理器102来执行根据用户输入参数的调整。
图2是图示出主飞行器和周围区域的典型移动地图显示图形200的简化图。如可以看到的，图形200图示出主飞行器202和与邻近飞行器相关联的典型交通符号204；在这个情况下，正在机场的跑道206上滑行的飞行器通常被指定为208。如本文描述的，典型的交通符号204可表示固定翼飞行器或旋翼飞行器。
根据实施例，处理器102被配置成利用来自源(例如ADS-B)的交通种类数据来识别空中旋翼飞行器。处理器102经由用户输入设备116接收用户输入参数，其将盘旋定义为小于预定阈值时间(持续时间)中行进的预定阈值距离的位置的变化。基于用户输入参数，处理器102比较多个旋翼飞行器位置数据的样本以确定预定阈值持续时间期间行进的距离(行进距离)。阈值持续时间内的旋翼飞行器的行进距离是旋翼飞行器的盘旋界限。例如，盘旋可被定义为5秒内小于10米的旋翼飞行器位置的变化。通过比较旋翼飞行器的盘旋界限和阈值距离参数，处理器102确定飞行器是否在盘旋。在识别空中交通是旋翼飞行器和任何盘旋的旋翼飞行器之后，处理器102生成用于传输到监视器104的符号体系数据以引起在显示106上生成的与每个邻近旋翼飞行器相关联的旋翼飞行器图标。
图3示出了根据示例性实施例的旋翼飞行器图标300，其将旋翼飞行器与显示器上的其它飞行器交通图形化区分。示例性旋翼飞行器图标300描绘了旋翼302、尾翼304和旋翼飞行器机身306，提供了快速地可辨别的视觉信息，其可以在给定位置/定位和取向的情况下帮助飞行员领会到飞行器是旋翼飞行器。
图4示出了根据示例性实施例的用于图形化区分盘旋的旋翼飞行器的“盘旋的旋翼飞行器”图标400。示例性实施例400采用了结合图3描述的旋翼飞行器图标300，并叠加了盘旋中心402和盘旋界限404。处理器102连续地接收与飞行器交通相关的位置数据。如上面描述的，盘旋界限表示在时间的阈值持续时间内由旋翼飞行器行进的距离。为了确定行进的距离，处理器102确定相关联旋翼飞行器的第一位置数据和第二位置数据之间的差异；连续地比较行进距离和阈值距离参数。盘旋界限表示目前和先前位置，并也由处理器102连续地确定和更新。盘旋界限提供了给定时间(阈值持续时间参数)内相关联旋翼飞行器的预期位置变化的视觉表示，并且将其图形化表示为围绕旋翼飞行器图标的具有半径406的圆。
图5是根据示例性实施例的移动地图显示500的简化快照，其指示在具有附近盘旋旋翼飞行器506和附近旋翼飞行器508情况下的机场504上方飞行的主飞行器502。盘旋旋翼飞行器图标506叠加有表示盘旋界限的半径512的大致圆环510。还显示了附近的非盘旋旋翼飞行器，例如，旋翼飞行器508。简单、快速可辨别、图形符号体系的示例性实施例的视觉呈现增加了飞行员的态势感知。
图6是图示出用于生成旋翼飞行器图标的过程600的流程图，其图形化表示邻近旋翼飞行器和旋翼飞行器是否在盘旋。在步骤602中，从数据源(例如ADS-B)接收周围固定翼和旋翼(旋翼飞行器)交通数据。在步骤604中，过程600从邻近空中飞行器交通数据之中识别旋翼飞行器和它们的位置。接下来，过程600从空中旋翼飞行器之中确定哪些是盘旋旋翼飞行器(步骤606)。如上文描述的，用户将盘旋定义为在预定时间量期间小于预定阈值距离参数的(距离方面的)位置变化。经由用户输入设备116提供的用户输入可以提供预定阈值距离参数和预定阈值持续时间。处理器102连续地接收与邻近旋翼飞行器相关的采样位置数据并且针对每个旋翼飞行器来比较旋翼飞行器第一位置和旋翼飞行器第二位置；响应于第一和第二位置，处理器102利用预定阈值距离参数以确定旋翼飞行器是否在盘旋，并且如果盘旋，则进一步确定盘旋界限，如结合图2所描述的。
