CN108725809A - 用于生成包括空中消防符号的航空电子学显示的航空电子学显示系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于生成包括空中消防符号的航空电子学显示的航空电子学显示系统和方法，其增强了在空中消防操作期间的飞行员态势感知和决策。在实施例中，航空电子学显示系统包括航空电子学显示设备、配置成检测飞行器外部的热像数据的热像传感器、以及可操作地耦合到航空电子学显示设备和热像传感器的控制器。在航空电子学显示系统的操作期间，控制器至少部分地基于由热像传感器收集的热像数据来编制飞行器附近受火灾影响的区域的火灾图。控制器还在航空电子学显示设备上生成第一航空电子学显示，所述第一航空电子学显示包括表示热像传感器的视场（FOV）和热像传感器的FOV外部的火灾图的部分的图形。
Description
技术领域
以下公开内容大体涉及飞行器，并且更具体地涉及用于生成包括空中消防符号（aerial firefighting symbology）的航空电子学显示的航空电子学显示系统和方法，其增强态势感知并且在空中消防操作期间帮助飞行员决策制定。
背景技术
空中消防通常牵涉飞行器（A/C）在低海拔、高风险的飞行环境中的操作。这样的飞行环境可以涵盖从稀疏居住或者没有居住的荒野区域变动到密集居住的城市区域的受火灾影响的区域，其中可以采用A/C来减轻高层建筑物中的结构火灾的这样的城市环境。飞行环境可以通过升高且移动的热梯度、动态风状况和火灾引发的上升气流来表征。可见性可由不利的天气状况、当日时间（time of day）和/或由大量的烟雾、灰烬和其它空中传播颗粒物质的出现而受损。涵盖受火灾影响的区域的空域可以被其它A/C、升高的地形、人造结构和其它障碍物所占据。然后，意料之中的是，空中消防操作经常与高风险级别相关联。通过以下事实来强调这个：航空相关的事故常规地引起以每年为基础的总消防员死亡的显著部分。根据国立职业安全与健康研究所（NIOSH），在空中消防操作期间机毁人亡的主要原因包括引擎、结构和部件故障；飞行员失去控制；未能维持从地形、水和障碍物的充足间隙（clearance）；以及危险天气状况。
增强视觉系统（EVS）提供了减少在空中消防操作期间发生的事故和死亡的数目的潜力。一般地，EVS是基于飞行器的系统，包括至少一个热像传感器，诸如红外相机或毫米波雷达传感器，其在飞行期间收集A/C外部的热像数据。作为EVS图像将由EVS传感器收集的热像数据呈现给机组成员，所述EVS图像出现在位于A/C驾驶舱中的平视显示器（HUD）或下视显示器（HDD）上。在某些实例中，EVS图像可以与另一个数据库相关的显示组合或者混合以产生复合显示。例如，可以通过将EVS图像集成到合成视觉主飞行显示（SV-PFD）的合成视觉系统（SVS）图像中来产生组合视觉系统（CVS）显示。较大的数据库相关的SVS图像利用所存储的地形数据库来提供超过EVS图像的范围的上下文视图，同时EVS图像提供更紧密地类似于A/C的实际飞行环境的实时、传感器导出的视觉信息。这样的CVS显示以及具体地EVS图像因而可以在其中可见性常常受阻的空中消防操作期间充当有用的视觉增强工具。
尽管能够在空中消防操作期间改进飞行员可见性，但是CVS显示以及并入EVS图像的其它航空电子学显示一般并不适于解决由飞行员在空中消防的上下文中遇到的独特挑战和脑力任务。因而存在针对航空电子学显示系统的持续需求，诸如具有增强功能性的视觉增强系统，其进一步改进态势感知并且在空中消防操作期间帮助飞行员决策制定。这样的航空电子学显示系统的实施例在本文中描述，如用于生成包括空中消防符号的航空电子学显示的方法。
发明内容
提供了用于生成航空电子学显示的航空电子学显示系统，所述航空电子学显示包括在空中消防操作中有用的符号或图形。在实施例中，航空电子学显示系统包括航空电子学显示设备、热像传感器、以及可操作地耦合到显示设备和热像传感器的控制器。热像传感器可以是红外相机、毫米波雷达设备、或者适合于在飞行器（A/C）外部的传感器视场（FOV）内搜集热像数据的另一传感器。在系统操作期间，控制器至少部分地基于由热像传感器收集的热像数据来编制（compile）A/C附近受火灾影响的区域的火灾图。并发地，控制器在航空电子学显示设备上生成具有显示视场（FOV）的第一航空电子学显示。第一航空电子学显示生成为包括表示传感器FOV的符号，以及位于传感器FOV外部的火灾图的图形表示性部分。第一航空电子学显示可以产生为二维航空电子学显示，诸如水平导航（HNAV）或竖直导航（VNAV）显示。替换地，第一航空电子学显示可以产生为三维航空电子学显示，诸如组合视觉系统（CVS）显示。
