CN107957505B - 用于显示风切变的飞行器系统和方法 - Google Patents
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Abstract
用于显示风切变的飞行器系统和方法。一种交通工具系统包括具有天气模块的控制单元，所述天气模块配置成接收天气数据并且基于该天气数据标识位置处的风切变区域，天气模块还配置成基于该天气数据而生成风切变坐标数据和风切变特性数据。控制单元还包括显示模块，所述显示模块配置成基于来自天气模块的风切变坐标数据和风切变特性数据而生成显示命令。交通工具系统还包括显示设备，所述显示设备被耦合以从控制单元接收显示命令并且配置成显示与交通工具环境对应的三维前向透视图。显示设备还配置成在指示风切变区域的位置的方位处显示视图内的第一风切变符号体系。
Description
技术领域
本发明总体上涉及飞行器显示系统，并且更具体地涉及用于显示天气信息的飞行器系统和方法。
背景技术
用于飞行器或者其它交通工具的现代飞行舱板或驾驶舱显示器提供了相当大的信息量，诸如交通工具位置和导航信息。在飞行器的情况下，主要飞行显示器可以包括周围环境与各种类型操作信息（诸如地形信息、政治边界、导航辅助、空中交通信息、航路点符号、飞行路径、距离环等）的合成或增强视图。一些显示器可以包括天气信息。然而，呈现在常规显示器上的天气信息可能不包括与飞行有关的所有状况。
因此，合期望的是以直观的方式向用户提供更完整且相关的天气信息以改进态势感知并且降低飞行员工作负荷。此外，本发明的其它合期望的特征和特性将根据结合附图和此发明背景进行的本发明的随后详细描述以及随附权利要求变得明显。
发明内容
依照示例性实施例，交通工具系统包括具有天气模块的控制单元，所述天气模块配置成接收天气数据并且基于该天气数据标识位置处的风切变（wind shear）区域，天气模块还配置成基于天气数据而生成风切变坐标数据和风切变特性数据。控制单元还包括显示模块，所述显示模块配置成基于来自天气模块的风切变坐标数据和风切变特性数据而生成显示命令。交通工具系统还包括显示设备，所述显示设备被耦合以从控制单元接收显示命令并且配置成显示与交通工具环境对应的三维前向透视图。显示设备还配置成在指示风切变区域的位置的方位处显示视图内的第一风切变符号体系。
依照另一示例性实施例，交通工具系统包括具有天气模块和响应模块的控制单元，所述天气模块配置成接收天气数据并且基于该天气数据而标识位置处的风切变区域，所述天气模块还配置成基于天气数据而生成风切变坐标数据和风切变特性数据，所述响应模块耦合到天气模块并且配置成基于风切变坐标数据和风切变特性数据而生成自动驾驶仪命令。交通工具系统还包括自动驾驶系统，所述自动驾驶系统耦合到响应模块并且配置成基于自动驾驶仪命令而生成交通工具致动器命令。
依照另一示例性实施例，交通工具系统包括具有天气模块和显示模块的控制单元，所述天气模块配置成接收天气数据并且基于该天气数据而标识位置处的风切变区域，所述天气模块还配置成基于天气数据而生成风切变坐标数据和风切变特性数据，所述显示模块配置成基于来自天气模块的风切变坐标数据和风切变特性数据而生成显示命令。该系统还包括显示设备，所述显示设备被耦合以从控制单元接收显示命令并且配置成显示垂直情况显示视图，所述垂直情况显示视图包括表示距离的水平轴、表示高度的垂直轴、以及沿着水平轴和垂直轴在指示风切变区域的位置的方位处的第一风切变符号体系。
附图说明
将在下文结合下面的绘制图形来描述本发明，其中相似的数字表示相似的元件，并且
图1是依照示例性实施例的飞行器系统的框图；
图2是依照示例性实施例的由图1的飞行器系统生成的第一代表性视觉显示；以及
图3是依照示例性实施例的由图1的飞行器系统生成的第二代表性视觉显示。
具体实施方式
