CN110673779A - 用于管理飞行器飞行剖面的显示的方法和电子装置、有关的计算机程序和电子显示系统 - Google Patents

用于管理飞行器飞行剖面的显示的方法和电子装置、有关的计算机程序和电子显示系统 Download PDF

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Abstract

用于管理飞行器的飞行剖面的显示的该方法由电子管理装置来实施。该方法包括：计算用于显示垂直飞行剖面的基准高度(130)；确定用于显示所述垂直剖面的高度范围(140)，该高度范围根据计算得到的所述基准高度来确定，根据当前高度、要显示的高度间隔、以及与所述飞行器的高度从所述当前高度的估计演变有关的至少一个属性来计算所述基准高度。

Description

用于管理飞行器飞行剖面的显示的方法和电子装置、有关的 计算机程序和电子显示系统
【技术领域】
本发明涉及一种用于管理飞行器的飞行剖面的显示的方法，该方法由电子显示管理装置来实施。
该显示管理方法包括：计算用于显示垂直飞行剖面的基准高度；确定用于显示所述垂直剖面的高度范围，该高度范围根据计算得到的基准高度来确定。
本发明还涉及一种包括计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括软件指令，该软件指令在由计算机执行时执行这种显示管理方法。
本发明还涉及一种用于管理飞行器的飞行剖面的显示的电子装置。
本发明还涉及一种用于显示飞行器的飞行剖面的电子系统，其包括显示屏和配置为管理飞行剖面在显示屏上的显示的这种电子显示管理装置。
本发明因此涉及用于驾驶飞行器的人机界面(MMI)领域，优选地旨在安装在飞行器驾驶舱中。
本发明具体地涉及飞行器的飞行剖面在显示屏上的显示。飞行剖面的显示通常被分成2个分开的区域，即，用于显示水平飞行剖面的第一区域(也称为导航显示并且用ND表示)和用于显示垂直飞行剖面的第二区域(也称为垂直显示并且用VD表示)。
水平飞行剖面是飞行剖面在水平平面中的投影，并且垂直飞行剖面是飞行剖面在垂直平面(与水平平面垂直)中的投影。
【背景技术】
在传统上，在用于管理飞行器的飞行剖面的显示的装置的使用期间，用户(诸如飞行器的飞行员)有从至少两种显示模式(具体地，追踪模式和飞行计划模式)中选择飞行剖面的显示的可能性。
当为显示飞行剖面所选择的模式是追踪模式时，属于所述水平平面的水平轴线是穿过飞行器所在位置并且在飞行器的移动方向上、或在飞行器的机身的延伸方向上、或在气象雷达的方向上、或在用户指定的具体方向上延伸的直线。
当为显示飞行剖面所选择的模式是飞行计划模式时，通过依循飞行计划的部分(直线和曲线)来定义水平轴线。
不论从追踪模式和飞行计划模式中选择的模式如何，都沿着标准气压或气压修正高度的轴线来定义垂直基准轴线，其对应于QNH航空代码。
从文献US 5,997,901可知的是一种飞行管理系统，该飞行管理系统包括用于将观看区域内的飞行计划信息显示在显示屏上的显示单元，其中，根据要显示的飞行计划的高度信息来自动调节飞行计划的垂直剖面的分辨率。自动地调节垂直刻度的分辨率，使得其与要显示的飞行轨迹的最大高度相反地变化。
然而，要显示的飞行轨迹的最大高度越高，垂直刻度的分辨率越低，并且所显示的垂直剖面就会越不清晰。更低的分辨率事实上妨碍了观察垂直剖面的某些细节。对飞行计划的垂直剖面的显示的这种管理因此不是最佳的。
【发明内容】
本发明的目的因此是提供一种用于管理飞行器的飞行剖面的显示的方法和电子装置，使得可以提供对所显示的垂直飞行剖面的更好可读性。
为此，本发明涉及一种用于管理飞行器的飞行剖面的显示的方法，该方法由电子显示管理装置来实施并且包括以下步骤：
计算用于显示垂直飞行剖面的基准高度，
-确定用于显示所述垂直剖面的高度范围，该高度范围根据计算得到的基准高度来确定，
-根据当前高度、要显示的高度间隔、以及与飞行器的高度从所述当前高度的估计演变有关的至少一个属性来计算基准高度。
因此，根据本发明的显示管理方法使得可以根据飞行器的高度从被纳入考虑的当前高度的估计演变来改变所显示的垂直剖面的高度范围(具体地，被纳入考虑以确定所述高度范围的基准高度)。
作为示例，当为显示飞行剖面所选择的模式是追踪模式时，当前高度是飞行器的瞬时高度并且飞行器的高度的估计演变是在下一个时间间隔期间飞行器从该瞬时高度的估计高度变化。
当为显示飞行剖面所选择的模式是用于显示飞行计划的剖面的飞行计划模式时，当前高度是在飞行器的高度和飞行计划的下一个点的高度中要显示在高度范围内的下一个元素的高度。然后，通过在飞行计划的接下来的点中的最大高度和/或在飞行计划的接下来的点中的最小高度限定飞行器的估计高度演变。
本领域的技术人员会进一步理解到，飞行计划中飞行器的高度是在飞行计划内鉴于用户进行的潜在交互而发现飞行器时的高度。事实上，当用户在飞行计划模式下与飞行剖面的显示的管理装置交互时，可以观看到沿着飞行计划的飞行器的预计轨迹的接下来的点。当该位置沿着预计(即，估计)飞行计划变化时，飞行计划中相关联的高度也可能会变化。
本领域的技术人员因此会观察到飞行计划模式下的当前高度并不一定对应于飞行器的瞬时高度。瞬时高度是指在该时刻(即，用户与飞行管理装置交互的时刻)测得的高度。
根据本发明的其它有利方面，显示管理方法包括一个或多个以下特征，这些特征被单独地考虑或根据所有技术上可能的组合来考虑：
-与飞行器的高度的估计演变有关的至少一个属性选自由以下组成的组：在下一个时间间隔期间飞行器从当前高度的估计高度变化、在飞行计划的接下来的点中飞行器的最大高度、以及在飞行计划的接下来的点中飞行器的最小高度；
-该方法还包括从追踪模式和飞行计划模式中获取飞行剖面的所选显示模式的步骤，并且
当获取的显示模式是追踪模式时，当前高度是飞行器的瞬时高度并且与飞行器的高度的估计演变有关的属性是在下一个时间间隔期间飞行器从瞬时高度的估计高度变化；
-该方法还包括从追踪模式和飞行计划模式中获取飞行剖面的所选显示模式的步骤，并且
当获取的显示模式是飞行计划模式时，当前高度是在飞行器的高度和飞行计划的下一个点的高度中要显示在高度范围内的下一个元素的高度，并且与飞行器的高度的估计演变有关的至少一个属性取决于在飞行计划的接下来的点中飞行器的最大高度和在飞行计划的接下来的点中飞行器的最小高度中的高度；