在另一实施例中，航空电子学显示系统包括航空电子学显示设备和控制器，所述控制器可操作地耦合到显示设备并且在其上生成航空电子学显示。控制器将航空电子学显示生成为包括描绘A/C附近受火灾影响的区域的图形，以及指示当前A/C位置和围绕当前A/C位置的虚拟火灾警报包络的边界的符号。当例如火灾侵占到火灾警报包络中时，控制器可以进一步选择性地生成航空电子学显示上的视觉警报。控制器还可以响应于当前A/C位置（当前海拔、纬度和/或经度）、当前风速、局部火灾温度和/或其它这样的参数中的变化而关于A/C位置主动地调整火灾警报包络的边界。在又一些实现中，控制器还可以配置成至少部分地基于火灾图和火灾警报包络来建立火灾逃离路线是否对于A/C可用。具体地，控制器可以重复地搜索和标识水平或者基本上水平的火灾逃离路线，所述火灾逃离路线避免火灾侵占到火灾警报包络中并且要求A/C的最小（如果有的话）海拔增加。如果建立了基本上水平的火灾逃离路线对于A/C可用，则控制器在航空电子学显示上生成标识火灾逃离路线的图形。相反地，如果控制器不能建立基本上水平的火灾逃离路线，则可以在航空电子学显示上生成视觉警报。
进一步提供了用于生成包括空中消防符号的航空电子学显示的方法。方法的实施例由航空电子学显示系统实施，所述航空电子学显示系统包括航空电子学显示设备、具有传感器FOV的热像传感器（例如，红外相机或MMW雷达设备）、以及可操作地耦合到航空电子学显示设备和热像传感器的控制器。在方法的执行期间，控制器可以通过从存储器召回火灾图、通过经由无线数据链路接收火灾图、和/或通过利用从传感器接收的热像数据编制火灾图来建立A/C附近受火灾影响的区域的火灾图。控制器还在重复的基础上更新火灾图，例如，利用由热像传感器在传感器FOV跨受火灾影响的区域扫描时捕获的热像数据。控制器利用火灾图在航空电子学显示设备上生成第一航空电子学显示。控制器将第一航空电子学显示生成为包括指代传感器FOV的符号以及表示位于传感器FOV外部但是在显示FOV内的火灾图的部分的图形。
附图说明
下文将结合以下各图来描述本公开的至少一个示例，其中相似的数字指代相似的元件，并且：
图1是如依照本公开的示例性实施例所图示的飞行器（A/C）机载的并且适合于生成包括空中消防符号的一个或多个航空电子学显示的航空电子学显示系统的框图；
图2是在实施例中经增强以包括空中消防符号并且由图1的航空电子学显示系统生成的示例性三维组合视觉系统（CVS）显示的屏幕截图；
图3是来自A/C的驾驶舱的现实世界视图的图片，其可以对应于在图2中示出的CVS显示的屏幕截图；以及
图4是示例性二维航空电子学显示并且具体地移动图或水平导航（HNAV）显示的屏幕截图，其进一步包括空中消防符号并且其可以由图1的航空电子学显示系统结合图2的CVS显示而生成。
具体实施方式
以下具体实施方式在本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。如遍及本文档出现的术语“示例性”与术语“示例”同义，并且在下文重复地用来强调出现在以下章节中的描述仅仅提供本发明的多个非限制性示例，并且不应当解释成在任何方面约束如在权利要求中阐述的本发明的范围。如在本文中出现的，术语“本机飞行器”或者“本机A/C”指的是装备有下面描述的航空电子学显示系统的飞行器。
下面描述用于生成在空中消防操作中有用的航空电子学显示（包括符号或图形）的航空电子学显示系统。空中消防符号可以包括表示火灾图的图形，其绘制或者标绘地理区域之上的主动易燃区域或火灾区。火灾图还可以包含其它火灾相关信息，诸如，局部火灾温度分布图表、空中传播颗粒物质密度图表、A/C附近的任何防火道或水资源的位置、以及关于火灾传播的速率和方向的向量信息。最初可以从外部源将火灾图提供到本机A/C（例如，在去往受火灾影响的区域的途中传输到A/C）和/或最初通过航空电子学显示系统利用由A/C承载的至少一个热像传感器来编制（compile）。热像传感器可以例如是包括在增强视觉系统（EVS）内的红外相机或者毫米波（MMV）雷达。随时间推移，航空电子学显示系统依照新接收的由热传感器提供的热像数据来重复地更新火灾图；例如，在传感器视场（FOV）跨受火灾影响的区域的不同部分扫描时，火灾图的适当区域可以利用热像数据来更新。火灾图还可以依照从本机A/C外部的源接收的数据来更新，诸如由受火灾影响的区域附近的其它载人A/C、卫星或者无人A/C供应的热成像数据。任何新接收的火灾图数据可以与所存储的火灾图比较，并且可以作出对应调整以依照可用的最新数据或可靠数据来更新火灾图。航空电子学显示类似地更新以将火灾图的最新版本呈现到A/C的机组成员。
航空电子学显示系统的实施例可以在视觉上将火灾图的区域集成到二维（2D）或三维（3D）显示环境的对应部分上。表示位于传感器FOV内的主动燃烧区域的图形可以在视觉上与表示位于传感器FOV外部但是在显示FOV内的火灾图的图形区分。在某些实现中，航空电子学显示系统还可以告知传感器FOV内的任何火灾图形以具有相对于传感器FOV外部的火灾图形的变化（例如，更引人注目）外观。例如，通过应用火灾动画，或者通过产生由热像传感器捕获的实时热数据的视觉表示，传感器FOV内的火灾图形可以生成为具有主动燃烧外观。另外地，在3D组合视觉系统（CVS）显示的情况下，EVS图像的边界可以在视觉上通过遮挡EVS图像、通过在EVS图像周围产生更宽的图形、或者以另一方式来区分。在2D航空电子学显示的情况下（诸如移动图或者水平导航（HNAV）显示），图形可以生成为指示传感器FOV的当前伸展（spread）和范围（range）。
