CN107168144A - 用于运输类航空器的可重新配置的飞行引导面板 - Google Patents

用于运输类航空器的可重新配置的飞行引导面板 Download PDF

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CN107168144A CN201710136536.XA CN201710136536A CN107168144A CN 107168144 A CN107168144 A CN 107168144A CN 201710136536 A CN201710136536 A CN 201710136536A CN 107168144 A CN107168144 A CN 107168144A
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Abstract

提供了飞行引导面板和运载工具引导面板。航空器用的飞行引导面板包括硬件旋钮、靠近硬件旋钮的显示器以及控制器。控制器被配置为：改变航空器的自动状态；接收该自动状态生效时航空器要实现的飞行参数的目标；以及基于飞行引导面板的配置生成与飞行参数和硬件旋钮相关联的功能面板。

Description

用于运输类航空器的可重新配置的飞行引导面板
技术领域
本发明总体上涉及航空器航空电子设备，并且更具体地涉及用于运输类航空器的可重新配置的飞行引导面板。
背景技术
传统的运输类飞行引导面板主要由硬件实现。旋钮和按钮控制特定功能，并且这些功能被印制在面板本身上。使用灯或光提供通报。使用数字读出器显示选择。由硬件实现导致传统的飞行引导面板难以改变或适应于在该传统飞行引导面板被设计用于的航空器之外的航空器中的安装。在设计新的航空器时，这种定制设计是耗时且昂贵的。此外，传统的飞行引导面板限于在硬件中原始设计的功能，附加功能难以集成在其中。
因此，期望提供用于可重新配置的飞行引导面板的系统和方法。此外，本发明的其它期望特征和参数将从以下结合附图和本发明的背景技术对本发明的详细描述和所附权利要求书而变得显而易见。
发明内容
本文公开了飞行引导面板和运载工具引导面板的各种非限制性实施例。
在第一非限制性实施例中，一种用于航空器的飞行引导面板包括但不限于硬件旋钮、靠近所述硬件旋钮的显示器以及控制器。所述控制器被配置为：改变所述航空器的自动状态；接收所述自动状态生效时所述航空器要实现的飞行参数的目标；以及基于所述飞行引导面板的配置生成与所述飞行参数和所述硬件旋钮相关联的功能面板。
在第二非限制性实施例中，一种运载工具引导面板包括但不限于硬件旋钮、靠近所述硬件旋钮的显示器以及控制器。所述控制器被配置为：改变运载工具的自动状态；接收所述自动状态生效时所述运载工具要实现的动作参数的目标；以及基于所述运载工具引导面板的配置生成与所述动作参数和所述硬件旋钮相关联的功能面板。
附图说明
下面将结合附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且
图1和图2是示出根据本公开的教导的飞行引导面板的非限制性实施例的简化示意图；以及
图3是示出根据本公开的教导的操作航空器中的飞行引导面板的方法的非限制性实施例的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不意图受前述背景技术或以下详细描述中给出的任何理论的约束。
本文描述的飞行引导面板(Flight Guidance Panel，FGP)总体上由软件实现功能，以提供设计灵活性、可升级性以及将该FGP作为当前投入使用的航空器的改进选项的机会。运输类柔性飞行引导面板使用软件控制的显示器、旋钮和按钮，以允许通过改变软件而在多种航空器类型中使用该面板。本文给出的FGP的例子使用软件来定义和通告功能和选择。在一些实施例中，还使用彩色显示器将FGP的状态明确地传达给飞行机组人员。尽管本文中将FGP作为航空器的部件来讨论，但是针对FGP的操作描述的配置和算法可以应用于其他运载工具，例如潜艇或汽车。
图1是示出根据本公开的教导的飞行引导面板(FGP)100的非限制性实施例的示意图。FGP 100包括显示器110、硬件输入部分112、接近度传感器113和控制器114。
