CN107665071A - 机载显示系统内的外部景观三维合成视图中的图形化管理符号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机载显示系统内的外部景观三维合成视图中的图形化管理符号的方法。本发明的一般领域是用于管理飞机的机载显示系统中的符号的方法，图形标示包括重叠在外部景观的标示上的领航和导航符号，所述符号包括：第一角姿态标尺(2)，其包括称为飞机符号的第一符号(1)；第二速度标尺(5)；第三高度标尺(6)以及称为速度指引的第二符号(7)。在根据本发明的方法中，当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号不重叠在横向标尺上，各个标尺呈现在标称位置；当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号重叠在标尺中的一个之上时，各个标尺移动和/或减小它们的尺寸。

Description

机载显示系统内的外部景观三维合成视图中的图形化管理符 号的方法
技术领域
本发明涉及航空应用的人机界面的领域，更具体地，本发明的领域是包括用于显示外部景观的三维合成图像的方法的合成显示系统的领域。
背景技术
现代飞机通常具有合成视觉系统，称为“SVS”。这一系统可以向机组人员显示通常包括领航或导航信息的外部景观的合成图像。
SVS系统包括：代表所飞越的地域的地图数据库、定位系统、惯性系统、测量高度和速度的传感器、电子计算装置以及安装在飞机的驾驶舱内的一个或更多个显示装置。定位系统是“GPS”类型，首字母缩写GPS代表“Global Positioning System(全球定位系统)”。通常，图像会显示在位于飞机仪表板的前面板上的显示屏上。
合成图像是尽可能真实地呈现外部景观的三维视图。显示的视角通常在飞机的轴上。该图像包括旨在辅助驾驶和导航的符号。举例来说，图1以程式化的方式呈现了这类型的图像(限于专利附图的固有限定条件)。它包括作为背景的外部景观的视图，以及以黑色线条标示的符号。符号基本上包括：
-所谓的“ADI”参数，缩写ADI代表“Attitude Director Indicator(姿态指引指示器)”，它给出了飞机的姿态，也就是说其在滚转和俯仰方面的角位置。按照惯例，飞机的位置以符号1(称为飞机符号)来标示，其位于标尺2的中心，标尺2以度数为刻度。在图1中，标尺2由两列连续的间隔为5度的对称符号3来标示。它还包括地平指示条4；
-空速标尺5。这是位于姿态标尺左侧的竖直标尺。它代表飞机的速度并且通常以节为刻度。在图1中，空速约为155节；
-高度标尺6。这是位于姿态标尺右侧的竖直标尺。它通常以英尺为刻度。在图1中，飞机的高度为1000英尺。这个标尺6与速度标尺5相对于ADI标尺2对称；
-速度指引(speed vector)7。这通常由包括两个对称的水平线段和一个竖直线段的圆来标示。它代表了飞机的速度和飞机的角位置形成的角方向。
当飞行条件为标称飞行条件时，速度指引接近飞机符号，而符号的标示不会产生任何特别的问题。然而，当有很强的侧风时，速度指引就会移动，如果以正形投影(conformal)的方式来标示，则速度指引会穿过速度或高度标尺，然后离开图像范围。为了避免这第一个问题，从某一移动起，速度指引不再以正形投影的方式标示，而是以虚线标示以向飞行员示意其位置不再是正形投影的。这个速度指引的外观变化如图2所示。
于是就出现了第二个问题。如果飞机处于着陆阶段，则速度指引代表飞机到达着陆跑道所遵循的方向。因此，跑道本身的图像标示发生移动而不再是居中，变成了重叠在速度标尺和高度标尺之上。因此，跑道的图像在可见性方面出现损失。在图2中，跑道10用两条白色直线来标示。
发明内容
根据本发明的机载显示系统内的外部景观三维合成视图中的图形化管理符号的方法不存在以上缺点。其包括修改各个标尺的位置或幅度，以便在图像范围中显示速度指引。更准确地说，本发明的主题是机载显示系统内显示的外部景观三维合成视图中的图形化管理符号的方法。所述显示系统包括：图形计算机，其确保符号的图形化管理；显示屏；所述显示屏上显示的图形标示，其包括重叠在外部景观三维合成视图上的，代表用于领航和导航所述飞机的信息项目的符号，所述符号基本上包括：第一角姿态标尺，其包括呈现在正形投影位置的第一符号(称为飞机符号)；第二竖直速度标尺；第三竖直高度标尺；以及呈现在正形投影位置的称为速度指引的第二符号，所述符号的特征在于：