支持空中消防努力的另外的图形或符号也可以产生在由航空电子学显示系统生成的一个或多个航空电子学显示上。这样的图形可以在视觉上传达空中传播颗粒物质分布、局部火灾温度、附近水资源的位置等。还可以提供所测量或者预报的火灾移动的速度和方向的视觉指示。在某些实现中，航空电子学显示系统可以产生符号，所述符号标识对于本机A/C可用的一个或多个基本上水平的火灾逃离路线（出口通道）。在其它实现中，航空电子学显示系统可以生成图形，所述图形指示围绕A/C位置并且应当避免到其中的火灾侵占的空间的区域。此空间的区域（下文，“火灾警报包络”）还可以用于警报功能性。例如，当到火灾警报包络中的火灾侵占发生时，和/或当本机A/C在当前海拔下在没有到火灾警报包络中的火灾侵占的情况下不能够向前前进（或者在显著侧航的情况下在当前飞行路径上前进）时，航空电子学显示系统可以生成警报。类似地，当航空电子学显示系统确定基本上水平的火灾逃离路线当前不可用于本机A/C时，可以生成警报。这样的警报可以产生为在航空电子学显示上表述为例如火灾逃离路线图形和/或火灾警报包络图形的视觉外观（例如，颜色编码）中的更改的视觉警报。现在将结合图1来描述适合于生成包括这样的空中消防符号的一个或多个航空电子学显示的航空电子学显示系统的示例性实施例。
图1阐述了依照本公开的示例性且非限制性的实施例所图示的航空电子学显示系统100的框图。如在图1中示意性图示的，航空电子学显示系统10包括以下部件或子系统，其中每一个可以由一个设备或者多个互连的设备构成：（i）控制器12，（ii）一个或多个航空电子学显示设备14，（iii）本机数据源16，（iv）飞行员输入接口18，（v）包含任何数目的机载数据库22的存储器20，以及（vi）包括天线26的数据链路子系统24。控制器12至少包括分别操作地耦合到本机数据源16、飞行员输入接口18、存储器20和数据链路子系统24的第一、第二、第三和第四输入。另外地，控制器12至少包括分别操作地耦合到航空电子学显示设备14、存储器20和数据链路子系统24的第一、第二和第三输出。在另外的实施例中，航空电子学显示系统10可以包括更大或更小数目的部件，其可以以各种不同的方式并且利用无线或有线（例如，航空电子学总线）连接的任何组合进行互连。尽管在图1中将航空电子学显示系统10示意性图示为单个单元，但是航空电子学显示系统10的各个元件和部件可以使用任何数目的物理不同且操作地互连的各件硬件或装备而以分布式方式实现。
航空电子学显示设备14可以包括任何数目的图像生成设备，其每个以在其上产生一个或多个图形显示的显示屏幕为特征。航空电子学显示设备14将经常固定到A/C驾驶舱的静态结构，不管是作为平视显示器（HUD）设备、下视显示器（HDD）设备，还是其组合。替换地，航空电子学显示设备14中的一个或多个可以包括或采取以下形式：由飞行员或其它机组成员携带到A/C驾驶舱中的可移动显示设备（例如，头戴式显示设备）或者便携式显示设备，诸如电子飞行包（EFB）、平板电脑或者膝上型计算机。在更进一步的实施例中，航空电子学显示设备14可以不在A/C本身机上部署，并且可以替代地从那里远程地定位；例如，在某些实现中，A/C可以采取包括在UAV系统内的无人驾驶飞行器（UAV）的形式，并且操作员或飞行员可以从远程位置控制UAV。在航空电子学显示系统10的操作期间，控制器12驱动航空电子学显示设备14以在其上生成一个或多个图形显示。例如，并且如在图1的左侧示意性指示的，控制器12可以驱动航空电子学显示设备14以生成：（i）包括空中消防符号30的3D航空电子学显示28，以及（ii）包括空中消防符号34的2D航空电子学显示32。航空电子学显示28、32可以产生在单个显示屏幕上，例如以并排或者画中画的格式。替换地，航空电子学显示28、32可以产生在单独的显示屏幕上。
控制器12可以包括或者与以下相关联：任何适合数目的单个微处理器、飞行控制计算机、导航装备、存储器（包括存储器20或者除存储器20之外）、电源、存储设备、接口卡、以及在相关领域中已知的其它标准部件。控制器12可以包括或者与任何数目的软件程序（例如，航空电子学显示程序）或指令（例如，如存储在存储器20中）协作，其被设计成实施在本文中更完整地描述的各种方法、过程任务、计算和控制/显示功能。尽管在图1中图示为单独的块，但是存储器20可以在实施例中部分地或者全部地集成到控制器12中。在一个实施例中，将控制器12和存储器20产生为专用集成电路（ASIC）、系统级封装（SiP）或者微电子模块。存储器20可以存储用来支持航空电子学显示系统10的操作的数据。此外，如上文指出，存储器20可以存储任何数目的数据库22，其可以包括导航、天气和/或地形数据库。数据库22中的一个或多个可以包括在增强型近地警告系统（EGPWS）或者跑道意识与咨询系统（RAAS）中。更具体地，控制器12和航空电子学显示系统10的其它部件可以被包括或者与通常在A/C机上部署的任何数目和类型的系统协作，例如包括仅作为几个示例而列出的飞行管理系统（FMS）、姿态航向参考系统（AHRS）、仪器着陆系统（ILS）和惯性参考系统（IRS）。
