專利名稱：用于飛行器的簡化用戶接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器，更具體來說，涉及用于飛行器的簡化用戶接口。
背景技術(shù)：
當代飛行器可具有自動飛行系統(tǒng)，其中包括飛行管理系統(tǒng)(FMS)、自動駕駛系統(tǒng)和自動油門系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中的每一個包含獨立顯示器和控件。分開的系統(tǒng)具有用于其各自功能的重疊信息和參數(shù)。各系統(tǒng)具有其自己的在多功能顯示器(MFD)或其它顯示裝置上呈現(xiàn)給飛行人員的多層用戶接口。各系統(tǒng)還趨向于顯示大量數(shù)據(jù)，而不管其有用性如何。結(jié)果是分層顯示和操作模式的復(fù)雜集合，它們難以有效地學(xué)習(xí)和使用，并且要求大量人員培訓(xùn)
發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，用于飛行器的集成自動駕駛和飛行管理系統(tǒng)的用戶接口包括用于自動駕駛的操作的多個戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件以及用于飛行管理系統(tǒng)的操作的多個策略參數(shù)控件。戰(zhàn)術(shù)參數(shù)和策略參數(shù)是用戶可編程的并且是同時可訪問的。


附圖中
圖I是具有按照本發(fā)明的第一實施例的用戶接口的飛行器座艙的一部分的透視圖。圖2是圖I所示用戶接口的透視圖。圖3是按照本發(fā)明的第二實施例并且可用于圖I所示飛行器中的用戶接口的透視圖。
具體實施例方式圖I示出具有座艙12的飛行器10的一部分。第一用戶(例如駕駛員)可出現(xiàn)在座艙12左側(cè)的座位14中，并且另一個用戶(例如副駕駛員)可出現(xiàn)在座艙12右側(cè)的座位16中。具有多個多功能飛行顯示器20和各種儀表22的飛行駕駛艙18可位于駕駛員和副駕駛員前面，并且可為飛行人員提供幫助使飛行器10飛行的信息。一個或多個光標控制裝置24和一個或多個多功能鍵盤26可包含在座艙12中，并且可由包括駕駛員和副駕駛員在內(nèi)的一個或多個飛行機組人員用于向處理器(未示出)提供輸入，并且與飛行器的系統(tǒng)進行交互。適當?shù)墓鈽丝刂蒲b置24可包括適合接受來自用戶的輸入并且將那個輸入轉(zhuǎn)換成多個飛行顯示器20中任一個上的圖形位置的任何裝置。各種操縱桿、多向搖臂開關(guān)、鼠標、軌跡球等適合于這個目的，并且各用戶可具有各自的光標控制裝置24和鍵盤26。通過使用光標控制裝置24和多功能鍵盤26，駕駛員和副駕駛員可按照多個顯示器20所提供的反饋以圖形和文本方式與數(shù)據(jù)元素進行交互。一個或多個用戶接口 30可包含在飛行駕駛艙18中，并且為了可用性，用戶接口 30可設(shè)置在飛行駕駛艙18的每側(cè)。用戶接口 30可在操作上與適當控制器或處理器(未示出)耦合，使得它們可進行操作以便為飛行器10集成自動駕駛戰(zhàn)術(shù)模式和FMS策略飛行計劃，使得操作控件被合并，并且自動駕駛與FMS操作模式之間不再有差別。自動駕駛戰(zhàn)術(shù)模式可無需駕駛員的協(xié)助而引導(dǎo)飛行器10。更具體來說，自動駕駛可放棄飛行管理系統(tǒng)所生成的飛行路徑，并且可基于戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件來操作飛行器。這類戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件可至少包括航向、速度、高度和垂直速度，使得自動駕駛可控制飛行器10的這些方面。FMS還可具有允許它直接轉(zhuǎn)到下一個航路點、保持在各種設(shè)定、使飛行器以偏移軌道飛行以及滿足所要求的到達時間等等的控件。FMS使各種各樣的飛行中任務(wù)自動化，并且其主要功能之一是飛行計劃的飛行中管理。飛行路徑軌道包括多個航路點以及在多個航路點的各航路點之間延伸的多個矢量。FMS可包括處理器，該處理器配置成計算包括原始航路點和目的地航路點的第一飛行路徑軌道。因此，F(xiàn)MS需要各種策略參數(shù)控件，諸如目的地位置、起飛程序、航線段、滑行路線、到達程序和進場程序。各用戶接口 30可在操作上與光標控制裝置24以及一個或多個多功能鍵盤26耦合，使得飛行人員可與各用戶接口 30進行交互，并且在這類戰(zhàn)術(shù)和策略參數(shù)控件中輸入。