-当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号既不重叠在第二标尺上，也不重叠在第三标尺上时，第一标尺在显示屏上居中，第二标尺和第三标尺以对称的方式布置在第一标尺的两侧，第二标尺具有第一确定高度，第三标尺具有第二确定高度；
-当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号重叠在第二标尺或第三标尺上时，通过减少第二标尺的第一高度的值，和/或减小第三标尺的第二高度的值，和/或移动第一标尺的横向位置，来使得称为速度指引的第二符号在不重叠的情况下呈现在正形投影位置。
有利地，当第二标尺的第一高度或第三标尺的第二高度减小时，第二标尺或第三标尺竖直地移动，以免干扰第二符号。
有利地，当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角纵向距离大于预定的角度值时，三个标尺以相同的值进行纵向移动。
有利地，当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号既不重叠在第二标尺上，也不重叠在第三标尺上时，根据外部景观的三维合成标示，减小第二标尺和第三标尺与第一标尺分隔的距离，称为速度指引的第二符号在没有重叠的情况下呈现在正形投影位置。
有利地，对第一标尺、第二标尺或第三标尺的高度和/或位置的修改，根据预先设定设置由图形计算机自动执行。
有利地，只有当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离大于或等于7度时，才开始移动第一标尺的横向位置。
有利地，当第一标尺的位置和第二标尺或第三标尺的位置之间的角横向距离等于1度时，移动中断。
有利地，第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离的波动经过时域滤波后实时地由图形计算机考虑在内。
有利地，当第一标尺经历的位移等于认可的最大位移时，速度指引占据所谓的最大位置，第一标尺开始返回到中心，只有在速度指引相对于这个所谓的最高位置移动超过1度时，第二标尺和第三标尺的高度才发生变化。
有利地，通过显示系统的人机接口的装置来手动地进行对第一标尺、第二标尺或第三标尺的高度和/或位置的修改。
有利地，当飞机在滚转或俯仰方面的姿态变得大于确定值时，或者当所有其他关键信息项需要第二和第三标尺在它们的第一确定高度显示时，第一标尺在显示屏上居中，第二标尺和第三标尺以对称的方式布置在第一标尺的两侧，第二标尺具有第一确定高度，第三标尺具有第二确定高度。
附图说明
通过阅读以下以非限制性方式给出的描述并且借助附图，将更好地理解本发明，其它优势将变得明显：
图1呈现了作为背景的外部景观和根据现有技术的符号的第一视图；
图2呈现了作为背景的外部景观和根据现有技术的符号的第二视图；
根据本发明，图3到图7呈现了根据本发明的ADI类型符号图形管理方法的实施方案的多个不同变体。
具体实施方式
根据本发明的方法是在SVS系统中实施的。SVS系统包括：代表所飞越的地域的地图数据库、定位系统、惯性平台、测量高度和速度的传感器、电子计算装置以及安装在飞机的驾驶舱内的一个或更多个显示装置。定位系统是“GPS”类型，首字母缩写GPS代表“全球定位系统(Global Positioning System)”。通常，合成图像会显示在位于飞机仪表板的前面板上的显示屏上。
合成图像是尽可能真实地表现外部景观的三维视图。显示的视角通常在飞机的轴上。图像包括旨在辅助驾驶和导航的符号。
该符号基本上包括：第一角姿态标尺2，其包括呈现在正形投影位置的第一符号1(称为飞机符号)；第二竖直速度标尺5；第三竖直高度标尺6；以及呈现在正形投影位置的第二符号，其称为速度指引7。
根据本发明的方法涉及这些不同的符号的图形管理，以这样的方式使得所有这些信息项目都清晰可见，并且可以被飞行员识别。该方法需要改进图形软件来管理这些不同的符号。这些改进基本上包括对标尺进行平移或变形，其根据简单参数，不需要任何显著的计算或存储资源，也不会对本领域技术人员造成任何特殊的困难。