数据链路子系统24可以采取实现本机A/C与一个或多个外部数据源之间的无线双向通信的任何形式，所述一个或多个外部数据源诸如本机A/C的一般附近内的相邻A/C和/或交通控制权限。数据链路子系统24可以用来向本机A/C提供空中交通管制（ATC）数据和/或从本机A/C向与已知标准和规范相符的ATC发送信息。另外地，在航空电子学显示系统10的上下文中，可以经由数据链路子系统24向控制器12传输关于空中消防努力的信息，诸如空中交通信息以及协调基于地面和空中的消防团队的指令。数据还可以经由数据链路子系统24无线接收，其可以由航空电子学显示系统10用来进一步初始地编制、增强和更新受火灾影响的区域的火灾图。就这方面而言，数据可以无线传输到航空电子学显示系统10，描述由其它载人A/C、无人A/C（例如，UAV或无人机）、卫星或者能够收集这样的数据的基于地面的资源所收集的受火灾影响的区域的附加热像数据。
继续参照图1，本机数据源16包括适合于收集在实施本文描述的过程中利用的数据的多个机载传感器和其它部件。由本机数据源16收集并且提供给控制器12的特定类型的数据将在航空电子学显示系统10的不同实施例之中变化。一般地，本机数据源16将包括数个飞行参数传感器38，其向控制器12供应数据，所述数据描述在生成航空电子学显示28、32中利用的本机A/C的各种不同操作状况。由本机数据源16提供的数据可以在没有限制的情况下包括：仅仅作为几个示例而列出的空速数据；地速数据；海拔数据；姿态数据，包括俯仰数据和滚动数据；偏航数据；地理位置数据，诸如全球定位系统（GPS）数据；涉及总的A/C重量的数据；时间/日期信息；航向信息；描述当前和预报的大气状况的数据，这样的风速和方向测量结果；飞行路径数据；跟踪数据；雷达海拔数据；几何海拔数据；以及关于燃料消耗的数据。本机数据源16还可以包括能够检测火灾热量标记的至少一个热像传感器36。热像传感器36可以例如是位于A/C下面的天线罩（radome）内或以其它方式固定到A/C的MMW雷达或者前视红外相机。
图2是如依照本公开的示例性实施例所图示的在航空电子学显示系统10（图1）的操作期间在航空电子学显示设备14之一上生成的示例性CVS 40的屏幕截图。CVS 40一般与在图1中示出的3D航空电子学显示28对应，但是利用不同的参考数字来强调3D航空电子学显示28不需要在所有实施例中都采取CVS的形式。如在图2中指示的，以如从A/C驾驶舱的有利位置所看到的3D透视图的格式生成CVS 40。在另外的实施例中，CVS 40可以从其它有利位置生成，诸如本机A/C后面的虚拟追逐飞机的有利位置。组合两个图像以产生CVS 40：EVS图像42以及合成视觉主飞行显示（SV-PFD）的合成视觉系统（SVS）图像44。EVS图像42是与SVS图像44组合或者集成到SVS图像44中（例如，经缩放、对准并且与其混合）的较小的集中式图像，所述SVS图像44在范畴方面较大。利用由热像传感器36（图1）捕获的实时热成像数据来生成EVS图像42。相比较地，利用包含在地形数据库、导航数据库或者包括于存储器20（图1）中所存储的数据库22中的类似数据库内的信息来生成SVS图像44。
当在CVS 40上产生在视觉上指代由EVS图像42涵盖的CVS 40的区域的图形时，这样的图形一般地在本文中称为“EVS窗口”。这样的EVS窗口45的示例在图2中示出，并且产生为指代SVS图像44的边界的虚线框或者其它边界图形。附加地或替换地，光遮挡或者类似的视觉效果可以应用在CVS 40上示出的EFV图像42之上以在视觉上区分由图像42涵盖的显示区域与更宽阔的SVS图像44。因此，如本文中出现的那样，术语“EVS窗口”用来宽泛地指一个或多个图形元素或者视觉效果，其在视觉上区分由EVS图像（例如，EVS图像44）涵盖的显示区域与较大的显示图像，诸如CVS 40的SVS图像44。
除了以下描述的空中消防符号或图形之外，CVS 40还可以包括其它图形元素，所述其它图形元素在视觉上向飞行员或机组成员传达相关飞行参数。这样的附加图形元素在航空电子设备工业内是公知的，并且可以包括仅仅作为几个示例而列出的水平位置指示器（HSI）图形、姿态指引指示器（ADI）图形、空速指示器图形、海拔指示器图形、飞行路径向量（FPV）标记和大气压力读数。这些图形中的许多没有在图2中示出以避免使附图不必要地模糊不清。然而，在图2中针对上下文示出几个这样的图形，并且其包括FPV标记48和ADI图形50、52、54。在操作期间，FPV标记48跨CVS 40的FOV移动以指示本机A/C的当前飞行路径。类似地，酌情地更新ADI图形50、52、54以反映本机A/C的姿态中的改变。在所图示的示例中，ADI图形50、52、54包括以两个L形多边形的形式的ADI A/C符号50，零俯仰参考线52和俯仰带图形（pitch tape graphic）54。
CVS 40进一步生成为包括空中消防符号56，所述空中消防符号56在视觉上向飞行员（或者CVS 40的其他观看者）传达与本机A/C附近受火灾影响的地区相关的信息。在所图示的示例中，空中消防符号56包括表示多个主动易燃区域或者火灾区的图形。在CVS 40和SVS 场景44的当前FOV中示出七个火灾区，如由火灾区图形58（a）-（g）表示的。尽管此示例，但是取决于给定火灾分布，多个火灾区图形可以不总是出现在CVS 40上。例如，在结构火灾的情况下，这样的结构火灾消耗高层建筑物的一个或多个楼层，单个火灾区图形可以出现在描绘单一大火的CVS 40上。此外，航空电子学显示系统10依照火灾分布中的改变来修订CVS 40上的火灾区图形58，如由存储在存储器20（图1）内的火灾图的最新版本所指示的。因此，火灾区图形58（a）-（g）可以似乎在现实世界火灾分布随时间演化时合并、分离以及以其它方式变化。
