CN111564061B - 基于性能的导航参数的显示系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于显示基于性能的导航(PBN)参数的显示系统和显示方法。导航参数显示系统包括交互系统、飞行管理系统、自动飞行系统和显示装置。飞行管理系统能够计算出实际飞行参数与所选的飞行参数之间的偏差,并输出计算结果;自动飞行系统与交互系统通信地连接,并被配置为能够基于飞行参数计算出当前飞行模式。根据本发明,可以通过偏差带和符号方式动态指示出飞机当前位置、选择航道、航道偏差、RNP和ANP等参数,以及针对目前的航道偏差飞行员应采取的向对应侧修改航迹的操作。本发明所提供的导航参数显示系统和方法的显示方式简洁、告警指示醒目,能减少飞行员获取信息及处理信息的时间,减轻工作负荷,降低人为错误的发生几率。
Description
技术领域
本发明涉及民用航空领域,具体涉及一种基于性能的导航参数的显示系统和综合显示导航参数的方法。
背景技术
在现代民用飞行器驾驶舱显示系统的设计中,大尺寸液晶显示器的应用逐渐成为主流,相较于早期驾驶舱的机械或机电式仪表显示,液晶显示器的应用使显示信息高度集成化。因此,如何提高显示信息的可读性,减少飞行员获取信息及处理信息的时间,减轻飞行员工作负荷,成为人为因素设计的重点之一。
符合现代民用飞行器驾驶舱设计特征的新一代的航电人机接口设计和集成,是航电设计中的重中之重,不仅反映了飞机综合设计的水平,更是飞机系统集成尤其是航电系统集成特点的重要体现方式之一。目前这一核心技术多依赖于国外供应商,国内民机航电人机接口设计与集成能力仍处于起步阶段,如C919飞机的航电人机接口设计和集成就是国内民机首次全方位地由主机所主导完成的。
基于性能的导航(PBN,Performance-based Navigation)是国际民航组织(ICAO)在整合各国区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)运行实践和技术标准的基础上提出的一种新型导航运行概念。涵盖了从航路、终端区到进近着陆的所有飞行阶段,提供了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式,是近年来大力推广和发展的导航模式。
RNP是对指定空域内运行所需要的导航性能精度的描述,其数值是根据飞行器至少有95%的飞行时间内沿规定航迹所不超出的保护范围的数值,通常用海里表示,如RNP0.3。ANP,作为对飞机实际导航性的评价,在飞行器导航技术满足RNP要求的判定中具有重要意义。
在基于性能的导航的显示方法和系统设计方面,现有技术中存在显示方案过于复杂、占据过多主视场显示区域,运算逻辑复杂及使用场景覆盖不全面等问题。
其中,主视场范围,是基于驾驶舱内的设计眼位,当飞行员眼球转动时可获取的最佳的水平和垂直视场范围。飞行中的重要飞行信息及告警信息都要求在主视场区域内显示,因此如何合理地利用宝贵而有限的主视场显示区域,也是航电人机接口设计的重难点之一。
因此,需要提供一种导航参数显示系统和综合显示导航参数的方法,以至少部分地解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种基于性能的导航参数的显示系统及运行方法,具体地,是一种用于显示基于性能的导航(PBN)参数的显示系统和综合显示导航参数的方法。根据本发明,可以使得可以更加直观地指示出针对目前的航道偏差飞行员应采取的向对应侧修改航迹的操作。本发明所提供的导航参数显示系统和方法的显示方式简洁、告警指示醒目,能减少飞行员获取信息及处理信息的时间,减轻工作负荷,降低人为错误的发生几率。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于飞行器的基于性能的导航参数的显示系统,所述基于性能的导航参数的显示系统包括:
交互系统,所述交互系统配置为能够供机组人员操作以选择飞行参数;
飞行管理系统,所述飞行管理系统与所述交互系统通信地连接,并被配置为能够基于所述飞行参数计算出实际飞行参数与所选的飞行参数之间的偏差,并输出计算结果;
自动飞行系统,所述自动飞行系统与所述交互系统通信地连接,并被配置为能够基于所述飞行参数计算出当前飞行模式,并输出计算结果;和
显示装置,所述显示装置被配置为能够接收来自所述飞行管理系统和所述自动飞行系统的信息,并将接收到的信息反馈给机组人员。
在一种实施方式中,所述飞行管理系统被配置为基于所述飞行参数计算出所需导航性能参数、实际导航性能参数以及当前航路与所述航路之间的偏差值。
