CN107063289A - 着陆跑道轴线的三维图形表示方法 - Google Patents

着陆跑道轴线的三维图形表示方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及着陆跑道轴线的三维图形表示方法。本发明的总体技术领域涉及在飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆跑道的三维图形表示的方法，所述图形表示显示为外部景观的合成视图。根据本发明的图形表示包括沿着跑道(P)的轴线设置的线(C)，所述线为相对于水平线倾斜一度至几度的角度(α)的直线带，所述线开始于跑道入口。

Description

着陆跑道轴线的三维图形表示方法
技术领域
本发明的领域涉及用于航空应用的人机接口，并且更具体地，涉及这样一种合成查看系统，所述合成查看系统包括用于显示外部景观的三维合成图像的装置。
背景技术
现代的飞行器通常具有合成视觉系统(SVS)。该系统能够将外部景观的合成图像呈现给机组人员，所述合成图像通常包括关于领航或者导航的信息。
SVS系统包括：表示飞越过的地形的地图数据库、地理定位系统、电子计算装置、以及安装于飞行器的驾驶舱中的一个或多个查看设备。地理定位系统为“GPS”型，首字母缩写表示“全球定位系统”。地理定位系统可以与飞行器的惯性系统联接。总的来说，地理定位系统至少提供了以下参数：飞行器在纬度、经度和海拔方面的位置、以及飞行器在俯仰(pitch)、滚转(roll)和航向(heading)方面的方向。
通常，图像显示在查看屏幕上，所述查看屏幕位于飞行器的仪表板的前面。图像为以最真实的可能方式所表示的外部的三维视图。显示的视角在飞行器的轴线上。
该合成图像通常包括用于帮助领航和导航的符号体系。在着陆跑道进场阶段，该符号体系包括能够帮助稳定进场并且帮助飞行员与下降计划进行比较的信息。该帮助采用跑道轴线延伸的形式，也称作为“延伸跑道中心线”或者“延伸中心线”或者更简化地“中心线”。在后续的描述中，该延伸的或者伸长的轴线被称作为跑道轴线或者“中心线”。名称为“地形扩大符号体系(terrain augmented symbology)”的专利US 7463954描述了靠近地形的跑道轴线的延伸。图1图示了该方案。其表示了飞行器A所飞越的地形T的垂直截面。该地形包括着陆跑道P。中心线CL为在该附图中表示为粗体的线。
该方案的缺点在于可能存在由于该线在地形上的重叠所引起的非常令人烦恼的视觉伪影(例如，闪烁现象，更多地被称作为术语“闪烁(flickering)”)。中心线也可能被位于运载工具与中心线之间的崎岖地形所掩蔽。在这种情况下，中心线会丢失很多感兴趣的部分。
在名称为“用于提供最终进场遮蔽的系统和方法(System and method forproviding a final approach curtain)”的专利US 8099202中描述了第二种方案，其描述了由将中心线用符号表示的垂直带组成的“遮蔽(curtain)”。图2图示了该第二种方案。其表示了飞行器A所飞越的地形T的垂直截面。该地形包括着陆跑道P。中心线CL为由在该附图中表示为粗体的垂直带B组成的倾斜线。缺点在于，这种表示占据了大量的空间，并且可以通过超载效果来掩蔽一些信息，更多地被称作为术语“混淆(cluttering)”。
发明内容
根据本发明的方法未呈现出这些缺点。中心线为以小坡度倾斜并且沿着跑道的轴线设置的直线段。更精确地，本发明的主题是飞行器的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域的三维图形表示的方法，所述图形表示显示成外部景观的合成视图，其特征在于所述图形表示包括沿着着陆区域的进场轴线设置的线，所述线为相对于水平线倾斜十分之几度至几度的角度的直线带，所述线开始于着陆区域的入口处。
有利地，所述线由短线表示，两个短线之间的距离是恒定的，并且在0.01海里与10海里之间。
有利地，所述线包括若干等距离的分度(graduation)。
有利地，所述分度具有相同的形状或者不同的形状。
有利地，所述分度为大写V或者三角形的形状。
有利地，所述分度包括标记。
有利地，所述线包括能够配置和能够重新配置的航路点，并且所述航路点包括标记。
有利地，所述线具有1至40海里的长度。
有利地，所述着陆区域为飞行器的着陆跑道，并且所述线沿着所述着陆跑道的轴线。
有利地，当飞行器为直升飞机时，着陆区域进场轴线的方向由机组人员来选择。
附图说明
通过阅读以下遵循并借助于所附附图的非限制性描述，将更好地理解本发明并且其它的优点将更加显然，在所附附图中：
图1表示根据现有技术的包括着陆跑道和第一中心线的地形的垂直截面；
图2表示根据现有技术的包括着陆跑道和第二中心线的地形的垂直截面；
图3表示根据本发明的包括着陆跑道和中心线的地形的垂直截面；
图4表示根据本发明的中心线的显示的第一变体的俯视图；
图5表示根据本发明的中心线的显示的第二变体的俯视图；
图6表示根据本发明的中心线的显示的第三变体的垂直截面。
具体实施方式
根据本发明的方法在飞行器机载的合成查看系统或者SVS中实施。飞行器可以为固定翼飞行器。在这种情况下，着陆区域为机场着陆跑道。飞行器也可以为直升飞机。在这种情况下，进场轴线不必须在物理上划界。其可以根据各种参数(诸如，风、障碍物等)，由机组人员或者由航空电子系统来限定。在以下内容中，采用的示例为在着陆跑道上着陆的情况。
SVS系统包括：至少一个地图数据库、地理定位装置、能够计算飞行器的主要参数表示的电子装置、图形计算机以及至少一个查看设备。例如，地理定位装置为“GPS”型，首字母缩写表示“全球定位系统”，与惯性平台联接/混合或者不与惯性平台联接/混合。
查看设备的屏幕上的显示表示所飞越的地形的三维合成视图。该视图可以包括着陆跑道的合成表示。在这种情况下，图形表示包括沿着跑道的轴线设置的线，所述线为相对于水平线倾斜一度至几度的角度α的直线带，所述线开始于跑道入口处。图3表示了飞行器A在跑道P进场时所飞越的地形T的垂直截面上的线C。该角度优选地为一度。
因此，该表示未覆盖在地形上，也不会引起任何闪烁。该中心线在其截断地形时可以被地形掩蔽。这样具有的优点在于，给飞行员关于存在潜在危险解除的指示。这些情况很少，因为通常在跑道之上的进场坡度为大约三度。因而，在大部分情况下，具有一度坡度的中心线在飞机的进场轴线之下，且因此从飞行器来看始终可见。因此，在中心线之上和之下没有不合时宜的通道(在中心线具有等于或接近进场坡度的坡度的情况下可能如此)。
优选地，中心线为基于线框和矢量图表示的直线，而不是基于纹理映射，从而在“HSI”符号体系(首字母缩写表示“水平状况指示符”)的水平处，避免了显示屏幕底部的变宽效果。
中心线可以表示为几米宽的带。例如，宽度可以为四米。
中心线的长度可以被限制。于是线具有1至40海里的长度。
该线可以不间断地表示。但是，如图4所示，其表示了中心线的俯视图，中心线也可以由短线表示，两个短线之间的距离为恒定的并且在0.1海里与10海里之间。例如，如图4所示，两个短线之间的距离可以为一海里。短线表示为线的易读性与位于其正下方的地形的易读性之间的良好折衷。
该线还可以包括等距离分度，使得飞行员能够大致地理解运载工具与跑道入口之间的距离。例如，两个分度之间的距离可以为四海里。例如，具有其中的三个。因而，该线可以具有分别设置在4海里、8海里和12海里处的三个分度G1、G2和G3。此外，在分度不是等距离的情况下，该线可以具有分别设置在3海里、5海里和10海里处的三个分度。这些值足够近地对应于发送最终进场信号的指点标的距离，称作为“内指点标、中指点标和外指点标”。
这些分度可以相同，如图4所示。如图5所示，有利的是，以位于中心线上的预先限定的距离处的互不相同的符号的形式来呈现它们。这样呈现出使得飞行员能够理解距离、而不需要将距离显示为数字的优点。因此，符号与距离相关。此外，这使得即使单个符号在屏幕上可视，飞行员也能够确定该距离。因而，表示最短距离的符号G1可以为大写V，表示平均距离的符号G2可以为三角形的三条边，以及表示最长距离的符号G3可以为实心三角形。
中心线也可以包括指示每个分度的值的标记。
中心线也可以包括其它的所谓的“3D”功能性，从而改善轴线和进场坡度的可视化和理解。因而，如图6所示，其表示所飞越的地形的垂直截面图，代替分度，该线可以包括航路点W或者“用户航路点”，其相对于跑道入口的距离可由飞行员定位，并且其高度根据表示纵向姿态指示符的线(也称作为“FPRL”，首字母缩写表示“飞行俯仰基准线”)来计算。
在这种情况下，这些航路点也可以包括指示用户航路点的距离的标记。有利地，用户航路点能够(例如，通过某些控制按钮)动态移动。