下面的详细描述在性质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本发明或者本发明的应用和使用。如本文中使用的，词语“示例性”意指“充当示例、实例或说明”。因此，本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为相比其它实施例而言是优选的或者有利的。本文描述的所有实施例是示例性实施例，其被提供以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明并且不限制由权利要求限定的本发明的范围。此外，不存在由在前面的技术领域、背景技术、发明内容或者下面的具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论约束的意图。
宽泛地说，本文讨论的示例性实施例涉及用于向飞行员或用户显示飞行信息的系统和方法。在一些示例性实施例中，该系统和方法向用户显示天气信息，特别地，沿着垂直和/或三维透视显示器上的飞行路径的风切变区域。因此，用户可以具有即时且准确的飞行信息来解决风切变状况。
一般地，术语“风切变”（或者“微爆发（microburst）”）指的是大气中相对短距离上的风方向或速度中的相对猛烈、突然的改变。如果未经解决或者未经考虑，则风切变可影响飞行器操作，例如通过损失和获得高度和/或速度。一般地，术语“风切变区域”是风切变活动的局部的（localized）集合并且可以被视为包括横向和垂直尺度（dimension），以及其它特性，如在下文更详细地描述的。下面讨论的示例性实施例提供了风切变区域的预先警报和意识以实现全体工作人员和/或自动驾驶仪干预，如所必要或者期望的那样。
图1描绘了用于评估和显示各种类型的飞行信息的示例性飞行器系统100的框图。在示出的示例性实施例中，飞行器系统100包括控制单元110、飞行管理系统130、雷达单元140、数据库150、显示设备160、用户接口170和通信单元180。尽管系统100在图1中似乎被布置为数据通信总线或者系统总线上的单个系统，但是系统100不如此受限并且还可以包括一种布置，由此控制单元110、飞行管理系统130、雷达单元140、数据库150、显示设备160、用户接口170和通信单元180中的一个或多个是位于飞行器外部或机上的另一系统的分离部件或子部件。系统100可以在飞行器中利用，所述飞行器诸如直升机、飞机或者无人驾驶交通工具。此外，系统100的示例性实施例还可以在航天器、船只、潜艇和其它类型的交通工具中利用。为了简单起见，下面参照“飞行器”来描述实施例。
一般地，控制单元110控制系统100的功能和操作，并且特别地管理天气信息的收集、评估和显示和/或对天气信息的响应，所述天气信息诸如风切变，如下文更加详细地描述的。控制单元110可以被视为包括一个或多个功能单元或模块112、114和116（例如，软件、硬件或其组合）。作为示例，模块112、114和116中的每一个可以被利用处理器120和存储器122来实现。在所描绘的实施例中，控制单元110包括天气模块112、显示模块114和响应模块116。图1描绘了一个示例性组织，并且其它实施例可以利用替换的组织或者实现来执行类似功能。将在下文提供关于这些模块112、114、116的操作的附加细节。
在一个示例性实施例中，控制单元110可以与主要飞行显示器、垂直显示器、近眼显示系统或者其它类型的飞行器显示器相关联。在一般操作期间，控制单元110接收和/或检索惯性、航空电子设备、导航和飞行管理信息，包括天气信息（例如，来自飞行管理系统130、雷达系统140、数据库150和/或通信单元180），以及着陆、目标和/或地形信息（例如，来自数据库150）。控制单元110可以用作图形显示生成器以利用存储在存储器122中或者分离的存储器部件中的算法或其它机器指令来生成显示命令。显示命令被提供给显示设备160以用于向用户显示，并且可以表示导航、控制和飞行信息，诸如周围环境、航向指示物、用于空速和高度的带尺（tape）、地形信息、飞行路径信息、以及飞行人员期望的任何其它信息。如在下文进一步详细地讨论的，天气模块112一般接收和评估来自各种系统的天气信息，并且显示模块114生成并且向显示设备160发送表示天气信息的适当显示命令以用于与其它飞行信息一起显示。在一些实例中，响应模块116可以基于天气信息来命令自动驾驶仪或者其它系统。将在下文讨论更加特定的功能。
