ES2242943T3 - Sistemas y procedimientos para la presentacion de la altitud en una aeronave. - Google Patents
Sistemas y procedimientos para la presentacion de la altitud en una aeronave.Info
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Abstract
Sistema de control de tráfico aéreo para transmitir la localización de un objeto, caracterizado porque comprende: un primer mecanismo para recibir información sobre la localización en relación con dicho objeto, comprendiendo dicha información sobre la localización una primera coordenada x, una segunda coordenada y, y una tercera coordenada z; en el que dicha tercera coordenada z representa una altitud absoluta de dicho objeto relativa a una referencia geográfica terrestre; un segundo mecanismo para establecer una correlación entre dichas primera y segunda coordenadas (x, y) con una localización de un icono en un espacio bidimensional en una pantalla electroóptica; y un tercer mecanismo para establecer una correlación entre dicha tercera coordenada z con una característica de dicho icono, en el que la característica de dicho icono cambia en respuesta a cambios en la tercera coordenada z y en el que la relación entre la característica de dicho icono que cambia y dicha tercera coordenada z esmonotónica.
Description
Sistemas y procedimiento para la representación
de la altitud de una aeronave.
La presente invención se refiere a sistemas de
visualización. Más particularmente, la presente invención se refiere
a sistemas y procedimientos para visualizar información
tridimensional en una pantalla bidimensional.
En el control del tráfico aéreo, es muy
importante mantener la separación vertical y horizontal entre
aeronaves. Como ayuda a este respecto, la localización y rumbo de la
aeronave se visualiza para un controlador del tráfico aéreo. El
controlador del tráfico aéreo vigila continuamente el espacio aéreo
y busca los posibles problemas; es decir, la ocupación simultánea de
un volumen del espacio aéreo (por ejemplo, dos aeronaves que
presentan menos de 3 millas de separación horizontal o menos de 300
pies de separación vertical).
En la actualidad, los controladores de tráfico
aéreo suelen usar pantallas de visión planas, que representan la
posición de cada aeronave con un icono trazado en un espacio
bidimensional (es decir, latitud y longitud). La altitud de cada
aeronave se visualiza como un número en un bloque de datos asociado
con el icono de la aeronave. Con el fin de detectar posibles
conflictos en la separación vertical, el observador humano necesita
localizar los números asociados con un icono de aeronave, leer la
altitud numérica y a continuación, calcular numéricamente las
separaciones de cada par de aeronaves. Esto es cognitivamente
exigente.
Como alternativa, los controladores del tráfico
aéreo utilizan vistas en alzado de la altitud de la aeronave. Estas
pantallas utilizan el eje y en una pantalla bidimensional para
representar directamente la altura vertical de la aeronave. Las
pantallas de alzado, sin embargo, no transmiten la posición de la
aeronave (latitud y longitud) y, por lo tanto, se utilizan en raras
ocasiones.
El documento
EP-A-0493822 da a conocer una
presentación visual de la situación de tráfico para una aeronave
representando la posición relativa de otras aeronaves con símbolos
de diferente forma y color.
Se dispone de algoritmos informáticos para
detección de conflictos que se encargan de detectar y predecir, de
modo automático, conflictos del tráfico aéreo. Estos algoritmos,
sin embargo, fallan a la hora de proporcionar un nivel de
rendimiento y precisión suficientes para eliminar la necesidad de un
controlador de tráfico aéreo. La solución del problema exige muchas
tareas de cómputo y los algoritmos más sofisticados son actualmente
incapaces de resolver el problema dentro de las limitaciones de
tiempo de la aplicación.
Además, en vista de los riesgos, el control del
tráfico aéreo necesitará de un controlador humano para un futuro
previsible, no obstante la disponibilidad de un sistema automatizado
apropiado. Por ello, sigue existiendo la necesidad en la técnica de
un sistema o procedimiento mejorado para facilitar la separación
vertical de una aeronave en un entorno controlado.
