CN110550219A - 用于使显示系统对故障的灵敏度降低的装置和方法 - Google Patents

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CN110550219A CN201910416192.7A CN201910416192A CN110550219A CN 110550219 A CN110550219 A CN 110550219A CN 201910416192 A CN201910416192 A CN 201910416192A CN 110550219 A CN110550219 A CN 110550219A
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Abstract

本发明涉及用于使显示系统对故障的灵敏度降低的装置和方法。减敏装置(1)包括：获取模块(3)，获取模块用于获取飞行器的当前飞行参数；生成模块(4)，所述生成模块用于生成描绘飞行符号体系的第一图像，所述飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线；生成模块(5)，生成模块用于生成描绘所述飞行器所飞越的地形的地貌的第二图像；生成模块(6)，生成模块用于生成包括由分割线分开的至少两个部分的第三图像(I3)；生成模块(7)，生成模块被配置为通过依次叠加所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像来生成第四图像，所述第一图像放置在前景中；以及传输模块(8)，传输模块被配置为向用户装置(9)传输表示所述第四图像的信号。

Description

用于使显示系统对故障的灵敏度降低的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于使显示系统、特别是被配置为将合成形貌显示为用于飞行和导航符号体系的背景图像的主飞行显示器对故障的灵敏度降低的装置和方法。
背景技术
主飞行显示器(PFD)通常显示描绘飞行和导航符号体系的图像，该飞行和导航符号体系由控制和显示系统(CDS)或由电子仪器系统(EIS)生成。并行地，合成视觉系统(SVS)生成描绘由飞行器飞越的地形的拓扑的图像。最近的此图像放置在描绘飞行和导航符号体系的图像的背景中。此显示器也可以设置在比如平视显示器(HUD)等显示器表面上。此表面对应于位于飞行员的外部视野中的显示飞行信息的透明表面。
此显示器增强了飞行员关于飞行器的地理位置、飞行器相对于其飞过的地形的位置以及飞行器相对于进场轨迹以便着陆的相对位置的情境感知。
然而，如果例如在由SVS进行处理的期间俯仰数据或高度数据被破坏(改变)，则此显示器可能会出现故障。这些故障可能导致显示器中所飞越地形的拓扑向下或向上移位。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种故障减敏方法和装置同时如果拓扑发生移位则限制飞行员的负荷来克服这些缺点。
为此，本发明涉及一种用于使被配置为显示地形的合成表示的飞行器显示系统对故障的灵敏度降低的方法。
根据本发明，所述减敏方法包括以下步骤：
-获取步骤，所述获取步骤由获取模块实施，包括获取环境数据和所述飞行器的当前飞行参数，所述当前飞行参数至少包括姿态、高度、三维位置以及航向；
-第一生成步骤，所述第一生成步骤由第一生成模块实施，包括生成描绘飞行符号体系的第一图像，所述飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线，所述第一图像指示相对于所述飞行器的零俯仰角的俯仰角，所述零俯仰参考线表示所述飞行器的所述零俯仰角，所述第一图像至少基于所述姿态而生成；
-第二生成步骤，所述第二生成步骤由第二生成模块实施，包括至少基于所述姿态、所述航向、所述三维位置以及所述环境数据生成第二图像，所述第二图像描绘所述飞行器所飞越的地形的形貌；
-第三生成步骤，所述第三生成步骤由第三生成模块实施，包括生成第三图像，所述第三图像包括由基于所述飞行器的姿态来确定的分割线分开的至少两个部分，第一部分包括具有表示第一颜色范围的值的像素，第二部分包括具有表示第二颜色范围的值的像素；
-第四生成步骤，所述第四生成步骤由第四生成模块实施，包括通过依次将所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像叠加来生成第四图像，所述第一图像被放置在前景中，使得当所述第二图像中所示的所飞越地形的形貌由于故障而向下移位时，所述第三图像的所述第二部分在所述第四图像中可见，从而突出显示所述故障；
-传输步骤，所述传输步骤由传输模块实施，包括向用户装置传输表示所述第四图像的信号。
因此，借助于由第三生成模块生成的第三图像，当所飞越地形的形貌向下移位时，可以通过在显示器上出现的所述第三图像的第二部分来突出显示故障。
根据一个特征，所述第二生成步骤包括以下子步骤：
-第一确定子步骤，所述第一确定子步骤由第一确定子模块实施，包括至少基于所述姿态、所述三维位置、所述航向以及所述环境数据来确定所述飞行器所飞越地形的形貌；
-第一赋予子步骤，所述第一赋予子步骤由第一赋予子模块实施，包括将至少一个像素值赋予形成所述第二图像的一部分的第一像素集，所述一个或多个像素值表示所述飞行器所飞越地形的形貌；