在一个示例性实施例中，控制单元110可以包括合成视觉系统（SVS）或增强型视觉系统（EVS）或者可以与其相关联。一般地，SVS被配置成生成三维图像，所述三维图像示出飞行器正飞行通过其的地形环境。一般地，EVS接收并处理相机和/或传感器数据以形成向飞行员显示的图像。在一些实施例中，组合的SVS和EVS被配置成使来自SVS和EVS的图像相关或者配准（register），组合该图像，并且促进所得到的图像的显示。
如上文所指出的，控制单元110（以及系统100的其它部件）可以利用计算机处理器120实现，所述计算机处理器120包括通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、适当的可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、处理核、分立硬件部件或其任何组合。在实践中，处理器120可以执行存储在存储器122中的指令以实施与控制单元110的操作相关联的功能、技术和处理任务或方法。存储器122可以存储计算机可读指令、固件和软件程序，并且被有形地包含在用于存储计算机可读指令的任何适当的介质上，包括但不限于所有形式的非易失性存储器，作为示例并且非限制地包括半导体存储器设备，诸如EPROM、EEPROM和闪速存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及DVD盘。
飞行管理系统130耦合到控制单元110并且可以向控制单元110提供与飞行器的当前位置和飞行方向（例如，航向、航线、航迹等）相关联的导航数据。导航数据还可以包括关于飞行器的空速、高度、俯仰、飞行路径、预期目的地的信息、起飞和着陆信息、以及其它重要的飞行信息。在一个实施例中，飞行管理系统130可以生成用于飞行器的飞行计划，该飞行计划包括形成到目的地的飞行路径的航路点之间的段。飞行管理系统130可以包括能够提供相关飞行信息的任何适当的位置和方向确定设备，包括诸如例如惯性参考系统（IRS）、空中数据航向参考系统（AHRS）和/或全球定位系统（GPS）的系统和设备以及各种类型的高度传感器、姿态传感器、地形传感器和其它类型的测距传感器。如所示出的，飞行管理系统130还可以被视为包括自动驾驶系统132。自动驾驶系统132可以包括控制规则和算法以基于来自飞行器系统的信息而操作飞行器的一个或多个方面。在一个示例中，自动驾驶系统132可以生成致动器或其它类型的装备命令以修改速度、位置、高度、姿态或者其它飞行器或飞行特性。
在一个示例性实施例中，雷达单元140可以包括天线、接收器、发射器和雷达控制器中的一个或多个。在此类示例中，在雷达控制器的控制之下并且基于飞行器数据（例如，位置、航向、滚动、偏航、俯仰等），发射器被配置成生成并且从天线向接近飞行器的空域中发射雷达信号，并且如果存在将能量散射回到接收器的天气对象的话，则接收器配置成经由天线接收返回信号（例如，反射率值）。此类天气对象可以例如包括风切变的出现。风切变的出现可以被视为风切变区域，如在下文更加详细地描述的。在一些示例中，雷达控制器将返回信号数字化并且将数字化信号发送给控制单元110以用于处理和/或在数据库150中的存储。
数据库150被耦合到控制单元110并且可以是作为绝对坐标数据或者作为飞行器的位置的函数而存储数字飞行信息的存储器设备（例如，非易失性存储器、盘、驱动器、带、光学存储设备、大容量存储设备等）。数据库150还可以例如包括地形数据库，所述地形数据库包括自然和人造地形的位置和高度。数据库150可以附加地包括其它类型的信息，诸如涉及飞行器的信息和/或天气信息。该数据可以用于比较飞行器位置与飞行计划和地形环境的各种方面以随后生成相对于飞行器的合成视图，如下文所讨论的那样。数据库150中的数据可以在飞行之前上载或者从外部源接收，所述外部源诸如机场发射器或机载传感器。数据库150可以进一步包括从联邦航空局（FAA）和飞行器制造商获得的飞行器数据，诸如来自飞行器飞行手册。飞行器数据还可以包括作为例如飞行器重量的函数、具有基于例如风向、跑道斜率、跑道表面状况、大气高度和外部温度的修正的飞行器特性。在一个示例性实施例中，数据库150可以存储或者以其它方式访问三维或者体积存储缓冲器或辅助缓冲器中的天气信息，如下文所述。在一些实施例中，此类体积存储器和/或辅助缓冲器可以被视为雷达单元140的一部分。
