用于顯示跑道燈光信息的飛行器系統(tǒng)和方法
【專利摘要】用于顯示跑道燈光信息的飛行器系統(tǒng)和方法。一種飛行器的顯示系統(tǒng)，包括配置為確定與所選擇跑道相關(guān)的跑道燈光的跑道燈光信息和燈光狀態(tài)并基于跑道燈光信息和燈光狀態(tài)生成顯示命令的處理單元；和耦合處理單元并配置為接收顯示命令并顯示表示跑道燈光信息的符號表示的顯示設(shè)備。
【專利說明】用于顯示跑道燈光信息的飛行器系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及飛行器系統(tǒng)和方法，并且更具體地，涉及用于顯示跑道燈光信息的飛行器系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]著陸是飛行中最艱巨的任務(wù)之一。在著陸進(jìn)近期間，飛行員必須評估飛行器是否可以安全著陸或者著陸嘗試是否應(yīng)該被中止。除了監(jiān)控各種飛行儀表和導(dǎo)航飛行器外，聯(lián)邦航空管理局(FAA)規(guī)定要求飛行員可視地識別在飛行器前方的預(yù)定義視覺段(visualsegment)中的特定跑道環(huán)境或跑道表面或燈光參考。通常，視覺段由FAA定義為在一定距離和飛行器飛行甲板角度和高度下并且在一定的能見度情況下，視覺地識別地面參考的能力。
[0003]視覺段的部分通常包括各種類型的跑道(或機場)燈光系統(tǒng)，例如與進(jìn)近燈，入口燈和觸地區(qū)域燈相關(guān)的燈光。因此，在預(yù)定的進(jìn)近點(例如決定高度)處，需要飛行員從窗戶中看，并識別需要的機場燈光參考。在正確識別時，飛行員可以繼續(xù)進(jìn)近并使飛行器著陸。在給定的飛行器的空速和飛行員在決定高度處看到并辨認(rèn)此類參考的典型或標(biāo)稱(nominal)反應(yīng)時間下，分配給此任務(wù)的時間是非常有限的。在給定各種類型的機場燈光和飛行環(huán)境下，特別是在全進(jìn)近角和夜間、低能見度、湍流或橫風(fēng)情形下(其可以使得飛行員難以快速定位并識別參考)，估計視覺段并識別機場燈光參考可能是個挑戰(zhàn)。
[0004]計算機生成的飛行器顯示器已經(jīng)變得高度精密并且能夠顯示大量的飛行管理、導(dǎo)航和控制信息，其給機組成員對飛行器的更有效的控制，并在正常飛行情形，和/或低能見度，儀表情形(instrument situat1n)期間減少工作負(fù)擔(dān)。在這方面，電子顯示器，例如平視顯示器(HUD)和下視顯示器(HDD)，被用作飛行器中的主飛行顯示器。例如，主飛行顯示器可將關(guān)鍵的飛行儀表設(shè)備(例如高度，姿態(tài)，航向，空速，垂直速度儀表)與主發(fā)動機儀表指示器組合成單一的、容易地可闡明的顯示器。盡管傳統(tǒng)的主飛行顯示器可以在正常和儀表情形期間給飛行員提供一些幫助，但是此類顯示器在著陸情形期間，特別是在例如預(yù)測和識別機場燈光信息的任務(wù)中，通常不那么有用。
[0005]因此，期望提供系統(tǒng)和方法，其在著陸情形期間，改善態(tài)勢意識并輔助飛行員識別和解釋機場燈光信息。此外，根據(jù)結(jié)合附圖和本發(fā)明的背景進(jìn)行的本發(fā)明和所附權(quán)利要求的隨后詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它期望的特征和特性將變得顯而易見。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)示例性實施例，一種用于飛行器的顯示系統(tǒng)包括配置用于確定與所選擇跑道相關(guān)的跑道燈光的跑道燈光信息和燈光狀態(tài)并基于該跑道燈光信息和燈光狀態(tài)生成顯不命令的處理單元，以及耦合處理單元并配置為接收顯示命令并顯示表示跑道的燈光信息的符號表示(symbology)的顯示設(shè)備。
[0007]根據(jù)另一個示例性實施例，提供了一種飛行器到跑道上的著陸操作期間顯示符號表示的方法。該方法包括呈現(xiàn)跑道環(huán)境的合成視圖，確定與跑道相關(guān)的跑道燈光信息，并在跑道環(huán)境的合成視圖上顯示跑道燈光信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]本發(fā)明將在下文結(jié)合下面的繪制圖形來描述，其中相似的數(shù)字表示相似的元件，并且其中:
[0009]圖1是根據(jù)示例性實施例的顯示跑道燈光信息的系統(tǒng)的功能框圖；并且
[0010]圖2-5描繪了根據(jù)示例性實施例的可以由圖1的系統(tǒng)呈遞的示例性視覺顯示。

【具體實施方式】