-第二赋予子步骤，所述第二赋予子步骤由第二赋予子模块实施，包括将表示透明像素的值赋予形成所述第二图像的一部分的第二像素集，所述第二像素集对应于所述第二图像的其像素不属于所述第一像素集的像素集。
根据另一特征，所述第三生成步骤包括以下子步骤：
-第二确定子步骤，所述第二确定子步骤由第二确定子模块实施，包括基于所述零俯仰参考线来确定所述分割线的位置，所述分割线平行于所述零俯仰参考线，当在所述第四生成步骤中将所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像叠加时，所述第三图像的所述第二部分至少部分地对应于所述第二图像中表示的所述飞行器所飞越的地形的形貌；
-添加子步骤，所述添加子步骤由添加模块实施，包括将指示出错的指示性元素添加到所述第三图像的所述第二部分，以便明确地发信号报告所述故障，当所述第二图像中示出的所飞越地形的形貌由于所述故障而向下移位时，此指示性元素在所述第四图像中可见。
根据第一实施例，所述分割线布置在与所述飞行器的零俯仰角相对应的位置；
并且所述指示性元素相对于所述分割线布置在与某一俯仰角相对应的距离处，所述俯仰角对应于当所述飞行器以最大高度飞行时由所述飞行器的所述零俯仰角与自然地平线之间的差限定的角度。
根据第二实施例，所述分割线相对于所述飞行器的零俯仰角位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角等于当所述飞行器以最大高度飞行时所述飞行器的所述零俯仰角与自然地平线之间的差。
根据第三实施例，所述分割线相对于所述飞行器的零俯仰位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角取决于所述飞行器的高度。
根据第四实施例，所述分割线的厚度等于某一俯仰角，所述俯仰角由当所述飞行器以最大高度飞行时所述飞行器的零俯仰角与自然地平线之间的差限定，所述分割线包括沿着所述厚度呈现出值梯度的像素，所述值梯度处于等于表示与所述第三图像的所述第一部分相邻的第一行像素的第一颜色范围的值的值和等于表示与所述第三图像的所述第二部分相邻的第二行像素的第二颜色范围的值的值之间，所述第一行像素布置在与所述飞行器的所述零俯仰角相对应的位置。
根据第五实施例，所述分割线相对于所述飞行器的零俯仰角位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角等于所述飞行器的所述零俯仰角与地平线之间的差，基于当所述飞行器以最大高度飞行时由所述第二图像中表示的所述地形的形貌的最大视野限定的预定距离来确定所述地平线。
根据第六实施例，所述分割线相对于所述飞行器的零俯仰位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角取决于所述飞行器的高度并取决于预定距离，所述预定距离由所述第二图像中表示的所述地形的形貌的最大视野限定。
根据第七实施例，所述分割线的厚度等于某一俯仰角，所述俯仰角由自然地平线与取决于预定距离的地平线之间的差限定，所述预定距离由所述第二图像中表示的所述地形的形貌的最大视野限定，所述分割线包括呈现出表示第三颜色范围的值的像素，所述分割线相对于所述飞行器的零俯仰位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角等于所述零俯仰角与所述自然地平线之间的差。
根据第八实施例，所述分割线相对于所述飞行器的零俯仰位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角取决于所述飞行器的高度减去所述飞行器所飞越地形的高度并且取决于预定距离，所述预定距离由所述第二图像中表示的所述地形的形貌的最大视野限定。
另外，如果所述飞行器自身处于下列取向之一：
-在着陆阶段的最终进场，
-在起飞阶段
-在复飞阶段，
则所述所飞越地形的高度等于在前述情形之一中所飞越地形的当前高度，
否则，所述所飞越地形的高度假定为零。
根据第九实施例和第十实施例，所述所飞越地形的高度等于在圆柱体区段内所述飞行器所飞越地形的最小高度，所述圆柱体以所述飞行器为中心，所述圆柱体区段的半径等于所述预定距离并且具有所述最大视野的孔径角。
本发明还涉及一种用于使被配置为显示地形的合成表示的飞行器(AC)显示系统对故障的灵敏度降低的装置。
根据本发明，所述装置包括以下模块：
-获取模块，所述获取模块被配置为获取环境数据和所述飞行器的当前飞行参数，所述当前飞行参数至少包括姿态、高度、三维位置以及航向；
-第一生成模块，所述第一生成模块被配置为生成描绘飞行符号体系的第一图像，所述飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线，所述第一图像指示相对于所述飞行器的零俯仰角的俯仰角，所述零俯仰参考线表示所述飞行器的所述零俯仰角，所述第一图像至少基于所述姿态和所述高度而生成；
-第二生成模块，所述第二生成模块被配置为至少基于所述姿态、所述航向、所述三维位置以及所述环境数据生成第二图像，所述第二图像描绘所述飞行器所飞越的地形的形貌；
-第三生成模块，所述第三生成模块被配置为生成第三图像，所述第三图像包括由基于所述飞行器的姿态来确定的分割线分开的至少两个部分，第一部分包括具有表示第一颜色范围的值的像素，第二部分包括具有表示第二颜色范围的值的像素；