La necesidad en la técnica se satisface por la
presente invención, que se refiere a un sistema para transmitir la
localización de un objeto variando una característica tal como
tamaño, forma, color o intensidad de un icono situado en una
pantalla bidimensional. En la forma de realización ilustrativa, la
invención representa la altitud de una aeronave por el tamaño de un
icono. La posición y rumbo de cada aeronave se trazan como
localización y orientación del icono en un espacio bidimensional,
cuyos ejes representan la latitud y la longitud. El tamaño del icono
se selecciona de entre un número limitado de tamaños diferentes, de
forma discriminatoria, para representar la altitud de la aeronave.
Cada tamaño representa una escala de altitud diferente.
Visualizar la altitud de la aeronave mediante el
tamaño espacial de iconos es un medio más efectivo de identificar
las escalas de altitud y detectar posibles colisiones. Aprovecha la
capacidad de percepción humana para discriminar el tamaño entre
numerosos objetos en una presentación visual y realizar
comparaciones analógicas rápidas, en oposición a la lectura de
números digitales y efectuar numerosas comparaciones numéricas. Así,
los conflictos se pueden prever con bastante menos demanda
cognitiva.
La Figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema para transmitir la altitud de una aeronave de diseño y
construcción convencionales.
La Figura 2 ilustra una vista en planta simulada
de diseño y construcción convencionales.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de un
sistema para transmitir la altitud de una aeronave según las
enseñanzas de la presente invención.
La Figura 4 ilustra una vista en planta simulada
según las enseñanzas de la presente invención.
La Figura 5 es un diagrama de flujo de un
algoritmo para representar la altitud de una aeronave por tamaño de
icono, según las enseñanzas de la presente invención.
A continuación se describirán formas de
realización ilustrativas y aplicaciones, a modo de ejemplo, con
referencia a los dibujos adjuntos para dar a conocer las enseñanzas
ventajosas de la presente invención.
Aunque la presente invención se describe, a
continuación, con referencia a las formas de realización
ilustrativas para aplicaciones especiales, ha de quedar entendido
que la invención no se limita a la presente forma de realización.
Los expertos en esta materia que tengan acceso a las enseñanzas
descritas en la presente memoria, reconocerán modificaciones,
aplicaciones y formas de realización adicionales dentro de su ámbito
y campos adicionales en los que la presente invención sería de gran
utilidad.
La Figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de control del tráfico aéreo 100 de diseño y construcción
convencionales. La aeronave 10 con un altímetro y transmisor a bordo
envía información de la altitud a un receptor 20 en el centro de
control del tráfico aéreo. Como alternativa, se puede obtener
información sobre la altitud desde un radar 30, que se trata por un
procesador de señales 80. La información sobre la altitud se envía a
un controlador del sistema 40, que comprende un microprocesador 50 y
una memoria 60. El software residente en la memoria del sistema 60,
y ejecutado por el microprocesador 50, evalúa la información sobre
la altitud y la transmite a un observador humano a través de una
pantalla 70.
En la actualidad, los controladores del tráfico
aéreo suelen emplear pantallas de vistas en planta, que representan
la posición de cada aeronave con un icono trazado en un espacio
bidimensional (es decir, latitud y longitud). Ver Figura 2
siguiente.
La Figura 2 es una vista en planta simulado de
una pantalla de control de tráfico aéreo convencional 200. La
posición y rumbo de cada aeronave se trazan como localización y
orientación de un icono 208, 210, 212, etc., en un espacio
bidimensional, cuyos ejes representan la altitud y la longitud. La
altitud de cada aeronave se visualiza como un número en un bloque de
datos 202, 204, 206, etc., con el icono de la aeronave asociado 208,
210, 212, etc., respectivamente. El número indica centenares de pies
por encima del nivel del mar. Con el fin de detectar posibles
conflictos en la separación vertical, se pide al controlador del
tráfico aéreo que encuentre los números asociados con un icono de
aeronave, que lea la altitud numérica y, a continuación, que calcule
numéricamente las separaciones de cada par de aeronaves. Esto supone
una gran exigencia cognitiva. Por ejemplo, los iconos de aeronaves
210 y 212 representan un conflicto. Detectar este conflicto entre
las combinaciones de muchos otros iconos de aeronaves, que no
representan conflictos, tiene altas demandas cognitivas.