-该方法还包括以下步骤：
+计算用于显示垂直剖面的基准位置，该基准位置根据飞行器的当前位置来计算，以及
+确定用于显示所述垂直剖面的位置范围，该位置范围根据计算得到的基准位置和要显示的位置间隔来确定；
-要显示的高度间隔取决于要显示的位置间隔；
-该方法还包括显示飞行器的垂直剖面的步骤。
本发明还涉及一种包括计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括软件指令，该软件指令在由计算机执行时实施如上面所定义的显示管理方法。
本发明还涉及一种配置为管理飞行器的飞行剖面的显示的电子显示管理装置，包括：
-计算模块，其配置为计算用于显示垂直飞行剖面的基准高度，
-确定模块，其配置为确定用于显示所述垂直剖面的高度范围，该高度范围根据计算得到的基准高度来确定，
计算模块配置为根据当前高度、要显示的高度间隔、以及与飞行器的高度从所述当前高度的估计演变有关的至少一个属性来计算基准高度。
本发明还涉及一种用于显示飞行器的飞行剖面的电子系统，该系统包括显示屏和配置为管理飞行剖面在显示屏上的显示的这种电子显示管理装置，该电子显示管理装置是如上面所定义的。
【附图说明】
本发明的这些特征和优点将在阅读以下描述后变得更加清楚，以下描述被提供仅作为非限制性示例并且是参照附图进行的。在图中：
-图1是根据本发明的电子显示系统的示意图，该电子显示系统配置为显示飞行器的飞行剖面；
-图2是用于通过图1的显示系统显示垂直剖面的与基准高度相关联的高度范围以及与基准位置相关联的位置范围的示意图；
-图3是图示了在显示系统的屏幕上的飞行剖面的视图，该显示被分成2个分开的区域，即，用于显示水平飞行剖面的第一区域(也称为导航显示并且用ND表示)和用于显示垂直飞行剖面的第二区域(也称为垂直显示并且用VD表示)；
-图4是当所选显示模式是追踪模式时在垂直显示VD上显示的垂直飞行剖面的视图；
-图5是当所选显示模式是飞行计划模式时与图4的视图相似的视图；
-图6是根据本发明的用于管理飞行器的飞行剖面的显示的方法的流程图；
-图7是图示了当所选显示模式是追踪模式时对用于垂直飞行剖面的显示的基准高度的计算的状态图；
-图8是当所选显示模式是飞行计划模式时与图7的视图相似的视图；
-图9是与飞行计划模式下对基准高度的计算相关联的图，图示了纳入考虑的第一高度是飞行器的高度的情况，其中飞行器接下来的高度介于在飞行计划的接下来的点中的最大高度和最小高度之间；
-图10是与图9的视图相似的视图，图示了第一高度是飞行计划的下一个点的情况，其中还描绘了在飞行计划的接下来的点中飞行器的最大高度和最小高度；
-图11是飞行计划模式下的垂直飞行剖面的示意图，图示了图8的图的第一状态；
-图12是与图11的视图相似的视图，图示了图8的图的第二状态；
-图13是与图11的视图相似的视图，图示了图8的图的第三状态；以及
-图14是与图11的视图相似的视图，图示了图8的图的第四状态和最终状态。
【具体实施方式】
在图1中，电子显示系统10配置为显示飞行器12的至少一个飞行剖面，即垂直飞行剖面14和/或水平飞行剖面16。
电子显示系统10包括显示屏18和配置为管理至少一个飞行剖面14、16在显示屏18上的显示的电子管理装置20，该管理装置20连接至显示屏18。
飞行器12例如是飞机，如图4和图5所示，其中，描绘飞行器12的符号22是飞机的形状。可替代地，飞行器12是直升机，比如在图3或图11至图14的示例中，针对这种情况，描绘飞行器的符号22是直升机的形状。还可替代地，飞行器12是由飞行员远程驾驶的无人机。
飞行器12的飞行剖面本身是已知的，并且对应于飞行器12在其飞行期间会依循的轨迹的估计。
垂直飞行剖面14本身是已知的，并且是飞行器的飞行剖面在包含垂直基准轴线和水平基准轴线的垂直平面中的投影。沿着标准气压或气压修正高度的轴线来定义垂直基准轴线，其对应于QNH航空代码。
水平剖面16本身也是已知的，并且是飞行器12的飞行剖面在与垂直平面垂直的水平平面中的投影。
如本身已知的，在管理装置20的使用期间，用户(诸如，飞行器12的飞行员)有从至少两种显示模式(具体地，追踪模式和飞行计划模式)中选择飞行剖面的显示的可能性。
当为显示飞行剖面所选择的模式是追踪模式时，用于投影水平剖面16的水平平面包括水平基准轴线，该水平基准轴线是穿过飞行器12所在位置并且在飞行器12的特征方向上(诸如，在其移动方向上、在其机身的延伸方向上、在飞行器12的气象雷达的方向上、或在用户指定的具体方向上)延伸的直线。
当为显示飞行剖面所选择的模式是飞行计划模式时，通过依循飞行计划的部分(直线和曲线)来定义水平基准轴线。
电子管理装置20包括第一计算模块24和第一确定模块26，第一计算模块24配置为计算用于显示垂直飞行剖面14的基准高度Altref，第一确定模块26配置为确定用于显示所述垂直剖面14的高度范围Altrange，该高度范围Altrange根据计算得到的基准高度Altref来确定。
如此确定的高度范围Altrange因此是当显示垂直剖面14时可见的高度范围。换言之，在所述垂直剖面14的显示期间，所显示的垂直剖面14部分是针对属于如此确定的高度范围Altrange内的高度。
本领域的技术人员要理解，所述高度范围Altrange因此是沿着垂直基准轴线的值的范围，其对应于能够在所考虑的时刻沿着所述垂直轴线被显示的值的集合。
高度间隔Altint对应在形成高度范围Altrange的所述值集合中的最大值与最小值之间的差值，或者对应可以沿着所述垂直轴线被显示的最大偏差。换言之，高度间隔Altint等于在高度范围Altrange的最大值与最小值之间的偏差。
另外，电子管理装置20包括第二计算模块28和第二确定模块30，第二计算模块28配置为计算用于显示垂直剖面14的基准位置Posref，该基准位置Posref根据飞行器12的当前位置Posc来计算，第二确定模块30配置为计算显示所述垂直剖面14的位置范围Posrange，该位置范围Posrange根据计算得到的基准位置Posref和要显示的位置间隔Posint来确定。
如此确定的位置范围Posrange因此是当显示垂直剖面14时可见的位置范围。换言之，在所述垂直剖面14的显示期间，所显示的垂直剖面14部分是针对属于如此确定的位置范围Posrange内的位置。