-第四生成模块，所述第四生成模块被配置为通过依次将所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像叠加来生成第四图像，所述第一图像被放置在前景中，使得当所述第二图像中所示的所飞越地形的形貌由于故障而向下移位时，所述第三图像的所述第二部分在所述第四图像中可见，从而突出显示所述故障；
-传输模块，所述传输模块被配置为向用户装置传输表示所述第四图像的信号。
本发明还涉及一种飞行器，特别是运输机，所述飞行器包括如上所述的故障减敏装置。
附图说明
通过阅读参照附图提供的描述，本发明及其特征和优点将变得更加清楚，在附图中：
-图1示意性地示出了故障减敏装置的一个实施例；
-图2示意性地示出了故障减敏方法的一个实施例；
-图3示出了在第一图像、第二图像和第三图像叠加之后在显示装置上显示的图像；
-图4示出了在低空飞行的飞行器的侧视图、以及包括处于叠加状态的第一图像和第二图像的显示器；
-图5示出了在高空飞行的飞行器的侧视图、以及包括处于叠加状态的第一图像和第二图像的显示器；
-图6示出了其SVS的可见度受限的飞行器的侧视图、以及包括处于叠加状态的第一图像和第二图像的显示器；
-图7示出了在呈现出非零高度的地形上飞行且其SVS的可见度受限的飞行器的侧视图、以及包括处于叠加状态的第一图像和第二图像的显示器；
-图8根据一些实施例在左侧示出了显示符号体系的第一图像并且在右侧示出了第三图像；
-图9根据另一实施例在左侧示出了显示符号体系的第一图像并且在右侧示出了第三图像；
-图10根据另一实施例在左侧示出了显示符号体系的第一图像并且在右侧示出了第三图像；
-图11根据另一实施例在左侧示出了显示符号体系的第一图像并且在右侧示出了第三图像；
-图12示出了发生故障时的第四图像；
-图13示出了在呈现出非零高度的地形上飞行的飞行器的透视图、以及表示SVS的视野的圆柱体区段；
-图14示出了分成子区段的圆柱体区段的截面视图；
-图15示出了在非零高度的地形上飞行的飞行器的侧视图、以及沿着最大视野的预定距离的地点，对于这些地点而言地形表观角(angle de terrain apparent)已被确定；
-图16示出了在非零高度的地形上飞行的飞行器的透视图，目的是针对圆柱体区段和某一地点确定地形表观角；
-图17在左侧示出了显示子区段的地形表观角的第一图像并且在右侧示出了基于最小地形表观角而生成的第三图像；
-图18示出了根据一个变型的指示性元素的定位；
-图19示出了根据另一变型的指示性元素的定位。
具体实施方式
图2示出了用于使飞行器AC的显示系统(DISP)9对故障的灵敏度降低的装置1的一个实施例。在说明书的其余部分中，用于使显示系统对故障的灵敏度降低的装置1将被称为减敏装置。
显示系统9被配置为显示地形的合成表示。显示系统9可以对应于主飞行显示器PFD或平视显示器HUD表面。
装载在飞行器AC上的减敏装置1包括被配置为获取飞行器AC的当前飞行参数和环境数据的获取模块ACQ(也称为“用于获取的模块”)3。
获取模块3获取由传感器SENS1、SENS2、SENS3、SENS4、...、SENSn 2测量的飞行参数。获取模块3获取飞行器AC的至少一个当前姿态、飞行器的当前高度、飞行器的当前三维位置、飞行器AC的当前航向以及当前环境数据。环境数据例如对应于与所飞越地形有关的数据、与一条或多条跑道有关的数据或与飞行器AC可能遇到的障碍有关的数据。
减敏装置1还包括被配置为生成描绘飞行符号体系的图像I1的生成模块4GEN2(也称为“用于生成的模块”)。飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线10。此第二图像I1指示了相对于飞行器AC的零俯仰角的俯仰角。零俯仰参考线10表示飞行器AC的零俯仰角。因此，地平线与零俯仰参考线10之间的距离表示相对于飞行器AC的零俯仰角的俯仰角。基于至少与飞行器AC的当前姿态相对应的当前飞行参数生成图像I1。图像I1包括像素集。表示符号体系的像素具有表示显示在图像I1中的颜色的值。该像素集中的其他像素具有表示透明(无色)像素的值。生成模块4可以包括在CDS/EIS中。
减敏装置1进一步包括被配置为生成描绘由飞行器AC飞越的地形15的形貌的图像I2的生成模块GEN1 5。基于当前飞行参数生成形貌，这些当前飞行参数至少对应于飞行器AC的姿态、飞行器AC的航向、飞行器AC的三维位置以及环境数据。环境数据允许知晓所飞越地形15的形貌内包括的各个元素。姿态、航向和三维位置允许从飞行员的视角示出基于环境数据确定的形貌。因此，图像I2描绘了所飞越地形的形貌和天空。所飞越地形的形貌和天空被地平线18分开。
例如，对于主飞行显示器PFD，天空由蓝色颜色集表示，并且地形的形貌由绿色、棕色和/或白色颜色集表示。
例如，对于平视显示器HUD表面，天空是透明的，并且地形的形貌是单色的。地形的形貌的颜色可以是绿色的。
因此，当图像I1叠加在图像I2上时，相对于符号体系在背景中示出了该形貌。
减敏装置1还包括被配置为生成图像I3的生成模块GEN3 6，该图像包括由分割线11分开的至少两个部分，该分割线根据飞行器AC的姿态、特别是根据飞行器AC的滚转角和俯仰角来确定。部分13包括具有表示第一颜色范围的值的像素，而部分14包括具有表示第二颜色范围的值的像素。
颜色范围可以对应于单色或颜色集。
例如，对于主飞行显示器PFD，第一颜色范围对应于蓝色颜色，使得部分13的颜色接近天空的颜色。第二颜色范围对应于棕色颜色，使得部分14的颜色接近地形的形貌的颜色。
