本發(fā)明涉及用于輔助飛行器在地面上滑行的方法和系統(tǒng)，并且涉及包括這種用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)的飛行器。

背景技術(shù)：

飛行器，特別是客運(yùn)飛機(jī)，需要在機(jī)場(chǎng)表面的地面上滑行。在地面上的滑行通常在乘客登機(jī)門(mén)與起飛(或著陸)跑道之間發(fā)生，以及在起飛(或著陸)跑道與乘客登機(jī)門(mén)之間發(fā)生。為此，飛行器的飛行員必須在機(jī)場(chǎng)表面上操縱飛行器，機(jī)場(chǎng)表面通常包括由轉(zhuǎn)彎部連接的平直部段。飛行員必須特別注意不允許飛行器的輪子離開(kāi)為滑行所設(shè)置的區(qū)域，以避免飛行器陷于任何被停頓的風(fēng)險(xiǎn)。他或她還必須注意確保飛行器，特別是飛行器的比如機(jī)翼的末端部件，不會(huì)觸碰到地面上的障礙物，比如指示塔、另一交通工具等。為輔助飛行員進(jìn)行該作業(yè)，一些飛行器，特別是大型的飛行器，設(shè)置有攝像機(jī)，并且在駕駛艙中設(shè)置有屏幕，該屏幕使得能夠顯示由攝像機(jī)捕獲的圖像。攝像機(jī)通常安置在飛行器的豎向穩(wěn)定器上或者飛行器的機(jī)身下面。安置在豎向穩(wěn)定器上的攝像機(jī)使得能夠獲得機(jī)身的頂部的圖像以及飛行器的周?chē)h(huán)境的圖像。安置在機(jī)身下面的攝像機(jī)使得能夠獲得起落架的圖像以及起落架在其上移動(dòng)的滑行表面的圖像。這些圖像使得能夠輔助飛行員操縱飛行器。文獻(xiàn)EP0.980.828描述了一種用于輔助飛行器在地面上滑行的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上述攝像機(jī)。然而，來(lái)自位于機(jī)身下面的攝像機(jī)的圖像僅與飛行器的限于起落架附近的狀況的非常局部化的視圖相對(duì)應(yīng)，并且源自位于豎向穩(wěn)定器上的攝像機(jī)的圖像與更加全面的視圖相對(duì)應(yīng)，但是在該視圖中，滑行表面被飛行器的機(jī)身和機(jī)翼遮蓋。此外，圖像捕獲角并非總是允許飛行員最佳地理解圖像的角度。因此，期望的是，能夠在駕駛艙中顯示下述圖像：所述圖像使得能夠提高飛行員對(duì)狀況的認(rèn)識(shí)，特別是使他或她能夠?qū)︼w行器在機(jī)場(chǎng)的表面上的總體狀況進(jìn)行評(píng)估，并且同時(shí)對(duì)飛行器的起落架在所述表面上的位置進(jìn)行評(píng)估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的特別在于提供針對(duì)這些問(wèn)題的解決方案。本發(fā)明涉及一種用于輔助飛行器在地面上滑行的方法，該飛行器包括：

-駕駛艙，該駕駛艙包括顯示屏幕，

-攝像機(jī)，該攝像機(jī)配置成獲取飛行器的周?chē)h(huán)境的圖像；以及

-顯示管理系統(tǒng)，該顯示管理系統(tǒng)配置成根據(jù)由攝像機(jī)獲取的圖像在駕駛艙的顯示屏幕上顯示圖像，

所述方法包括下述步驟：

a)在飛行器在地面上移位期間，借助于所述攝像機(jī)獲取飛行器的周?chē)h(huán)境的若干連續(xù)的圖像，這些圖像與飛行器在地面上的不同位置相對(duì)應(yīng)。