La presente invención mejora la vista en planta
convencional, representando cada aeronave con un icono que presenta
un tamaño que es proporcional a la altitud de la aeronave. Como en
las pantallas de vistas en planta tradicionales, la posición y rumbo
de cada aeronave se trazan como la localización y orientación del
icono en espacio bidimensional, cuyos ejes representan la latitud y
la longitud. En la forma de realización preferida, el tamaño del
icono se selecciona a partir de un número limitado de tamaños
diferentes, de forma discriminatoria, para representar la altitud de
la aeronave. Cada tamaño representa una escala de altitud diferente.
Se puede añadir representaciones numéricas de la altitud para
verificación y conocimiento más preciso de la altitud.
Los expertos en esta materia apreciarán que una
relación continuamente variable entre el tamaño del icono y la
altitud se podría emplear sin apartarse por ello del alcance de las
presentes enseñanzas. En esta forma de realización particular, se
eligieron tamaños discretos debido a la naturaleza de la aplicación.
Actualmente, se asignan altitudes de las aeronaves a niveles
discretos. La puesta en correlación gráfica de las escalas de
altitudes discreta con tamaños de icono discretos es una solución
natural. Para otras aplicaciones, podría ser más útil disponer de un
tamaño de icono continuamente ajustable.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de un
sistema de control del tráfico aéreo 300 diseñado según las
enseñanzas de la presente invención. La aeronave 10, con altímetro y
transmisor a bordo, envía información a un receptor 20 en el centro
de control del tráfico aéreo. Alternativamente, la información sobre
la altitud se puede obtener a partir de un radar 30, que luego se
procesa por un procesador de señales 80. La información sobre la
altitud se envía a un controlador del sistema 40, que comprende un
microprocesador 50 y una memoria 60, en el que la información de la
altitud se convierte a un tamaño de icono por una unidad de
configuración de tamaños de iconos 90. En la forma de realización
preferida, la unidad de configuración de tamaños de iconos se
implanta en el software residente en la memoria del sistema 60 y se
ejecuta por el microprocesador 50. A continuación, en una pantalla
70 se visualiza un icono del tamaño adecuado.
El tamaño del icono se puede determinar mediante
una tabla de consulta o por medio de una fórmula matemática. Para
esta forma de realización particular, se utilizó la siguiente tabla
para determinar el tamaño del icono.
\newpage
| Altitud de la aeronave (pies) | Longitud del icono (mm) |
| menos de 17.500 | 5 |
| 17.500-22.500 | 7 |
| 22.500-27.500 | 9 |
| 27.500-32.500 | 11 |
| más de 32.500 | 14 |
Se utilizaron cinco tamaños de icono discretos,
con una longitud de 5, 7, 9, 11 y 14 mm. para servir de
representación a cinco intervalos de altitudes distintos a 15-,
20-, 25-, 30- y 35.000 pies, respectivamente. El tamaño de icono más
pequeño representaba la escala de altitud más baja, mientras que el
tamaño de icono mayor representaba la escala de altitud más alta.
Los expertos en la materia apreciarán que una relación de
correlación inversa entre el tamaño de icono y la altitud, de tal
modo que el tamaño del icono más pequeño represente la mayor altitud
mientras que el tamaño de icono mayor represente la altitud más
baja, se podría emplear sin desviarse del alcance de la presente
invención. Además, el número de tamaños de iconos no está limitado a
cinco. Se puede usar cualquier número de tamaños de iconos, en tanto
que se puedan distinguir por un observador humano. La capacidad de
discriminación se puede determinar por experimentos
psicofísicos.
La Figura 4 es una vista en planta simulada de
una pantalla 400 realizada según las enseñanzas de la presente
invención. La posición y el rumbo de cada aeronave se traza como la
localización y orientación de un icono 402, 404, 406, etc., en un
espacio bidimensional, cuyos ejes representan la longitud y la
latitud. En la forma de realización ilustrativa, cinco tamaños de
iconos 408, 412, 402, 404 y 406 ilustran cinco magnitudes de altitud
aproximadas (15-, 20-, 25-, 30- y 35.000 pies, respectivamente). La
altitud de cada aeronave se visualiza también como un número en un
bloque de datos 414, 416, 418, etc., con el icono de aeronave
asociado 402, 404, 406, etc., respectivamente. Dos de las aeronaves
408 y 410, ilustradas en esta vista en planta simulada, se observa
que están en conflicto (a 15.000 pies). Las altitudes representadas
numéricamente en los bloques de datos no son necesarias para el uso
correcto de la presente invención. Se puede determinar que las
aeronaves 408 y 410 podrán están en conflicto sin altitudes
numéricas en la pantalla.