[0011]下面的詳細(xì)描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。此外，并不意圖受到在前面的背景或下面的詳細(xì)描述中提出的任何理論的束縛。
[0012]概括地說，本文所描述的示例性實施例提供飛行器的視覺顯示系統(tǒng)和方法。圖1描繪用于給飛行器的飛行員顯示跑道燈光信息的示例性飛行器視覺顯示系統(tǒng)100的框圖。通常，“跑道燈光”可以指與例如進(jìn)近燈光系統(tǒng)(ALS)，入口燈光，觸地?zé)艄獾认嚓P(guān)的燈光。關(guān)于該顯示的附加細(xì)節(jié)在下面簡要介紹系統(tǒng)100的部件之后提供。
[0013]在所示的示例性實施例中，系統(tǒng)100包括處理單元102，數(shù)據(jù)庫104，飛行管理系統(tǒng)106，顯示設(shè)備108，以及通信設(shè)備110。雖然系統(tǒng)100在圖1中看起來被布置為在數(shù)據(jù)通信總線或系統(tǒng)總線上的單一系統(tǒng)，但是系統(tǒng)100不局限于此，并且還可以包括一種布置，由此處理單元102，數(shù)據(jù)庫104，飛行管理系統(tǒng)106，顯示設(shè)備108和通信設(shè)備110中的一個或多個是分離的部件或是位于飛行器機上或機外的另一系統(tǒng)的子部件。而且，例如，系統(tǒng)100可以被布置為集成系統(tǒng)(例如，飛行器顯示系統(tǒng)，主飛行顯示系統(tǒng)，具有作為覆蓋的合成視覺系統(tǒng)(SVS)或增強型視覺系統(tǒng)(EVS)的平視顯示器，“近眼顯示”系統(tǒng)或頭戴式顯示系統(tǒng)等)，或者更全面的飛行器系統(tǒng)(例如，飛行管理系統(tǒng)，導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，目標(biāo)瞄準(zhǔn)和控制系統(tǒng)，碰撞提醒和/或避免系統(tǒng)，氣象回避系統(tǒng)等)的子系統(tǒng)。系統(tǒng)100可以用在飛行器，例如直升機，飛機，或無人車輛中。此外，系統(tǒng)100的等同實施例也可以用在宇宙飛船，輪船，潛艇和其它類型的車輛中。為簡單起見，下面參考“飛行器”來描述實施例。
[0014]處理單元102可以是與主飛行顯示器相關(guān)聯(lián)的計算機處理器。一般來說，處理單元102接收和/或取回飛行管理信息(例如，從飛行管理系統(tǒng)106)和著陸，目標(biāo)和/或地形信息(例如，從數(shù)據(jù)庫104)。如下面更詳細(xì)地討論的，處理單元102可從數(shù)據(jù)庫104、飛行管理系統(tǒng)106和/或通信設(shè)備110特別地接收表示跑道燈光信息的數(shù)據(jù)，包括類型，位置，構(gòu)成，顏色，圖案，布置，照明，計時，操作狀態(tài)等等。處理單元102可以用作圖形顯示發(fā)生器來基于存儲在處理單元102中或在單獨的存儲器部件中的算法或其它機器指令生成顯示命令。作為示例，顯示命令可以表示導(dǎo)航和控制信息，例如零俯仰(pitch)參考線,航向指示器，空速和高度帶，地形信息，飛行路徑信息，所需導(dǎo)航性能(RNP)的信息，以及任何其它機組成員所需信息。如上面介紹并下面進(jìn)一步詳細(xì)地討論的，處理單元102另外地計算并生成表示跑道燈光信息(也被稱為機場燈光信息)的顯示命令。處理單元102然后將所生成的顯示命令發(fā)送到顯示設(shè)備(例如，顯示設(shè)備108)。在一個示例性實施例中，處理單元102可以包括通信管理單元(CMU)，如在下面更詳細(xì)地描述的。處理單元102的更特定的功能也將在下面討論。
[0015]在一個示例性實施例中，處理單元102被配置為經(jīng)由用戶接口從用戶接收輸入。與系統(tǒng)100兼容的用戶接口的示例包括，但不限于，鼠標(biāo)，跟蹤球，操縱桿，鍵板，觸摸板，觸摸屏，麥克風(fēng)，照相機，和運動傳感器。在一些實施例中，用戶接口可以被并入到顯示設(shè)備108 中。
[0016]數(shù)據(jù)庫104被耦合到處理單元102，并且可以是存儲器設(shè)備(例如，非易失性存儲器，磁盤，驅(qū)動器，磁帶，光存儲設(shè)備，大容量存儲設(shè)備等)，其將數(shù)字著陸，航路點(waypoint),和目標(biāo)位置存儲為絕對坐標(biāo)數(shù)據(jù)或為飛行器的位置的函數(shù)。數(shù)據(jù)庫104還可以包括，例如，地形數(shù)據(jù)庫，其包括自然和人造地形的位置和海拔。數(shù)據(jù)庫104可以另外包括與視覺段和跑道燈光信息計算相關(guān)的其它類型的導(dǎo)航信息。跑道和/或滑行道數(shù)據(jù)可以從機場，跑道意識與咨詢系統(tǒng)(RAAS)，及機場映射數(shù)據(jù)庫(AMDB)獲得。