CN117222864A - 用于显示关键和非关键信息的系统 - Google Patents

Abstract

用于在屏幕(9)上显示关键和非关键信息的系统，包括在同一壳体(101)中的至少一个电子计算电路(110)和电子监测电路(120)。电子计算电路(110)被编程为处理要显示的关键信息，根据非关键信息构造至少一个图像，并在其中并入要显示的关键信息，以便在电子计算电路(110)的输出端(104.1)上形成旨在被传送给屏幕的图像信号。电子监测电路(120)具有连接至所述输出端(104.1)的输入端(105.1)，并且被编程为确定用于显示的期望关键信息并且验证图像信号是否包含与期望关键信息相对应的信息。一种装备有这种系统的飞行器。

Description

用于显示关键和非关键信息的系统

发明背景

本发明涉及显示用于驾驶交通工具(更具体地，飞行器)的关键和非关键信息的领域。

在航空电子领域中，关键信息是这样的信息：对它的知悉对于驾驶飞行器是必不可少的，并且如果它是错误的，则可能直接导致飞行器的损失。主要关键信息包括例如空速、滑行指示符、姿态指示符、高度、垂直速度和方向。为此，用于显示关键数据的设备本身是关键元件，在飞行器上使用该设备之前是资格或认证程序，该资格或认证程序包括旨在证明显示设备在任何情况下的稳健性、准确性和可靠性的广泛测试。由于这些原因，这种显示设备的设计和制造是昂贵的。

为了给机组人员提供更多的舒适性，已知的是在驾驶舱中显示信息，这是有用的，然而并不关键。该信息包括例如内部和外部温度、时间数据、与飞行器装备的操作有关的数据、导航数据以及该类型的其他信息。用于显示该信息的设备可以是本身非关键的显示设备，或者是关键的显示设备。

在更为开发的系统中，提供了还显示相对复杂的非关键信息。根据第一示例，这是映射信息，更具体地，在三维中表示飞行器飞过的地球表面的区域的所谓的地形渲染图像。根据第二示例，这些是来自嵌入式相机的图像。

为了显示这样的复杂信息，使用中央处理器(CPU)以鉴于显示器、用于构造包括非关键信息和关键信息的图形表示(字母数字字符、符号、曲线、直方图、比例等)的图像的图形处理器(GPU)、以及将这些图像变换成电信号从而使得有可能通过屏幕显示图像的FPGA型电路，来处理关键信息。作为示例，常规地，该中央处理器计算出它必须绘制一条从点A(0,0)到点B(100,100)的直线，并且该图形处理器产生图像，其中所有像素(i,j)被照亮，其中i＝j从0变化到100。

文献WO-A-2011/066920描述了使得有可能开发包括关键信息和非关键信息两者的图像的显示设备。

发明目的

本发明尤其旨在能够确保所显示的关键信息在其处理过程中未因其被显示而被更改。

发明内容

为此，提供了一种根据本发明的用于在屏幕上显示关键和非关键信息的系统，该系统包括位于同一壳体中的至少一个电子计算电路(110)和电子监测电路。电子计算电路被编程为处理要显示的关键信息，根据非关键信息构造至少一个图像，并在其中并入要显示的关键信息，以便在电子计算电路的输出端上形成旨在被传送给屏幕的图像信号。该电子监测电路具有连接至所述输出端的输入端，并且被编程为确定用于显示的期望关键信息并且验证该图像信号是否包含与该期望关键信息相对应的信息。

因此，关键信息的存在在旨在被传送给显示屏幕的图像信号中被验证，这限制了显示经更改关键信息的风险，该更改是鉴于关键信息被显示而已经经历的处理所造成的。鉴于将要显示的数据通过设置在同一个壳体中的电子电路显示而被处理的事实方便了该验证。