值得指出的是，該方法還包括由顯示管理系統(tǒng)執(zhí)行的下述步驟：b)通過(guò)從所述圖像至少減去與飛行器相對(duì)應(yīng)的區(qū)域來(lái)修改所述圖像，以生成修改圖像；

c)組合若干所述修改圖像以生成重組圖像；

d)在重組圖像上疊加飛行器的特征圖像以生成參考圖像；以及

e)在駕駛艙的屏幕上顯示與參考圖像相對(duì)應(yīng)的圖像。

因此，通過(guò)組合與飛行器的連續(xù)位置相對(duì)應(yīng)的若干圖像，該方法使得能夠獲得重組圖像和參考圖像，其中，飛行器滑行表面不再被飛行器的機(jī)身和/或機(jī)翼掩蓋。

此外，鑒于重組圖像通過(guò)組合若干圖像來(lái)獲得，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在駕駛艙中顯示的圖像相比，重組圖像對(duì)應(yīng)于(參考圖像也一樣)更加全面的飛行器狀況的快照。

根據(jù)可以單獨(dú)或組合考慮的特定實(shí)施方式：

-該方法包括在步驟a)或步驟b)之后的附加步驟：根據(jù)與飛行器的俯視視角(plan view)相對(duì)應(yīng)的視角對(duì)圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

-在步驟c)中，通過(guò)對(duì)若干所述圖像的共同的特征要素進(jìn)行匹配來(lái)組合該圖像；

-在步驟c)中，通過(guò)考慮與這些圖像相對(duì)應(yīng)的飛行器在地面上的位置來(lái)組合該圖像；

-在步驟d)中，飛行器的特征圖像包括下述要素中的至少一者：

●飛行器的輪廓；以及

●代表飛行器的起落架的符號(hào)；

-該方法包括在步驟d)之后的下述步驟：

d1)應(yīng)用參考圖像的轉(zhuǎn)換以根據(jù)特定視角生成參考圖像。

有利地，特定視角對(duì)應(yīng)于下述視角中的一者:

-與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角；

-與攝像機(jī)的視角相對(duì)應(yīng)的視角；以及

-前述兩個(gè)視角之間的中間視角。

在特定實(shí)施方式中，特定視角根據(jù)飛行器在地面上的滑行速度而變化。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該方法包括在步驟d)之后的下述步驟：

d2)從參考圖像提取參考圖像的待顯示部分；

以及，在步驟e)中，將在步驟d2中提取的圖像用作與參考圖像相對(duì)應(yīng)的圖像。

本發(fā)明還涉及一種用于輔助飛行器在地面上滑行的系統(tǒng)，該飛行器包括：

-駕駛艙，該駕駛艙包括顯示屏幕，

-攝像機(jī)，該攝像機(jī)配置成獲取飛行器的周?chē)h(huán)境的圖像；以及

-顯示管理系統(tǒng)，該顯示管理系統(tǒng)配備成根據(jù)由攝像機(jī)獲取的圖像在駕駛艙的顯示屏幕上顯示圖像，

用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)配置成：

a)在飛行器在地面上移位期間，借助于所述攝像機(jī)獲取飛行器的周?chē)h(huán)境的若干連續(xù)的圖像，這些圖像與飛行器在地面上的不同位置相對(duì)應(yīng)。

用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)中值得指出的是，顯示管理系統(tǒng)配置成：

b)通過(guò)從所述圖像至少減去與飛行器相對(duì)應(yīng)的區(qū)域來(lái)修改所述圖像，以生成修改圖像；

c)組合若干所述修改圖像以生成重組圖像；

d)在重組圖像上疊加飛行器的特征圖像以生成參考圖像；以及

e)在駕駛艙的屏幕上顯示與參考圖像相對(duì)應(yīng)的圖像。

本發(fā)明還涉及一種飛行器，該飛行器包括駕駛艙、攝像機(jī)和顯示管理系統(tǒng)，該駕駛艙包括顯示屏幕，攝像機(jī)配置成獲取飛行器的周?chē)h(huán)境的圖像，顯示管理系統(tǒng)配置成根據(jù)由攝像機(jī)獲取的圖像在駕駛艙的顯示屏幕上顯示圖像，該飛行器包括如上所述的用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀以下描述并且通過(guò)研究附圖將更好地理解本發(fā)明。