跑道數(shù)據(jù)可以包括，例如，預(yù)定的著陸跑道的長度，高度和坡度。跑道數(shù)據(jù)也可以包括機場的地圖，其包括定義機場跑道的數(shù)據(jù)，包括跑道標(biāo)識，跑道標(biāo)志，和其它參考。跑道數(shù)據(jù)可以用來將飛行器位置與跑道環(huán)境的各個方面進(jìn)行比較，以隨后生成相對于所述飛行器的跑道環(huán)境的合成視圖，如下文所述。特別是，如上面所引入的，數(shù)據(jù)庫104中的數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于用于每個跑道的機場燈光的信息，包括燈光名稱和類型、可用性、狀態(tài)、和視覺特性。因此，數(shù)據(jù)庫104可包括或被認(rèn)為是海圖數(shù)據(jù)庫，其可包括例如基于諸如跑道燈光的停止服務(wù)部件的進(jìn)近最低標(biāo)準(zhǔn)(approach minimum)和最小值的信息。數(shù)據(jù)庫104中的數(shù)據(jù)可以在飛行前上傳或從諸如機場發(fā)射機或機載傳感器的外部源接收。
[0017]數(shù)據(jù)庫104還可以包括從聯(lián)邦航空管理局(FAA)及飛行器制造商，例如從飛行器飛行手冊獲得的飛行器數(shù)據(jù)。飛行器數(shù)據(jù)還可以包括作為例如，飛行器重量的函數(shù)的飛行器特性，其具有基于例如，風(fēng)向，跑道坡度，跑道表面條件，大氣高度和外部溫度的修正。飛行器數(shù)據(jù)還可以包括限定飛行的各方面，特別是著陸的制造商或公司規(guī)定的列表。還如下面所討論的，飛行器數(shù)據(jù)還可以包括信息，例如鼻(nose)的幾何形狀，飛行員座椅位置，飛行員眼參考點與擋風(fēng)玻璃配置。
[0018]飛行管理系統(tǒng)106被耦合到處理單元102，并且可以給處理單元102提供與飛行器的當(dāng)前位置和飛行方向(例如，航向，路線，軌跡等)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。提供給所述處理單元102的導(dǎo)航數(shù)據(jù)還可以包括有關(guān)飛行器的空速，高度，俯仰，滑翔范圍和其它重要飛行信息的信息。在示例性實施例中，飛行管理系統(tǒng)106可以包括任何合適的位置和方向確定設(shè)備，該設(shè)備能夠給處理單元102提供至少飛行器的當(dāng)前位置，就航向而言的實時方向，軌跡，或針對在其飛行路徑中的飛行器的兩者、沿著飛行路徑的航路點、以及其它重要飛行信息。信息可通過例如，慣性參考系統(tǒng)(IRS)，空氣數(shù)據(jù)航向參考系統(tǒng)(AHRS)，和/或全球定位系統(tǒng)(GPS)提供給處理單元102。
[0019]系統(tǒng)100還包括耦合到所述處理單元102的顯示設(shè)備108。顯示設(shè)備108可以包括適合于顯示各種類型的計算機生成的符號和上面所討論的飛行信息的任何設(shè)備或裝置。使用從飛行管理系統(tǒng)106，數(shù)據(jù)庫104，或通信設(shè)備110中取回(或接收)的數(shù)據(jù)，處理單元102執(zhí)行一個或多個算法(例如，在軟件中實施)用于確定各種類型的所需信息在顯示設(shè)備108上的位置。如上所述，處理單元102然后生成表示此數(shù)據(jù)的顯示命令，并發(fā)送顯示命令給顯不設(shè)備108。
[0020]在此實施例中，顯示設(shè)備108是飛行器主飛行顯示器。然而，可以為飛行員或其它飛行機組成員提供能夠在視覺上呈現(xiàn)多色或單色的飛行信息的任何合適類型的顯示介質(zhì)，諸如，例如，各種CRT和平板顯示系統(tǒng)(例如，CRT顯示器，IXD，OLED顯示器，等離子體顯示器，投影顯示器，HDD, HUD等)。在一些示例性實施例中，顯示設(shè)備108可包括柔性O(shè)LED和/或3D顯示器。
[0021]在一個示例性實施例中，通信設(shè)備110可以是任何合適的設(shè)備，用于向和從飛行器系統(tǒng)100發(fā)送和接收信息。在一些實施例中，通信設(shè)備110可以被配置為接收射頻傳輸，衛(wèi)星通信傳輸，光傳輸，激光傳輸，聲波傳輸，或任何其它無線形式的通信的傳輸。通信設(shè)備110可以向或從系統(tǒng)100的部件中的任何一個提供信息。