根据另一示例，对于主飞行显示器PFD，第一颜色范围对应于表示天空的颜色集，比如蓝色梯度。第二颜色范围对应于表示地形的形貌的颜色集，比如棕色颜色集。
根据一个示例，对于平视显示器表面，第二颜色范围对应于绿色颜色集。
形成减敏装置1的一部分的生成模块GEN4 7被配置为通过依次叠加图像I1、图像I2和图像I3来生成图像I4(图3)。图像I1位于前景中。有利地，图像I1、I2、I3和I4具有相同的像素尺寸，使得它们可直接叠加。
形成减敏装置1的一部分的传输模块TRANS(也称为“用于传输的模块”)8被配置为向比如显示系统等用户装置9传输表示图像I4的信号。
有利地，生成模块5包括确定子模块DET1(也称为“用于确定的模块”)51，该确定子模块被配置为至少基于姿态、三维位置、航向以及环境数据来确定由飞行器AC飞越的地形的形貌。
形成生成模块5的一部分的赋予子模块ASSIGN1(也称为“用于指配的模块”)52被配置为将至少一个像素值赋予形成图像I2的一部分的像素集(图3)。赋予该像素集的该一个或多个像素值表示由飞行器AC飞越的地形15的形貌。图像I3的部分13的第一颜色范围对应于与图像I2的形貌的一种或多种颜色接近的一种或多种颜色。
形成减敏装置1的一部分的赋予子模块ASSIGN2 53被配置为将表示透明像素的值赋予形成图像I2的一部分的像素集16。像素集16对应于来自图像I2的其像素不属于像素集15的像素集。
因此，借助于像素集16的这些像素的透明度，图像I3可以相对于已叠加的图像I1和I2出现在背景中。借助于像素集16的像素的透明度，仅出现图像I3的与来自图像I2的像素集16对应的部分。根据像素集16的大小，出现部分13和可能的部分14的至少一部分。
生成模块6可以包括确定子模块DET2 61，该确定子模块被配置为基于飞行器AC的姿态来确定分割线11的位置。当所有图像I1、I2和I3都已叠加时，分割线11平行于零俯仰参考线10。当图像I1、图像I2和图像I3由生成模块7叠加时，图像I3的部分14至少部分地对应于在第二图像I2中描绘的由飞行器AC所飞越地形15的形貌。
根据一个变型实施例，确定子模块61可以包括在CDS/EIS内。
根据另一变型实施例，确定子模块61可以包括在除CDS和EIS之外表现出相当的完整性的系统中。
形成生成模块6的一部分的添加模块ADD(也称为“用于添加的模块”)62被配置为向图像I3的部分14添加指示出错的指示性元素12。指示性元素可以对应于表示出错的缩略词、图形、文本或任何其他元素。例如，指示性元素对应于比如“SVS失效”的文本。
因此，当显示器上所飞越地形15的拓扑由于数据损坏而向下移位时，出现指示生成模块5处理某些数据(比如俯仰和高度数据)中的故障的指示性元素12(图12)。当所飞越地形15的拓扑没有移位时，指示性元素12被图像I2中所飞越地形15的拓扑隐藏。
图4示出了在低空飞越地形的飞行器AC、以及趋向于在该飞行器AC的不具有减敏装置1的显示系统中显示的图像I5。图5示出了在高空飞越地形的飞行器AC、以及趋向于在该飞行器AC的显示系统中显示的图像I5。由于地球T的曲率，如果分割线11被放置在对应于零俯仰角的位置，则即使没有故障也可能出现指示性元素12。
以下四个实施例提供了用于处理地球T曲率的解决方案。
根据第一实施例(图8)，分割线11布置在对应于飞行器AC的零俯仰角的位置。然而，指示性元素12相对于分割线11布置在对应于俯仰角Δ0的距离处，该俯仰角对应于飞行器AC以最大高度飞行时飞行器AC的零俯仰角与自然地平线之间的差限定的角度。自然地平线对应于在给定高度处从飞行器可见的地平线。
例如，下面的方程允许在考虑地球T的曲率的同时根据飞行器AC的高度来获得俯仰角Δ0：
其中，高度英尺是飞行器AC的高度(单位为英尺)(1英尺约等于0.305m)。
因此，如果假设飞行器AC的最大高度为50000英尺(约15240m)，则俯仰角等于Δ0等于1.71°。因此，指示性元素12位于分割线11下方对应于1.71°的俯仰角Δ0的距离处。
根据第二实施例，分割线11相对于飞行器AC的零俯仰位置布置在俯仰角Δ0处。当飞行器(AC)在飞行器AC的最大高度飞行时，俯仰角Δ0等于飞行器(AC)的零俯仰角与自然地平线之间的差。因此，俯仰角Δ0使得当飞行器AC在最大高度飞行时，所示的分割线11位于自然地平线的位置。允许对分割线11进行定位的俯仰角可以使用第一实施例中描述的方程来确定。
在这个实施例中，指示性元素12可以“固定”在分割线11下方。例如，指示性元素12可以放置在远离分割线11一到五个像素之间的距离处。
根据第三实施例，分割线11相对于飞行器AC的零俯仰位置布置在俯仰角Δ0处，该俯仰角取决于飞行器AC的高度。
在这个实施例中，分割线11的位置是动态的并且随着飞行器AC的高度而变化。用于确定分割线的位置的方程可以与第一实施例中描述的方程相同，其中飞行器AC的高度高度英尺是可变的。可以使用其他方程。例如，其他方程可以考虑地球T的半径或大气衍射效应。指示性元素12可以“固定”在分割线11下方。例如，指示性元素12可以放置在远离分割线11一到五个像素之间的距离处。
根据第四实施例(图10)，分割线11的厚度E等于由飞行器AC在最大高度飞行时飞行器AC的零俯仰角与自然地平线之间的差限定的俯仰角。分割线11包括呈现出沿着厚度E的值梯度的像素，该值梯度处于等于表示与图像I3的部分13相邻的第一行像素的第一颜色范围的值的值和等于表示与图像I3的部分14相邻的第二行像素的第二颜色范围的值的值之间。第一行像素布置在与飞行器AC的零俯仰角相对应的位置。