用戶接口 30可具有可通過硬件和軟件中的任一個或兩者來實現(xiàn)的各種 輸入/輸出和飛行計劃元件，諸如專用硬件面板、通用顯示器上的軟件生成的面板、MFD的觸摸屏顯示器、轉(zhuǎn)盤、燈、旋鈕、控制桿、按鈕、開關(guān)或者它們的任何組合，僅舉幾個非限制性例子。圖2示出按照本發(fā)明的一個實施例的示范用戶接口 30，用戶接口 30將自動駕駛的戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件與FMS的策略參數(shù)控件組合，以便在簡單的一層用戶接口上為兩種系統(tǒng)提供全部信息和參數(shù)控件，從而提供對戰(zhàn)術(shù)和策略參數(shù)控件的同時訪問。通過自動駕駛和FMS的基礎(chǔ)組合，用戶接口 30更易于能夠?qū)崿F(xiàn)簡化，這在2011年I月7日提交并且給予美國申請?zhí)?12/986838、檔案號為 242740、標題為 “Flight Management System With IntegratedTactical Commands for Use with an Aircraft and Method of Operating Sane，，的共同擁有專利申請中進一步描述，通過引用將其結(jié)合于此。但是，用戶接口 30可在自動駕駛和FMS的功能性沒有組合并且保持為操作上獨立系統(tǒng)的系統(tǒng)中實現(xiàn)。更具體來說，用戶接口 30具有用于自動駕駛的操作的多個戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32以及用于飛行管理系統(tǒng)的操作的多個策略參數(shù)控件34。戰(zhàn)術(shù)參數(shù)和策略參數(shù)在用戶接口 30上是用戶可編程的并且是同時可訪問的，以及用戶接口 30允許詳細軌道信息和建議信息結(jié)合人員在用戶接口 30上進行的選擇來顯示。戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32和策略參數(shù)控件34可以是硬件控件或軟件控件。舉個非限制性示例，戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32被示為包括硬件和軟件控件。更具體來說，用戶接口 30被示為包括具有戰(zhàn)術(shù)控制旋鈕和對應(yīng)顯示的面板，其中包括(舉個非限制性示例)航向選擇旋鈕40和航向顯示41、速度選擇旋鈕42和速度顯示43、垂直速度或飛行路徑角(FPA)選擇旋鈕44和垂直速度/FPA顯示45、以及高度選擇旋鈕46和高度顯示47。旋鈕40、42、44和46可以是撳下旋鈕。戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32還可包括(舉個非限制性示例)定向到/下一個航路點選擇窗口 48、保持在選擇窗口 50、所要求的到達航路點時間選擇窗口 52、偏移飛行計劃選擇窗口 54以及數(shù)據(jù)鏈路請求選擇窗口 56，它們?nèi)靠梢允擒浖傻摹Ｅe個非限制性示例，策略參數(shù)控件34可包括目的地位置選擇窗口 58、起飛程序選擇窗口 60、航線段選擇窗口 62、滑行路線選擇窗口 64、到達程序選擇窗口 66以及進場程序選擇窗口 68?？煽紤]策略參數(shù)控件34可包括更多或更少選擇窗口，并且目的地位置選擇窗口 58可以是用于構(gòu)建飛行計劃軌道的唯一必需控件。包括接受按鈕70和撤消/清除按鈕72的系統(tǒng)接合按鈕也可以是用戶接口 30中包含的硬件或軟件控件。飛行指揮儀指示器74可包括適當?shù)臉擞浐蚅ED或者可在飛行指揮儀開啟但沒有接合自動駕駛時點亮的其它適當光源。類似地，自動飛行指示器76可包括適當?shù)臉擞浐蚅ED或者可在接合自動駕駛時點亮的其它適當光源。用于戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32和策略參數(shù)控件34中的至少一個的狀態(tài)指示器80也可包含在用戶接口 30中。舉個非限制性示例，航向顯示41、速度顯示43、垂直速度/FPA顯示45和高度顯示47可用于充當那些戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32的狀態(tài)指示器。舉另一個非限制性示例，與戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32和策略參數(shù)控件34中的其余部分相關(guān)的標記可以能夠被照亮，并且可充當那些控件的狀態(tài)指示器80。