JP2016121995A - 表示されたビューを修正するための手段を含む合成ビジョンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】表示されたビューを修正するための手段を含む合成ビジョンシステムを提供する。
【解決手段】本発明の分野は、ビークル用の合成ビジョンシステムの分野であり、ビークルは、特定のナビゲーション方向を有する。本発明によるシステムは、少なくとも、ビークルが越えて行く地勢を表す地図データベースと、ビークルのジオロケーション用の手段と、ビークルの主要なパラメータの表現を計算するための電子手段と、地勢の三次元合成表現を生成するためのグラフィックジェネレータ手段と、特定の視野（ＦＯＶ）及び特定の表示方向において三次元合成表現を表示するための表示装置と、ビークルの特定のナビゲーション方向と異なる方向に表示方向を修正するための手段であって、修正手段が、手動又は自動であり、更に表示方向が、操縦又はナビゲーション方向の関数である手段と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明の分野は、外部ビューの合成画像を表示するための手段を含む表示システムの分野である。本発明は、特に航空分野に適用されるが、しかしかかる合成画像を表示するための手段を含む任意のビークルに適用され得る。

現代の航空機は、一般に、合成ビジョンシステム「ＳＶＳ」を有する。このシステムは、操縦又はナビゲーション情報を一般に含む外部ビューの合成画像の乗務員への提示を可能にする。ＳＶＳシステムは、航空機のコックピットに設置された、入りきれない地勢を表す地図データベース、ジオロケーションシステム、電子計算手段、及び１つ又は複数の表示装置を含む。ジオロケーションシステムは、全地球測位システム（ＧＰＳ）タイプである。それは、マシンの慣性システムに結合されても良い。ジオロケーションシステムは、全体として、少なくとも次のパラメータを提供する。即ち、緯度、経度及び高度の点からの航空機の位置、並びにピッチ、横揺れ及び方位角の点からの航空機の方位、最後に、位置の正確さを提供する。

画像は、一般に、航空機の計器盤の正面に置かれる表示画面に表示される。それは、最も現実的で可能な方法で表される外部の三次元ビューである。表示されるビューのポイントは、マシンの軸上にある。この画像は、それが、現実に近い乗務員環境のビュー及び特に滑走路など、ナビゲーションには基本となる或る要素のビューを乗務員に提供するという点で、乗務員にとって非常に魅力的である。

表現は、視野（ＦＯＶ）としてもまた知られている画角に必ず関連付けられる。この視野は、ビークルのナビゲーション方向に中心を置く。ＦＯＶは、必ずしも単純な選択ではない。実際には、ＦＯＶが非常に大きい場合に、離れた細部は、小さな寸法で表され、ほとんど目に見えない。他方で、ＦＯＶが小さい場合に、興味のある細部は、かなりの大きさであるが、しかしそれらがマシンのナビゲーション軸の近くに位置していない場合に、素早く視野を出る可能性がある。この問題は、図１及び２に示されており、図１及び２は、航空機の高度Ａ及び速度Ｖを示す人工水平儀Ｈ及び垂直バーを従来通りに含む記号を含む地勢の三次元の合成ビューを表す。ビューは、様々な図において肉太である滑走路Ｐを含む。図１において、ＦＯＶは大きい。滑走路Ｐは、ユーザが識別するのが必ずしも容易ではない小さな長尺状の四辺形として現れる。図２において、ＦＯＶは小さい。それは、図１における破線の輪郭矩形に対応する。滑走路Ｐは、より大きいが、しかし視野の端に位置し、パイロットが識別するのは必ずしも容易ではない。

これらの欠点を軽減するために、様々な解決法が提案された。従って、「合成ビジョン動的視野」なる名称の米国特許第８，１５９，４１６号は、航空機用のビジョンシステムを説明しており、そのビジョンシステムでは、視野の寸法は、例えば、航空機が地上にあるか又は飛行中かどうか、更にそのかなり変化する速度に依存するナビゲーションパラメータに自動的に依存する。この解決法は、視野の外部に位置する対象物の問題には取り組まない。「概略地勢データ記号を表示するためのヘッドダウン航空機姿勢ディスプレイ及び方法」なる名称の米国特許第７，２１８，２４５号は、地勢を表す単純化された記号及び航空機の軌道を基準とした記号の表示を可能にする航空機用のビジョンシステムを説明する。再び、この解決法は、小さなサイズの三次元対象物の表現の問題を解決しない。

米国特許第８，１５９，４１６号明細書 米国特許第７，２１８，２４５号明細書

ビークルで使用するための本発明による合成ビジョンシステムには、これらの欠点がない。このビジョンシステムにおいて、地勢情報の視野は、もはや必ずしもビークルのナビゲーション方向に中心を置かない。従って、興味のある対象物は、そのサイズを激減せずに、視野に保つことができる。