[0022]在一個示例性實施例中，并且如下面更詳細(xì)討論的，通信設(shè)備110可以接收機場消息。如本文使用的，術(shù)語“機場消息”指的是與機場，跑道和/或進(jìn)近機場或跑道的飛行器相關(guān)的信息。機場消息可以由位于每個目標(biāo)機場處的數(shù)據(jù)鏈路發(fā)射機發(fā)送。在其它實施例中，機場消息可以從除機場之外的位置發(fā)送。例如，機場消息可以包括指示機場或者跑道被關(guān)閉的信息。在另一個示例中，機場消息可以包括指示跑道燈光輔助的部分不工作的信息。機場消息可以是，例如，“通知飛行員”的消息(航行通告或航行通知)。一般來說，航行通告是航空主管部門提出的通知以提醒飛行器飛行員沿飛行路線或在可能影響飛行安全的位置處的潛在危險。還如下面所述，航行通告可以提供關(guān)于跑道燈光的服務(wù)狀態(tài)的指示。其它類型的機場消息可以包括政府，航空公司，或公司生成的消息。當(dāng)被接收時，通信設(shè)備110被配置為將機場消息轉(zhuǎn)發(fā)給處理單元102。處理單元102被配置為接收機場消息并發(fā)出命令給顯示設(shè)備108以顯示與機場消息相關(guān)聯(lián)的信息，如下面更加詳細(xì)地討論的。
[0023]如在下面更詳細(xì)地描述的，系統(tǒng)100可以提供與各種類型的機場或跑道燈光系統(tǒng)相關(guān)的信息?？梢蕴峁┤魏晤愋偷呐艿罒艄庀到y(tǒng)信息。作為示例，進(jìn)近燈光系統(tǒng)(ALS)或具有順序閃光燈的機場燈光(ALSF)系統(tǒng)，提供在跑道著陸入口處開始并且延伸規(guī)定距離到進(jìn)近區(qū)域中的高強度信號燈的方向圖案。這些燈光系統(tǒng)是“引入”燈，具有橫桿和“閃爍兔子”作為提示以幫助飛行員將飛行器定向到跑道入口。在進(jìn)近和著陸期間，信號燈沿著進(jìn)近斜坡或?qū)б窂较蛏舷蛑w行器閃耀，并視覺地引導(dǎo)飛行員。其它類型的跑道燈光可以包括協(xié)助滑翔路徑的燈光系統(tǒng)。例如，精確進(jìn)近航道指示器(PAPI)系統(tǒng)使用安裝在跑道每側(cè)的單排的兩個或四個燈單元以限定視覺滑翔路徑角度。每個燈單元具有光束上部的白色段，和光束下部的紅色段，其中該段由粉色過渡區(qū)域分開，使得飛行員可以基于燈顏色來評估進(jìn)近路徑。另一個示例是目視進(jìn)近下滑道指示器(VASI)系統(tǒng)，其中二，四，六，十二，或十六盞燈被布置成平行于跑道中心線或作為條狀物(bar)(通常被稱為近，中，和遠(yuǎn)的條狀物)，以提供視覺引導(dǎo)路徑指示。其它燈光系統(tǒng)可使用三色燈光技術(shù)或脈動燈。另外類型的跑道燈光可以包括在跑道本身上的燈光，例如中心線燈光，跑道邊緣燈光，和跑道末端標(biāo)識燈光(REIL)。
[0024]因此，在一個示例性實施例中，系統(tǒng)100可以如下操作。為啟動系統(tǒng)100的操作，用戶(例如，飛行員或其它飛行器的控制者)輸入與目標(biāo)機場相關(guān)信息，例如目標(biāo)跑道的標(biāo)識。起飛之前，飛行期間，著陸之前，或在其它任何合適的時間，用戶可以將用戶信息輸入到系統(tǒng)100中。在其它實施例中，目標(biāo)跑道可以從飛行管理系統(tǒng)106生成的或其中存儲的飛行計劃接收或取回。配置處理單元102(即，處理單元102被載有并操作適當(dāng)?shù)能浖?，算法?或子程序(sub-routine))以從數(shù)據(jù)庫104接收與目標(biāo)跑道相關(guān)信息，包括與目標(biāo)跑道相關(guān)的跑道燈光數(shù)據(jù)。作為示例，處理單元102可從包含例如機場燈光信息和基于機場燈光狀態(tài)的著陸最低標(biāo)準(zhǔn)(landing minimum)信息的數(shù)據(jù)庫104中取回圖表,處理單元102配置為基于當(dāng)前位置和來自飛行管理系統(tǒng)106和數(shù)據(jù)庫104的飛行場景(scenar1)評估跑道燈光并將命令發(fā)送到顯示設(shè)備108。跑道燈光信息以圖形方式顯示在顯示設(shè)備108上(例如，以二維或三維)，并且可以包括跑道燈光，跑道燈光文本標(biāo)識，跑道燈光的距離或剩余時間，跑道燈光的狀態(tài)和其它信息的準(zhǔn)確描述，如下面將更詳細(xì)地討論的。如上所述，處理單元102可以另外地包括CMU，其從轉(zhuǎn)發(fā)(relay)與所選擇的跑道的跑道燈光相關(guān)的狀態(tài)信息的數(shù)字航行通告(NOTAM)的通信設(shè)備110接收信息，并且CMU可以用作數(shù)據(jù)庫104中的跑道或機場圖表信息與顯示設(shè)備108之間的接口，使得適當(dāng)?shù)呐艿罒艄庑畔D形可以以適當(dāng)?shù)呐艿罒艄鉅顟B(tài)(例如，如果合適，如下文討論的，以關(guān)于所描述的跑道燈光的“X”的形式)并以基于航行通告的適當(dāng)修改的著陸最低標(biāo)準(zhǔn)來顯示。在飛行操作期間，此信息可被飛行員和/或飛行機組的其它成員使用，以能夠?qū)崿F(xiàn)，協(xié)助或另外便于飛行器的控制。