除了地球T的曲率之外，还考虑由SVS造成的视野21(图13)的限制也可以是有利的。图6示出了飞越地形的飞行器AC、以及趋向于在该飞行器AC的显示系统中显示的图像I5。因为由SVS造成的视野21的限制，形貌15的地平线18向下移位。因此，指示性元素12趋向于暴露出，原因是即使没有故障，地形15的所显示形貌太低而不能隐藏指示性元素12。
以下三个实施例提供了用于处理地球T的曲率以及SVS的视野21的限制的解决方案。
根据第五实施例(图9)，分割线11相对于飞行器AC的零俯仰角位置布置在俯仰角Δ0处，该俯仰角等于飞行器AC的零俯仰角和地平线之间的差。此地平线基于由图像I2中描绘的地形15的形貌的最大视野21限定的预定距离17来确定。当飞行器AC以最大高度飞行时确定此俯仰角Δ0。预定距离17对应于由于SVS而受到视野21限制的飞行器AC的前方可见度的最大距离。
在这个实施例中，指示性元素12可以“固定”在分割线11下方。例如，指示性元素12可以放置在远离分割线11一到五个像素之间的距离处。
例如，下面的等式允许在考虑地球T的曲率和视野21的限制的同时根据飞行器AC的高度来获得俯仰角Δ0：
其中：
-高度英尺是飞行器AC的高度(单位为英尺)(1英尺约等于0.305m)；
-SVS范围NM是预定距离17(单位为海里)；
-A、B和C是常数。
非限制性地，常数A等于0.3048，常数B等于1852，并且常数C等于1.23。
因此，该方程对应于分段定义的函数。对于高于最大预定高度的高度高度英尺，俯仰角Δ0取决于飞行器AC的高度高度英尺和预定距离17。对于低于最大预定高度的高度，俯仰角Δ0仅取决于飞行器AC的高度高度英尺。
因此，如果假设飞行器AC的最大高度等于50000英尺(约15240m)并且预定距离17等于50海里(约92.6km)，则俯仰角Δ0等于9.35°。分割线11相对于零俯仰角定位在9.35°的俯仰角Δ0处。
根据第六实施例(图9)，分割线相对于飞行器AC的零俯仰位置布置在俯仰角Δ0处，该俯仰角取决于飞行器AC的高度和预定距离17。
在这个实施例中，分割线11的位置是动态的并且随着飞行器AC的高度而变化。用于确定分割线的位置的方程可以与第五实施例中描述的方程相同，其中飞行器AC的高度高度英尺是可变的。可以使用其他方程。指示性元素12可以“固定”在分割线11下方。例如，指示性元素12可以放置在远离分割线11一到五个像素之间的距离处。
根据第七实施例(图11)，分割线11的厚度E'等于由自然地平线与取决于预定距离17的地平线之间的差限定的俯仰角。自然地平线对应于在没有视野限制情况下的地平线。分割线11包括具有表示第三颜色范围的值的像素。分割线11相对于飞行器AC的零俯仰位置布置在俯仰角Δ′处，该俯仰角等于零俯仰角与自然地平线之间的差。
在第一变型中，取决于预定距离17的地平线的位置是基于飞行器AC以最大高度飞行时由第二图像中描绘的地形的形貌的最大视野限定的最大距离来确定的。因此，可以使用与第五实施例中描述的相同的方程来确定取决于预定距离17的地平线的位置，其中高度高度英尺对应于飞行器AC的最大高度。
在第二变型中，取决于预定距离17的地平线的位置是取决于飞行器AC的当前高度而基于由第二图像中描绘的地形的形貌的最大视野限定的最大距离来确定的。因此，可以使用与第五实施例中描述的方程相同的方程来确定地平线的位置，其中高度高度英尺是可变的。
俯仰角Δ′取决于飞行器AC的高度，并且可以具有以下函数：
在这个实施例中，指示性元素12可以“固定”在分割线11下方。例如，指示性元素12可以布置在远离分割线11一到五个像素之间的距离处。上述实施例确定对于具有零高度的所飞越地形(或换句话说，飞行器AC周围的地形)的俯仰角Δ0和Δ。以下实施例在考虑飞行器AC周围的地形的高度的同时确定俯仰角Δ0。图7示出了飞越地形的飞行器AC、以及趋向于在该飞行器AC的显示系统中显示的图像I5。在该图7中，飞行器AC周围的地形呈现隆起19，导致飞行器AC周围的地形的高度不为零。在图7的情况下，因为确定分割线11的位置的实施例假设飞行器AC周围的地形的高度为零，所以取决于预定距离17的地平线相对于分割线11升高。
以下实施例提供了用于在考虑飞行器AC周围的地形的高度的同时处理地球T的曲率以及SVS的视野21的限制的解决方案。
根据第八实施例，分割线11相对于飞行器AC的零俯仰位置布置在俯仰角Δ0处，该俯仰角取决于飞行器的高度9飞行器英尺减去飞行器AC所飞越的地形的高度9地形英尺并取决于预定距离17。
例如，下面的方程允许在考虑地球T的曲率、视野21的限制已经地形的高度的同时根据飞行器AC的高度来获得俯仰角Δ0：
其中：
-9飞行器英尺是飞行器AC的当前高度(单位为英尺)，
-9地形英尺是飞行器AC周围地形的高度(单位为英尺)，并且
-SVS范围NM是由最大视野21限定的预定距离17(单位为海里)，
-A、B和C是常数。
在以下条件时应用方程(1)：
在以下条件时应用方程(2)：
非限制性地，常数A等于0.3048，常数B等于1852，并且常数C等于1.23。
优选地，当飞行器AC靠近地面时实施这个实施例。
因此，根据一个变型实施例，如果飞行器自身处于以下情形之一：
-在着陆阶段的最终进场，
-在起飞阶段
-在复飞阶段，
则所飞越地形的高度等于在前述情形之一中所飞越地形的当前高度。例如，地形的高度被设定在飞行器AC着陆、起飞或执行复飞的跑道的高度。