本领域的技术人员要理解，所述位置范围Posrange因此是沿着水平基准轴线的值的范围，其对应于能够在所考虑的时刻沿着所述水平轴线被显示的值的集合。
位置间隔Posint对应于在形成位置范围Posrange的所述值集合中的最大值与最小值之间的差值，或者对应于可以沿着所述水平轴线被显示的最大偏差。换言之，位置间隔Posint等于在位置范围Posrange的最大值与最小值之间的偏差。
作为可选增添，管理装置20还包括获取模块32，该获取模块32配置为从追踪模式和飞行计划模式中获取飞行剖面的所选显示模式。显示模式的选择例如由用户进行，或者由连接至电子管理装置20的另一电子装置进行。
管理装置20包括显示模块34，该显示模块34配置为下令在显示屏18上显示飞行剖面(具体地，垂直剖面14)。
在图1的示例中，电子管理装置20包括信息处理单元36，该信息处理单元36例如由存储器38以及与存储器38相关联的处理器40构成。
在图1的示例中，第一计算模块24和第一确定模块26、以及(可选地且另外地)第二计算模块28、第二确定模块30、获取模块32和显示模块34分别制成可由处理器40执行的软件或软件单元的形式。电子管理装置20的存储器38因此能够存储配置为计算用于显示垂直飞行剖面14的基准高度Altref的第一计算软件、以及配置为确定用于显示所述垂直剖面14的高度范围Altrange的第一确定软件。作为可选增添，电子管理装置20的存储器38能够存储配置为计算用于显示垂直剖面14的基准位置Posref的第二计算软件、以及配置为确定用于显示所述垂直剖面14的位置范围Posrange的第二确定软件。同样作为可选增添，电子管理装置20的存储器38能够存储配置为从追踪模式和飞行计划模式获取飞行剖面的所选显示模式的获取软件、以及配置为下令在显示屏18上显示飞行剖面(具体地，垂直剖面14)的显示软件。处理器40因此能够执行在第一计算软件、第一确定软件、以及(作为可选增添)第二计算软件、第二确定软件、获取选件和显示软件中的各个软件应用。
在未示出的替代例中，第一计算模块24、第一确定模块26、以及(可选地且另外地)第二计算模块28、第二确定模块30、获取模块32和显示模块36分别制成可编程逻辑组件的形式，诸如FPGA(现场可编程门阵列)，或者制成专用集成电路的形式，诸如ASIC(专用集成电路)。
当电子管理装置20制成一个或多个软件程序的形式(即计算机程序的形式)时，其进一步能被存储在计算机可读的介质(未示出)上。计算机可读介质例如是适合用于存储电子指令并且能够与计算机系统的总线耦合的介质。作为示例，可读介质是光盘、光磁盘、ROM存储器、RAM存储器、任何类型的非易失性存储器(例如，EPROM、EEPROM、FLASH、NVRAM)、磁卡或光卡。包括软件指令的计算机程序因此存储在可读介质上。
第一计算模块24配置为根据当前高度Altc、要显示的高度间隔Altint、以及与飞行器12的高度从所述当前高度Altc的估计演变有关的至少一个属性Evol_Altest计算基准高度Altref。
与飞行器12的高度的估计演变有关的至少一个属性Evol_Altest选自由以下组成的组：在下一个时间间隔期间所述飞行器12从当前高度Altc的估计高度变化Var_Altest、在飞行计划的接下来的点中飞行器12的最大高度Alt_PVMAX、以及在飞行计划的接下来的点中飞行器12的最小高度Alt_PVMIN。
换言之，各个属性Evol_Altest表示飞行器12的高度从所述当前高度Altc的估计演变。
当获取的显示模式是追踪模式时，当前高度Altc是飞行器12的瞬时高度。在追踪模式下，与飞行器12的高度的估计演变有关的属性Evol_Altest是在下一个时间间隔期间飞行器12从瞬时高度的估计高度变化Var_Altest。
对于追踪模式，鉴于图7的状态E1S、E2S和E3S的图50，下文将更详细地描述经由第一计算模块24对基准高度Altref的计算示例。
当获取的显示模式是飞行计划模式时，当前高度是在飞行器12的高度(如图9所示)和飞行计划的下一个点的高度(如图10所示)中要显示在高度范围内的下一个元素的高度Alt_PV1。在飞行计划模式下，与飞行器12的高度的估计演变有关的至少一个属性Evol_Altest取决于在飞行计划的接下来的点中飞行器12的最大高度Alt_PVMAX和在飞行计划的接下来的点中飞行器12的最小高度Alt_PVMIN中的高度。
对于飞行计划模式，鉴于图8的状态E1PV、E2PV、E3PV和E4PV的图60，下文将更详细地描述经由第一计算模块24对基准高度Altref的计算示例。
第一确定模块26配置为根据计算得到的基准高度Altref确定高度范围Altrange。
要显示的高度间隔Altint取决于要显示的位置间隔Posint。第一确定模块26例如配置为根据以下方程式确定高度间隔Altint：
Altint＝min(Altint_MAX；APratio·Posint) (1)
其中，Altint_MAX表示高度间隔的预定义最大值；
APratio表示高度间隔相对于位置间隔的预定义比率；以及
Posint表示位置间隔。
高度间隔的预定义最大值Altint_MAX通常取决于飞行器12的类型，并且例如，针对直升机等于20000英尺，针对区域运输飞机等于30000英尺，或者针对长距离飞机等于40000英尺。
在图2的示例中，当基准高度Altref对应于高度范围Altrange中的最小值(即，高度范围Altrange的低点)时，第一确定模块26因此配置为根据以下方程式确定高度范围Altrange：
Altrange＝Altref；Altref+Altint] (2)
在未示出的替代例中，当基准高度Altref对应于高度范围Altrange中的最大值(即，高度范围Altrange的高点)时，第一确定模块26因此配置为根据以下方程式确定高度范围Altrange：
Altrange＝[Altref-Altint；Altref] (3)
同样，可替代地，当基准高度Altref对应于高度范围Altrange中的中值(即，高度范围Altrange的中点)时，第一确定模块26因此配置为根据以下方程式确定高度范围Altrange：
当获取的显示模式是追踪模式并且基准高度Altref是高度范围Altrange中的最小值时，第一计算模块24例如配置为根据以下方程式计算基准高度Altref：