显示器110包括第一功能面板120a、第二功能面板120b、第三功能面板120c、第四功能面板120d和多功能触摸屏控制面板(MTCP)122。功能面板120a-d每个与飞行的导航参数，如空速、航向、航线、垂直速度、高度或者通常与飞行引导面板相关的其他参数相关联。如本文所使用的，术语“功能面板”是指显示器100的仅包括与飞行参数和可以管理飞行参数的自动模式相关的信息的那一部分。
面板120a-d和122中的每一个是阳光下可读的，全色的，具有足够的分辨率以在飞行机组人员坐在设计的位置时呈现对于眼睛清楚的文本，并且具有功率和显示驱动器冗余以提供鲁棒的可用性。例如，面板120a-d可以用有机发光二极管(OLED)面板、发光二极管(LED)面板或任何其他合适的显示技术来实现。
在所提供的例子中，在FGP 100中面板120a-d和122上下对齐并且从左到右按字母顺序排列，多功能面板122设置在功能面板120b和120c之间。在所提供的例子中，功能面板120a-d由四个分立的显示器来实现。应当理解，功能面板120a-d可以由两个显示器通过软件进一步划分的多片分立的玻璃来实现，可以在与多功能面板122相同的玻璃片上的同一显示器上实现，或者可以由不脱离本公开的范围的其他配置实现。在所提供的例子中，多功能面板122比面板120a-d大，并且是触摸面板以能够通过触摸多功能面板122的表面来接收用户输入。
接近度传感器113被配置为感测机组成员的手向面板的接近。如本领域普通技术人员将理解的，接近度传感器113可以使用任何已知的技术来检测机组成员的手或其他物体的接近。在所提供的例子中，控制器114使用接近度传感器113来控制显示在显示器110上的信息的量，如下所述。
硬件输入部分112包括至少一个硬件按钮130和至少一个硬件旋钮132，以接收由控制器114使用的机组人员的输入。在所提供的例子中，硬件按钮130沿着每个面板120a-d和122的顶部和底部边缘排成行。硬件按钮130是具有以软件实现的相关功能和标签的物理按钮。在所提供的例子中，每个功能面板120a-d具有五个硬件按钮130，三个布置在顶部，两个布置在底部。除了任何具体实施所需的硬件按钮之外，还可以提供用于解决新出现的需求和未来发展所需的硬件按钮。在所提供的例子中，与多功能面板122相关联的三个硬件按钮130沿着FGP 100的底部布置。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，硬件按钮130的数量和位置可以改变。在一些实施例中，硬件按钮130被省略，并且按钮可以作为由软件实现的虚拟按钮来实现。
每个功能面板120a-d与专用硬件旋钮132相关联，以允许机组成员调整显示在各功能面板120a-d上的飞行参数。硬件旋钮132可以被旋转以提供对例如与飞行参数的自动目标相关联的数值的简单调整。在所提供的例子中，硬件旋钮132还可以被压下以允许另外的机组成员输入功能。
现在参考图2，控制器114是执行计算机程序的指令以执行FGP100的功能的硬件装置。控制器114是被配置为执行计算机程序以提供本文所描述的功能的专用计算机。控制器114包括存储电子数据和计算机程序的一个或多个存储器单元。例如，该存储器单元可以是闪存(flash memory)、自旋转移扭矩随机存取存储器(spin-transfer torque randomaccess memory STT-RAM)，磁存储器、相变存储器(flash memory，PCM)、动态随机存取存储器(DRAM)或其它合适的电子存储介质。在所提供的例子中，存储器单元存储具有与控制器114的处理器协作以执行下面描述的方法的操作的指令的控制逻辑。在一些实施例中，处理器可以包括一个或多个中央处理单元(“CPU”)、微处理器、专用集成电路(“ASIC”)、微控制器和/或其他合适的装置。此外，控制器114可以使用本领域技术人员也理解的多个硬件装置。
除了下面描述的具体特征之外，控制器114还被配置为提供与飞行引导面板相关联的功能。一般来说，控制器114接收输入，计算指令，并且产生用于显示器110呈现与航空器的状态相关的信息的指令。