因此，返回到前一方程，通过将飞行器AC周围的地形的高度Z地形英尺替换为跑道的高度来确定分割线11的俯仰角Δ0。
当飞行器AC不处于上述情形之一时，根据其中假定所飞越地形的高度为零的前述实施例来实施减敏装置。
飞行器AC自身所处的情形可以根据由高度计测量到的飞行器AC的高度、根据表示由装置外部的系统提供的飞行器AC的飞行阶段的数据或者飞行器AC的当前位置与飞行器AC的出发地点或抵达地点之间的距离来确定。
根据第八实施例的一个变型，分割线11的厚度E'等于由自然地平线与取决于预定距离17的地平线之间的差异限定的俯仰角。该厚度E'以与第七实施例的厚度E'相同的方式来确定。
根据第九实施例，所飞越地形的高度Z地形英尺等于圆柱体20的区段21内飞行器AC所飞越的地形的最小高度(图13)。圆柱体20以飞行器AC为中心。圆柱体20的区段21的半径等于预定距离17，并且其孔径角θ对应于最大视野21。
因此，返回到前一方程，通过将飞行器AC周围的地形的高度9地形英尺替换为圆柱体20的区段21内飞行器AC所飞越的地形的最小高度来确定分割线11的俯仰角Δ0。
根据第九实施例的一个变型，分割线11的厚度E'等于由自然地平线与取决于预定距离的地平线之间的差异限定的俯仰角。该厚度E'以与第七实施例的厚度E'相同的方式来确定。
根据第十实施例，分割线11的俯仰角Δ0直接根据从飞行器AC的位置可见的地形的表观角来确定。
为此，根据角度θ1、…、θn，将圆柱体20的区段21分成n个离散部分(图14)。
对于每个离散部分θ1、…、θn，通过地平线确定最大地形表观角α地形i。为了获得每个离散部分θ1、…、θi、…、θn的此角度α地形i，可以沿着离散部分在若干点r1、r2、…、rp、…、rm处确定地形的高度(图15和图16)。飞行器AC与点rm之间的距离对应于预定距离17。然后获得角度C地形i,p。
图16示出了针对离散部分θi和点rp确定的角度C地形i,p。
因此，角度C地形i,p使用以下方程来确定：
对于任何离散部分θi，角度C地形i使用以下方程来确定：
对分割线11进行定位的俯仰角Δ0则对应于最小角度C地形i(图17)：
对于第一实施例，指示性元素12相对于分割线11布置在表示俯仰角Δ0的距离处，该俯仰角对应于当飞行器AC以最大高度飞行时由飞行器AC的零俯仰角与自然地平线之间的差异限定的角度。对于其他实施例，指示性元素12可以“固定”在根据第一构型的分割线11下方。
根据第二构型(图18和图19)，指示性元素12可以布置在与某个俯仰角相对应的距离处，该俯仰角小于或等于与在显示器视野22、27中看到的至少一个脊线24的最低点23相对应的俯仰角。每个脊线24对应于飞行器AC的进场轨迹、复飞轨迹或起飞轨迹上的各个典型地点的自然地平线。对于各个典型地点中的每一个，每个自然地平线对应于图像I2中的地平线18。针对特定机场跑道确定脊线24。
非限制性地，典型地点势基于以下参数中的至少一个来确定的：
-所选进场跑道，
-飞行器AC可能着陆的当前跑道，
-飞行器AC的高度，
-所选跑道入口的高度，
-侧向和竖直进场偏差，
-竖直轨迹进场角，
-最低决断高度，
-最大起飞爬升速率。
显示器视野22可以对应于趋向于由主飞行显示器PFD显示的总视野(图18)。例如，显示器视野位于指示图像I1中显示的速度的速度刻度25(SPD)与指示图像I1中显示的高度的高度刻度26(ALT)之间。
显示器视野27还可以对应于趋向于由主飞行显示器PFD显示的总视野的一部分(图19)。
根据第一变型，脊线24是预先确定的并且存储在飞行器AC的存储器数据库中。有利地，脊线24的形式是离散的，以便使得存储它们所需的存储器最小化。
根据第二实施例，在飞行器AC的每次飞行确定脊线24，以便存储在飞行器AC的存储器数据库中或者更新已经存储在存储器数据库中的一个或多个脊线24。
本发明还涉及一种用于使被配置为显示地形的合成表示的飞行器AC显示系统对故障的灵敏度降低的方法。
减敏方法(图1)包括以下步骤：
-获取步骤E1，所述获取步骤由获取模块3实施，包括获取环境数据和所述飞行器AC的当前飞行参数，所述当前飞行参数至少包括姿态、高度、三维位置以及航向；
-生成步骤E2，所述生成步骤由生成模块4实施，包括生成描绘飞行符号体系的图像I1，所述飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线，图像I1指示相对于所述飞行器AC的零俯仰角的俯仰角，所述零俯仰参考线表示飞行器AC的所述零俯仰角，图像I1至少基于所述姿态而生成；
-生成步骤E3，所述生成步骤由生成模块5实施，包括至少基于所述姿态、所述航向、所述三维位置以及所述环境数据生成图像I2，所述图像描绘飞行器AC所飞越的地形的形貌；
-生成步骤E4，所述生成步骤由生成模块6实施，包括生成图像I3，所述图像包括由基于飞行器AC的姿态来确定的分割线分开的至少两个部分，第一部分13包括具有表示第一颜色范围的值的像素，第二部分14包括具有表示第二颜色范围的值的像素；
-生成步骤E5，所述生成步骤由生成模块7实施，包括通过依次叠加图像I1、图像I2和图像I3生成图像I4，图像I1放置在前景中；
-传输步骤E6，所述传输步骤由传输模块8实施，包括向用户装置9传输表示图像I4的信号。
生成步骤E3可以包括以下子步骤：
-确定子步骤E31，所述确定子步骤由确定子模块51实施，包括至少基于所述姿态、所述三维位置、所述航向以及所述环境数据来确定飞行器AC所飞越地形的形貌；