[0025]圖2描繪了飛行器顯示設(shè)備上呈遞的示例性視覺顯示200。在一個示例性實施例中，視覺顯示200可以由顯示設(shè)備108上的圖1的系統(tǒng)100呈遞。因此，圖1和2在下面的討論中被引用。
[0026]圖2特別地描述了飛行器在離機場一定距離處的移動地圖視圖。通常，移動地圖視圖是由符號表示202表示的飛行器相對于周圍環(huán)境的平面圖。圖2另外地描繪了表示目標(biāo)跑道210，飛行路徑212，距離圈214和導(dǎo)航信息216的符號表示。跑道210可以用字母數(shù)字字符來識別，如示出的。導(dǎo)航信息216可以包括關(guān)于飛行器，飛行情況和特性，機場和跑道210的任何合適的信息。因此，在由圖2所描述的示例性場景中，飛行器202朝向進(jìn)近跑道210沿飛行路徑212前進(jìn)。如上所述，表示飛行路徑212和跑道210的符號表示的位置和外觀可以由處理單元102基于來自所述數(shù)據(jù)庫104和飛行管理系統(tǒng)106的輸入生成。雖然未示出，其它類型的符號表示可包括航路點符號，天氣信息，地形信息，政治疆界，和導(dǎo)航設(shè)備，例如水平線，飛行路徑標(biāo)記，空速，高度，偏差，等等。
[0027]圖2另外地描繪了表不跑道燈光信息的符號表不,包括跑道燈光250。在一個不例性實施例中，并且如下面更詳細(xì)地討論的，在視覺顯示200中跑道燈光250被描繪為機場燈光將呈現(xiàn)給觀察者，例如，視覺顯示200準(zhǔn)確地描繪與目標(biāo)跑道210相關(guān)聯(lián)的燈的定向，布置，數(shù)目和顏色。跑道燈光250可包括燈光的視覺特性，以及燈光的類型或名稱的文本指示。此外，跑道燈光250可以準(zhǔn)確地描繪出對應(yīng)的燈光的動態(tài)燈光特性，例如閃爍和先后順序。在圖2的描述的實施例中，初始的單排燈被描繪為閃爍。按照慣例，機場圖表或顯示可能僅提供機場燈光的通用圖標(biāo)或指示。在其它常規(guī)系統(tǒng)中，飛行員必須參考包括一片或多片包含關(guān)于目標(biāo)機場和/或目標(biāo)跑道的信息的紙的圖表，以知道什么類型的機場燈光輔助(lighting aid)是可用的。
[0028]在所描繪的實施例中，視覺顯示200準(zhǔn)確地描繪了跑道燈光250的顏色、數(shù)目和布置，其在此場景中是PAPI型燈光系統(tǒng)。如上文所述，可以顯示其它類型的跑道燈光250，這取決于與目標(biāo)跑道210相關(guān)聯(lián)的燈光。另外，視覺顯示200可以提供一種燈光系統(tǒng)標(biāo)識符252，以提供燈光類型的文本指示。因此，在圖2中的標(biāo)識符252是“PAPI”。
[0029]在本示例性實施例中，飛行器202在離跑道210預(yù)定的距離或時限(time per1d)處。在大于此預(yù)定的距離或時限的距離處，跑道燈光250以擴大的比例被描繪。換句話說，跑道燈光250看起來比跑道燈光將另外離該距離看起來更大，和/或跑道燈光250以比跑道210和周圍環(huán)境的比例更大的比例來描繪。在預(yù)定的距離或時間下，跑道燈光250的比例被調(diào)整到跑道210的比例，如在下面更詳細(xì)地討論的。在一個示例性實施例中，該預(yù)定距離可以是，例如，15nm。在其它示例性實施例中，該預(yù)定距離可以是在其處應(yīng)從飛行器可見該跑道燈光的距離，其是情況(condit1n)的函數(shù)。因此，視覺顯示200以準(zhǔn)確的方式描繪了在預(yù)定距離外的跑道的燈光250，雖然在該距離處以一定比例可以看見，并且在預(yù)定距離內(nèi)以具有1:1比例的準(zhǔn)確方式。
[0030]在一個示例性實施例中，系統(tǒng)100可以基于多個因素(包括飛行器的形狀，海拔，和俯仰)來計算跑道燈光的位置和尺寸。這些因素可由數(shù)據(jù)庫104或飛行管理系統(tǒng)106 (圖1)提供，并且機場燈光250可以由處理單元102 (圖1)構(gòu)造，用于在視覺顯示器200中的顯
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[0031]如上所述，跑道燈光250可形成視覺段的一部分。FAA規(guī)則(例如，F(xiàn)AR91.189或類似的飛行規(guī)則，包括公司，州，地方或外國法規(guī))通常定義了飛行員應(yīng)該能夠看見的飛行器202前方的視覺段。該視覺段通常是在地面上的二維區(qū)域，其可以例如具有一定長度和一定寬度的矩形結(jié)構(gòu)?？梢暥蔚某叽绾徒Y(jié)構(gòu)可以取決于多個因素。在進(jìn)近期間的某個點處，飛行員通常被要求視覺識別跑道參考，諸如在著陸進(jìn)近決定點處或之前的視覺段內(nèi)，跑道燈光250的方面(aspect)。