在一种实施方式中,所述显示系统被配置为持续显示所述实际导航性能参数。
在一种实施方式中,所述飞行参数包括飞行计划参数,且所述基于性能的导航参数的显示系统被配置为:当所述交互模块接收到激活的飞行计划参数时,所述飞行管理系统基于所述飞行计划和所选择的航路而计算航道偏差值,并将其发送至所述显示装置。
在一种实施方式中,所述所需导航性能参数来自于所述飞行管理系统的内部数据库或来自于机组人员的手动输入。
在一种实施方式中,所述显示装置被配置为以偏差带、指示杆的形式显示所述自动飞行系统和飞行管理系统的计算结果。
在一种实施方式中,所述显示装置被配置为以正常模式或告警模式来反映所述飞行管理系统的计算结果。
在一种实施方式中,所述飞行参数包括飞行计划参数、飞行模式参数以及航路参数。
根据本发明的另一个方面,提供了一种由根据上述方案中任意一项所述的基于性能的导航参数的显示系统实现的综合显示导航参数的方法,所述综合显示导航参数的方法包括如下步骤:
交互系统接收来自机组人员的飞行参数输入;
飞行管理系统基于所述飞行参数计算出实际飞行参数与所选飞行参数之间的偏差,并输出包含计算结果的信号;
自动飞行系统基于所述飞行参数计算出当前飞行模式,并输出包含计算结果的信号;
通过显示装置接收来自所述飞行管理系统和所述自动飞行系统的信号,并将对应的计算结果反馈给机组人员。
在一种实施方式中,所述方法还包括:计算当前航路与所选航路之间的航路偏差值,并且所述方法还包括判定步骤:判定飞行模式是否对应于基于性能的导航,若判定结果为是,则所述显示装置向外显示所述航路偏差值。
在一种实施方式中,所述方法还包括:所述飞行管理系统计算出所需导航性能参数和实际导航性能参数。
在一种实施方式中,所述显示模块以偏差带和符号的形式显示计算结果。
在一种实施方式中,所述方法还包括:将所述实际导航性能参数与所述偏差值的结合与所述所需导航性能参数进行比对,并将比对结果以正常模式显示或以告警模式显示。
在一种实施方式中,所述交互模块接收到的所述飞行参数包括飞行计划参数、飞行模式参数以及航路参数。
根据本发明,可以更加直观地指示出针对目前的航道偏差飞行员应采取的向对应侧修改航迹的操作。本发明所提供的基于性能的导航参数的显示系统和方法的显示方式简洁、告警指示醒目,能减少飞行员获取信息及处理信息的时间,减轻工作负荷,降低人为错误的发生几率。
附图说明
为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能,可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解,附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式,对本发明的范围没有任何限制作用,图中各个部件并非按比例绘制。
图1为根据本发明的一个优选实施方式的优选实施方式的导航参数显示系统的各模块的通信关系示意图;
图2为该优选实施方式中的综合显示导航参数的方法的流程示意图;
图3-图5为该优选实施方式中的显示装置对外的显示结果的若干示例。
具体实施方式
现在参考附图,详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式,本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式,所述其他方式同样落入本发明的范围。
本发明提供了一种用于飞行器的基于性能的导航参数的显示系统(将在后文将其称为导航参数显示系统)和基于该导航参数显示系统的综合显示导航参数的方法。
参考图1,导航参数显示系统包括交互系统、飞行管理系统、自动飞行系统和显示装置。
其中,所述交互系统配置为能够供机组人员操作以选择飞行参数;所述飞行管理系统与所述交互系统通信地连接,并被配置为能够基于所述飞行参数计算出实际飞行参数与所选的飞行参数之间的偏差,并输出计算结果;所述自动飞行系统与所述交互系统通信地连接,并被配置为能够基于所述飞行参数计算出当前飞行模式,并输出计算结果;所述显示装置被配置为能够接收来自所述飞行管理系统和所述自动飞行系统的信息,并将接收到的信息反馈给机组人员。
其中,所述飞行参数包括飞行计划参数、飞行模式参数以及航路参数。
根据这样的配置逻辑,能够使得导航结果准确、贴近实际操作中的现场状况,并且不容易产生误差。
优选地,所述飞行管理系统被配置为基于所述飞行参数计算出所需导航性能参数、实际导航性能参数以及当前航路与所述航路之间的偏差值。并且,所述显示系统被配置为持续显示所述实际导航性能参数。根据本方案,给出了具体计算逻辑,能够更加方便控制系统的软件配置,以实现导航目的。