本方法的主题包括修改各种标尺的位置或幅度，以在图像范围中显示速度指引，其中包括当飞机符号的位置和速度指引的位置之间的角横向距离显著的时候。此外，它还可以使外部景观的重要物体(例如着陆跑道)一直保持可见。
在本方法的第一步，计算了飞机符号的位置与速度指引的位置之间的角横向距离。
当这两个符号的位置之间的角横向距离使得速度指引既没有重叠在第二速度标尺上，也没有重叠在第三高度标尺上，那么符号就以例如图1所呈现的传统的方式来布置。第一姿态标尺在显示屏上居中，第二速度标尺和第三高度标尺以对称的方式布置在第一标尺的两侧，第二标尺具有第一确定高度，第三标尺具有第二确定高度。
当飞机符号的位置和速度指引的位置之间的角横向距离使得速度指引重叠在第二速度标尺或第三高度标尺上时，通过减少第二标尺的第一高度的值，和/或减小第三标尺的第二高度的值，和/或移动第一标尺的横向位置，使得称为速度指引的第二符号在不重叠的情况下呈现在正形投影位置。例如，这个大的角距离可能是强烈的侧风所导致的。
在图3至图6中说明了这种情况。在这些图和图7中，用白色的箭头标示标尺的位移，而用三个白色的人字形图案来标示标尺的减小。保留了先前的符号的附图标记。
在图3中，速度指引7向右移动，其高度位于高度标尺6。为了避免两个符号的重叠，降低了后者的高度，保留了高度信息项目。其他的符号没有改变，并保持在它们原来的位置。
或者，为了避免横向标尺的尺寸减小，可以移动姿态标尺。图4显示了这种情况。通过姿态标尺2向左移动并拖动飞机符号1与之一起移动，使得速度指引7的符号与高度标尺6不重合。
在非常强的侧风的情况下，可以将前两个解决方案组合在一起。图5显示了这种情况。速度标尺5和高度标尺6的高度减小，姿态标尺2向左边移动并拖动飞机符号1与之一起移动。当然，保留了高度和速度信息项目。速度指引7是非常清晰可见的。
在图5的例子中，可能的是，尽管标尺的尺寸缩小，速度指引7仍然可以重叠在速度标尺5上或者高度标尺6上。在这种情况下，如图6所示，减少和移动所涉及的标尺。在这个图中，标示速度指引的符号7仍然是非常清晰可见的。
当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角纵向距离大于预定的角度值时，三个标尺可以以相同的值进行纵向移动，以这样的方式使得这两个符号保持在显示范围中。
当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号既不重叠在第二标尺上，也不重叠在第三标尺上时，根据外部景观的三维合成标示，减小第二标尺和第三标尺与第一标尺分隔的距离，称为速度指引的第二符号在没有重叠的情况下呈现在正形投影位置。本方法的步骤如图7所示，其中横向标尺5和6更靠近彼此，以使得飞行员能够得到集中在减小的区域中所有的基本参数，从而减少读取它们所需要的视觉移动。
所有对第一标尺、第二标尺或第三标尺的高度和/或位置的修改，都可以根据预定设置由图形计算机自动执行。这些设置通过这样的方式计算，来使得飞机符号和速度指引一直保持非常清晰可见。这些设置或以度数来表示，或根据显示屏参数来表示。
例如，第一个例子，只有当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离大于或等于7度时，才会开始移动第一标尺的横向位置。例如，第二个例子，当第一标尺的位置和第二标尺或第三标尺的位置之间的角横向距离等于1度时，可以中断位移。
为了避免各标尺非适宜的变动，例如，当风由于阵风而变化时，只有当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离的波动在给定的时间间隔超过1度时，才可以考虑第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离的波动。通常地，标尺的移动是经过滤波的。
或者，如果用户想要调整特定的标尺，那么手动或半手动地进行对第一标尺、第二标尺或第三标尺的高度和/或位置的修改。这些手动调整是通过显示系统的人机界面装置来进行的。人机界面可以是计算机“鼠标”类型、触摸屏或语音控制的装置。因此，用户完全地或部分地按照自己的意愿来调整符号。
最后，当飞机在滚转或俯仰方面的姿态变得大于某个确定值时，根据本发明的方法恢复为正常模式。第一姿态标尺在显示屏上居中，第二速度标尺和第三高度标尺以对称的方式布置在第一标尺的两侧，第二标尺具有第一确定高度，第三标尺具有第二确定高度。