圖1是包括攝像機(jī)的飛行器的簡(jiǎn)化示意圖。

圖2示出了由位于圖1的飛行器的豎向穩(wěn)定器上的攝像機(jī)獲取的圖像。

圖3對(duì)應(yīng)于圖2的圖像，其中通過(guò)減去與飛行器相對(duì)應(yīng)的圖像的區(qū)域進(jìn)行修改。

圖4與圖3的圖像相對(duì)應(yīng)，其中根據(jù)與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖5a、圖5b、圖5c、圖5d和圖5e示出了與圖4的圖像相類(lèi)似的圖像，該圖像與飛行器在機(jī)場(chǎng)表面滑行期間的不同的連續(xù)瞬間相對(duì)應(yīng)。

圖6示出了與圖5a、圖5b、圖5c、圖5d和圖5e的圖像的組合相對(duì)應(yīng)的重組圖像。

圖7對(duì)應(yīng)于圖6的圖像，其中在圖6的圖像上疊加有飛行器的特征圖像。

圖8和圖9示出了在飛行器的駕駛艙的屏幕上顯示的圖像，該圖像與圖7的圖像的一部分相對(duì)應(yīng)。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

圖1中示出的飛行器1包括駕駛艙3和豎向穩(wěn)定器4，在豎向穩(wěn)定器4上安裝有攝像機(jī)5。如圖10所示，飛行器還包括用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)6，該系統(tǒng)6包括顯示管理系統(tǒng)2，該顯示管理系統(tǒng)2與位于飛行器的航空電子設(shè)備艙中的計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)組相對(duì)應(yīng)。顯示管理系統(tǒng)2連接至攝像機(jī)5，顯示管理系統(tǒng)2可以從攝像機(jī)5獲取圖像。顯示管理系統(tǒng)還連接至駕駛艙3的顯示屏幕8，并且顯示管理系統(tǒng)配置成在駕駛艙的屏幕8上顯示圖像。攝像機(jī)5定向成當(dāng)飛行器在地面上、特別是在機(jī)場(chǎng)表面上滑行時(shí)允許獲取飛行器的圖像以及飛行器的周?chē)h(huán)境的圖像。圖2示出了由攝像機(jī)5獲取的圖像20的示例。該圖像特別地包括飛行器的機(jī)翼12的一部分和機(jī)身10以及機(jī)場(chǎng)的跑道14，飛行器在該跑道14上行進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，顯示管理系統(tǒng)2配置成獲取源自攝像機(jī)5的圖像20，并且配置成根據(jù)圖像20計(jì)算如圖3所示的修改圖像22。為此，顯示管理系統(tǒng)配置成從圖像20減去與飛行器相對(duì)應(yīng)的區(qū)域11，也就是說(shuō)，與圖像的該區(qū)域11相關(guān)聯(lián)的屬性表示區(qū)域11是透明的。區(qū)域11與機(jī)身10以及圖像20中示出的機(jī)翼12的一部分相對(duì)應(yīng)。由于攝像機(jī)5固定定位在豎向穩(wěn)定器4上，并且攝像機(jī)的變焦距是固定的，因此與飛行器相對(duì)應(yīng)的區(qū)域11是圖像的固定區(qū)域。因此，該區(qū)域可以在顯示管理系統(tǒng)2中被恒定地參數(shù)化。管理系統(tǒng)還配置成根據(jù)圖像22計(jì)算圖4中示出的圖像24。為此，顯示管理系統(tǒng)2根據(jù)與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角，通過(guò)使用常規(guī)的圖像轉(zhuǎn)換方法對(duì)圖像22進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，根據(jù)與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角進(jìn)行的圖像轉(zhuǎn)換也可以直接應(yīng)用于由攝像機(jī)5獲取的圖像20，然后從適當(dāng)轉(zhuǎn)換的圖像中減去與飛行器相對(duì)應(yīng)的區(qū)域11(將區(qū)域11轉(zhuǎn)成透明的)。