-赋予子步骤E32，所述赋予子步骤由赋予子模块52实施，包括将至少一个像素值赋予形成图像I2的一部分的第一像素集，所述一个或多个像素值表示飞行器AC所飞越地形的形貌；
-赋予子步骤E33，所述赋予子步骤由赋予子模块53实施，包括将表示透明像素的值赋予形成图像I2的一部分的第二像素集，所述第二像素集对应于图像I2的其像素不属于所述第一像素集的像素集。
生成步骤E4包括以下子步骤：
-确定子步骤E41，所述确定子步骤由确定子模块61实施，包括基于所述零俯仰参考线来确定所述分割线的位置，所述分割线平行于零俯仰参考线10，当在生成步骤E5中将图像I1、图像I2和图像I3叠加时，图像I3的部分14至少部分地对应于图像I2中表示的飞行器AC所飞越的地形15的形貌；
-添加子步骤E42，所述添加子步骤由添加模块62实施，包括将指示出错的指示性元素12添加到图像I3的部分14。

Claims (15)

1.一种用于使被配置为显示地形的合成表示的飞行器(AC)显示系统对故障的灵敏度降低的方法，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-获取步骤(E1)，所述获取步骤由获取模块(3)实施，包括获取环境数据和所述飞行器(AC)的当前飞行参数，所述当前飞行参数至少包括姿态、高度、三维位置以及航向；
-第一生成步骤(E2)，所述第一生成步骤由第一生成模块(4)实施，包括生成描绘飞行符号体系的第一图像(I1)，所述飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线，所述第一图像(I1)指示相对于所述飞行器(AC)的零俯仰角的俯仰角，所述零俯仰参考线表示所述飞行器(AC)的所述零俯仰角，所述第一图像(I1)至少基于所述姿态而生成；
-第二生成步骤(E3)，所述第二生成步骤由第二生成模块(5)实施，包括至少基于所述姿态、所述航向、所述三维位置以及所述环境数据生成第二图像(I2)，所述第二图像描绘所述飞行器(AC)所飞越的地形的形貌；
-第三生成步骤(E4)，所述第三生成步骤由第三生成模块(6)实施，包括生成第三图像(I3)，所述第三图像包括由基于所述飞行器(AC)的姿态来确定的分割线分开的至少两个部分，第一部分(13)包括具有表示第一颜色范围的值的像素，第二部分(14)包括具有表示第二颜色范围的值的像素；
-第四生成步骤(E5)，所述第四生成步骤由第四生成模块(7)实施，包括通过依次将所述第一图像(I1)、所述第二图像(I2)和所述第三图像(I3)叠加来生成第四图像(I4)，所述第一图像(I1)被放置在前景中，使得当所述第二图像中所示的所飞越地形的形貌由于故障而向下移位时，所述第三图像的所述第二部分在所述第四图像中可见，从而突出显示所述故障；
-传输步骤(E6)，所述传输步骤由传输模块(8)实施，包括向用户装置(9)传输表示所述第四图像(I4)的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述第二生成步骤(E3)包括以下子步骤：
-第一确定子步骤(E31)，所述第一确定子步骤由第一确定子模块(51)实施，包括至少基于所述姿态、所述三维位置、所述航向以及所述环境数据来确定所述飞行器(AC)所飞越地形的形貌；
-第一赋予子步骤(E32)，所述第一赋予子步骤由第一赋予子模块(52)实施，包括将至少一个像素值赋予形成所述第二图像(I2)的一部分的第一像素集，所述一个或多个像素值表示所述飞行器(AC)所飞越地形的形貌；
-第二赋予子步骤(E33)，所述第二赋予子步骤由第二赋予子模块(53)实施，包括将表示透明像素的值赋予形成所述第二图像(I2)的一部分的第二像素集，所述第二像素集对应于所述第二图像(I2)的其像素不属于所述第一像素集的像素集。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，
其特征在于，所述第三生成步骤(E4)包括以下子步骤：
-第二确定子步骤(E41)，所述第二确定子步骤由第二确定子模块(61)实施，包括基于所述零俯仰参考线来确定所述分割线的位置，所述分割线平行于所述零俯仰参考线(10)，当在所述第四生成步骤(E5)中将所述第一图像(I1)、所述第二图像(I2)和所述第三图像(I3)叠加时，所述第三图像(I3)的所述第二部分(14)至少部分地对应于所述第二图像(I2)中表示的所述飞行器(AC)所飞越的地形(15)的形貌；
-添加子步骤(E42)，所述添加子步骤由添加模块(62)实施，包括将指示出错的指示性元素(12)添加到所述第三图像(I3)的所述第二部分(14)，以便明确地发信号报告所述故障，当所述第二图像中示出的所飞越地形的形貌由于所述故障而向下移位时，此指示性元素(12)在所述第四图像中可见。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)布置在与所述飞行器(AC)的零俯仰角相对应的位置；
并且其特征在于，所述指示性元素(12)相对于所述分割线(11)布置在与某一俯仰角(Δ0)相对应的距离处，所述俯仰角对应于当所述飞行器(AC)以最大高度飞行时由所述飞行器(AC)的所述零俯仰角与自然地平线之间的差限定的角度。
5.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)相对于所述飞行器(AC)的零俯仰角位置布置在某一俯仰角(Δ0)处，所述俯仰角等于当所述飞行器(AC)以最大高度飞行时所述飞行器(AC)的所述零俯仰角与自然地平线之间的差。
