CN106255865A - 包括用于指定和标记地面的装置的航空电子系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旨在用于在地面上飞行的飞行器的航空电子系统的一般领域。航空电子系统包括显示系统和导航系统。显示系统包括装配有能够产生叠加在地面上的图像的显示设备的头部支撑和用于检测头盔的姿态的系统。本发明的显示系统包括用于在显示设备上显示标记符号(M)的装置，所述符号确定指定的方向。导航系统包括用于飞行器的地理定位的装置、表示地面的地图数据的数据库、用于确定位于指定方向与地面之间的交叉处的地面区域的位置的计算装置、以及用于在导航系统中记录和处理所述位置的装置。

Description

包括用于指定和标记地面的装置的航空电子系统
技术领域
本发明的领域在于嵌入于包括安装在用户头部的显示系统的飞行器的航空电子系统。更具体地，有关的飞行器为直升机。
背景技术
近年来，在飞行器上没有用于对飞行经过的地面上的感兴趣的点进行指定和标记的简单装置。对于飞行员的唯一装置是用于将飞行员对外部景观的视野与依赖环境索引的地图信息(例如，道路、河流或结构(d'ouvrages d'art)的存在)相关联。该感兴趣的点可以具有多个用途。该感兴趣的点能够用作用于飞行器的归航点、用作飞行计划中的权衡点等。在军事应用中，能够利用激光指针来标记感兴趣的点，但是这会导致眼部安全性的风险，此外不能作为地理参考。
头盔或者头部显示系统已经普遍用于航空应用数十年。头盔显示系统主要包括两个子组件。
第一子组件是装配有显示系统的头盔，该显示系统将叠加在外部的照准图像朝用户的眼睛投影。头盔应当被理解成头部保护结构，所述结构承载一定数量的语音或显示或检测设备。耳机应当被理解成承载一定数量的语音或显示或检测设备而不需要提供头部保护功能的结构。根据本发明的系统能够等同于头盔或者头部支撑。
第二子组件为用于检测头盔的姿态的系统，其能够相对于通常与飞行器相联系的已知的参考系而在空间中识别头盔的位置和方向。头盔显示系统的主要功能是能够呈现叠加在外部景观上的所谓的“保形”信息，也就是说，沿位于外部景观中的精确方向虚拟显示的信息。因而，如果系统显示源自传感器并且包括一定数量的对象的视频图像，则在该图像中表示的对象会精确地叠加于地面上存在的物体。
嵌入的导航系统包括表示飞过的地面的地图数据的数据库。这些数据与地理定位系统联接，使得飞行器具有在其飞过的地面之上的位置的完备知识。
发明内容
本发明的目标是将头盔或头部显示系统与导航系统联接，以能够简单而准确地指定和定位感兴趣的点。更具体地，本发明的主题是旨在用于在地面之上飞行的飞行器的航空电子系统，所述航空电子系统包括显示系统和导航系统。
-所述显示系统包括至少一个头部支撑和用于在所述飞行器中检测所述支撑的姿态的系统，所述头部支撑装配有显示设备，所述显示设备能够产生叠加在所述地面上的图像；
-所述导航系统至少包括用于所述飞行器的地理定位装置和表示所述地面的地图数据的数据库；
其中：
-显示系统包括用于在显示设备中显示标记符号的装置，所述符号确定指定方向；
-导航系统包括能够确定布置在所述指定方向与所述地面的交叉处的地面区域的位置的计算装置以及用于在导航系统中记录和处理所述位置的装置。
有利地，处理装置确定位置、海拔以及从定位地面区域至飞行器的距离的信息，所述信息在标记符号的一级处显示于显示设备。
有利地，显示系统包括标记验证装置，标记符号的图形表示在验证之后被修改，所述标记系统在验证之后与定位的地面区域相关联。
有利地，当定位的地面区域被验证时，导航系统将定位的地面区域插入飞行计划。
有利地，当定位的地面区域被验证时，导航系统计算至所述定位的地面区域的归航轨迹。
有利地，当定位的地面区域被验证时，导航系统将所述地面区域显示为显示系统的第二显示设备的所飞过地面的至少一个地图表示。
附图说明
通过阅读以非限定性方式给出的以下描述并且利用所附附图，本发明将被更好地理解，并且其它的优点将变得明显，其中：
图1表示根据本发明的系统的一般操作；
图2表示在头盔显示设备中的标记符号的第一表示；
图3表示在头盔显示设备中的标记符号的第二表示。
具体实施方式
根据本发明的航空电子系统包括至少一个显示系统和一个导航系统。
所述显示系统包括：装配有能够产生叠加在所述地面上的图像的显示设备的头盔或者头部支撑，以及用于检测所述飞行器中的所述头盔或者所述支撑的姿态的系统。
头部显示系统主要包括：
-装配的头盔或者头部支撑，其包括光电显示组件。该组件可以是单目镜或者双目镜。当用户佩戴头盔或者支撑时，该组件给出源自显示器并且通过光学组合器或者混合器(其能够合并于护目镜或者不在护目镜处)叠加于外部景观的照准图像；
-用于检测头盔或者支撑的姿态的系统，其可以在飞行器的参考系中确定头盔的位置和方向。存在有本领域的技术人员公知的各种检测系统。将引用磁性检测系统和光学检测系统，在磁性检测系统中，接收器测量已知电磁场的组成部分，光学检测系统包括发射器和能够通过形状识别来确定该发射器的位置和方向的接收器。借助于不同的传感器(例如，飞行器的惯性单元)，飞行器在地面参考系中的位置本身是已知的。
导航系统至少包括用于“GPS(全球定位系统)”类型的飞行器的地理定位装置、表示地面的地图数据的数据库、以及电子计算机。该电子计算机保证了以下所述的若干功能。
电子计算机的第一功能是确保通过光电显示组件而产生叠加于外部景观的保形符号。该符号通常包括航行所需的基本信息，例如，速度、海拔或者调整指示。为了确保该功能，飞行器的各种传感器将所需的信息提供给计算机。用于检测头盔方向的系统给出头盔的位置和方向信息，使得可以保形地显示符号(也就是说，在独立于飞行器的移动和头盔的移动的地面参考系中)。
计算机的第二功能(该功能尤其地致力于本发明的实现)为地面标记功能。该功能包括若干方面。该功能的第一方面是在头盔显示设备中产生来自用户的命令的标记符号，所述符号确定出指定的方向。
该符号可以具有不同的表示。借助于非限定性示例，该符号可以具有简单的几何形状(例如，圆形、正方形、偏菱形、甚至十字形)或者更多的复杂形状(例如，包括若干以十字形为中心的同心圆的目标)。也可以示出加亮的符号。
当标记符号在用户的视觉领域中时，用户可以随后通过简单的头部移动来将标记符号叠加于飞过地面的区域或者特定对象。导航系统包括计算装置，其可以确定布置在所述指定方向与所述地面的交叉处的地面区域的位置。
图1中表示了计算原理。地面参考完全已知的地面参考系RT。飞行器A参考移动参考系RA。头盔C的姿态参考移动参考系RC。头盔视觉域V由图1中的圆锥体表示。在每个时刻，可以借助于姿态检测系统而计算头盔在飞行器RA的参考系中的姿态，然后借助于飞行器地理定位系统来计算头盔在地面参考系RT中的姿态。因此，在地面参考系中完全得知标记符号所指示的方向D。随后，得知飞行器相对于所飞过的地面的位置，借助于地图数据库而容易地计算该方向与地面的交叉，并且确定由标记符号所“标记”的地面区域的位置。在图1中，该区域由圆柱形塔Z来表示。
然后，处理装置确定关于位置、海拔和从定位的地面区域至飞行器的距离的信息。该信息能够显示在标记符号附近的插图中。作为示例，图2表示了在飞行员的头盔显示设备中飞行员看到的之前配置中的标记符号。在所述图2中，标记符号M为目标。插图CM包括三个指示：“580英尺”、“1.2Nm”以及“264°”，分别对应于以英尺为单位的海拔、以海里为单位的距离以及选择区域的度数的航向。
然后，用户能够借助于适当的命令来验证标记。有利地改变标记符号的图形表示，以指示状态的变化。作为示例，图3图示了这种状态的变化。一旦标记符号M被验验证，则标记符号M是顶部为白色长菱形的垂直线。在验证之后，将标记符号与定位的地面区域相关联。
计算机包括用于在导航系统中记录和处理所述位置的装置。作为第一示例，导航系统可以将所述位置插入飞行计划。作为第二示例，导航系统计算至所述定位的地面区域的归航轨迹。最后，导航系统可以将所述位置显示为显示系统的第二显示设备的飞过地面的至少一个地面表示。该第二设备可以是仪表面板的显示设备中的一种。
这些电子功能都不会对本领域的技术人员提出任何特定的困难。