本发明还涉及配备有显示屏幕的飞行器，该显示屏幕连接至这种系统的电子命令电路的输出端。

通过阅读以下对本发明的具体且非限制性实施例的描述，本发明的其他特征和优点将显现。

附图的简要说明

将对附图作出参考，附图中：

图1是根据本发明的飞行器的部分示意性俯视图；

图2是根据本发明的第一实施例的显示系统的框图；

图3是根据本发明的第二实施例的显示系统的框图；

图4是根据本发明的第三实施例的显示系统的框图。

本发明的详细描述

参考图1，飞行器(在该情形中是飞机)包括机身1，其中布置了驾驶舱2。

飞行器设置有向飞行员提供信息的一定量的装备，以使他们能够驾驶飞行器并且将飞行器从他们的出发点安全地带到他们的到达点。其中，存在以下信息：

-使飞行员能够起飞和着陆飞行器并且使飞行器保持飞行的关键信息；以及

-使得例如飞行员有可能使他们的环境可视化的非关键信息。

因此，以本身已知的方式，飞行器设置有一组外部传感器3，其包括：

-气压高度计3，其与外部温度传感器关联地根据飞行器周围的大气压力提供高度测量；

皮托管(pitot)传感器，用于测量飞行器的空速。飞行器的高度和空速形成要显示的关键信息的一部分。

飞行器还嵌入有电子导航单元4，电子导航单元4一方面连接至包括线性惯性传感器(加速计)和角度惯性传感器(陀螺仪或陀螺计)的惯性单元5以提供惯性定位数据(高度、位置和速度)，并且另一方面连接至卫星信号接收器6，卫星信号接收器6被布置成根据来自属于卫星定位系统(或GNSS；如GPS、GALILEO、GLONASS、北斗系统等)的卫星星座的信号提供飞行器的卫星定位数据(伪距离)。本身已知的电子导航单元4通过惯性和卫星定位数据的混合来确定飞行器的速度以及转移到飞过的区域的地图上的飞行器的位置。在这种情况下，仅关注由惯性单元5提供的姿态，该姿态形成要显示的关键信息的一部分。

前置相机7安装在机身1的前部，以视频流的形式提供飞行器前部的环境图像。这些图像形成待显示的非关键信息的一部分。

后置相机8安装在机身1的后部，以视频流的形式提供飞行器后部的环境图像。这些图像形成待显示的非关键信息的一部分。

连接至总体上标记为100的显示系统上的显示屏9被安装在驾驶舱2中以便向飞行员呈现关键信息和非关键信息。自然地，要显示的信息量可以与或多或少关键的信息和/或多或少的非关键的信息不同：这是简单地解释本发明的示例。

显示系统100包括壳体101，壳体101设置有连接器，连接器分别限定连接到气压高度计3以接收高度的至少一个第一输入端102.1，连接至电子导航单元4以接收速度的第二输入端102.2，连接至前置相机7以接收表示飞行器前方环境的视频流的第三输入端102.3，连接至后置相机8以接收表示飞行器的后方环境的视频流的第四输入端102.4，以及将对应的电信号提供给待显示的图像的输出端103。形成输入端102.1至102.4和输出端103的连接器使得显示系统100能够电连接至显示系统100意图连接至的装备。

壳体101包含至少一个电子计算电路110(通常称为COM)和连接至电子计算电路110的电子监测电路120(通常称为MON)。这些电子电路110、120中的每一者包括至少一个处理器和包含可以由处理器执行的计算机程序的存储器组装件。

由电子计算电路110的处理器执行的计算机程序包括指令，这些指令被布置成使得电子计算电路110形成中央处理单元(通常被称为CPU)，该中央处理单元处理(准备和成形)有待显示的关键信息、根据非关键信息构造图像并且将经处理的关键信息结合在其中，以便在电子计算电路110的输出端上形成旨在被传送给显示屏8的图像信号。

由电子监视电路120的处理器执行的计算机程序包括指令，所述指令被布置成使得电子监视电路120确定用于显示的期望关键信息且确定图像信号是否包含对应于期望关键信息的信息。

现在将在三个实施例中相对于图2至图4描述由电子计算电路110和由电子监测电路120确保的不同功能和任务。

电子计算电路110在这三个实施例中确保相同的功能和任务。电子计算电路110从输入端102.1、102.2接收作为关键信息的飞行器的高度和速度。由电子计算电路110执行的程序包括程序部分111，程序部分111被布置成将关键信息编组在一起并且对关键信息进行成形，关键信息将在程序部分111下被显示以由此获得待显示的关键信息。

然后，由电子计算电路110执行的程序部分112结合有待在细节层(称为α)中显示的关键信息，该细节层包括透明底部并且旨在在待显示的图像中形成套印(overprint)层。