位于热像传感器36的当前FOV内的火灾图形有利地生成为具有相对于位于传感器FOV外部但是在CVS 40的当前FOV内的那些火灾区图形变化的外观。例如，并且如在图2中指示的，包括在EVS图像42内并且由EVS窗口45涵盖的那些火灾区（或者火灾区部分）可以在视觉上表示由热像传感器36记录的实时热像数据，并且因而似乎主动地燃烧或者具有应用于其的类似火焰的动画。相比而言，位于EVS图像42外部的那些火灾区可以利用静态图形（例如，相对粗的边界线）表示，其被映射到SVS场景44的3D SVS地形上。特别地，考虑在图2中示出的火灾区图形58（b）。如可以看出，图形58（b）的最左侧部分驻留在EVS图像42外部，并且被绘制为以静态或非动画格式的粗边界线。相比较地，图形58（b）的最右侧部分延伸到EVS图像42中，并且生成为反映实时热传感器数据，其描绘了映射到3D SVS地形上的主动燃烧的火灾线。
以上文描述的方式，CVS 40使得飞行员能够快速地区分位于热像传感器36的当前FOV内（并且因而表示由传感器36捕获的实时热像数据）的所显示的火灾图的那些区域与位于当前传感器FOV外部（并且因而表示所存储的火灾图数据）的所显示的火灾图的那些区域。这在空中消防的上下文中高度有用。附加地，CVS 40为飞行员和其他机组成员提供A/C飞行环境的清楚、视觉表示，其可以在实际或现实世界状况之下与从A/C驾驶舱看到的视图显著地不同。这可以通过简要地比较在图2中示出的CVS 40的屏幕截图与对应的现实世界视图来领会，所述现实世界视图如从A/C驾驶舱看到并且在图3中示出。如图3中所示，现实世界驾驶舱视图由于当日时间（例如，夜间操作）、仪器气象状况、和/或显著数量的烟雾、灰烬或其它空中传播颗粒物质在围绕受火灾折磨的区域的空域内的存在而被差的可见性状况所模糊。
航空电子学显示系统10的实施例可以进一步生成一个或多个2D航空电子学显示，所述一个或多个2D航空电子学显示经增强以包括空中消防符号。2D航空电子学显示可以产生为竖直导航（VNAV）显示，诸如竖直位置显示（VSD）；水平导航（HNAV）显示，诸如2D移动图显示；多功能显示（MFD）等。进一步就这点进行说明，图4表示示例性HNAV显示70的屏幕截图，其可以由航空电子学显示系统10与诸如CVS 40的3D航空电子学显示（图2）并发地生成。本机A/C图标72指示由HNAV显示70涵盖的地理区域74内的本机A/C的当前水平位置（经度和纬度）。空中消防符号76进一步在HNAV显示70上产生，并且包括多个火灾区图形78，其表示HNAV显示70的FOV内的主动燃烧区域。此处，示出并且通过火灾区图形78（a）-（h）标识八个火灾区。火灾区图形78（a）-（h）可以通过阴影化、填充图案的应用或者类似的视觉效果而与包括在地理区域74内的其它地形区分。如果期望，火灾区图形78（a）-（h）的边界可以由相对粗的边界线划界或者以其它方式在视觉上在HNAV显示70上指代。
HNAV显示70还包括至少一个图形或图标80，所述至少一个图形或图标80标识包含在CVS显示40（图2）中的SVS图像44的FOV。图标80可以产生为包括两个楔形线图形82的三角形图标，所述两个楔形线图形82朝向本机A/C图标72收敛。在此示例中，楔形线图标82之间的角度指代SVS FOV的伸展和传感器FOV的伸展。在其中SVS FOV和传感器FOV的伸展变化的实施例中，图标80可以相应地变化。弧形虚线84进一步提供为在视觉上指代传感器FOV的距离或深度。三角形图标80延伸超过弧形虚线84以进一步涵盖经扩展的区域86。经扩展的区域86因而表示进一步在SVS图像44中示出并且由EVS窗口45涵盖，但是延伸超过热像传感器36的当前FOV的空间体积。航空电子学显示系统10的控制器12可以进一步在视觉上将位于传感器FOV内的火灾区的那些部分与位于传感器FOV外部但是在显示FOV内的火灾区的那些部分进行区分。例如，如在图4中通过交叉影线图案中的变化指示，驻留在传感器FOV内的火灾图的那些部分可以颜色编码为第一颜色（例如，红色或琥珀色）；在SVS FOV内但是在传感器FOV外部的火灾图的那些部分可以颜色编码为第二颜色（例如，琥珀色）；并且SVS FOV外部的火灾图的那些部分可以以第三颜色（例如，蓝色、白色或绿色）生成。在另外的实施例中，火灾图形的视觉外观中的不同变化可以在视觉上用于位于传感器FOV内的火灾图的那些地区，诸如对火灾区图形78（a）-（h）的不透明度或者透明度的改变。