Claims (13)

1.一种飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，所述图形表示显示成外部景观的合成视图，其特征在于，所述图形表示包括沿着着陆区域的进场轴线设置的线(C)，所述线为相对于水平线倾斜十分之几度至几度的角度(α)的直线带，所述线开始于着陆区域的入口处，并且位于飞行器的进场轴线之下。
2.根据权利要求1所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，倾斜的角度(α)等于大约1度。
3.根据前述权利要求中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，所述线由短线表示，两个短线之间的距离是恒定的，并且在0.1海里与10海里之间。
4.根据前述权利要求中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，所述线包括若干等距离分度(G1，G2，G3)。
5.根据权利要求4所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，分度具有相同的形状。
6.根据权利要求4所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，分度具有不同的形状。
7.根据权利要求6所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，分度具有大写V或者三角形形状。
8.根据权利要求4至7中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，分度包括标记。
9.根据前述权利要求中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，所述线包括能够配置和能够重新配置的航路点(W)。
10.根据权利要求9所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，航路点包括标记。
11.根据前述权利要求中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，线具有1海里与40海里之间的长度。
12.根据前述权利要求中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，所述着陆区域为用于飞行器的着陆跑道，所述线沿着所述着陆跑道的轴线。
13.根据权利要求1至11中的一项所述的飞行器(A)的机载查看系统的查看屏幕上的着陆区域(P)的三维图形表示的方法，其特征在于，当飞行器为直升飞机时，着陆区域进场轴线的方向由机组人员选择。
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