电子计算电路110通过输入端102.3从前置相机7接收视频流并且通过输入端102.4从后置相机8接收视频流。由电子计算电路110执行的程序包括被布置成在图像的背景细节层(常规地被称为RGB层)的两个窗口中显示两个视频流的程序部分113、114。

程序部分115然后将背景细节层与细节层α组合，使得后者表现为在背景细节层上的套印。电子计算电路110通过输出端104.1提供图像信号(更具体地，视频流)，该输出端104.1连接至屏幕9所连接的输出端103。

实际上，电子计算电路110可以被编程为模拟图形处理处理器(通常被称为GPU)的操作。仿真程序因此管理细节层的产生和将它们组合。这样的仿真程序目前在市场上可获得，并且可以被配置和用于实现本发明。

电子计算电路110可以可替代地被编程为使用预先计算的图像。

在一变型中，电子计算电路110可以包括形成被布置成将细节层组合在一起的视频加速器的至少一个FPGA电路。FPGA电路因此优选地被编程以确保传统上由GPU确保的处理功能中的至少一些。飞行器的飞行计算机包含可以用于此目的的FPGA电路。

同样在这三个实施例中，电子计算电路110的输出端104.1连接至电子监测电路120的输入端105.1，从而使得电子计算电路110能够将图像信号传送给电子监测电路120。

根据图2中解说的第一实施例，电子计算电路110包括连接至电子监测电路120的输入端105.2的输出端104.2，从而使得电子计算电路110有可能将细节层α传送给电子监测电路120。细节层α包括被认为是由电子监测单元120期望的关键信息。

电子监测单元120执行程序，该程序的一部分121被布置成使用接收到的细节层α作为掩模并且将其应用于在输入端105.1上接收的图像信号以获得结果信号。由电子监测电路120执行的程序部分122从结果信号验证在输入端105.1上接收的图像信号中实际发现通过输入端105.2接收的细节层α。实际上，结果信号必须对应于通过输入端105.2接收的细节层α，其他信息被隐藏。如果是，则正确地显示关键信息。如果否，则关键信息在组合期间或者在计算单元110与监测单元120之间的传输期间已经被更改，或者这是监测单元120的故障：电子监测单元120发出警报，通知飞行员它们不能考虑所显示的关键信息。

根据图3中解说的第二实施例，电子计算电路110包括连接至电子监测电路120的输入端105.3的输出端104.3，从而使得电子计算电路110有可能将经处理的关键信息传送给电子监测电路120，该经处理的关键信息将被认为是电子监测电路120所期望的关键信息。

由电子监测单元120执行的程序包括程序部分123，程序部分123被布置成创建包括通过输入端105.2接收的处理关键信息的细节层α并且将其传送给程序部分121，程序部分121将使用细节层α作为应用于在输入端105.1上接收的图像信号的掩模以获得结果信号。结果信号对应于通过使用层α作为掩模对在输入端105.1上接收的图像进行滤波而产生的图像。由电子监测电路120执行的程序部分122从结果信号中验证实际上在输入端105.1上接收的图像信号中发现由电子监测单元120创建的细节层α。实际上，结果信号必须对应于由电子监测单元120创建的细节层α，其他信息被隐藏。如果是，则正确地显示关键信息。如果否，则在由电子计算单元110创建细节层α期间、或者在组合期间、或者在计算单元110与监测单元120之间传递期间，关键信息已经被更改，或者这是监测单元120的故障：电子监测单元120发出警报，通知飞行员它们不能考虑所显示的关键信息。

根据图4中解说的第三实施例，电子监测电路120连接至输入端102.1、102.2以直接接收关键信息。

由电子监测单元120执行的程序包括程序部分124，该程序部分被布置成与程序部分111一样将来自直接从输入端102.1、102.2接收的关键信息的关键信息进行处理，从而获得期望关键信息。由此处理的关键信息在理论上与由电子计算电路110产生的关键信息相同并且被传送给程序部分123，程序部分123创建包括了由程序部分124处理的关键信息的细节层α。由程序部分123创建的细节层α被传送给程序部分121，程序部分121将它用作应用于在输入端105.1上接收的图像信号的掩模以获得结果信号。由电子监测电路120执行的程序部分122从结果信号中验证实际上在输入端105.1上接收的图像信号中发现由电子监测单元120创建的细节层α。实际上，结果图像必须对应于由电子监测单元120创建的细节层α，其他信息被隐藏。如果是，则正确地显示关键信息。如果否，则在由电子计算单元110开发期间、或在由电子计算单元110创建细节层α期间、或在组合期间、或在计算单元110与监测单元120之间传递期间，关键信息已经被更改，或者这是监测单元120的故障：电子监测单元120发出警报，通知飞行员它们不能考虑所显示的关键信息。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是包括进入本发明领域的，诸如权利要求所定义的任何变型。