La Figura 5 es un diagrama de flujo de un
procedimiento para representar la altitud de una aeronave por un
tamaño de icono, según las enseñanzas de la presente invención. En
la etapa 510, la latitud x, la longitud y y la altitud
z de la aeronave se obtienen del radar o de la transmisión
por la aeronave. En la etapa 520, se ha elegido un tamaño de icono
h que corresponde a la altitud z de la aeronave. El
tamaño del icono se puede determinar mediante una tabla de consulta
o por una fórmula matemática. En la etapa 530, un icono de tamaño
h se ha trazado en una pantalla bidimensional en las
coordenadas (x,y).
Visualizar la altitud de la aeronave utilizando
el tamaño espacial de los iconos es un medio más eficaz de
identificar las escalas de altitud y detectar las posibles
colisiones. Aprovecha la capacidad de percepción humana para
discriminar el tamaño entre numerosos objetos en una presentación
visual y realizar comparaciones analógicas rápidas, en oposición a
leer números digitales y efectuar varias comparaciones numéricas. La
cantidad de comparaciones numéricas se reduce en gran medida. Los
candidatos para comparaciones numéricas se pueden determinar sobre
la base del tamaño de imagen, obviando así o reduciendo, en gran
medida, el número de comparaciones por parejas necesarias para
evaluar con precisión la situación del tráfico aéreo. De este modo,
se puede prever los conflictos con bastante menos demanda cognitiva.
Los candidatos para comparación numérica se pueden determinar
basándose en las comparaciones de los tamaños de las imágenes por sí
solas. Sin embargo, son posibles comparaciones numéricas si en la
pantalla se dispone de altitudes numéricas.
La presente invención no está limitada a la
representación por el tamaño de un icono. Se puede usar cualquier
característica variable del icono, tal como tamaño, forma, color o
intensidad. La utilización del tamaño como una indicación visual es
una representación analógica intuitiva de la altitud. Los objetos
que están más distantes se ven, naturalmente, más pequeños, mientras
que los objetos más cercanos se ven más grandes. De forma similar,
los objetos que están más alejados se ven más claros, mientras que
los más cercanos son más oscuros. Así, la intensidad (o nivel de
escala de grises) del icono podría también ser una buena
característica para representar la altitud. Además, las diferencias
y similitudes en la escala de grises, color o forma, se codifican de
manera eficiente y en paralelo en el sistema visual humano.
Aunque la presente invención se ha descrito con
referencia a una aplicación de control de tráfico aéreo para
transmitir información de la altitud sobre aeronaves, debe quedar
entendido que la invención no está limitada a esta aplicación. Esta
invención se podría utilizar para transmitir datos sobre
localización en relación con cualquier objeto, tal como la
profundidad de un submarino en el océano o la distancia respecto a
un objetivo.
Además, los ejes de la pantalla bidimensional no
están limitados a representar la altitud y la longitud, así como el
tamaño del icono no está limitado a representar la altitud. Por
ejemplo, los ejes de la pantalla podrían representar la altura y la
anchura, mientras que el tamaño del icono representa la distancia de
un objetivo para el observador.
La presente invención ha sido descrita con
referencia a una forma de realización particular para una aplicación
también particular, pero los expertos en la materia, que accedan a
las presentes enseñanzas, reconocerán la posibilidad de realizar
modificaciones, aplicaciones y formas de realización adicionales sin
apartarse por ello del alcance de la invención.
Se pretende, por lo tanto, que las
reivindicaciones adjuntas se refieran a todas y cada una de dichas
aplicaciones, modificaciones y formas de realización dentro del
alcance de la presente invención.