继续参考图4，HNAV显示70生成为进一步包括火灾警报包络图形88，所述火灾警报包络图形88围绕本机A/C图标72并且可以以本机A/C图标72为中心。火灾警报包络图形88标识视觉火灾警报包络的边界，其围绕本机A/C并且其被指定为在可能的程度上应当防止到其中的火灾侵占的火灾缓冲或指定的无火灾区。在某些实施例中，由图形88（图4）表示的火灾警报包络可以通过围绕A/C的当前水平位置的预定半径来限定。在此情况下，半径可以基于A/C类型、A/C部件的热耐受性以及其它因素来选择。在其它实施例中，火灾警报包络可以具有更加复杂的对称或非对称3D形状。附加地或者替换地，火灾警报包络的边界可以响应于任何数目的动态因素中的改变而主动地调整，诸如，局部温度、风速和/或火灾传播参数（例如，所测量或预测的火灾传播速度和方向）。在某些情况下，火灾警报包络的边界还可以基于A/C位置（海拔、纬度和经度）来调整。关于海拔，特别地可以在调整火灾警报包络边界方面考虑本机A/C的当前地平面之上（AGL）海拔以适应地形高度中的变化。在更进一步的实施例中，火灾警报包络的形状和/或尺度（dimension）可以通过飞行员输入、通过A/C所有者、通过原始装备制造商（OEM）或者其它这样的实体而可调整。在其中表示火灾警报包络的边界的图形产生于HNAV显示70（或另一航空电子学显示）上的实施例中，这样的图形可以重复地或者连续地调整以反映对火灾警报包络边界的这样的更改。因而，在某些实施例中，在图4中示出的火灾警报包络图形88的半径和/或形状可以酌情地改变或变化以实时地反映对火灾警报包络边界的任何调整。
在由航空电子学显示系统10生成的一个或多个航空电子学显示上产生的火灾警报包络图形的外观将在实施例之中变化。在图4中示出的实施例中，将火灾警报包络图形88生成为圆形标记，所述圆形标记可以叠覆有部分透明的图案或者填充颜色。在某些实现中，火灾警报包络图形88的外观可以酌情地修改以生成在空中消防的上下文中有用的视觉警报。例如，当航空电子学显示系统10检测到火灾相关警报事件的发生时，火灾警报包络图形88的阴影可以从预建立的信息颜色（例如，白色或绿色）转变到预建立的提醒或警告颜色（例如，琥珀色或红色）。例如，如果确定火灾已经侵占到由图形88表示的火灾警报包络中，则航空电子学显示系统10可以在HNAV显示70上生成这样的视觉警报。附加地或者替换地，当确定在没有不合期望的火灾暴露（诸如，到由图形88表示的火灾警报包络中的火灾侵占）的情况下本机A/C不再可以在向前的方向上前进或者继续在当前飞行路径上前进（如果在旋翼A/C的情况下的显著偏航）时，航空电子学显示系统10可以生成这样的警报。
航空电子学显示系统10可以基于当前A/C位置、A/C飞行参数（例如，航迹、空速、海拔等）、当前风速和方向测量结果、地形拓扑、由所存储的火灾图指示的火灾分布、火灾向量信息（例如，火灾扩散的速率和方向）等来确定是否满足以上描述的警报状况。在另外的实施例中，航空电子学显示系统10可以以不同的方式在HNAV显示70（图4）和/或CVS 40（图2）上生成视觉警报。例如，并且简要地返回到图2，可以在CVS上产生指示警报状况并且也许建议响应动作（例如，旋翼A/C的爬升）的文本通告90。如果期望如此的话，还可以与这样的视觉警报结合地产生各种其它听得见的和/或触觉警报。在更进一步的实施例中，多个火灾警报包络可以建立在本机A/C周围并且用来在由航空电子学显示系统10生成的（多个）航空电子学显示上生成一系列分等级的警报，其取决于火灾警报状况的紧迫性而在严重性方面变化。
当位于受火灾影响的区域内或者飞到受火灾影响的区域中时，航空电子学显示系统10的实施例可以进一步监视对本机A/C可用的火灾逃离路线。在一个实施例中，航空电子学显示系统10连续地监视至少一个基本上水平的火灾逃离路线的可用性；也就是说，对A/C可用的火灾逃离路线或路径，这避免了到火灾（或者到由火灾引起的高度升高的热量水平）的不合期望的A/C暴露，其不要求本机A/C爬升多于阈值的量。作为示例，航空电子学显示系统10可以通过重复地绘图或者绘制所预计的水平路径来建立这样的基本上水平的火灾逃离路线，其从本机A/C的当前位置延伸到无火灾区，并且其避免了到上面描述的火灾警报包络中的火灾侵占。在连续地寻求和监视这样的基本上水平的火灾逃离路线的连续可用性方面，航空电子学显示系统10的控制器12可以考虑各种不同的因素或参数，诸如由火灾图路线指示的当前火灾分布、火灾警报包络的边界、风方向和速度、附近的飞行障碍物、升高的地形拓扑、防火道（例如，水体或者没有植物的区域）以及其它这样的信息。附加地，航空电子学显示系统10可以进一步考虑所预报的天气状况和火灾参数，诸如基于当前火灾位置、风速度和方向、火灾移动的最近方向和速度、地形拓扑以及本机A/C附近的任何防火道而到不久的将来中所预计的火灾分布。