此視覺段可基于來自所述數(shù)據(jù)庫104，飛行管理系統(tǒng)106，和/或通信設(shè)備110的數(shù)據(jù)用處理單元102中的任何合適的算法確定。例如，視覺段可以由多個因素，諸如給定進(jìn)近速度的甲板角度(deck angle)，飛行員的目視參考點，以及飛行器機鼻的幾何形狀來確定。當(dāng)飛行員到達(dá)預(yù)定點，地面上的視覺段應(yīng)包含足夠的可識別的燈光提示用于飛行員繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)近。即使在理想的情形下，如果合適的話，可能難以去除從駕駛艙儀表設(shè)備或顯示器的注意，注意窗戶，相對于跑道和飛行器定向視圖的視覺點，估計視覺段的位置，并識別跑道燈光。此任務(wù)可能在低能見度情況或當(dāng)飛行器離跑道210某個距離時更為困難。因此，系統(tǒng)100提供了視覺顯示200，其使飛行員能夠更容易地識別跑道燈光250。雖然引用預(yù)定義的視覺段，但是由系統(tǒng)100顯示的跑道燈光250并不限于與視覺段相關(guān)聯(lián)的燈光系統(tǒng)的類型。
[0032]除了跑道燈光250的視覺表示外，可以提供其它類型的跑道燈光信息。特別地，視覺顯示200還描繪表示跑道燈光距離260的符號表示。跑道燈光距離260是飛行器202和跑道燈光系統(tǒng)250的起點之間的當(dāng)前距離。在一個示例性實施例中，跑道燈光距離260是飛行器202的當(dāng)前位置和如果飛行員注意擋風(fēng)玻璃在其處飛行器處于視覺段可見的位置的位置之間的距離。在替代實施例中，跑道燈光距離260是飛行器202的當(dāng)前位置和在其處飛行器在跑道燈光系統(tǒng)250上方的飛行器202的位置之間的距離。根據(jù)此信息，飛行員可以能夠預(yù)見何時跑道燈光250在飛行器202的窗戶或擋風(fēng)玻璃之外直接可見。
[0033]類似地，視覺顯示200可以進(jìn)一步顯示表示跑道燈光剩余時間262的跑道燈光信息。跑道燈光剩余時間262表示飛行器202的當(dāng)前位置和跑道燈光250應(yīng)該是可見的時間之間的時間段。跑道燈光距離260和跑道燈光剩余時間262可以，例如，由處理單元102中的通告邏輯來確定，并且考慮飛行器202的當(dāng)前和計劃狀態(tài)。跑道燈光剩余時間262可以附加于或代替機場燈光剩余距離260來顯示。
[0034]圖3描繪了在飛行器顯示設(shè)備上呈遞的示例性視覺顯示300。在一個示例性實施例中，視覺顯示300可以由圖1的系統(tǒng)100在顯示設(shè)備108上呈遞。因此，圖1和3在下面的討論中引用。圖3特別描述了在離機場一定距離處的飛行器的移動地圖視圖。通常，圖3中的視覺顯示300與圖2中描述的視覺顯示200是類似的，然而圖3描述了與圖2的場景不同的場景。
[0035]因此，如同圖2，圖3描繪了表示飛行器202和跑道210的符號表示。圖3另外地描述了表示跑道燈光250的符號表示,如上面討論的。視覺顯示300另外地包括表示跑道燈光狀態(tài)370的符號表不。在這種場景下，跑道燈光狀態(tài)370指不一個或多個的機場燈出故障。在如示出的一個示例性實施例中，跑道燈光狀態(tài)370是位于跑道210上的“X”?？梢允褂闷渌姆枴＠?，跑道燈光狀態(tài)370可以包含文本，明確說明跑道燈光250的狀態(tài)。跑道燈光狀態(tài)370可以，例如，根據(jù)經(jīng)由上面討論的通信設(shè)備110接收的航行通告來確定。因此，跑道燈光狀態(tài)370向飛行員指示跑道燈光250可能看起來不像原始預(yù)期的那樣。
[0036]在例如圖3中描繪情形的情形中，例如，當(dāng)跑道燈光250出故障或另外不可用時，此進(jìn)近最低標(biāo)準(zhǔn)可相比于典型情形進(jìn)行修改。此信息可以通過數(shù)據(jù)庫104(例如，來自儀表飛行規(guī)則(IFR)圖表)或飛行管理系統(tǒng)106提供并由處理單元102計算，因此，視覺顯示300可以附加地突出顯示(highlight)或另外提供修正的進(jìn)近最低標(biāo)準(zhǔn),例如消息380。
[0037]圖4描繪了在飛行器顯示設(shè)備上呈遞的示例性視覺顯示400。在一個示例性實施例中，視覺顯示400可以由圖1的系統(tǒng)100在顯示設(shè)備108上呈遞。因此，圖1和4在以下的討論中被引用。
[0038]視覺顯示400包括在不同的區(qū)域中顯示的至少平面圖410和正視圖480。雖然圖4同時示出了顯示的平面圖410和正視圖480，但是視圖410和480也可以單個地顯示。通常，平面圖410和正視圖480是多色的，然而一個或多個可以是單色或黑白的。
[0039]平面圖410，通常被稱為橫向或移動的地圖顯示，是計算機生成的飛行器的頂視圖，被表示為飛行器符號412，和周圍環(huán)境。在圖4的視圖中，平面圖410包括表示在著陸情形期間飛行器412的飛行路徑420和跑道430的符號表示。通常，除了飛行器412更接近跑道430外，平面圖410與圖2的視覺顯示200的視圖類似。