根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行設(shè)置來(lái)獲取與連續(xù)的瞬間相對(duì)應(yīng)的飛行器的若干連續(xù)圖像(未示出)20a、20b、20c、20d、20e等。這些圖像與圖20相類(lèi)似。根據(jù)所述圖像，顯示管理系統(tǒng)通過(guò)減去(使成為透明的)與飛行器相對(duì)應(yīng)的區(qū)域11來(lái)計(jì)算修改圖像22a、22b、22c、22d、22e(未示出)。這些修改圖像與圖像22相類(lèi)似。顯示管理系統(tǒng)通過(guò)根據(jù)與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角來(lái)轉(zhuǎn)換修改圖像而計(jì)算圖像24a、24b、24c、24d、24e。與圖24相類(lèi)似的這些圖像分別在圖5a、圖5b、圖5c、圖5d和圖5e中示出。為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式，在這些圖中示出了標(biāo)識(shí)符R1、R2、R3、R4、R5。顯示管理系統(tǒng)配置成將圖像24a、24b、24c、24d、24e組合以生成圖6中示出的重組圖像26。該重組圖像通過(guò)將不同的圖像24a、24b、24c、24d、24e的相同部分疊加來(lái)計(jì)算。在圖中示出的示例中，通過(guò)對(duì)圖像24a、24b、24c、24d、24e的標(biāo)識(shí)符R1、R2、R3、R4、R5進(jìn)行匹配來(lái)計(jì)算圖像26。根據(jù)第一變型，對(duì)不同圖像的相同部分的疊加通過(guò)考慮與所述圖像中的每一者相關(guān)聯(lián)的關(guān)于機(jī)場(chǎng)表面上的飛行器位置的信息項(xiàng)來(lái)完成。知道與不同圖像相關(guān)聯(lián)的位置信息使得能夠在不同圖像疊加時(shí)計(jì)算待應(yīng)用在不同圖像之間的偏移量。有利地，用于輔助在地面上滑行的系統(tǒng)包括連接至顯示管理系統(tǒng)2的信息源9，該信息源9例如與飛行器的GPS接收器或者慣性參照系統(tǒng)IRS相對(duì)應(yīng)。飛行器位置信息項(xiàng)隨后由信息源9供給至顯示管理系統(tǒng)2。根據(jù)第二變型，顯示管理系統(tǒng)確定不同圖像中的特征要素，然后，顯示管理系統(tǒng)使用這些特征要素以通過(guò)對(duì)若干圖像共同的特征要素進(jìn)行匹配來(lái)疊加圖像。作為非限制性示例，這些特征要素可以是交通航線(xiàn)交叉口、機(jī)場(chǎng)表面照明燈、信號(hào)板等。顯示管理系統(tǒng)2還將飛行器的特征圖像疊加在重組圖像26上，以生成如圖7所示的參考圖像26r。飛行器的特征圖像可以例如與飛行器的輪廓16和/或代表飛行器的起落架的符號(hào)18相對(duì)應(yīng)。為了疊加該特征圖像，顯示管理系統(tǒng)可以特別地考慮有關(guān)飛行器在機(jī)場(chǎng)表面上的當(dāng)前位置的信息項(xiàng)。由圖7中的點(diǎn)劃線(xiàn)示出的輪廓27限定了參考圖像26r的待顯示部分30。該待顯示部分30在其余描述中被稱(chēng)為有效參考圖像。該有效參考圖像與駕駛艙的屏幕8上所期望的顯示相對(duì)應(yīng)。顯示管理系統(tǒng)2對(duì)與有效參考圖像30相對(duì)應(yīng)的圖像28在駕駛艙的屏幕8上的顯示進(jìn)行控制。有效參考圖像的輪廓27可以特別地在顯示管理系統(tǒng)2中預(yù)先確定。輪廓27的位置可以例如相對(duì)于飛行器的特征圖像的位置預(yù)先確定。根據(jù)另一可能性，輪廓27的尺寸和位置可以由飛行器的飛行員例如借助于駕駛艙的界面——比如鍵盤(pán)、軌跡球、觸摸屏等——進(jìn)行設(shè)定。