Claims (17)
1. Sistema de control de tráfico aéreo para
transmitir la localización de un objeto, caracterizado porque
comprende:
un primer mecanismo para recibir información
sobre la localización en relación con dicho objeto, comprendiendo
dicha información sobre la localización una primera coordenada
x, una segunda coordenada y, y una tercera coordenada
z; en el que dicha tercera coordenada z representa una
altitud absoluta de dicho objeto relativa a una referencia
geográfica terrestre;
un segundo mecanismo para establecer una
correlación entre dichas primera y segunda coordenadas (x, y)
con una localización de un icono en un espacio bidimensional en una
pantalla electroóptica; y
un tercer mecanismo para establecer una
correlación entre dicha tercera coordenada z con una
característica de dicho icono, en el que la característica de dicho
icono cambia en respuesta a cambios en la tercera coordenada
z y en el que la relación entre la característica de dicho
icono que cambia y dicha tercera coordenada z es
monotónica.
2. Invención según la reivindicación 1, en la que
la característica de dicho icono que cambia es el tamaño de dicho
icono y dicho tercer mecanismo sirve para establecer una correlación
entre dicha tercera coordenada z y dicho tamaño de dicho
icono.
3. Invención según la reivindicación 1, en la que
dichas primera y segunda coordenadas (x, y) representan la
latitud y la longitud.
4. Invención según la reivindicación 1, en la que
dicho objeto es una aeronave.
5. Invención según la reivindicación 2, en la que
dicho tamaño de dicho icono se ha seleccionado de entre un número
limitado de tamaños discriminatoriamente distintos.
6. Invención según la reivindicación 2, en la que
dicho tercer mecanismo comprende una relación continuamente variable
entre dicho tamaño de dicho icono y dicha tercera coordenada
z.
7. Invención según la reivindicación 2, en la que
dicho tamaño de dicho icono está en correlación directa con dicha
tercera coordenada z, de tal modo que un valor mayor de dicha
tercera coordenada z está en correlación con un tamaño mayor
de dicho icono.
8. Invención según la reivindicación 2, en la que
dicho tamaño de dicho icono está en correlación inversa con dicha
tercera coordenada z, de tal modo que un valor mayor de dicha
tercera coordenada z está en correlación con un tamaño menor
de dicho icono.
9. Invención según la reivindicación 1, en la que
la característica de dicho icono que cambia es la intensidad de
dicho icono y dicho tercer mecanismo esta destinado a establecer una
correlación de dicha tercera coordenada z con dicha
intensidad de dicho icono.
10. Invención según la reivindicación 9, en la
que dicha intensidad de dicho icono se selecciona de entre un número
limitado de intensidades discriminatoriamente distintas.
11. Invención según la reivindicación 9, en la
que dicho tercer mecanismo comprende una relación continuamente
variable entre dicha intensidad de dicho icono y dicha tercera
coordenada z.
12. Invención según la reivindicación 9, en la
que dicha intensidad de dicho icono está en correlación directa con
dicha tercera coordenada z, de tal modo que un valor mayor de
dicha tercera coordenada z está en correlación con una mayor
intensidad de dicho icono.
13. Invención según la reivindicación 9, en la
que dicha intensidad de dicho icono está en correlación inversa con
dicha tercera coordenada z, de tal modo que un valor mayor de
dicha tercera coordenada z está en correlación con una menor
intensidad de dicho icono.
14. Invención según la reivindicación 1, en la
que la característica de dicho icono que cambia es uno o más colores
de dicho icono y dicho tercer mecanismo está destinado a establecer
una correlación de dicha tercera coordenada z con dichos uno
o más colores de dicho icono.
15. Invención según la reivindicación 14, en la
que aspectos de dichos uno o más colores de dicho icono se
seleccionan de entre un número limitado de aspectos de colores
discriminatoriamente distintos.
16. Invención según la reivindicación 14, en la
que aspectos de dichos uno o más colores de dicho icono presentan
una relación continuamente variable con dicha tercera coordenada
z.
17. Invención según la reivindicación 1, en la
que la característica de dicho icono que cambia es la forma de dicho
icono y dicho tercer mecanismo está destinado a establecer una
correlación de dicha tercera coordenada z con dicha forma de
dicho icono.
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