控制器114被配置为定义各种硬件按钮130的功能以及使显示器110呈现用于被分配功能的各种硬件按钮130的标签。在所提供的例子中，基于按钮位置，在按钮的上方或下方，靠近并紧邻按钮显示用于各种硬件按钮130的功能标签。在所提供的例子中，控制器114将功能面板120a-d中的硬件按钮130配置为以两种方式之一操作。第一，硬件按钮130可以立即选择用于改变自动模式的选项，如垂直面板上的飞行水平改变(Flight LevelChange，FLCH)。第二，按钮可以在两个选项之一之间切换。功能面板120a和120d上的右下侧按钮130以这种方式操作，在可用显示单元之间切换(例如，用于速度的KT/马赫，用于高度的FT/米)。在一些实施例中，控制器114命令显示器110邻近硬件按钮呈现自动状态标签，按钮可以被按下以指示改变自动状态的输入，并且控制器114可以被配置为响应于接收到所述改变自动状态的输入而改变航空器的自动状态。
硬件旋钮132的功能由控制器114确定。在一些实施例中，控制器114被配置为响应于硬件旋钮的旋转而改变飞行参数的自动目标。在所提供的例子中，逆时针旋转旋钮减小旋钮正在控制的值，顺时针旋转旋钮增加旋钮正在控制的值。每个旋钮的中心可以被按下。在所提供的例子中，按下速度旋钮、横向旋钮和垂直旋钮上的“SYNC”按钮将使航空器的当前参数值位于每个显示器的中心。按下高度旋钮上的中心按钮将使机组人员在以百位(hundreds digit)或千位thousands digit控制高度值之间切换。一旦航空器高于过渡高度(Transition Altitude)，则将自动选择千位模式。
如上所述，每个功能面板120a-d与飞行参数相关联。如本文所使用的，术语“飞行参数”是指量化航空器的动作的值，并且可以由航空器的自动驾驶仪控制或管理。一般来说，每个功能面板120a-d呈现飞行参数的目标值以及用于改变在FGP 100中哪个自动模式生效的选择器。
可以通过使用MTCP 122来改变每个功能面板120a-d显示的参数。例如，控制器114可以被配置为响应于在MTCP输入的重新配置而改变功能面板和与硬件旋钮相关联的飞行参数。在所提供的例子中，第一功能面板120a是速度面板(“速度”)，第二功能面板120b是横向导航面板(“横向”)，第三功能面板120c是垂直导航面板(“垂直”)，第四功能面板120d是高度面板(“海拔高度”)，如本领域普通技术人员将理解的。
在所提供的例子中，功能面板的顶部是该功能面板的可用模式被选择和显示的地方。在一些功能面板中，如垂直面板，当这些模式相互排斥时，可以直接选择这些模式。可以选择VNAV、FPA或飞行水平改变(FLCH)。相反，速度面板的上部按钮在自动速度和手动速度之间切换，并且高度面板的按钮可以在预先选择的高度已经被自动采集时手动选择高度保持或者简单地通告。在所提供的例子中，底部按钮在速度面板、垂直面板和高度面板上的单元之间以及在横向面板上的航向和追踪之间切换。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，按钮的数量和每个按钮的功能可以改变。
每个功能面板120a-d包括自动状态指示器和追踪状况指示器。自动状态指示器传达自动是否对飞行参数生效。追踪状况指示器传达航空器当前是否以飞行参数目标操作。在所提供的例子中，每个功能面板120a-d的中心部分中的矩形140用作自动状态指示器和追踪状况指示器。每个矩形140内的值示出FGP 100现在正在做什么。在所提供的例子中，矩形140本身可以指示四种状态中的一种。第一状态是“自动跟随(automation following)”状态，其指示航空器自动化正在主动维持功能面板中指示的值。在所提供的例子中，自动跟随状态由图2的功能面板120c-d中的实心绿色边框指示。
第二状态是“手动引导器”状态，其提供飞行引导器以用于最初飞行显示，但是自动被关闭，并且机组人员负责利用操纵信号发源器(inceptor)、油门杆或其它手动飞行控制物体来主动地管理该值。在所提供的例子中，功能面板120B示出手动引导器状态。第三状态是“仅信息(information only)”状态，其指示机组人员负责管理该值，并且不提供飞行引导器。在所提供的例子中，仅信息状态由缺少与功能面板的背景匹配的矩形或黑色矩形来指示。
第四状态是“自动化未追踪”状态，其指示自动化负责管理该值，但是当前未追踪期望值。例如，当该值最近被改变时或者当航空器不能维持该值时(例如，没有足够的功率以被追踪的垂直飞行路径角度来维持目标空速)，可以呈现自动未追踪状态。在所提供的例子中，自动未追踪状态由绿色反转视频指示，其中矩形140的填充具有绿色填充，如图2的功能面板120a所示。