如果则Altref＝Altc-Altint×VLMratio (5)
如果
Figure BDA0001988521110000117
则Altref＝Altc-Altint×(1-VUMratio) (6)
如果
Figure BDA0001988521110000114
则
Figure BDA0001988521110000115
Figure BDA0001988521110000116
其中，Var_Altest是在下一个时间间隔期间飞行器12从瞬时高度的估计高度变化，
Altint是高度间隔，
Altc是当前高度，即，在追踪模式中，飞行器12的瞬时高度，
VLMratio是高度范围Altrange的下限VLM(在图2中可见)除以高度间隔Altint的比率，以及
VLMratio是高度范围Altrange的上限VUM(在图2中可见)除以高度间隔Altint的比率。
下一个时间间隔例如是从所考虑的时刻(即，用户与管理装置20交互的时刻)开始计算的预定义持续时间的一段时间。该预定义持续时间例如等于1分钟。
在图6的示例中，下限VLM表示高度间隔Altint的1/6，并且VLMratio＝1/6。上限VUM也表示高度间隔Altint的1/6，并且VUMratio＝1/6。
上述方程式(5)对应追踪模式下的第一状态E1S，在图7中可见，在该状态下，描绘飞行器的符号22必须显示在高度范围Altrange的下部分中，预计出在下一个时间间隔期间有明显向上的高度变化。在方程式(5)的示例中，如果即将发生的向上的高度变化表示大于高度间隔Altint的一半，则将其视为是明显的。
上述方程式(6)对应追踪模式下的第二状态E2S，在该状态下，描绘飞行器的符号22必须显示在高度范围Altrange的上部分中，预计出在下一个时间间隔期间有明显向下的高度变化。在方程式(6)的示例中，如果即将发生的向下的高度变化(绝对值)表示大于高度间隔Altint的一半，则将其视为是明显的。
上述方程式(7)对应追踪模式下的第三状态E3S，在该状态下，描绘飞行器的符号22必须显示在高度范围Altrange的中间区域中，预计出在下一个时间间隔期间有相对较小的高度变化。在方程式(7)的示例中，如果即将发生的高度变化(绝对值)表示小于高度间隔Altint的一半，则将其视为是相对较小的。
当获取的显示模式是追踪模式并且可替代地基准高度Altref是高度范围Altrange中的最大值或中值时，简单地用类推的方法从方程式(5)至(7)推出对基准高度Altref的计算。
当获取的显示模式是飞行计划模式并且基准高度Altref是高度范围Altrange中的最小值时，第一计算模块24例如配置为根据以下方程式计算基准高度Altref：
如果(Alt_PVMAX-Altint·CAratio)≥Altc则Altref＝Altc-Altint×VLMratio (8)
如果
Figure BDA0001988521110000121
并且
Figure BDA0001988521110000123
并且(Alt_PVMAX-Alt_PVMIN)≥Altint·CAratio则Alrref＝Alt_PVMX-Altint×(1-VUMratio) (9)
如果
Figure BDA0001988521110000131
Figure BDA0001988521110000132
并且
Figure BDA0001988521110000133
或
Figure BDA0001988521110000134
并且(Alt_PVMIN+Altint·CAratio)＜Altc则Altref＝Altc-Altint×(1-VUMratio) (10)
如果
Figure BDA0001988521110000137
并且
Figure BDA0001988521110000138
或
Figure BDA0001988521110000139
Figure BDA00019885211100001310
并且(Alt_PVMIN+Altint·CAratio)≥Altc则Altref＝Alt_PVMIN-Altint×VLMratio (11)
其中，Alt_PVMAX是在飞行计划的接下来的点中飞行器12的最大高度，
Alt_PVMIN是在飞行计划的接下来的点中飞行器12的最小高度，
Altint是高度间隔，
Altc＝Alt_PV1是飞行计划模式下的当前高度，即在飞行器12的高度与飞行计划的下一个点的高度中要显示的下一个元素的高度Alt_PV1，
CAratio是高度范围Altrange的中间区域CA(在图2中可见)除以高度间隔Altint的比率，
VLMratio是下限VLM除以高度间隔Altint的比率，以及
VLMratio是上限VUM除以高度间隔Altint的比率。
在图6的示例中，中间区域CA表示高度间隔Altint的2/3，并且CAratio＝4/6＝2/3。
上述方程式(8)对应飞行计划模式下的第一状态E1PV，在图8中可见，在该状态下，描绘了在飞行器12(图9的情况)与飞行计划的下一个点(图10的情况)之中要显示的下一个元素的符号必须显示在高度范围Altrange的底部分中，预计出将来向上的高度变化，如图11所示。
上述方程式(9)对应飞行计划模式下的第二状态E2PV，在该状态下，描绘了在飞行器12与飞行计划的下一个点之中要显示的下一个元素的符号必须显示在高度范围Altrange的中间区域中，在爬升期间预计会接近最高点，如图12所示。
上述方程式(10)对应飞行计划模式下的第三状态E3PV，在该状态下，描绘了在飞行器12与飞行计划的下一个点之中要显示的下一个元素的符号必须显示在高度范围Altrange的上部分中，预计出即将发生的向下的高度变化，如图13所示。
上述方程式(11)对应飞行计划模式下的第四状态E4PV，在该状态下，在下降期间，描绘了在飞行器12与飞行计划的下一个点之中要显示的下一个元素的符号必须显示在高度范围Altrange的中间区域中，如图14所示。
当获取的显示模式是飞行计划模式并且可替代地基准高度Altref是高度范围Altrange中的最大值或中值时，简单地用类推的方法从方程式(8)至(11)推出对基准高度Altref的计算。