Claims (4)

1.一种航空电子系统，其旨在用于地面上飞行的飞行器，所述航空电子系统包括显示系统和导航系统，
所述显示系统包括：至少一个装配有能够产生叠加在所述地面上的图像的显示设备的头部支撑或头盔，以及用于检测所述头盔或者所述支撑在所述飞行器中的姿态的系统；
所述导航系统至少包括用于所述飞行器的地理定位装置和表示所述地面的地图数据的数据库；
其特征在于：
显示系统包括用于在显示设备中显示标记符号(M)的装置，所述符号确定指定方向；
导航系统包括：能够确定布置在所述指定方向与所述地面的交叉处的地面区域的位置计算装置，以及用于在导航系统中记录和处理所述位置的装置；
显示系统包括标记验证装置，标记符号的图形表示在验证后被修改，所述标记系统在验证之后与所述定位的地面区域相关联；
当定位的地面区域被验证时，导航系统将定位的地面区域插入飞行计划。
2.根据权利要求1所述的航空电子系统，其特征在于，处理装置确定关于位置、海拔和从定位的地面区域至飞行器的距离的信息，所述信息(CM)在标记符号的一级显示于显示设备。
3.根据权利要求1所述的航空电子系统，其特征在于，当定位的地面区域被验证时，导航系统计算至所述定位的地面区域的归航轨迹。
4.根据权利要求1所述的航空电子系统，其特征在于，当定位的地面区域被验证时，导航系统将所述定位的地面区域显示为显示系统的第二显示设备的飞过地面的至少一个地图表示。
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