[0040]和上面一樣，視覺顯示400的平面圖410還可以選擇性地呈遞表示跑道燈光450的符號表示。通常，跑道燈光450如上面的圖2中所描述那樣被布置和定位。然而，如上述那樣在此場景中，飛行器402位于離機場410預(yù)定距離或時間內(nèi)。當(dāng)飛行器位于離機場410預(yù)定距離或時間內(nèi)時，跑道燈光450由具有與機場410相同的比例(例如，以1:1的相對比例)的符號表示來表示。因此，當(dāng)從飛行器可見跑道燈光450時，例如，當(dāng)飛行器402到達(dá)預(yù)定距離時，進(jìn)近燈450可自動地重定大小。機場燈光450被定大小以表示機場燈光450相對周圍環(huán)境的實際外觀，使得跑道燈光450看起來像飛行員可以從飛行器402的窗戶中觀察到那樣。
[0041]因此，在著陸操作期間，飛行員可以在視覺顯示400上查看平面圖410，并立即識別跑道燈光450相對于所述飛行器412的位置的外觀和位置?；诖诵畔?，飛行員知道在相對于飛行器412的地面上相對于飛行器航向的跑道燈光的外觀，類型和位置。這使得飛行員在跑道操作期間能夠更快速和準(zhǔn)確地執(zhí)行參照任務(wù)。
[0042]如上面所介紹的，該視覺顯示400還包括正視圖480。正視圖480提供了飛行環(huán)境的二維視圖，并且可以包括在平面圖410上顯示的一個或多個上述的特征。例如，正視圖480包括飛行器482，表示跑道燈光484的符號表示，和跑道488。正視圖480可以進(jìn)一步包括決定高度的橫向指示490，在其處要求飛行員視覺地將跑道燈光484確認(rèn)為視覺段的一部分。
[0043]圖5描繪了在飛行器顯示設(shè)備上呈遞的示例性視覺顯示500。在一個示例性實施例中，視覺顯示500可通過圖1的系統(tǒng)100在顯示設(shè)備108上呈遞。因此，圖1和5在下文討論中被引用。
[0044]圖5特別描述了在離機場一定距離處的飛行器的移動地圖視圖。通常，在圖5中的視覺顯示500與圖4中描繪的視覺顯示400類似，然而圖5描繪了與圖4的場景不同的場景。
[0045]因此，如同圖4，圖5描繪了在不同的區(qū)域中顯示的平面圖410和正視圖480。平面圖410包括在著陸情形期間的飛行器符號412，飛行器的飛行路徑420，和跑道430。此夕卜，該視覺顯示500的平面圖410還可以選擇性地呈遞表示跑道燈光450的符號表示。
[0046]視覺顯示500另外地包括表示跑道燈光狀態(tài)570的符號表示。在這種場景下，跑道燈光狀態(tài)570指示一個或多個機場燈光系統(tǒng)出故障。此跑道燈光狀態(tài)570可以，例如，根據(jù)上面所討論的航行通告系統(tǒng)來確定。因此，跑道燈光狀態(tài)570向飛行員指示跑道燈光450可能看起來不如原始預(yù)期的那樣。
[0047]如上面所介紹的，該視覺顯示500進(jìn)一步包括具有飛行器符號482的正視圖480，表示跑道燈光484的符號表示，平面圖410，正視圖480包括表示跑道燈光狀態(tài)592的符號表示。在此實施例中，跑道燈光狀態(tài)592指示該跑道燈光出故障。
[0048]因此，示例性實施例提供跑道燈光的位置的準(zhǔn)確表示。通過以有利的直覺定位和方式提供重要的信息，這可以增加機組人員的態(tài)勢感知并增加飛行安全，從而其減少飛行員或操作員的工作負(fù)擔(dān)和導(dǎo)航誤差，并由此導(dǎo)致增加的飛行器和/或?qū)Ш桨踩?br> [0049]已經(jīng)根據(jù)功能框圖和各種處理步驟描述了示例性實施例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，此功能塊可以以被配置成執(zhí)行各種功能的許多不同形式的硬件，固件和/或軟件部件來實現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采用各種集成電路部件，例如，存儲器元件，數(shù)字信號處理元件，查找表等，其可以在一個或多個微處理器或其它控制設(shè)備的控制下執(zhí)行多種功能。此通常的技術(shù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，并且在本文中不被詳細(xì)描述。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，所示的示例性過程可包括附加的或更少的步驟，或者可以在較大的處理方案的上下文中執(zhí)行。此外，在繪制圖形或說明書中提出的各種方法不將被解釋為限制其中單個處理步驟可被執(zhí)行的順序。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文示出和描述的特定實施方式是用于說明本發(fā)明及其最佳模式，且并不旨在以任何方式另外限制本發(fā)明的范圍。