狀態(tài)指示器80可指示戰(zhàn)術(shù)和策略參數(shù)控件34中的至少一個是自動設(shè)置的還是手動設(shè)置的。舉個非限制性示例，主動控制的參數(shù)可按照某種方式來 照売或加売顯不。狀態(tài)指示器80還可指示戰(zhàn)術(shù)和策略參數(shù)控件34中的至少一個是否是活動的、已裝備的(armed)或者達到動態(tài)飛行包絡(luò)極限。狀態(tài)指示器80對于每種狀態(tài)可具有不同照亮狀態(tài)。可考慮不同照亮狀態(tài)可包括用于每種狀態(tài)的不同顏色。這種彩色編碼方案可用于通知人員關(guān)于哪些飛行參數(shù)受到主動控制、哪些飛行計劃段是活動的以及哪些參數(shù)和/或飛行計劃段經(jīng)過裝備以供被捕獲時激活。修改的計劃可被認為是已裝備以供激活，并且所有段可顯示用于被裝備的色碼。可使用各種色彩方案；舉個非限制性示例，綠色可用于指示活動飛行參數(shù)或飛行計劃段，藍色可用于指示已裝備飛行參數(shù)或飛行計劃段或者已修改的飛行計劃，黃色可用于指示飛行參數(shù)已經(jīng)達到動態(tài)飛行包絡(luò)極限，以及品紅色可用于表示活動計劃或活動控件的其余部分。在操作期間，用戶接口 30可通過戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32和策略參數(shù)控件34來接收來自飛行人員的命令和選擇，并且可向這些人員呈現(xiàn)信息，使得用戶接口 30成為用于包括自動駕駛和FMS的所有自動飛行活動的主要人員接口。航向顯示41、速度顯示43、垂直速度/FPA顯示45和高度顯示47可定義飛行器10的基本飛行控制參數(shù)，并且可缺省為自動計算值，自動計算值可通過手動值的人員選擇來忽略。這種手動輸入通過關(guān)聯(lián)的航向選擇旋鈕40、速度選擇旋鈕42、垂直速度/FPA選擇旋鈕44和高度選擇旋鈕46來控制。更具體來說，撳下對應(yīng)旋鈕選擇關(guān)聯(lián)顯示的手動輸入，以及旋轉(zhuǎn)該旋鈕可按照預(yù)定的或可定義的增量來滾動數(shù)值，使得可選擇新的值。航向選擇旋鈕40可被旋轉(zhuǎn)以控制橫向平面中的移動，速度選擇旋鈕42可被旋轉(zhuǎn)以控制空速或馬赫數(shù)，垂直速度/FPA選擇旋鈕44可被旋轉(zhuǎn)以控制垂直平面中的移動，以及高度選擇旋鈕46可被旋轉(zhuǎn)以控制垂直移動。一旦用戶已經(jīng)選擇預(yù)期值，用戶可選擇接受按鈕70來激活手動輸入。可考慮如果機組人員無意中撳入旋鈕之一，則該旋鈕的下一次撳入使那個戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32回復(fù)為自動。使用戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32來輸入手動選擇被看作是對飛行計劃的輸入，并且在FMS計算的軌道中反映。以下描述表示戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32的操作的非限制性示例。如果操作航向選擇旋鈕40，則可選擇手動航向，這忽略FMS計算的航向。飛行計劃可通過取直接航向矢量來反映手動干預(yù)，并且預(yù)測可假定在使用到下一個實際航路點的航向截取機動I分鐘之后返回到策略飛行計劃。干預(yù)經(jīng)過的航路點可從飛行計劃確定順序。如果操作速度選擇旋鈕42，則可選擇手動速度，這忽略用于當前階段的FMS計算的速度。如果操作垂直速度/FPA選擇旋鈕44，則可選擇忽略FMS計算的垂直剖面的垂直速度或飛行路徑角。如果操作高度選擇旋鈕46，則可捕獲和跟蹤剖面中的下一個平飛高度?？娠@示當前計算的最佳高度的建議。對于所有上述手動選擇，F(xiàn)MS可將可選擇值限制到飛機的動態(tài)操作包絡(luò)，并且FMS預(yù)測可使用這些值作為輸入信息。定向到/下一個航路點選擇窗口 48中的輸入可引起導(dǎo)航顯示呈現(xiàn)到所選航路點的新路徑以及與那個航路點關(guān)聯(lián)的ETA。在保持在選擇窗口 50中進行的變更可引起導(dǎo)航顯示呈現(xiàn)所選保持模式連同在一個周期之后要進入的ETA和要退出的ETA。在所要求的到 達航路點時間選擇窗口 52中的用戶輸入可在導(dǎo)航顯示上呈現(xiàn)能夠?qū)δ莻€航路點實現(xiàn)的最小和最大ETA。