6.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)相对于所述飞行器(AC)的零俯仰位置布置在某一俯仰角(Δ0)处，所述俯仰角取决于所述飞行器(AC)的高度。
7.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)的厚度(E)等于某一俯仰角(Δ0)，所述俯仰角由当所述飞行器(AC)以最大高度飞行时所述飞行器(AC)的零俯仰角与自然地平线之间的差限定，所述分割线(11)包括沿着所述厚度(E)呈现出值梯度的像素，所述值梯度处于等于表示与所述第三图像(I3)的所述第一部分(13)相邻的第一行像素的第一颜色范围的值的值和等于表示与所述第三图像(I3)的所述第二部分(14)相邻的第二行像素的第二颜色范围的值的值之间，所述第一行像素布置在与所述飞行器(AC)的所述零俯仰角相对应的位置。
8.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)相对于所述飞行器(AC)的零俯仰角位置布置在某一俯仰角(Δ0)处，所述俯仰角等于所述飞行器(AC)的所述零俯仰角与地平线之间的差，基于当所述飞行器(AC)以最大高度飞行时由所述第二图像(I2)中表示的所述地形(15)的形貌的最大视野(21)限定的预定距离(17)来确定所述地平线。
9.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)相对于所述飞行器(AC)的零俯仰位置布置在某一俯仰角(Δ0)处，所述俯仰角取决于所述飞行器(AC)的高度并取决于预定距离(17)，所述预定距离由所述第二图像(I2)中表示的所述地形(15)的形貌的最大视野(21)限定。
10.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)的厚度(E')等于某一俯仰角(Δ0)，所述俯仰角由自然地平线与取决于预定距离(17)的地平线之间的差限定，所述预定距离由所述第二图像(I2)中表示的所述地形(15)的形貌的最大视野(21)限定，所述分割线(11)包括呈现出表示第三颜色范围的值的像素，所述分割线(11)相对于所述飞行器(AC)的零俯仰位置布置在某一俯仰角处，所述俯仰角等于所述零俯仰角与所述自然地平线之间的差。
11.根据权利要求3或10所述的方法，
其特征在于，所述分割线(11)相对于所述飞行器(AC)的零俯仰位置布置在某一俯仰角(Δ0)处，所述俯仰角取决于所述飞行器(AC)的高度减去所述飞行器(AC)所飞越地形的高度并且取决于预定距离(17)，所述预定距离由所述第二图像(I2)中表示的所述地形的形貌的最大视野(21)限定。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，如果所述飞行器(AC)自身处于下列取向之一：
-在着陆阶段的最终进场，
-在起飞阶段
-在复飞阶段，
则所述所飞越地形的高度等于在前述情形之一中所飞越地形的当前高度，
否则，所述所飞越地形的高度假定为零。
13.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述所飞越地形的高度等于在圆柱体区段内所述飞行器(AC)所飞越地形的最小高度，所述圆柱体以所述飞行器(AC)为中心，所述圆柱体区段(20)的半径等于所述预定距离(17)并且具有所述最大视野(21)的孔径角(θ)。
14.一种用于使被配置为显示地形的合成表示的飞行器(AC)显示系统对故障的灵敏度降低的装置，
其特征在于，所述装置包括以下模块：
-获取模块(3)，所述获取模块被配置为获取环境数据和所述飞行器(AC)的当前飞行参数，所述当前飞行参数至少包括姿态、高度、三维位置以及航向；
-第一生成模块(4)，所述第一生成模块被配置为生成描绘飞行符号体系的第一图像(I1)，所述飞行符号体系包括至少一个零俯仰参考线，所述第一图像(I1)指示相对于所述飞行器(AC)的零俯仰角的俯仰角，所述零俯仰参考线表示所述飞行器(AC)的所述零俯仰角，所述第一图像(I1)至少基于所述姿态而生成；
-第二生成模块(5)，所述第二生成模块被配置为至少基于所述姿态、所述航向、所述三维位置以及所述环境数据生成第二图像(I2)，所述第二图像描绘所述飞行器(AC)所飞越的地形的形貌；
-第三生成模块(6)，所述第三生成模块被配置为生成第三图像(I3)，所述第三图像包括由基于所述飞行器(AC)的姿态来确定的分割线分开的至少两个部分，第一部分包括具有表示第一颜色范围的值的像素，第二部分包括具有表示第二颜色范围的值的像素；
-第四生成模块(7)，所述第四生成模块被配置为通过依次将所述第一图像(I1)、所述第二图像(I2)和所述第三图像(I3)叠加来生成第四图像(I4)，所述第一图像(I1)被放置在前景中，使得当所述第二图像中所示的所飞越地形的形貌由于故障而向下移位时，所述第三图像的所述第二部分在所述第四图像中可见，从而突出显示所述故障；
-传输模块(8)，所述传输模块被配置为向用户装置(9)传输表示所述第四图像(I4)的信号。
15.一种飞行器，
其特征在于，所述飞行器包括如权利要求14所述的故障减敏装置。
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