[0050]雖然在本發(fā)明的上述詳細(xì)描述中已經(jīng)提出至少一個示例性實施例，但應(yīng)認(rèn)識到存在眾多的變型。還應(yīng)認(rèn)識到，一個或多個示例性實施例僅僅是示例，并且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍，適用性，或配置。更確切地說，前面的詳細(xì)描述將給本領(lǐng)域技術(shù)人員提供方便的路線圖以實施本發(fā)明的示例性實施例，應(yīng)理解，可以在不脫離如在所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍的情況下在示例性實施例中描述的元件的功能和布置方面作出各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛行器(202)的顯示系統(tǒng)(100)，包括: 處理單元(102)，配置為確定與所選擇跑道(210)相關(guān)的跑道燈光的跑道燈光信息和燈光狀態(tài)并基于跑道燈光信息和燈光狀態(tài)生成顯示命令；和 顯示設(shè)備(108)，耦合處理單元(102)并被配置為接收顯示命令并顯示表示跑道燈光信息(250)的符號表不。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中處理單元(102)還配置為確定跑道燈光信息的類型，并且其中，顯示設(shè)備(108)還配置為顯示表示類型(252)的符號表示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中顯示設(shè)備(108)配置為顯示具有跑道燈光信息(250)的飛行器符號(202)以指示飛行器的相對位置和跑道燈光信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中顯示設(shè)備(108)配置為將跑道燈光信息(450)顯示為平面圖(410)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中顯示設(shè)備(108)配置為將跑道燈光信息(484)顯示為正視圖(480)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中跑道燈光信息(250)包括進(jìn)近燈光、跑道入口燈光、觸地區(qū)域燈光、和動態(tài)燈光中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中處理單元(102)配置為確定飛行器當(dāng)前位置與跑道燈光之間的剩余距離并基于剩余距離生成顯示命令，并且其中顯示設(shè)備(108)被配置為顯示剩余距離(260)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，其中處理單元(102)配置為確定飛行器當(dāng)前位置與跑道燈光之間的剩余時間并基于剩余時間生成顯示命令，并且其中顯示設(shè)備(108)配置為顯示剩余時間(262)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)， 其中處理單元(102)配置為確定飛行器當(dāng)前位置與跑道燈光之間的剩余距離， 其中，顯示設(shè)備(108)配置為以相對比例顯示跑道(210)和跑道燈光信息(250)， 其中，當(dāng)剩余距離大于預(yù)定距離時，顯示設(shè)備(108)配置為以大于1: 1的相對比例顯示跑道燈光信息(250)，以及 其中，當(dāng)剩余距離小于預(yù)定距離時，顯示設(shè)備(108)配置為以近似等于1: 1的相對比例顯示跑道燈光信息(250)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)(100)，還包括耦合到處理單元(102)并配置為接收機場消息(380)的通信設(shè)備(110)， 其中處理單元(102)配置為基于機場消息(380)生成顯示命令，其中顯示設(shè)備(108)配置為基于機場消息(380)顯示與跑道相關(guān)的燈光狀態(tài)(370)，以及 其中，當(dāng)燈光狀態(tài)指示跑道燈光的至少一部分不可用時，顯示設(shè)備(108)被配置為顯示修改的進(jìn)近最低標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號】B64D43/00GK104249813SQ201410397329
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】V·斯里哈, D·佩皮通 申請人:霍尼韋爾國際公司