Claims (11)

1.一种在飞机的机载显示系统内显示的外部景观三维合成视图中的图形化管理符号的方法，所述显示系统包括：图形计算机，其确保符号的图形化管理；显示屏；所述显示屏上显示的图形标示，其包括重叠在外部景观三维合成标示上的，代表用于领航和导航所述飞机的信息项目的符号，所述符号基本上包括：第一角姿态标尺(2)，其包括呈现在正形投影位置的称为飞机符号的第一符号(1)；第二竖直速度标尺(5)，第三竖直高度标尺(6)，以及呈现在正形投影位置的第二符号(7)，其称为速度指引，所述符号的特征在于：
-当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号既不重叠在第二标尺上，也不重叠在第三标尺上时，第一标尺在显示屏上居中，第二标尺和第三标尺以对称的方式布置在第一标尺的两侧，第二标尺具有第一确定高度，第三标尺具有第二确定高度；
-当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号重叠在第二标尺或第三标尺上时，通过减少第二标尺的第一高度的值，和/或减小第三标尺的第二高度的值，和/或移动第一标尺的横向位置，来使得称为速度指引的第二符号在不重叠的情况下呈现在正形投影位置。
2.根据权利要求1所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，当第二标尺的第一高度或第三标尺的第二高度减小时，第二标尺或第三标尺竖直地移动，以免干扰第二符号。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角纵向距离大于预定的角度值时，三个标尺以相同的值进行纵向移动。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离使得第二符号既不重叠在第二标尺上，也不重叠在第三标尺上时，根据外部景观的三维合成标示，减小第二标尺和第三标尺与第一标尺分隔的距离，称为速度指引的第二符号在没有重叠的情况下呈现在正形投影位置。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，对第一标尺、第二标尺或第三标尺的高度和/或位置的修改，根据预定设置由图形计算机自动执行。
6.根据权利要求5所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，只有当第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离大于或等于7度时，才开始移动第一标尺的横向位置。
7.根据权利要求6所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，当第一标尺的位置和第二标尺或第三标尺的位置之间的角横向距离等于1度时，移动中断。
8.根据权利要求6或7中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，第一符号的位置和第二符号的位置之间的角横向距离的波动经过时域滤波后实时地由图形计算机考虑在内。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，当第一标尺经历的位移等于认可的最大位移时，速度指引占据所谓的最大位置，第一标尺开始返回到中心，只有在相对于这个所谓的最高位置速度指引移动超过1度时，第二标尺和第三标尺的高度才发生变化。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，通过显示系统的人机界面的装置来手动地进行对第一标尺、第二标尺或第三标尺的高度和/或位置的修改。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的图形化管理符号的方法，其特征在于，当飞机在滚转或俯仰方面的姿态变得大于确定的值时，第一标尺在显示屏上居中，第二标尺和第三标尺以对称的方式布置在第一标尺的两侧，第二标尺具有第一确定高度，第三标尺具有第二确定高度。
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