优选地,所述飞行参数包括飞行计划参数,且所述导航参数显示系统被配置为:当所述交互模块接收到激活的飞行计划参数时,所述飞行管理系统基于所述飞行计划和所选择的航路而计算航道偏差值,并将其发送至所述显示装置。同样优选地,所述所需导航性能参数来自于所述飞行管理系统的内部数据库或来自于机组人员的手动输入。根据本方案,给出了具体计算逻辑,能够更加方便控制系统的软件配置,以实现导航目的。
结合图1,飞行机组通过交互系统向飞行管理系统与自动飞行系统发出指令,根据飞行员制定的飞行计划及所选飞行模式确定选择航路及当前飞行模式。由飞行管理系统计算出RNP(所需导航性能)、ANP(实际导航性能)及当前航路与选择航路间的偏差(航道偏差),发送给显示装置。自动飞行系统与飞行管理系统交联,结合飞行员指令及输入的飞行计划确定当前飞行模式并发送给显示装置。
下面转到图2,对本实施方式的综合显示导航参数的方法进行说明。
综合显示导航参数的方法包括如下步骤:交互系统接收来自机组人员的飞行参数输入;飞行管理系统基于所述飞行参数计算出实际飞行参数与所选飞行参数之间的偏差,并输出包含计算结果的信号;自动飞行系统基于所述飞行参数计算出当前飞行模式,并输出包含计算结果的信号;通过显示装置接收来自所述飞行管理系统和所述自动飞行系统的信号,并将对应的计算结果反馈给机组人员。
其中,计算步骤包括当前航路与所选航路之间的偏差值。所述方法还包括判定步骤:判定飞行模式是否对应于基于性能的导航,若判定结果为是,则所述显示装置显示来自飞行管理系统计算的当前航路与所选航路之间的偏差值。并且所述方法还包括:所述飞行管理系统计算出所需导航性能参数和实际导航性能参数。
优选地,所述显示模块以偏差带和符号的形式显示计算结果,并将偏差带和符号显示在位于飞行员主视场范围的主飞行显示器或电子飞行仪表系统上。
也就是说,自动飞行系统会与飞行管理系统交联,根据飞行员在交互系统的页面中输入的飞行计划以及切换模式的指令(交互系统可以包括飞行管理系统输入页面和自动飞行系统输入页面),确定当前飞行模式并发送给显示装置。显示装置会对接收到航道偏差及ANP、RNP等数据进行计算并显示在基于性能导航的偏差指示带上。其中,显示装置会一直接收来自飞行管理系统的ANP数据,当有激活的飞行计划时,飞行管理系统将根据当前和选择的航路信息持续计算航道偏差数据并发送给显示装置。RNP可能来自于飞管系统内部的数据库,也可由飞行员在飞管页面手动输入。
如上文所提到的偏差带的描述,所述显示装置被配置为以偏差带和符号的形式显示所述自动飞行系统和飞行管理系统的计算结果。并且,所述显示装置被配置为以正常模式或告警模式来反映所述飞行管理系统的计算结果。
通过符号的形式向操作者反馈,能够使操作者更直观地看到导航参数显示系统的计算结果,能够节省操作者的反应时间,提升操作效率。
下面结合图3-图5,给出几种实际操作中偏差带在显示屏幕中可能存在的方式。例如,在主飞行显示画面中,水平偏差带可以位于ADI下方,垂直偏差带可以位于ADI右侧、高度带左侧。在正常飞行状态下,参考图4,偏差带的尺寸固定飞机参考符号(即当前航道指示标)与偏差带边缘指示的所需导航性能(由中心短线段和两侧箭头之间的距离示出)会随实际航路的导航性能变化。
另外,参考图5,在正常状态下,显示屏可以根据ANP与RNP数值的相对关系,确定ANP指示杆的长度并标注在选择航道的两侧。例如,在巡航阶段某段航路的RNP为4NM,而在进近阶段的RNP为1NM,即使ANP均为0.5NM,由于ANP与RNP在不同飞行阶段的相对关系不同,ANP指示杆的长度也会发生变化。继续参考图5,在显示屏所示视图中,三角符号指示选择航道,选择航道与当前航道之间的距离(即三角符号和中心短线段之间的距离)即为航道偏差,三角符号两侧的等长线段即为ANP指示杆,提示飞机当前的实际导航性能。
而如果在告警状态下,偏差带可以在显示屏中具有其他的显示模式。例如,参考图3,当航道偏差(三角符号与中心段线段之间的距离)+实际导航性能≥所需导航性能时,ANP指示杆会移动到偏差带边缘,偏差带指示进入告警模式。选择航道的符号、对应侧偏差带边缘的对应字符以及ANP指示杆会变成警戒色黄色,并呈现闪烁样式,此时ANP指示杆与偏差带合并为箭头符号,提示飞行员修正方向。
根据本发明所提供的方案,使得可以更加直观地指示出针对目前的航道偏差飞行员应采取的向对应侧修改航迹的操作。本发明所提供的导航参数显示系统和方法的显示方式简洁、告警指示醒目,能减少飞行员获取信息及处理信息的时间,减轻工作负荷,降低人为错误的发生几率。