显示设备160耦合到控制单元110并且可以包括适合于显示飞行信息或与飞行器的操作相关联的其它数据的任何设备或装置，包括各种类型的计算机生成的符号和信息，其至少表示以集成、多色或者单色形式的天气、俯仰、航向、飞行路径、空速、高度、跑道信息、航路点、目标、障碍物和地形数据。显示设备160和/或控制单元110可以包括用于生成显示设备160的屏幕上的适当符号体系的图形显示生成器，如下文更加详细地讨论的。在此实施例中，显示设备160是位于飞行器的驾驶舱内的飞行器飞行显示器。应当领会到，在实践中，显示设备160可以位于飞行器外部（例如，作为空中交通管制中心或者另一命令中心的一部分而在地面上）。可以提供任何适当类型的显示介质，其能够在视觉上为飞行员或者其它飞行机组成员呈现多色或者单色飞行信息，诸如例如各种CRT、平板（flat-panel）以及其它类型的显示系统（例如，LCD、OLED显示器、等离子体显示器、投影显示器、HDD、HUD等）。
用户接口170耦合到控制单元110并且还可以位于飞行器的驾驶舱内并且适于允许用户（例如，飞行员、副驾驶员或者机组成员）与系统100交互。此类用户接口可以被实现为键区、触摸板、键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、扩音器或者适于从用户接收输入的另一合适的设备。
通信单元180可以是用于向和从控制单元110发送和接收信息的任何合适的设备。在一些实施例中，通信单元180可以配置成接收射频传输、卫星通信传输、光学传输、激光传输、声音传输或者任何其它无线形式的数据链路的传输。通信单元180例如可以是数据链路单元，除其它信息之外，所述数据链路单元通过XM WX卫星天气数据广播服务或者其它类型的天气服务来提供天气数据。通信单元180还可以与控制中心（诸如空中交通管制（ATC））通信以请求许可（clearance）和/或对飞行计划的修改。
如上文所介绍的，系统100用来收集、评估以及向用户呈现飞行信息，包括天气信息。在一个示例性实施例中，系统100特别地用来收集、评估以及向用户呈现风切变信息。例如，天气模块112可以从数据库150中的体积缓冲器接收或者以其它方式访问与风切变对应的天气对象。如上文所指出的，与天气信息相关联的数据（包括风切变数据）可以由雷达单元140以及从其它源收集，所述其它源诸如通信单元180和/或飞行管理系统130。因此，天气模块112可以从天气数据标识风切变区域。在一个示例性实施例中，对于每一个风切变区域，天气模块112可以能够访问或者以其它方式导出存储在数据库150中的各种类型的风切变信息，包括表示风切变区域的大小和位置的坐标数据；表示风切变区域的性质的特性数据，诸如构成风切变区域的气流的局部方向和幅度；以及表示预期坐标和特性数据的预测数据。
在一个示例性实施例中，雷达单元140和/或天气模块112可以如下来标识和/或评估天气和风切变信息。例如，雷达单元140可以发送正常脉冲流以检测天气现象，接着是检测风切变的次要脉冲流。雷达单元140可以调制次要脉冲以检测气袋（air pocket）中的颗粒（水蒸气、灰尘等）的方向和速度。在接收时，雷达单元140可以比较每一个随后的次要脉冲扫描与先前的脉冲扫描以量化和检测风速中的改变。例如，在典型的风切变出现中，气袋的方向和速度将跨空气的随后截面而显著不同。照此，雷达单元140可以具有模型或分析器（profiler），其将方向和速度中的这些改变标识为风切变区域。另外，在雷达单元140扫描风切变出现时，雷达单元140在一个范围下检测朝向它的空气颗粒移动并且在稍微更大的范围下检测远离它的空气颗粒移动。朝向以及远离的颗粒移动之间的范围的差异可以被视为风切变区域的基础（base）的宽度。类似地，垂直移动的考虑可以确定垂直高度，并且风切变区域的严重性可以由颗粒速度来指示。如上文所指出的，此评估可以通过比较与雷达单元140和/或数据库150相关联的体积或辅助缓冲器中所收集的数据而发生。可以提供附加信息，ARINC 708A-3和RTCA DO-220，其中每一个通过引用整体并入本文。在标识风切变区域时，位置和特性被标记并且存储在数据库150中和/或提供给天气模块112。