作为可选增添，第一计算模块24配置为相对于最小高度阈值AltMIN重新校准计算得到的基准高度Altref。这样做的目的是避免在垂直显示VD上显示飞行器12的不合理的高度区域，诸如地下区域。
假设一些机场具有负高度，则优选地为最小高度阈值AltMIN选取负值，例如，-1500英尺。
第一计算模块24例如配置为根据以下方程式重新校准基准高度Altref：
如果Altref＜AltMIN则Altref：＝AltMIN (12)
第二计算模块28配置为根据飞行器12的当前位置Posc计算用于显示垂直剖面14的基准位置Posref。
当获取的显示模式是追踪模式时，当前位置Posc是飞行器12的瞬时位置。在追踪模式下，基准位置Posref因此是飞行器12的当前位置Posc。
当获取的显示模式是飞行计划模式时，当前位置Posc是在飞行器12与飞行计划的下一个点中要显示的下一个元素的位置。在飞行计划模式下，基准位置Posref例如是所述当前位置Posc在飞行计划模式下提供的飞行器12的侧向轨迹上的投影。
本领域的技术人员会进一步理解到，飞行计划中飞行器12的位置是在飞行计划内鉴于用户进行的任何交互而发现飞行器12时的位置。事实上，当用户在飞行计划模式下与管理装置20交互时，他有沿着飞行计划查看飞行器12的预计轨迹的接下来的点的可能性，因此有沿着预计飞行计划改变当前位置Posc的可能性。
本领域的技术人员因此会观察到飞行计划模式下的当前位置Posc并不一定对应于飞行器12的瞬时位置。瞬时位置是指在该时刻(即，用户与管理装置20交互的时刻)测得的飞行器12的位置。
第二确定模块30配置为根据计算得到的基准位置Posref和位置间隔Posint计算用于显示所述垂直剖面14的位置范围Posrange。
在图2的示例中，当基准位置Posref对应位置范围Posrange中的最小值(即，位置范围Posrange的近点)时，第二确定模块30因此配置为根据以下方程式确定位置范围Posrange：
Posrange＝[Posref；Posref+Posint] (13)
在未示出的替代例中，当基准位置Posref对应位置范围Posrange中的最大值(即，位置范围Posrange的远点)时，第二确定模块30因此配置为根据以下方程式确定位置范围Posrange：
Posrange＝[Posref-Posint；Posref] (14)
同样可替代地，当基准位置Posref对应位置范围Posrange中的中值(即，位置范围Posrange的中点)时，第二确定模块30因此配置为根据以下方程式确定位置范围Posrange：
Figure BDA0001988521110000151
现在将使用图6来阐释电子管理装置20的操作，该图示出了根据本发明的用于管理飞行器12的飞行剖面14、16(具体地，垂直飞行剖面14)的显示的方法的流程图，该方法由管理装置20来实施。
在初始步骤100期间，管理装置20经由其获取模块32从追踪模式和飞行计划模式获取飞行剖面的所选显示模式。
例如，飞行员能够根据自己的当前任务经由对应的控制构件来选择显示模式。例如，飞行员会在导航阶段使用飞行计划模式，并且当其受空中交通管制引导时使用追踪模式。
也可以基于预定义标准通过相关联的航空电子系统自动选择显示模式。例如，当飞行器12偏离飞行计划时会进行从飞行计划模式到追踪模式的自动过渡，相反，当飞行器12接近飞行计划时会发生从追踪模式到飞行计划模式的自动过渡。
选自追踪模式和飞行计划模式的显示模式会对垂直显示VD所提供的显示能力以及在飞行器的符号22周围的图形元素的描绘产生直接影响，如图4和图5所示，这两个图分别图示了追踪模式和飞行计划模式。
接下来，在步骤110期间，电子管理装置20经由其第二计算模块28根据飞行器12的当前位置Posc，并且如前面所指示的，取决于显示模式是追踪模式还是飞行计划模式，来计算基准位置Posref。
在追踪模式下，基准位置Posref因此是飞行器12的当前位置Posc。在飞行计划模式下，基准位置Posref例如是当前位置Posc在飞行器12的侧向轨迹上的投影。
在以下步骤120期间，管理装置20经由其第二确定模块30确定用于显示所述垂直剖面14的位置范围Posrange，该位置范围Posrange根据计算得到的基准位置Posref和位置间隔Posint(例如根据方程式(13)至(15)中的一个方程式)来确定。
本领域的技术人员会注意到用户可以修改要显示的位置间隔Posint的值，具体地，在预定义最小值与最大值之间连续地修改。
例如，经由用户在连接至电子管理装置20的触摸表面上的触觉手势，或经由连接至管理装置20的旋钮或线圈转台，来控制对位置间隔Posint的值的这种改变。触觉手势通常是用户的两根手指进行的分离手势或者是捏合手势，以便增加或者减小位置间隔Posint的值。
作为可选增添，位置间隔Posint的预定义最小值和最大值取决于在追踪模式和飞行计划模式中的所选显示模式。与追踪模式相关联的位置间隔Posint的最大值因此通常低于与飞行计划模式相关联的最大值。
同样作为另一可选增添，位置间隔Posint的预定义最小值和最大值取决于飞行器12的类型。与直升机相关联的位置间隔Posint的预定义最小值和最大值例如低于与区域运输飞机或长距离飞机相关联的预定义最小值和最大值。
同样作为可选增添，在用户的操作下，将用于垂直显示VD的位置间隔Posint的值与用于导航显示ND的位置间隔Posint的值相关。
在步骤130期间，管理装置20经由其第一计算模块24根据当前高度Altc、高度间隔Altint、以及与飞行器12的高度从所述当前高度Altc的估计演变有关的至少一个属性Evol_Altest计算基准高度Altref。
当获取的显示模式是追踪模式时，第一计算模块24例如通过使用前面提到的分别对应图7中可见的追踪模式下的第一、第二和第三状态E1S、E2S和E3S的方程式(5)至(7)来计算基准高度Altref。
追踪模式下的第一状态E1S是描绘飞行器的符号22显示在高度范围Altrange的下部分中的状态，预计出明显向上的高度变化。第二状态E2S是符号22显示在高度范围Altrange的上部分中的状态，预计出明显向下的高度变化，并且第三状态E3S是符号22显示在高度范围Altrange的中间区域中的状态，预计出飞行器12的相对较小的高度变化。