本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述,以上教导的领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此,虽然具体描述了一些替代实施方式,本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明的所有替代、改型和变型,以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种用于飞行器的基于性能的导航参数的显示系统,其特征在于,所述导航参数显示系统包括:
交互系统,所述交互系统被配置为能够供机组人员操作以选择飞行参数;
飞行管理系统,所述飞行管理系统与所述交互系统通信地连接,并被配置为能够基于所述飞行参数计算出实际飞行参数与所选的飞行参数之间的偏差,并输出计算结果;
自动飞行系统,所述自动飞行系统与所述交互系统通信地连接,并且所述自动飞行系统和所述飞行管理系统交联,以被配置为能够基于所述飞行参数计算出当前飞行模式,并输出计算结果;和
显示装置,所述显示装置被配置为能够接收来自所述飞行管理系统和所述自动飞行系统的信息,并将接收到的信息通过偏差带和符号的方式以动态形式向外展示,所述显示装置还被配置为能够持续显示实际导航性能参数,
其中,所述飞行管理系统还被配置为能够基于所述飞行参数计算出所需导航性能参数、实际导航性能参数以及当前航路与所选航路之间的偏差值,将所述实际导航性能参数与所述航路偏差值的结合与所述所需导航性能参数进行比对,并将比对结果传输至所述显示装置,使得所述显示装置以正常模式显示或以告警模式显示比对结果;
其中,所述导航参数显示系统被配置为能够指示出针对目前的航道偏差飞行员应采取的向对应侧修改航迹的操作,以及
所述导航参数显示系统还被配置为当所述飞行模式是对应于基于性能的导航时,则通过所述显示装置向外显示航路偏差值。
2.根据权利要求1所述的基于性能的导航参数的显示系统,其特征在于,所述飞行参数包括飞行计划参数,并且所述基于性能的导航参数的显示系统被配置为:当交互模块接收到激活的飞行计划参数时,所述飞行管理系统基于所述飞行计划和所选择的航路而计算航道偏差值,并将其发送至所述显示装置。
3.根据权利要求1所述的基于性能的导航参数的显示系统,其特征在于,所述所需导航性能参数来自于所述飞行管理系统的内部数据库或来自于机组人员的手动输入。
4.根据权利要求1所述的基于性能的导航参数的显示系统,其特征在于,所述显示装置被配置为能够以指示杆的形式显示所述自动飞行系统和飞行管理系统的计算结果。
5.根据权利要求1所述的基于性能的导航参数的显示系统,其特征在于,所述显示装置被配置为能够以正常模式或告警模式来反映所述飞行管理系统的计算结果。
6.根据权利要求1所述的基于性能的导航参数的显示系统,其特征在于,所述飞行参数包括飞行计划参数、飞行模式参数以及航路参数。
7.一种通过权利要求1-6中任意一项所述的基于性能的导航参数的显示系统实现的综合显示导航参数的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
机组人员经由交互系统输入飞行参数;
飞行管理系统基于所述飞行参数计算出实际飞行参数与所选飞行参数之间的偏差,并输出包含计算结果的信号;
自动飞行系统和所述飞行管理系统交联,并基于所述飞行参数计算出当前飞行模式,并输出包含计算结果的信号;
通过显示装置接收来自所述飞行管理系统和所述自动飞行系统的信号,并将接收到的信息通过偏差带和符号的方式以动态形式向机组人员展示,并指示出针对目前的航道偏差飞行员应采取的向对应侧修改航迹的操作;
其中,由所述飞行管理系统计算出所需导航性能参数和实际导航性能参数,并计算当前航路与所选航路之间的航路偏差值,将所述实际导航性能参数与所述偏差值的结合与所述所需导航性能参数进行比对,并以正常模式显示或以告警模式显示比对结果。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括判定步骤:判定飞行模式是否对应于基于性能的导航,若判定结果为是,则通过所述显示装置向外显示所述航路偏差值。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,计算结果至少通过指示杆的形式向外展示。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,交互模块接收到的所述飞行参数包括飞行计划参数、飞行模式参数以及航路参数。
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