如上文所指出的，天气模块112检索天气信息，包括来自数据库150和/或雷达单元140的与风切变区域相关联的信息。在检索时，天气模块112评估用于风切变区域的坐标数据并且将所存储的坐标数据转换到纬度、经度和高度坐标中。在一些实例中，用于风切变区域的坐标数据可以存储为纬度、经度和高度坐标。
天气模块112还评估相对于飞行器的风切变区域坐标或者从飞行管理系统130接收的飞行信息。作为示例，基于来自飞行管理系统130的信息，天气模块112可以将飞行器与风切变区域之间的相对距离确定为距离坐标。天气模块112还可以确定风切变区域的位置是否是沿着飞行器的预期飞行路径。在一个示例性实施例中，天气模块112继续在飞行器的当前视图内评估所有风切变区域。在其它实施例中，天气模块112仅继续沿着飞行路径来评估风切变区域。
天气模块112向显示模块114提供用于风切变区域的距离坐标和特性数据。显示模块114生成显示命令以在显示设备160上向用户提供与风切变区域相关联的信息。例如，显示模块114生成表示风切变区域的图形符号体系以用于与呈现给用户的其它飞行器和飞行信息一起显示，如下文更加详细地描述的。
在一些实施例中，天气模块112还可以向响应模块116提供用于风切变区域的距离坐标和特性数据。在一个示例性实施例中，响应模块116确定是否应当鉴于风切变区域而修改飞行特性，例如，如果风切变区域具有可能不利地影响飞行的特性的话。其它考虑可以包括修改的性质，诸如是否可以修改飞行计划。在一个示例性实施例中，响应模块116可以生成自动驾驶仪命令，所述自动驾驶仪命令表示避免或者缓解风切变区域在飞行器上的影响的一个或多个回避动作或策略（maneuver）。此类自动驾驶仪命令可以包括目标速度、目标高度、飞往区和/或装备修改。将此类命令提供给自动驾驶系统132以用于实现。另外地，可以将自动驾驶仪宣告提供给显示设备160以用于向用户呈现。在下文在图2和3的描述中提供关于风切变信息向用户的呈现的附加信息。
图2是依照第一示例性实施例的由图1的系统100生成的视觉显示200。照此，在以下图2的讨论中参考图1。可以例如基于来自控制单元110和其它飞行器系统的信号而在显示设备160上产生视觉显示200。
如所示出的，图2描绘了以呈现在主要飞行显示器上的类型的实时飞行器操作环境的三维合成透视图202的形式的示例性视觉显示200。如上文所述，图像和其它符号体系在视觉显示200上的位置和外观可以动态地由控制单元110生成。在所描绘的示例性实施例中，除其它事物之外，显示200示出了表示零俯仰参考线（例如，通常称为水平线）204的计算机生成的符号、飞行路径标记（还称为飞行路径矢量或速度矢量）206、姿态指示物208、水平情况指示物210、地形（例如，一般标识为元素212）、空速指示物214和高度指示物216。一般地，地形212可以包括围绕飞行器的环境的任何表示，包括其它飞行器或船只。在此视图中，飞行器正沿着飞行路径218向机场220飞行，机场220也由符号体系表示。附加信息可以提供在显示200上，包括各种飞行器或飞行状况的附加或替换表示。尽管将显示200示出为自我中心的（egocentric），第一人称参考系（first-person frame of reference），但是显示200可以是次要的，僚机（wingman）和/或平面图（plan）或透视图，其使得观看者能够观看飞行器以及进行放大和缩小。
在一个示例性实施例中，并且如上文所介绍，视觉显示200可以包括表示风切变的符号体系。特别地，视觉显示200可以包括图标250，所述图标250表示由控制单元110标识的风切变区域。图标250的位置表示风切变区域相对于地形212的位置，由此提供风切变区域相对于飞行器和飞行路径218的指示。在所描绘的示例性实施例中，风切变图标250一般是圆锥形，然而可以呈现其它形状。