在图7中，状态图图示了在追踪模式下的第一第二和第三状态E1S、E2S和E3S之间的状态变化。在向上的高度变化减小和/或高度间隔Altint增加的情况下，发生从第一状态E1S到第三状态E3S的过渡，用箭头F1描绘。在向下的高度变化增加和/或高度间隔Altint减小的情况下，发生从第三状态E3S到第二状态E2S的过渡，用箭头F2描绘。相反，在向下的高度变化减小和/或高度间隔Altint增加的情况下，发生从第二状态E2S到第三状态E3S的过渡，用箭头F3描绘。最后，在向上的高度变化增加和/或高度间隔Altint减小的情况下，发生从第三状态E3S到第一状态E1S的过渡，用箭头F4描绘。
在步骤130期间，当获取的显示模式是飞行计划模式时，第一计算模块24例如通过使用前面提到的分别对应图8中可见的飞行计划模式下的第一、第二、第三和第四状态E1PV、E2PV、E3PV和E4PV的方程式(8)至(11)来计算基准高度Altref。
飞行计划模式下的第一状态E1PV是在飞行器12与飞行计划的下一个点之间的下一个元素的符号显示在高度范围Altrange的下部分中的状态，预计出即将发生的向上的高度变化，如图11所示。第二状态E2PV，如图12所示，是下一个元素的符号显示在高度范围Altrange的中间区域中的状态，在预计爬升会接近最高点期间。第三状态E3PV，如图13所示，是下一个元素的符号显示在高度范围Altrange的上部分中的状态，预计出即将发生的向下变化，并且第四状态E4PV，是下一个元素的符号显示在高度范围Altrange的中间区域中的状态，在预计下降会接近最低点期间，如图14所示。
根据图8，状态图图示了在飞行计划模式下的第一、第二、第三和第四状态E1PV、E2PV、E3PV和E4PV之间的状态变化。在接近所显示的高度范围中的最高点的高度Alt_PV1和/或高度间隔Altint增加的情况下，会发生从第一状态E1PV到第二状态E2PV的过渡(用箭头F5示出)。当高度Alt_PV1高于所显示的高度范围中的最高点时，会发生从第二状态E2PV到第三状态E3PV的过渡(用箭头F6示出)。在接近所显示的高度范围中的最低点的高度Alt_PV1和/或高度间隔Altint增加的情况下，会发生从第三状态E3PV到第四状态E4PV的过渡(用箭头F7示出)。相反，在远离所显示的高度范围中的最低点的高度Alt_PV1和/或高度间隔Altint减小的情况下，会发生从第四状态E4PV到第三状态E3PV的过渡(用箭头F8示出)。当高度Alt_PV1低于所显示的高度范围中的最高点时，会发生从第三状态E3PV到第二状态E2PV的过渡(用箭头F9示出)。最后，在远离所显示的高度范围中的最高点的高度Alt_PV1和/或高度间隔Altint减小的情况下，会发生从第二状态E2PV到第一状态E1PV的过渡(用箭头F10示出)。
在以下步骤140期间，管理装置20经由其第一确定模块26根据计算得到的基准高度Altref和高度间隔Altint，例如根据方程式(2)至(4)中的一个方程式，来确定高度范围Altrange。
优选地，无论所选的显示模式如何，高度间隔Altint的确定都相同地进行。
高度间隔Altint通常与位置间隔Posint成正比。因此，比如针对位置间隔Posint，用户可以修改(具体地，连续修改)高度间隔Altint。
例如，向位置间隔Posint应用因数APratio，以计算高度间隔Altint。根据屏幕18上的垂直显示VD的大小(X和Y上像素的数量)以及在其上垂直显示VD被分解的飞行器12的必要高度精确度来选取该因数APratio。针对直升机所要求的精确度有可能与针对飞机所要求的精确度不同。这使得可以保持将垂直轨迹的梯度恒定显示在屏幕18上。本领域的技术人员会注意到所显示的梯度通常不是实际的几何梯度，但是针对给定的几何梯度，描绘是恒定的。作为示例，实际几何梯度为3°的轨迹始终以等于25°的梯度显示在屏幕18上。
在追踪模式下或在飞行计划模式下，例如，根据前面的方程式(1)来确定高度间隔Altint。
高度间隔Altint的最小可能值优选地与位置间隔Posint的最小可能值成正比。
高度间隔Altint的最大可能值Altint_MAX优选地与位置间隔Posint的最大可能值无关。例如，预定义该最大可能值Altint_MAX。其通常取决于飞行器12的类型，如前面描述的。高度间隔Altint的该最大值Altint_MAX因此允许永久地显示在其上垂直显示VD被分解的飞行器12的相关信息。权衡点在于，一旦达到高度间隔Altint的最大值Altint_MAX，便不会保持在屏幕18上可见的梯度。然而，这不会对用户产生任何不利，这是由于，当他为高度间隔Altint选取较高的值(接近最大值Altint_MAX)时，他寻求的是对垂直显示VD的基本上示意性的描绘。
作为可选增添，在步骤150期间，如果适用，管理装置20经由其第一计算模块24相对于最小高度阈值AltMIN重新校准计算得到的基准高度Altref。例如，根据方程式(12)来进行对基准高度Altref的该重新校准。
在步骤160期间，管理装置20最后经由其显示模块34，具体地根据之前在步骤120和140期间确定的位置范围Posrange和高度范围Altrange，下令显示飞行器12的飞行剖面14、16(具体地，垂直飞行剖面14)。
定期重复显示管理方法的前述步骤，具体地以便根据飞行器12的当前位置Posc和当前高度Altc的演变定期地改变位置范围Posrange和高度范围Altrange。
因此，根据本发明的显示管理方法使得可以根据飞行器的高度从被纳入考虑的当前高度Altc的估计演变来改变所显示的垂直剖面14的高度范围Altrange(具体地，被纳入考虑以确定所述高度范围Altrange的基准高度Altref)。
该方法和管理装置20因此在飞行期间或在用户(诸如飞行员)操作之后显示在屏幕18上的元素的移动和/或梯度的变化期间提供了更好的连续性。这尤其使得可以改进用户对该情况的当前和将来的理解。它们尤其限制了在垂直显示VD上的位置跳跃。
它们还允许根据当前任务(例如，在追踪模式下的起飞/巡航/下降或者在飞行计划模式下的飞行准备)对所显示的信息的更好匹配，并且允许用户更好的感知和理解该信息，以便更有效地做出决策。
该方法和管理装置20也允许减少被分配用于执行开发垂直显示VD的任务的工作量和时间，用户通过简单且快速的操作优选地仅与水平刻度交互。