当由航空电子学显示系统10的控制器12标识至少一个令人满意的基本上水平的火灾逃离路线时，在视觉上标识火灾逃离路线的对应图形可以呈现在由系统10生成的航空电子学显示中的一个或多个上。在HNAV显示70上产生的火灾逃离路线图形92的示例在图4中示出并且生成为编码到信息颜色（例如，白色或绿色）的虚线颜色。在另外的实施例中，火灾逃离路线图形92可以生成为具有不同的外观（例如，走廊的外观）和/或可以产生在不同的航空电子学显示上；例如，除了产生在HNAV显示70上的图形92之外或者代替产生在HNAV显示70上的图形92，指代火灾逃离路线的图形也可以生成在CVS 40上。此外，当期望在HNAV显示70上产生视觉警报时，火灾逃离路线图形92的外观可以选择性地修改；例如，当满足以上描述的警报状况时，火灾逃离路线图形92的颜色可以转变到预建立的警告或提醒颜色。最后，在其中通过航空电子学显示系统10来标识多个基本上水平的火灾逃离路线的实施例中，可以在HNAV显示70上呈现单个优选的或者优化的火灾逃离路线以防止显示杂乱。这样的优选火灾逃离路线可以基于任何数目的准则来选择，诸如所估计的飞行员工作负载、燃料效率、到其它A/C的接近、本机A/C和火灾区之间的横向分离等。
由航空电子学显示系统10（图1）生成的一个或多个航空电子学显示可以被增强为包括更进一步的空中消防符号或图形。这样的附加消防符号可以包括局部火灾温度的视觉指示，如由存储在存储器20中的火灾图的最近版本指示。在一个实施例中，可以利用颜色编码来指示火灾区的平均温度；例如，如在图2中通过不同的交叉影线图案指示，位于CVS 40的左下角中的火灾区图形58（a）可以以相对于火灾区图形58（b）-（e）的不同的颜色来生成以指代由图形58（a）涵盖的区域具有比由图形58（b）-（e）涵盖的区域所具有的更高的平均温度。（多个）航空电子学显示还可以生成为包括指示火灾移动的符号，诸如火灾传播的速度和方向。火灾传播指示器可以生成为反映所测量的火灾传播度量（metrics）、预报的火灾传播或者其组合。这样的图形的示例在图4中示出，其中箭头94指代用于由火灾区图形78（c）表示的火灾主体的火灾移动的方向（如由箭头取向指示）和速度（如由箭头大小指示）。这样的在视觉上传达的火灾传播信息可以帮助飞行员预期相对于本机A/C位置的火灾移动并且相应地进行计划。
更进一步的空中消防符号可以产生在HNAV显示70上、CVS 40上和/或另一航空电子学显示上。例如，图形（例如，进一步在图4中示出的阴影区域96）可以提供成对由空中传播颗粒物质（诸如，烟雾或灰烬）的相对密集云占据的空域区域进行划界。这可以在计划空中消防操作方面对于飞行员有用，因为密集的空中传播颗粒物质的这样的区域由本机A/C合期望地避免；例如，以维持从A/C驾驶舱的可见性和/或避免A/C引擎吞入过量的外来物（FOD）。如果期望的话，指示热传感器范围限制的图形可以产生在CVS 40和/或HNAV显示70上；例如，标识横向和竖直传感器范围限制的文本通告98可以产生在CVS 40的SVS窗口45中，如图2中所示。作为更进一步的可能性，指代水资源的位置的图形100（图4）可以在HNAV显示70和/或CVS 40上标识。类似地，如果例如这样的水资源位于当前显示FOV外部的话，则附近水资源的位置可以在HNAV显示70上指示。在图4中进一步示出的箭头图形102展示了此可能性。附近水资源的位置可以通过从包括在数据库22中的地形数据库召回此信息、利用热像传感器36、经由数据链路子系统24接收的数据或者以另一方式来确定。
前述内容因而已经提供了用于在航空电子学显示上生成空中消防符号的航空电子学显示系统的多个实施例，其增强了空中消防操作期间的飞行员态势感知和决策制定。在实施例中，航空电子学显示系统包括航空电子学显示设备、配置成检测本机外部的热像数据的热像传感器（例如，红外相机或MMW雷达设备）、以及可操作地耦合到航空电子学显示设备和热像传感器的控制器。在显示系统的操作期间，控制器配置成：（i）编制本机A/C附近受火灾影响的区域的火灾图；以及（ii）在航空电子学显示设备上生成第一航空电子学显示，包括表示热像传感器的FOV和热像传感器的FOV外部的火灾图的部分的符号。在实施例中，控制器可以通过在热像传感器的FOV跨受火灾影响的区域扫描时记录和编制热像数据来编制火灾图。火灾图还可以从外部源提供的热成像数据来编制，所述外部源诸如其它载人A/C、无人A/C或卫星。航空电子学显示可以是3D航空电子学显示，诸如包括指代传感器FOV的EVS窗口的CVS显示。附加地或者替换地，航空电子学显示系统可以生成2D航空电子学显示，诸如HNAV显示，其包括表示传感器FOV的楔形线或其它三角形图形。
虽然已经在前面的具体实施方式中呈现了至少一个示例性实施例，但是应当领会到，存在大量变化。还应当领会到，一个或多个示例性实施例仅是示例，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，前面的具体实施方式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道路图。可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置方面作出各种改变，而没有脱离如在随附权利要求中阐述的本发明的范围。
Claims (15)
1.一种飞行器机载的航空电子学显示系统（10），所述航空电子学显示系统包括：
航空电子学显示设备（14）；
热像传感器（36），配置成检测飞行器外部的热像数据；以及
控制器（12），可操作地耦合到航空电子学显示设备和热像传感器，所述控制器配置成：
至少部分地基于由热像传感器提供的热像数据来编制飞行器附近受火灾影响的区域的火灾图；以及