より正確に言えば、本発明は、ビークル用の合成ビジョンシステムに存し、前記ビークルは、特定のナビゲーション方向を有し、前記システムは、少なくとも、
− ビークルが越えて行く地勢を表す地図データベースと、
− 前記ビークルのジオロケーション用の手段と、
− 前記ビークルの主要なパラメータの表現を計算するための電子手段と、
− 前記地勢の三次元合成表現を生成するためのグラフィックジェネレータ手段と、
− 特定の視野及び特定の表示方向において前記三次元合成表現を表示するための表示装置と、
を有し、
合成ビジョンシステムが、ビークルの特定のナビゲーション方向と異なる方向に表示方向を修正するための手段を含み、前記修正手段が手動であることを特徴とする。

本発明はまた、ビークル用の合成ビジョンシステムに関し、前記ビークルは、特定のナビゲーション方向を有し、前記システムは、少なくとも、
− ビークルが越えて行く地勢を表す地図データベースと、
− 前記ビークルのジオロケーション用の手段と、
− 前記ビークルの主要なパラメータの表現を計算するための電子手段と、
− 前記地勢の三次元合成表現を生成するためのグラフィックジェネレータ手段と、
− 特定の視野及び特定の表示方向において前記三次元合成表現を表示するための表示装置と、
を有し、
合成ビジョンシステムが、ビークルの特定のナビゲーション方向と異なる方向に表示方向を修正するための修正手段を含み、前記修正手段が自動であり、表示方向が、操縦又はナビゲーションパラメータの関数であることを特徴とする。

有利なことに、表示方向とナビゲーション方向との間の角度は、ビークルの回転率の増加関数である。

有利なことに、表示方向は、特定の目的地の方に向けられる。

有利なことに、表示方向は、特定の対象物の方に向けられる。

有利なことに、前記ビークルの主要なパラメータ幾つか又は全てにおける表現は、ナビゲーション方向に中心を置く。

有利なことに、合成ビジョンシステムは、ヒューマンマシンインターフェース、即ち、その機能が、表示方向の中心をナビゲーション方向に瞬間的に再び置くことであるヒューマンマシンインターフェースを含む。

有利なことに、ビークルは、飛行プランに従う航空機である。

非限定的な例として提供される以下の説明を読めば、且つ添付の図面のおかげで、本発明は、より良く理解され、他の利点が明らかになろう。

広い第１のＦＯＶに従って、記号を含む地勢の三次元合成ビューを表す。 狭い第２のＦＯＶに従って、記号を含む地勢の三次元合成ビューを表す。 本発明に従って、ビジョンシステムの動作原理を表す。 本発明に従って、記号Ｓを含む地勢の三次元合成ビューを表す。

本発明によるジオロケートされる合成ビジョンシステムは、ジオロケーションシステム及び地図データベースを有する全てのタイプのビークルに適用することができる。しかしながら、それは、特定の位置又は対象物の認識が、これらのマシンのナビゲーションにとって基本であるという点で、航空機に特に適している。

航空機に搭載され設置される本発明による合成ビジョンシステム又はＳＶＳは、少なくとも地図データベース、ジオロケーション手段、航空機の主要なパラメータの表現を計算するための電子手段、グラフィックコンピュータ、及び少なくとも１つの表示装置を含む。ジオロケーション手段は、例えば、ハイブリッドシステムにおいて慣性中心と任意選択的に結合されるか又は組み合わされるＧＰＳ（全地球測位システム）タイプである。

現代の航空機において、システムは、一般に、操縦及びナビゲーション用に、且つ特に任務を達成するために必要なパラメータを表示する、コックピットに配置された複数の表示装置を含む。これらの表示装置は、特に、入りきれない地勢の三次元合成ビューを表す。このビューは、一般に、操縦及びナビゲーションを支援するための記号を含む。それは、マシンの姿勢を提供する人工水平儀並びに航空機の高度及び速度を提供するインジケータを従来通りに含む。

この情報は、特定の視野又はＦＯＶにおいて表示される。この視野の寸法は、一般に、外部ビューへと「ズーム」するように修正することができる。視野のこの拡大は、パイロットによって手動で、又は飛行フェーズ、マシンの速度若しくはその高度などの様々なパラメータの関数として自動的に行うことができる。