除了位置之外，还可以将风切变图标250确定大小以反映风切变区域相对于地形212的大小。特别地，图标250的直径252可以反映风切变区域的水平范围（extent），并且图标250的高度254可以表示风切变区域的高度。在一些实施例中，风切变图标250可以具有反映风切变区域对飞行器的威胁的颜色。例如，如果风切变区域呈现针对飞行器的建议状况（例如，使得飞行计划修改或者装备修改可能是期望的），则风切变图标250可以着色为黄色，或者如果风切变区域呈现针对飞行器的警告状况（例如，使得要求飞行计划修改或者装备修改），则风切变图标250可以着色为红色。
附加的风切变符号体系可以包括指示局部气流方向的箭头256、257。照此，箭头256、257表示构成风切变区域以便实际上提供用于风切变区域的特性信息的空气的局部流动方向。一般地，箭头256表示其中空气体积向上或向下移动的垂直风切变区域（例如，在所描绘的示例中，从高到低），并且箭头257表示其中空气体积从侧倒侧（例如，在所描绘的示例中，从右到左）移动的水平风切变区域。当然，风切变区域可以包括垂直和水平特性两者，如所描绘的那样，和/或风切变区域可以主要是垂直的或者水平的或者两者都不是，并且取决于风切变区域的性质，箭头256、257中的一个或两者可以被酌情地省略。另外，风切变符号体系可以包括箭头258，所述箭头258表示关于风切变区域的未来位置的预测。照此，预测箭头258提供关于风切变区域的未来行进路径的指示。如上文所指出的，此信息可以从雷达单元140收集的风切变信息导出，其使得雷达单元140和/或天气模块112能够评估形成风切变区域的颗粒的速度和方向。例如，天气模块112可以随着时间连续地监视风切变区域以作出关于未来位置或特性的预测。
风切变符号体系还可以被并入到呈现在视觉显示200上的其它类型的飞行信息中。例如，表示风切变高度的图标260、262可以被并入到高度指示物216中。在一个实施例中，高度图标260可以是在对应于风切变区域的高度范围之上延伸的条。在另一实施例中，高度图标262处于立即可识别为风切变的视觉图标或符号的形式中。高度图标260实现风切变区域相对于飞行器的高度的用户的立即识别。
与风切变区域相关联的警报符号体系264可以进一步被并入到视觉显示200中。在所描绘的实施例中，警报符号体系264处于文本警报的形式中，其基于风切变区域而提供关于所建议的控制操作的信息，例如“全节流（full throttle）并且上仰”。
与风切变区域相关联的另外的符号体系包括图标280、282，所述图标280、282表示分别处在高度和空速指示物214、216上的目标空速和目标高度以用于避免风切变区域。如上文所指出的，系统100还可以使用自动驾驶系统132来避免或者缓解风切变区域在飞行器上的影响。在此类场景中，可以在显示200上向用户呈现符号体系。例如，自动驾驶仪宣告290可以呈现在飞行指引仪模式区域（例如，“WSHR”）中以指示自动驾驶仪和自动油门耦合的风切变回避策略。另外，与在TCAS策略中使用的那个类似的飞往区符号体系292也可以在风切变区域的标识时呈现。可以以宣告的典型方式在FPD、地图和/或VSD显示中呈现任何适当类型的消息警报。
除了透视图202之外，视觉显示200还可以包括横向情况视图270，其在此示例中被插入在相对于透视图202的角落位置中。横向情况视图270以飞行器为中心并且提供了飞行器的横向位置的指示。在此示例性实施例中，横向情况视图270包括横向风切变图标272，其指示风切变区域相对于飞行器的横向位置。在一些实施例中，类似于图标272的横向风切变图标也可以被定位在视觉显示200的透视图202的界限（compass）中。
尽管在图2中呈现了风切变符号体系的各种示例，但是可以使用符号体系的任何适当类型或方式来提供关于风切变的信息。在各种实施例中，可以省略和/或补充风切变符号体系的类型中的一个或多个。另外，尽管在图2中呈现了示例性类型的显示200，但是可以在其它类型的显示器上提供类似或相似的符号体系，包括INAV显示器、地图显示器、头盔安装式显示器、近眼显示器、挡风玻璃显示器等。