因此，可以看出，用于显示飞行器12的飞行剖面14、16的该方法和管理装置20使得可以提供对所显示的飞行剖面14、16(具体地，垂直飞行剖面14)的更好可读性。
如前面指示的，当获取的显示模式是追踪模式并且基准高度Altref是高度范围Altrange中的最小值时，第一计算模块24例如配置为根据前述方程式(5)至(7)计算基准高度Altref。
如前面指示的，当获取的显示模式是追踪模式并且可替代地基准高度Altref是高度范围Altrange中的最大值或中值时，简单地用类推的方法从方程式(5)至(7)推出对基准高度Altref的计算。
因此，当获取的显示模式是追踪模式并且基准高度Altref是高度范围Altrange中的最大值时，第一计算模块24例如配置为根据以下方程式计算基准高度Altref：
如果
Figure BDA0001988521110000211
则Altref＝Altc+Altint×(1-VLMratio) (16)
如果
Figure BDA0001988521110000212
则Altref＝Altc+Altint×VUMratio (17)
如果
Figure BDA0001988521110000213
则
Figure BDA0001988521110000214
其中，Var_Altest、Altint、Altc、VLMratio和VUMratio表示与方程式(5)至(7)相同的属性或变量。
方程式(16)至(18)由方程式(5)至(7)产生，每次都将Altint加到这些方程式中，这是由于，通过定义，Altint对应高度范围Altrange中的最小值(对应于针对方程式(5)至(7)的基准高度Altref)与最大值(对应于针对方程式(16)至(18)的基准高度Altref)之间的差值。
同样，当获取的显示模式是追踪模式并且基准高度Altref是高度范围Altrange中的中值时，第一计算模块24例如配置为根据以下方程式计算基准高度Altref：
如果
Figure BDA0001988521110000216
则
Figure BDA0001988521110000217
Figure BDA0001988521110000218
如果
Figure BDA0001988521110000219
则
Figure BDA00019885211100002111
如果
Figure BDA00019885211100002112
则Altref＝Altc+Var_Altest (21)
其中，Var_Altest、Altint、Altc、VLMratio、和VUMratio表示与方程式(5)至(7)相同的属性或变量。
方程式(19)至(21)由方程式(5)至(7)产生，每次都将Altint/2加到这些方程式中，这是由于，Altint/2对应高度范围Altrange中的最小值(对应于针对方程式(5)至(7)的基准高度Altref)与中值(对应于针对方程式(19)至(21)的基准高度Altref)之间的差值。推论可得，通过每次从方程式(16)至(18)减去Altint/2，方程式(19)至(21)由方程式(16)至(18)产生。
如前面指示的，与飞行器12的高度的估计演变有关的属性Evol_Altest例如是在下一个时间间隔期间飞行器12从瞬时高度的估计高度变化Var_Altest。本领域的技术人员因此会理解，例如，通过计算在预定义持续时间期间飞行器12的平均垂直速度并且然后将所述平均垂直速度乘以所述预定义持续时间得到估计高度变化Var_Altest，来确定该估计高度变化Var_Altest。预定义持续时间例如在5秒与20秒之间，优选地在8秒与15秒之间，更优选地基本等于10秒。飞行器12的平均垂直速度通常通过采样来计算，并且因此等于在预定义持续时间期间采样得到的垂直速度之和除以在所述预定义持续时间期间的样本数量。
此外，本领域的技术人员会注意到，当属性Evol_Altest是在即将到来的时间间隔期间飞行器12的估计高度变化Var_Altest(而不是飞行轨迹的即将到来的部分的高度的平均值)时，这使得即使不具有飞行轨迹或者在垂直飞行轨迹不可用的情况下(这种不可用例如是由飞行管理系统或FMS发生故障、飞行员未输入飞行计划、或目视飞行阶段引起的)，也能够确定用于显示所述垂直剖面14的高度范围Altrange。这还具有的优点是能够确定用于显示所述垂直剖面14的高度范围Altrange，包括后者何时未依循飞行轨迹。
本领域的技术人员还会注意到，当属性Evol_Altest是在飞行计划的接下来的点中飞行器的最大或最小高度(而不是飞行轨迹的即将到来的部分的高度的平均值)时，这使得可以提供垂直飞行剖面14和描绘飞行器12的符号22的显示的更好连续性，因此不会突然改变在屏幕上的位置。

Claims (12)

1.一种用于管理飞行器(12)的飞行剖面(14)的显示的方法，所述方法由电子显示管理装置(20)来实施并且包括以下步骤：
计算(130)用于显示垂直飞行剖面(14)的基准高度(Altref)，
确定(140)用于显示所述垂直剖面(14)的高度范围(Altrange)，所述高度范围(Altrange)根据计算得到的基准高度(Altref)来确定，
其特征在于，根据当前高度(Altc)、要显示的高度间隔(Altint)、以及与所述飞行器(12)的高度从所述当前高度(Altc)的估计演变有关的至少一个属性(Evol_Altest)来计算所述基准高度(Altref)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述飞行器(12)的高度的估计演变有关的至少一个属性(Evol_Altest)选自由以下组成的组：在下一个时间间隔期间所述飞行器(12)从所述当前高度(Altc)的估计高度变化(Var_Altest)、在飞行计划的接下来的点中所述飞行器(12)的最大高度(Alt_PVMAX)、以及在所述飞行计划的接下来的点中所述飞行器(12)的最小高度(Alt_PVMIN)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括从追踪模式和飞行计划模式中获取所述飞行剖面(14)的所选显示模式的步骤(100)，并且