在步骤608中，过程600为每个盘旋旋翼飞行器图形化显示盘旋旋翼飞行器图标。盘旋的邻近旋翼飞行器将用叠加的圆来显示，指示相关联的盘旋界限。盘旋界限被视觉地传达为显示106上的旋翼飞行器图标上叠加的圆的半径(例如参见图5，半径512)。叠加的圆的半径可由处理器102连续地调整以更新盘旋界限中的任何检测的变化。通过提供主飞行器应该避免的旋翼飞行器周围区域的快速可辨别视觉指示器，盘旋界限增加了飞行员的态势感知。在步骤610中，过程600为每个非盘旋旋翼飞行器显示旋翼飞行器图标。
因此，已经提供了一种系统和方法，其使得飞行员能够不仅快速辨别邻近交通对象的水平位置，而且快速辨别飞行器是旋翼飞行器以及其是否在盘旋。所提供的系统和方法允许用户输入将盘旋定义为预定时间内的预定位置改变(距离)，并且进一步图形化指示旋翼飞行器的盘旋界限。
虽然已经在前面的详细描述中提出至少一个示例性实施例，但应该认识到的是存在大量的变化。还应认识到的是，本文描述的一个或多个示例性实施例不旨在以任何方式限制所要求保护主题的范围、适用性或配置。更确切地说，前述详细描述将为本领域技术人员提供方便的道路图以用于实现所描述的一个或多个实施例。

Claims (14)

1.一种用于显示旋翼飞行器图标的方法，包括：
接收飞行器交通数据；
识别第一旋翼飞行器；在第一位置处；
确定第一旋翼飞行器是否在盘旋；和
当确定第一旋翼飞行器在盘旋时，在显示器上显示盘旋旋翼飞行器图标。
2.根据权利要求1所述方法，其中显示盘旋旋翼飞行器图标的步骤包括生成表示在大致圆环内的旋翼飞行器形状的图形化符号体系。
3.根据权利要求2所述方法，其中显示步骤进一步包括调整圆环的半径以指示第一旋翼飞行器的盘旋界限。
4.根据权利要求1所述方法，进一步包括当第一旋翼飞行器不在盘旋时，显示表示旋翼飞行器形状的图形化符号体系。
5.根据权利要求1所述方法，进一步包括：
接收阈值距离参数；并且
接收阈值持续时间参数。
6.根据权利要求5所述方法，进一步包括：
接收第一旋翼飞行器的第一位置数据和第二位置数据；并且
确定第一位置数据和第二位置数据之间的行进距离。
7.根据权利要求6所述方法，进一步包括比较行进距离和阈值距离参数。
8.根据权利要求2所述方法，其中显示器上旋翼飞行器图标的位置和取向图形化表示第一位置。
9.一种用于在飞行器机上部署的航空电子显示系统，其包括为航空电子显示系统提供飞行器交通数据的空中交通数据源，所述系统包括：
包括在航空电子显示系统内的监视器，航空电子显示系统接收并在监视器上图形化显示周围的飞行器交通数据；以及
操作地耦合到监视器的处理器并且将其配置成(1)接收与第一旋翼飞行器相关的位置数据，(2)确定第一旋翼飞行器是否在盘旋，并且(3)当确定第一旋翼飞行器在盘旋时，在显示器上图形化显示盘旋旋翼飞行器图标。
10.权利要求9所述航空电子显示系统，其中处理器进一步配置成在显示器上显示表示第一旋翼飞行器位置和取向的旋翼飞行器形状图标。
11.权利要求10所述航空电子显示系统，其中处理器进一步配置成当旋翼飞行器被确定成在盘旋时，显示环绕旋翼飞行器形状图标的大致圆环。
12.权利要求11所述航空电子显示系统，其中处理器进一步配置成调整圆环的半径以指示旋翼飞行器的盘旋界限。
13.权利要求9所述航空电子显示系统，其中处理器进一步配置成(1)接收阈值距离参数，并且(2)接收阈值持续时间参数。
14.权利要求13所述航空电子显示系统，其中处理器进一步配置成
(1)确定第一位置数据和第二位置数据之间的行进距离，以及
(2)比较行进距离和阈值距离参数。
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