根據(jù)圖8中示出的第一實(shí)施方式，圖像28直接對(duì)應(yīng)于有效參考圖像30。因此，根據(jù)與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角來(lái)顯示圖像28。

根據(jù)第二實(shí)施方式，顯示管理系統(tǒng)應(yīng)用有效參考圖像的轉(zhuǎn)換以根據(jù)特定視角生成圖像。圖像28與適當(dāng)轉(zhuǎn)換的有效圖像相對(duì)應(yīng)。該特定視角例如可以對(duì)應(yīng)于如圖9中所示的安置在豎向穩(wěn)定器4上的攝像機(jī)5的視角，或者對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)5的視角與同飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角之間的中間視角。有利地，特定視角根據(jù)有關(guān)飛行器的地面滑行速度的信息項(xiàng)而變化：當(dāng)飛行器的滑行速度低于第一預(yù)定速度閾值、例如10km/h時(shí)，該視角與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)；當(dāng)飛行器的滑行速度高于第二預(yù)定速度閾值、例如50km/h時(shí)，該視角與攝像機(jī)5的視角相對(duì)應(yīng)。有利地，有關(guān)飛行器的地面滑行速度的信息項(xiàng)通過(guò)信息源9被供給至顯示管理系統(tǒng)2，信息源9例如與飛行器的GPS接收器或者慣性參照系統(tǒng)IRS相對(duì)應(yīng)。與飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角特別好地適于低的飛行器滑行速度(特別是低于第一速度閾值)，這是因?yàn)樵撘暯窃试S飛行員對(duì)飛行器的由符號(hào)18圖示的起落架在機(jī)場(chǎng)表面上的位置做出良好的評(píng)估。與攝像機(jī)5的視角相對(duì)應(yīng)的視角就其本身而言很好地適于較高的飛行器滑行速度(特別是高于第二速度閾值)，這是因?yàn)樵撘暯窃试S飛行員更好地了解飛行器前方的環(huán)境，并且因此預(yù)期飛行器的未來(lái)狀況。根據(jù)第一替代方案，第一速度閾值和第二速度閾值相同，例如大致等于30km/h，使得根據(jù)飛行器滑行速度是否低于或高于這些速度閾值將屏幕8上的顯示從上述視角中的一者切換至另一者。然而優(yōu)選地，可以針對(duì)滯后進(jìn)行設(shè)置，以避免在飛行器滑行速度變化小時(shí)顯示在這兩個(gè)視角之間的不及時(shí)的切換。根據(jù)另一替代方式，第一速度閾值和第二速度閾值不同，并且當(dāng)飛行器滑行速度從第一速度閾值變化至第二速度閾值時(shí)，屏幕8上顯示的圖像的視角在同飛行器的俯視視角相對(duì)應(yīng)的視角與同攝像機(jī)5的視角相對(duì)應(yīng)的視角之間連續(xù)改變。

有利地，與飛行器的軌跡有關(guān)的要素可以嵌入圖像28中，例如飛行器預(yù)測(cè)軌跡的表示。

盡管在攝像機(jī)安裝在飛行器的豎向穩(wěn)定器上的情況下對(duì)上述不同實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以設(shè)想攝像機(jī)的其他位置。例如，攝像機(jī)也可以安裝在飛行器的機(jī)身下面、機(jī)翼上等。