接近度传感器113可以利用任何合适的技术来确定接近显示器110的物体的存在或不存在，如本领域普通技术人员将理解的。在所提供的例子中，控制器114使用接近度传感器113，在检测到物体时显示允许你与面板互动并且改变航空器状态的所有标签和选项。当接近度传感器113未检测到物体时，控制器114命令显示器100呈现最小化状态，其显示航空器的状态但不呈现用于改变该状态的选项。例如，在最小化状态下可以省略按钮标签。换句话说，控制器114利用接近度传感器113，通过抑制在当前飞行阶段中不相关的项目的显示来简化或减少视觉混乱。
MTCP 122被控制器114配置为控制几个不同的功能。在所提供的例子中，APR按钮选择接近模式，如果可用的话。按下AP/AT按钮将接通自动驾驶仪和自动油门二者。随后的推动来解除自动驾驶仪，但是保持自动油门接通。在所提供的例子中，只能通过使用航空器的油门上的按钮来解除自动油门。也可以通过使用航空器的飞行控制操纵信号发源器上的解除开关来解除自动驾驶仪。最后，最初飞行显示源(Primary Flight Display Source,PFD SRC)按钮使FGP导航源在飞行员和副驾驶员之间切换。
应当理解，多功能面板122可以控制其他功能。例如，MTCP 122可以控制：横向导航源的选择；镜像最初飞行显示模式选择器和状态；显示和输入与FGP相关的数据链路命令；以及各种时钟和计时器。MTCP还可以被配置为执行功能面板120a-d的功能，以在功能面板发生故障的情况下提供调度能力。
在一些实施例中，控制器114可以被配置为命令显示器将飞行参数、虚拟按钮和标签呈现为航空器的原始部件的仿真物(skeuomorph)，飞行引导面板可以被布置在其中，作为替代飞行引导面板。因此，可以减少必须储备以服务较老型号航空器的替换部件的数量。
现在参考图3，并继续参考图1-2，图3示出操作航空器中的飞行引导面板的方法200。在所提供的例子中，方法200的任务由控制器114与显示器110、硬件输入部分112和接近度传感器113协作执行。
在任务210中，控制器命令显示器呈现用于目标飞行参数的功能面板。例如，控制器114可以命令显示器110呈现功能面板120a-d。在任务212中，控制器确定是否处于自动。例如，控制器114可以确定针对给定功能面板和飞行参数的自动模式。
当处于自动时，方法200进行到任务214，在任务214中，控制器指示由自动驾驶仪管理飞行参数。当未处于自动时，方法200进行到任务216以指示手动管理飞行参数。例如，在任务214和216中，控制器114可以将自动状态指示器呈现为具有不同颜色的矩形140。
在任务220中，控制器确定航空器当前是否以(“追踪”)飞行参数操作。当航空器正在追踪飞行参数时，在任务222中，控制器指示航空器正在追踪。当航空器未在追踪飞行参数，则在任务224中，控制器指示航空器未在追踪。例如，控制器114可以通过在矩形140内缺少有色填充来指示航空器正在追踪飞行参数，或者可以通过矩形140内存在有色填充来指示航空器未在追踪飞行参数。
本文中描述的实施例提供了优于传统飞行引导面板的多个优点。例如，相对于硬件，用软件实现功能允许在开发过程中更灵活，并且通过允许终端用户定制(例如，同时显示诸如CAS和马赫、航向和Track等双值)来适应广泛的机组人员偏好。
虽然在本发明的前述详细描述中已经给出至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，所述一个或多个示例性实施例仅是例子，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为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的路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用于航空器的飞行引导面板，所述飞行引导面板包括：
硬件旋钮；
靠近所述硬件旋钮的显示器；以及
控制器，其被配置为：
改变所述航空器的自动状态；
接收所述自动状态生效时所述航空器要实现的飞行参数的目标；以及
基于所述飞行引导面板的软件配置生成与邻近所述硬件旋钮的所述飞行参数相关联的功能面板。