在航空电子学显示设备上生成第一航空电子学显示（28、32、40、70），所述第一航空电子学显示（28、32、40、70）包括表示热像传感器的传感器视场（FOV）和传感器FOV外部的火灾图的部分的图形（45、80）。
2.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）还配置成：
生成图形（58、78），所述图形（58、78）表示由热像传感器（36）当前检测且位于传感器FOV内的火灾；以及
将表示由热像传感器当前检测的火灾的图形产生成相对于传感器FOV外部的火灾图的图形表示部分具有变化的外观。
3.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成将第一航空电子学显示（28、40）生成为具有指示传感器FOV的窗口（45）的三维（3D）显示。
4.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成将第一航空电子学显示（32、70）生成为二维显示，所述二维显示包括：
表示飞行器的当前位置的飞行器图标（72）；以及
具有关于飞行器图标的固定位置且指示传感器FOV的伸展和范围的图形（80）。
5.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），还包括耦合控制器（12）的数据链路子系统（24），所述控制器还配置成利用经由数据链路子系统从一个或多个外部源接收的热成像数据来选择性地更新火灾图。
6.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）还配置成：
建立围绕飞行器的火灾警报包络的边界；以及
在第一航空电子学显示（28、32、40、70）上生成表示当前飞行器位置（72）和火灾警报包络（88）的符号。
7.权利要求6所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成至少部分地基于当前飞行器位置、当前风速和邻近飞行器的局部火灾温度中的一个或多个来调整火灾警报包络的边界。
8.权利要求6所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成当火灾侵占到火灾警报包络中时，在第一航空电子学显示（28、32、40、70）上生成视觉警报（90）。
9.权利要求6所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成当确定飞行器在当前海拔下的向前移动将导致火灾到火灾警报包络中的侵占时，在第一航空电子学显示（28、32、40、70）上生成视觉指示。
10.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）还配置成：
利用火灾图建立基本上水平的火灾逃离路线是否对飞行器可用；以及
如果建立基本上水平的火灾逃离路线对飞行器可用，则在第一航空电子学显示（28、32、40、70）上生成表示基本上水平的火灾逃离路线的图形（92）。
11.权利要求10所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）还配置成配置成当确定基本上水平的火灾逃离路线当前对飞行器不可用时，则在第一航空电子学显示（28、32、40、70）上生成视觉警报（90）。
12.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成在航空电子学显示（28、32、40、70）上生成指示预报的火灾传播的符号（94）。
13.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中控制器（12）配置成将第一航空电子学显示（28、32、40、70）生成为包括热像传感器（36）的横向和竖直限制的视觉指示（98）。
14.权利要求1所述的航空电子学显示系统（10），其中第一航空电子学显示（28、32、40、70）包括三维（3D）航空电子学显示（28、40），其中控制器（12）还配置成与3D航空电子学显示并发地生成二维航空电子学显示（32、70），并且其中控制器将二维航空电子学显示生成为包括表示3D显示的FOV和传感器FOV的图形（100）。
15.一种由航空电子学显示系统（10）实施的方法，所述航空电子学显示系统（10）包括航空电子学显示设备（14）、具有传感器视场（FOV）的热像传感器（36）、以及可操作地耦合到航空电子学显示设备和热像传感器的控制器（12），所述方法包括：
在控制器处，建立飞行器附近受火灾影响的区域的火灾图；
在传感器FOV跨受火灾影响的区域移动时，利用从热像传感器接收的热像数据来更新火灾图；以及
在航空电子学显示设备上生成第一航空电子学显示（28、32、40、70），所述第一航空电子学显示（28、32、40、70）包括表示传感器FOV和传感器FOV外部的火灾图的部分的图形（45、80）。
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