特别地，该系统可以具有与所描述的结构不同的结构，并且例如具有若干个计算和/或监测单元。监测单元可以包括至少一个表决器(计算单元的自主选择器，提供具有被认为正确的关键信息的图像)或至少一个中继器(由另一件装备或人操控)。

例如，电子计算电路110和电子监测电路120可以属于同一个电子电路。它们各自可以由同一个处理器的一个或多个核形成。电子电路110和120可形成同一飞行计算机的一部分。

在一变型中，输入端102可以编组在一起在单独的壳体(接口模块)中，该壳体通过电连接线缆连接至包含计算和监测电路的壳体101。

本发明可通过使用具有一个或多个核的一个或多个处理器和/或结合一个或多个处理器的一个或多个FPGA电路来实现。

关键和非关键信息可由除了那些描述的装置以外的装置提供，例如用于高度的无线电高度计。

关键信息可包括除了提及的信息以外的信息。

非关键信息可包括飞行器的操作参数、气象数据、可见或红外范围中的图像、雷达数据等。

非关键信息还可包括地形监测图像。飞行器因此包括：

-包含飞机飞越的地区的网格的各点的坐标以及与该网格的每个点相关联的高度的高度数据库，

照片数据库，包含飞机飞越的地区的同一网格的各点的坐标以及与这些点相关的航空照片。在一变型中，电子计算电路110具有连接至测量源的至少一个输入端，并且电子监测电路120具有连接至所述测量源的输入端，因此要显示的关键信息和期望关键信息是从同一测量源获得的。电子计算电路110将要显示的关键信息合并在与至少一个背景细节层组合的第一细节层中，以形成要显示的图像，第一细节层也被传送给电子监测电路120。

本发明适用于任何类型的飞行器、固定或旋转翼型、有人驾驶或无人驾驶、大气或太空等。本发明也适用于海上或陆地交通工具。

Claims (9)

1.一种用于在屏幕(9)上显示关键和非关键信息的系统，所述系统包括在同一壳体(101)中的至少一个电子计算电路(110)和一个电子监测电路(120)，所述壳体的输出端(103)连接至所述屏幕，其特征在于：所述电子计算电路(110)被编程为处理要显示的关键信息，根据所述非关键信息构造至少一个图像，并将要显示的所述关键信息并入其中，以便在所述电子计算电路(110)的输出端(104.1)上形成要传送给所述屏幕的图像信号；并且所述电子监测电路(120)具有连接至所述电子计算电路(110)的所述输出端(104.1)的输入端(105.1)，并且被编程为确定用于所述显示的期望关键信息并且验证所述图像信号是否包含与所述期望关键信息相对应的信息。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子计算电路(110)具有连接至测量源的至少一个输入端，并且所述电子监测电路(120)具有连接至所述测量源的输入端，因此要显示的所述关键信息和所述期望关键信息是从同一测量源获得的。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电子计算电路(110)将所述关键信息合并在与至少一个背景细节层组合的第一细节层中，以形成要显示的图像。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电子监测电路(120)开发第二细节层，其中所述期望关键信息被合并。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电子监测电路(120)使用所述第二细节层作为应用于所述图像信号的掩模以获得结果信号，并且验证所述结果信号对应于所述第二细节层。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一细节层被传送给所述电子监测电路(120)。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电子监测电路(120)使用所述第一细节层作为应用于所述图像信号的掩模以获得结果信号，并且验证所述结果信号是否对应于所述第一细节层。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子计算电路(110)将要显示的所述关键信息传送给所述电子监测电路(120)，并且所述电子监测电路(120)将要显示的所述关键信息认作所述期望关键信息并验证所述期望关键信息是否存在于所述图像信号中。

9.一种装备有至少一个屏幕(9)的飞行器，如前述权利要求中任一项所述的显示系统(100)的输出端(103)连接至所述屏幕。