图3是处于垂直情况显示视图的形式中的另外的视觉显示300。如所示，垂直情况显示视图300是飞行器环境的侧视图或者正视图并且一般与图2的显示200上的位置视图同步。照此，垂直情况显示视图300包括图形符号，其表示在垂直标度（scale）上指示的飞行器302和地形304相对于高度306的位置以及在水平标度上指示的距离308。一般地，可以在垂直情况显示视图300上呈现任何适当类型的飞行器和/或飞行信息。在一个示例性实施例中，垂直情况显示视图300提供了表示风切变的各种类型的符号体系。
在一个示例性实施例中，垂直情况显示视图300包括风切变图标350，其表示风切变区域沿着飞行路径的位置、横向大小和垂直大小。可以在水平轴上描绘与表示横向范围352的图标350相对应的另外的符号体系并且可以在垂直轴上描绘与表示垂直范围354的图标350相对应的另外的符号体系。在状况改变时，图标350、横向范围352和垂直范围354的大小将基于风切变区域的活动体积而改变。类似于图2的显示200，风切变图标350可以被着色以提供与风切变区域相关联的威胁水平。例如，黄色图标350可以指示风切变区域具有中等强度和/或相对远离飞行器，并且红色图标350可以指示风切变区域具有严重强度和/或相对接近飞行器。
依照另外的示例性实施例，垂直情况显示视图300还可以提供以距离指示物356和时间指示物358的形式的风切变符号体系，所述距离指示物356和时间指示物358分别表示风切变区域与飞行器的当前位置之间的距离和时间。例如，在所描绘的实施例中，距离指示物356表示飞行器离风切变区域为2.2nm，并且时间指示物358表示飞行器离风切变区域为48秒。另外，如上文那样，风切变符号体系可以包括箭头360，所述箭头360表示关于风切变区域的未来位置的预测。
尽管在图1-3中描绘了系统100和视觉显示200、300，但是示例性实施例可以另外地包括用于在飞行器上显示风切变信息的方法。作为示例并且另外参照图1，该方法可以包括访问来自数据库中的体积缓冲器的天气信息；标识来自天气数据的风切变区域；评估用于风切变区域的坐标数据，以及将所存储的坐标数据转换到纬度、经度和高度坐标中；确定飞行器与风切变区域之间的相对距离；并且生成显示命令以在显示设备上向用户提供与风切变区域相关联的信息。
因此，示例性实施例以直观且以图形方式与其它类型的飞行信息集成的方式在透视、横向和垂直情况显示上显示风切变信息。特别地，示例性实施例将各种显示视图上的此类符号体系提供为位置、高度、大小、局部气流和预测的位置的快速快照。一般地，此类天气符号体系促进了飞行人员或操作员的态势感知和交通工具控制，其减少了飞行员或操作员工作负荷以及导航错误，并且由此导致增加的飞行器和/或导航安全。
为了简洁的缘故，在本文中可能没有详细地描述涉及图形和图像处理、导航、飞行计划、飞行器控制以及系统（和系统的各个操作部件）的其它功能方面的常规技术。此外，在本文包含的各种图中示出的连接线旨在表示不同元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当指出的是，在主题的实施例中可以存在许多替换的或者附加的功能关系或物理连接。
本领域技术人员将领会到，结合本文公开的实施例描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。上文就功能和/或逻辑块部件（或模块）以及各种处理步骤来描述实施例和实现中的一些。然而，应当领会到，此类块部件（或模块）可以通过配置成执行指定功能的任何数目的硬件、软件和/或固件部件来实现。为了清楚地说明硬件和软件的此可互换性，已经在上文就其功能性一般性地描述了各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。此类功能性实现为硬件还是软件取决于在整个系统上强加的特定应用和设计约束。技术人员可以以变化的方式针对每一个特定的应用来实现所描述的功能性，但是此类实现决定不应当被解释为引起从本发明的范围的偏离。例如，系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制设备的控制之下执行多种功能。此外，本领域技术人员将领会到，本文描述的实施例仅仅是示例性实现。