其中，当获取的显示模式是追踪模式时，所述当前高度(Altc)是所述飞行器(12)的瞬时高度并且与所述飞行器(12)的高度的所述估计演变有关的属性(Evol_Altest)是在下一个时间间隔期间所述飞行器(12)从所述瞬时高度的估计高度变化(Var_Altest)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前高度(Altc)是所述飞行器(12)的瞬时高度并且与所述飞行器(12)的高度的所述估计演变有关的属性(Evol_Altest)是在下一个时间间隔期间所述飞行器(12)从所述瞬时高度的估计高度变化(Var_Altest)，并且
其中，如果所述估计高度变化(Var_Altest)的绝对值小于所述高度间隔(Altint)的一半，则所述基准高度(Altref)取决于所述当前高度(Altc)与所述估计高度变化(Var_Altest)之和，并且
如果所述估计高度变化(Var_Altest)的绝对值大于或等于所述高度间隔(Altint)的一半，则所述基准高度(Altref)取决于所述当前高度(Altc)与所述高度范围(Altrange)的下限(VLM)或上限(VUM)之和。
5.根据权利要求4所述的方法，其中
如果所述基准高度(Altref)是所述高度范围(Altrange)的最小值，则所述基准高度(Altref)满足以下方程式：
如果
Figure FDA0001988521100000021
则Altref＝Altc-Altint×VLMratio
如果
Figure FDA0001988521100000022
则Altref＝Altc-Altint×(1-VUMratio)
如果
Figure FDA0001988521100000023
则
Figure FDA0001988521100000024
如果所述基准高度(Altref)是所述高度范围(Altrange)的最大值，则所述基准高度(Altref)满足以下方程式：
如果
Figure FDA0001988521100000025
则Altref＝Altc+Altint×(1-VLMratio)
如果
Figure FDA0001988521100000026
则Altref＝Altc+Altint×VUMratio
如果则
Figure FDA0001988521100000028
如果所述基准高度(Altref)是所述高度范围(Altrange)的中值，则所述基准高度(Altref)满足以下方程式：
如果
Figure FDA0001988521100000029
则
Figure FDA00019885211000000210
如果
Figure FDA00019885211000000211
则
Figure FDA00019885211000000212
如果
Figure FDA0001988521100000031
则Altref＝Altc+Var_Altest
其中，Var_Altest是在所述下一个时间间隔期间所述飞行器(12)从所述瞬时高度的所述估计高度变化，
Altint是所述高度间隔，
Altc是所述当前高度，
VLMratio是所述高度范围(Altrange)的下限(VLM)除以所述高度间隔(Altint)的比率，以及
VUMratio是所述高度范围(Altrange)的上限(VUM)除以所述高度间隔(Altint)的比率。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括从追踪模式和飞行计划模式中获取所述飞行剖面(14)的所选显示模式的步骤(100)，并且其中，当获取的所述显示模式是飞行计划模式时，所述当前高度(Altc)是在所述飞行器(12)的高度和所述飞行计划的下一个点的高度中要显示在所述高度范围内的下一个元素的高度，并且与所述飞行器(12)的高度的所述估计演变有关的至少一个属性(Evol_Altest)取决于在所述飞行计划的接下来的点中所述飞行器(12)的最大高度(Alt_PVMAX)和在所述飞行计划的接下来的点中所述飞行器(12)的最小高度(Alt_PVMIN)中的高度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
计算用(110)于显示所述垂直剖面(14)的基准位置(Posref)，所述基准位置(Posref)根据所述飞行器(12)的所述当前位置(Posc)来计算，以及
确定(120)用于显示所述垂直剖面(14)的位置范围(Posrange)，所述位置范围(Posrange)根据计算得到的基准位置(Posref)和要显示的位置间隔(Posint)来确定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，要显示的高度间隔(Altint)取决于要显示的位置间隔(Posint)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括显示所述飞行器(12)的所述垂直剖面(14)的步骤(160)。
10.一种包括计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括软件指令，所述软件指令在由计算机执行时执行根据权利要求1或2所述的方法。
11.一种配置为管理飞行器(12)的飞行剖面(14)的显示的电子显示管理装置(20)，包括：
计算模块(24)，其配置为计算用于显示垂直飞行剖面(14)的基准高度(Altref)；
确定模块(26)，其配置为确定用于显示所述垂直剖面(14)的高度范围(Altrange)，所述高度范围(Altrange)根据计算得到的基准高度(Altref)来确定，
其特征在于，所述计算模块(24)配置为根据当前高度(Altc)、要显示的高度间隔(Altint)、以及与所述飞行器(12)的高度从所述当前高度(Altc)的估计演变有关的至少一个属性(Evol_Altest)计算所述基准高度(Altref)。
12.一种用于显示飞行器(12)的飞行剖面(14)的电子系统(10)，包括：
显示屏(18)；以及
电子管理装置(20)，其配置为管理所述飞行剖面(14)在所述显示屏(18)上的显示，
其特征在于，所述电子管理装置(20)是根据权利要求11的。
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