2.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述控制器还被配置为响应于所述硬件旋钮的旋转而改变所述飞行参数的目标。
3.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述控制器还被配置为响应于接收到自动状态改变输入而改变所述航空器的自动状态。
4.根据权利要求3所述的飞行引导面板，还包括硬件按钮，并且其中所述控制器还被配置为命令所述显示器邻近所述硬件按钮呈现自动状态标签，并且响应于按下所述硬件按钮而接收所述自动状态改变输入。
5.根据权利要求1所述的飞行引导面板，还包括接近度传感器，并且其中所述控制器还被配置为响应于所述接近度传感器检测到没有物体靠近所述飞行引导面板而简化所述功能面板。
6.根据权利要求5所述的飞行引导面板，其中所述控制器还被配置为响应于所述接近度传感器检测到所述物体的接近而命令所述显示器呈现用于改变所述自动状态选项和用于与所述飞行引导面板相互作用的选项。
7.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述控制器还被配置为命令所述显示器呈现自动状态指示器，所述自动状态指示器传达自动是否对所述飞行参数生效。
8.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述控制器还被配置为命令所述显示器呈现追踪状况指示器，所述追踪状况指示器传达所述航空器当前是否正在以所述目标操作。
9.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述控制器还被配置为命令所述显示器将所述飞行参数、虚拟按钮和标签呈现为所述航空器的原始部件的仿真物，所述飞行引导面板可以被布置在其中，作为替代飞行引导面板。
10.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述显示器还包括多功能触摸控制面板部分，并且其中所述控制器还被配置为响应于在所述多功能触摸控制面板部分处输入的重新配置而改变与所述硬件旋钮相关联的功能面板和飞行参数。
11.根据权利要求1所述的飞行引导面板，其中所述功能面板是速度面板、横向面板、垂直面板和高度面板中的一个。
12.一种运载工具引导面板，包括：
硬件旋钮；
靠近所述硬件旋钮的显示器；以及
控制器，其被配置为：
改变运载工具的自动状态；
接收所述自动状态生效时所述运载工具要实现的动作参数的目标；以及
基于所述运载工具引导面板的配置生成与所述动作参数和所述硬件旋钮相关联的功能面板。
13.根据权利要求12所述的运载工具引导面板，其中所述控制器还被配置为响应于所述硬件旋钮的旋转而改变所述动作参数的目标。
14.根据权利要求12所述的运载工具引导面板，其中所述控制器还被配置为响应于接收到自动状态改变输入而改变所述运载工具的自动状态。
15.根据权利要求14所述的运载工具引导面板，还包括硬件按钮，并且其中所述控制器还被配置为命令所述显示器邻近所述硬件按钮呈现自动状态标签，并且响应于按下所述硬件按钮而接收所述自动状态改变输入。
16.根据权利要求12所述的运载工具引导面板，还包括接近度传感器，并且其中所述控制器还被配置为响应于所述接近度传感器检测到没有物体靠近所述运载工具引导面板而简化所述功能面板。
17.根据权利要求16所述的运载工具引导面板，其中所述控制器还被配置为响应于所述接近度传感器检测到所述物体的接近而命令所述显示器呈现用于改变所述自动状态选项和用于与所述运载工具引导面板相互作用的选项。
18.根据权利要求12所述的运载工具引导面板，其中所述控制器还被配置为命令所述显示器呈现自动状态指示器，所述自动状态指示器传达自动是否对所述动作参数生效。
19.根据权利要求12所述的运载工具引导面板，其中所述控制器还被配置为命令所述显示器呈现追踪状况指示器，所述追踪状况指示器传达所述运载工具当前是否正在以所述目标操作。
20.根据权利要求12所述的运载工具引导面板，其中所述显示器还包括多功能触摸控制面板部分，并且其中所述控制器还被配置为响应于在所述多功能触摸控制面板部分处输入的重新配置而改变与所述硬件旋钮相关联的功能面板和动作参数。
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