结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以利用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、或者设计成执行本文描述的功能的其任何组合来实现或者执行。通用处理器可以是微处理器，但是作为替代，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器或者任何其它此类配置。
结合本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接地被包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中、或者两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器，此类处理器可以从存储介质读取信息并且向存储介质写入信息。作为替代，存储介质可以与处理器成为一体。处理器和存储介质可以驻留在在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。作为替代，处理器和存储介质可以作为分立部件驻留在用户终端中。
虽然已经在本发明的前述详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但是应当领会到，存在大量变型。还应当领会到，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、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用于实现本发明的示例性实施例的便利道路图。要理解到，可以在不脱离如在随附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，在示例性实施例中描述的元件的功能和布置方面进行各种改变。
Claims (7)
1.一种交通工具系统，包括：
控制单元，包括：
天气模块，配置成接收天气数据并且基于该天气数据标识位置处的风切变区域，所述天气模块还配置成基于该天气数据而生成风切变坐标数据和风切变特性数据，以及
显示模块，配置成基于来自天气模块的风切变坐标数据和风切变特性数据而生成显示命令；以及
显示设备，被耦合以从控制单元接收显示命令并且配置成显示与交通工具环境对应的三维前向透视图，所述显示设备还配置成在指示风切变区域的位置的方位处显示视图内的第一风切变符号体系，以及显示表示风切变区域内的局部气流方向的第二风切变符号体系，
其中第一风切变符号体系包括大体上圆锥形的风切变图标，所述风切变图标被确定大小以表示风切变区域在交通工具环境内的横向范围或垂直范围。
2.权利要求1所述的交通工具系统，其中显示设备还配置成显示第二风切变符号体系，所述第二风切变符号体系表示风切变区域在高度指示物上的高度。
3.权利要求1所述的交通工具系统，其中显示设备配置成显示所述第二风切变符号体系以在水平取向或者垂直取向中表示风切变区域内的局部气流方向。
4.权利要求1所述的交通工具系统，其中显示设备还配置成显示第二风切变符号体系，所述第二风切变符号体系表示风切变区域的所预测的行进方向。
5.权利要求1所述的交通工具系统，其中显示设备还配置成显示第二风切变符号体系，所述第二风切变符号体系表示基于风切变区域的回避飞往区。
6.权利要求1所述的交通工具系统，其中控制单元还包括响应模块，所述响应模块配置成基于来自天气模块的风切变坐标数据和风切变特性数据而生成自动驾驶仪命令。
7.权利要求6所述的交通工具系统，其中显示设备还配置成显示与自动驾驶仪命令相关联的目标高度或目标速度中的至少一个。
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