この視野は、ビークルのナビゲーション方向に従来通りに中心を置く。本発明によるシステムにおいて、修正手段は、ビークルの特定のナビゲーション方向と異なる方向における表示方向の修正を可能にし、前記修正手段は、手動又は自動である。図３及び４は、この修正を示す。図３は、大きなサイズの合成ビューを表す。様々な矩形によって範囲を定められたＦＯＶウィンドウは、小さな視野で表示装置によって実際に表示される地勢の部分を表す。連続的な破線の輪郭矩形は、ウィンドウの変形を表し、実線の輪郭矩形は、実際に選択されたＦＯＶウィンドウを表す。山形模様は、選択前のウィンドウの移動方向を表す。従って、このウィンドウを移動させることによって、視野の中に有するように要求される対象物にウィンドウの中心を置くことが可能である。この場合に、それは、滑走路Ｐである。図４は、実際に表示される視野を表す。この表現において、滑走路Ｐが、より大きく且つうまく中心に置かれ、従ってより良いビューを可能にすることに留意されたい。ナビゲーション記号Ｓの幾つかは、ナビゲーション方向に中心を置かれたままにすることができる。これは、特に、人工水平儀Ｈの場合である。図４の場合に、ナビゲーション方向に付されたこの記号Ｈは、図において右側にある。

表示方向が、水平面において、しかし等しく垂直面又は２つの組み合わせにおいて移動されても良いことに留意されたい。

修正手段が手動である場合に、パイロットは、このナビゲーション方向を修正するために、任意のヒューマンマシンインターフェースを用いることができる。これらの手段は、例えば、回転ノブ、タッチパッド又は表示画面上に配置された透明な接触感知式の面であり、ＦＯＶは、特定のジェスチャ又は任意の他の制御手段によって移動される。

修正手段が自動である場合に、表示方向は、操縦又はナビゲーションパラメータの関数である。非限定的な例として、ナビゲーション方向は、ビークルの回転率の増加関数か、又は特定の目的地又は様々な図に示されているような特定の対象物の方に向けられても良い。この自動修正は、航空機の１つまたは複数の搭載コンピュータによって達成される。

ナビゲーション方向が、表示方向とは異なる場合に、単純で迅速な手段により、パイロットが表示方向の中心をナビゲーション方向に再び置くことができるようになる。これらの手段は、機械的又はグラフィックヒューマンマシンインターフェースに存しても良い。ユーザが、この中心転換をできるだけ迅速に実行することが可能でなければならない。

Ａ 高度
ＦＯＶ 視野
Ｈ 人工水平儀
Ｐ 滑走路
Ｓ 記号
ＳＶＳ 合成ビジョンシステム
Ｖ 速度

Claims (5)

1. ビークル用の合成ビジョンシステムであって、前記ビークルが、特定のナビゲーション方向を有し、前記システムが、少なくとも、
   − 前記ビークルが越えて行く地勢を表す地図データベースと、
   − 前記ビークルのジオロケーション用の手段と、
   − 前記ビークルの主要なパラメータの表現を計算するための電子手段と、
   − 前記地勢の三次元合成表現を生成するためのグラフィックジェネレータ手段と、
   − 特定の視野（ＦＯＶ）及び特定の表示方向において前記三次元合成表現を表示するための表示装置と、
   を含み、
   前記合成ビジョンシステムが、前記ビークルの前記特定のナビゲーション方向と異なる方向に前記表示方向を修正するための手段を含み、前記表示方向が、水平面若しくは垂直面、又は前記２つの面の組み合わせにおいて移動され、前記修正手段が手動であることを特徴とする合成ビジョンシステム。
2. ビークル用の合成ビジョンシステムであって、前記ビークルが、特定のナビゲーション方向を有し、前記システムが、少なくとも、
   − 前記ビークルが越えて行く地勢を表す地図データベースと、
   − 前記ビークルのジオロケーション用の手段と、
   − 前記ビークルの主要なパラメータの表現を計算するための電子手段と、
   − 前記地勢の三次元合成表現を生成するためのグラフィックジェネレータ手段と、
   − 特定の視野及び特定の表示方向において前記三次元合成表現を表示するための表示装置と、
   を有し、
   前記合成ビジョンシステムが、前記ビークルの前記特定のナビゲーション方向と異なる方向に前記表示方向を修正するための手段を含み、前記修正手段が自動であり、前記表示方向が、操縦又はナビゲーションパラメータの関数であることを特徴とする合成ビジョンシステム。
3. 前記表示方向と前記ナビゲーション方向との間の角度が、前記ビークルの回転率の増加関数であることを特徴とする、請求項２に記載のビークル合成ビジョンシステム。
4. 前記合成ビジョンシステムが、ヒューマンマシンインターフェースであって、その機能が、前記表示方向の中心を前記ナビゲーション方向に瞬間的に再び置くことであるヒューマンマシンインターフェースを含むことを特徴とする、請求項１に記載のビークル合成ビジョンシステム。
5. 前記ビークルが、飛行プランに従う航空機であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のビークル合成ビジョンシステム。

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