在偏移飛行計劃選擇窗口 54中的輸入可引起導(dǎo)航顯示呈現(xiàn)新的平行飛行路徑以及保留顯示所選起飛點和再加入點及關(guān)聯(lián)ETA的原始路徑。數(shù)據(jù)鏈路請求選擇窗口56可允許人員為空中/地面數(shù)據(jù)通信發(fā)起數(shù)據(jù)鏈路操作，以及請求飛行計劃元素、ATC清除和其它上行鏈路以及手動觸發(fā)的下行鏈路。通過數(shù)據(jù)鏈路請求選擇窗口 56，用戶可選擇登錄，這自動觸發(fā)適當?shù)男畔⒔粨Q，以便開始數(shù)據(jù)通信活動。可考慮戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件32和策略參數(shù)控件34的選擇窗口中的任一個可接受上行鏈路的飛行計劃元素/清除指令以及人員選擇。上行鏈路元素可作為修改的飛行計劃自動加載到適當窗口中，并且閃爍，從而提示人員通過接受按鈕70來接受數(shù)據(jù)或者通過撤消/清除按鈕72來拒絕數(shù)據(jù)?？缮煞从硨?shù)據(jù)鏈路消息的人員響應(yīng)的自動下行鏈路。上行鏈路還可伴隨可聽或可視告警，以便引起人員對未決數(shù)據(jù)的注意。上行鏈路可作為彈出對話窗口在用戶接口 30上顯示，其中包含與該特定數(shù)據(jù)通信相關(guān)的適當動作或選擇。策略參數(shù)控件34可定義形成完整飛行計劃的各種飛行計劃元素。可考慮可僅要求目的地或者目的地和起飛跑道以產(chǎn)生活動飛行軌道。包括目的地位置選擇窗口 58、起飛程序選擇窗口 60、航線段選擇窗口 62、滑行路線選擇窗口 64、到達程序選擇窗口 66和進場程序選擇窗口 68的策略參數(shù)控件34可包括菜單和列表，用戶可從其中選擇要輸入的一項或多項。窗口中的項的選擇可使用光標控制裝置24來實現(xiàn)。備選地，已考慮了用戶接口30可以是觸摸屏，并且項的選擇可通過與觸摸屏的交互來實現(xiàn)。這類項的選擇創(chuàng)建修改的飛行計劃，修改的飛行計劃在審閱之后可通過選擇按鈕70的選擇來接受。舉個非限制性示例，通過短暫按下撤消/清除按鈕72可以每次一項來撤消選擇，或者如果按下并保持撤消-清除按鈕72，可清除全部項。圖3示出按照本發(fā)明的第二實施例、具有導(dǎo)航圖或?qū)Ш斤@示190的用戶接口 130。第二實施例130與第一實施例30相似。因此，相似部分將采用增加100的相似數(shù)字來標識，要理解，第一實施例的相似部分的描述適用于第二實施例，除非另加說明。第一實施例10與第二實施例100之間的一個差別在于，包含當前飛行模式窗口182以及下一個飛行模式窗口 184，并且可顯示軌道的交互導(dǎo)航顯示190是通過用戶接口130的人員輸入的結(jié)果。舉個非限制性示例，導(dǎo)航顯示190被示為包括飛行器符號192、具有各種航路點196的預(yù)測飛行路徑194以及軌道信息198。導(dǎo)航顯示190可允許諸如緯度、經(jīng)度、高度、速度、ETA、剩余燃料等的詳細軌道信息和建議信息結(jié)合人員在用戶接口 130上進行的選擇來顯示。舉個非限制性示例，附加飛行計劃編輯、航路點創(chuàng)建/刪除、飛行計劃分支鏈接、備選機場的選擇、速度/高度限制的輸入、導(dǎo)航傳感器比較等可通過導(dǎo)航顯示190上的對象操縱和菜單選擇來執(zhí)行。還可考慮，建議和告警消息可在包含適當動作或選擇的對話框中彈出，以便解決問題。上述實施例集合了先前彼此獨立地實現(xiàn)的戰(zhàn)術(shù)、策略和數(shù)據(jù)鏈路控件，并且產(chǎn)生簡化的人員接口布局。此外，上述實施例消除了系統(tǒng)的功能冗余性，使顯示和控件最少化，消除了對于飛行器的有效操作不必要的多余信息，并且降低接口復(fù)雜度和設(shè)備成本。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，其中包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求來定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求的文字語言完全相同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語言的非實質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意在落入權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。配件表 10飛行器 12座艙
16座位 18飛行駕駛艙 20飛行顯示器 22儀表
24光標控制裝置 26多功能鍵盤 30用戶接口 32戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件 34策略參數(shù)控件 40航向選擇旋鈕 41航向顯示 42速度選擇旋鈕 43速度顯示 44垂直速度選擇旋鈕 45垂直速度顯示 46高度選擇旋鈕 47高度顯示
48下一個航路點選擇窗口
50保持在選擇窗口
52所要求的到達航路點時間選擇窗口
54偏移飛行計劃選擇窗口
56數(shù)據(jù)鏈路請求選擇窗口
58目的地位置選擇窗口
60起飛程序選擇窗口
62航線段選擇窗口
64滑行路線選擇窗口
66到達程序選擇窗口68進場程序選擇窗口70接受按鈕72撤消/清除按鈕74飛行指揮儀指示器76自動飛行指示器80狀態(tài)指示器130用戶接口182當前飛行模式窗口184下一個飛行模式窗口190交互導(dǎo)航顯示192飛行器符號194預(yù)測飛行路徑 196航路點198軌道信息。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器的集成自動駕駛和飛行管理系統(tǒng)的用戶接口，包括 用于所述自動駕駛的操作的多個戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件； 用于所述飛行管理系統(tǒng)的操作的多個策略參數(shù)控件；以及 其中，所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件和所述策略參數(shù)控件是用戶可編程的并且是同時可訪問的。
2.如權(quán)利要求I所述的用戶接口，其中，所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件至少包括航向、速度、高度和垂直速度，并且所述策略參數(shù)控件至少包括目的地位置。
3.如權(quán)利要求2所述的用戶接口，其中，所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件還包括下列項中的至少一個定向到、下一個航路點、保持在、偏移、所要求的到達時間和數(shù)據(jù)鏈路；以及所述策略參數(shù)控件還包括起飛程序、航線段、滑行路線、到達程序和進場程序中的至少一個。
4.如權(quán)利要求1-3所述的用戶接口，其中，所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件和策略參數(shù)控件中的至少一部分是硬件控件或軟件控件中的至少一個。
5.如權(quán)利要求4所述的用戶接口，其中，所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件中的至少一部分是硬件控件。
6.如權(quán)利要求1-5所述的用戶接口，還包括導(dǎo)航圖。
7.如權(quán)利要求1-6所述的用戶接口，還包括用于所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件和策略參數(shù)控件中的至少一個的狀態(tài)指示器。
8.如權(quán)利要求7所述的用戶接口，其中，所述狀態(tài)指示器指示所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件和策略參數(shù)控件中的至少一個是自動設(shè)置的還是手動設(shè)置的。
9.如權(quán)利要求7-8所述的用戶接口，其中，所述狀態(tài)指示器指示所述戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件和策略參數(shù)控件中的至少一個是否是活動的、已裝備的、達到飛行包絡(luò)極限的。
10.如權(quán)利要求7-9所述的用戶接口，其中，所述狀態(tài)指示器包括對于每種狀態(tài)具有不同照亮狀態(tài)的標記。
全文摘要
用于飛行器(10)的集成自動駕駛和飛行管理系統(tǒng)的用戶接口(30)包括用于自動駕駛的操作的多個戰(zhàn)術(shù)參數(shù)控件(32)以及用于飛行管理系統(tǒng)的操作的多個策略參數(shù)控件(34)。
文檔編號B64C13/16GK102862675SQ20121023513
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者R.L.沃特 申請人:通用電氣公司