本發(fā)明的領(lǐng)域在于在合成視覺(jué)系統(tǒng)(svs)中圖形化地表示飛行器在飛行中的三維軌跡。更具體地，本發(fā)明的領(lǐng)域在于表示飛行器在飛行中的軌跡的偏差。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代的飛行器中，主飛行顯示屏目前包括外部環(huán)境的三維合成表示。這些表示可以包括飛行器所遵循的飛行計(jì)劃的指示符。較舊的表示是“天空公路(highwayinthesky)”類(lèi)型的。要遵循的軌跡然后以疊加在合成場(chǎng)景上的三維路徑的形式顯示給飛行員。路徑的寬度表示飛行器在水平面上的定位公差。這些公差是航空學(xué)標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這些表示的缺點(diǎn)之一在于表示的路徑不包括在飛行器的實(shí)際位置與要遵循的路徑之間的橫向和垂直的角度偏差的清楚指示符。因此，飛行員缺少精確的信息，以校正飛行器的軌跡。

根據(jù)本發(fā)明的方法不具有這些缺點(diǎn)。在路徑的三維表示上，以?xún)蓚€(gè)直線段或者“分支”的形式顯示了與軌跡的偏差。每個(gè)分支的長(zhǎng)度和坡度給飛行員關(guān)于與軌跡的橫向和垂直偏差的信息。額外的符號(hào)使得能夠指定這些偏差的值。更具體地，本發(fā)明的主題是一種用于對(duì)飛行器在飛行中的軌跡進(jìn)行三維合成表示的方法，所述方法在飛行器的飛行和導(dǎo)航系統(tǒng)中實(shí)施，所述飛行和導(dǎo)航系統(tǒng)包括：至少一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)、表示飛越地形的一個(gè)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、三維圖像計(jì)算機(jī)以及使得計(jì)算的合成圖像顯示的顯示系統(tǒng)，飛行器的飛行計(jì)劃包括：根據(jù)參考地理坐標(biāo)的飛行設(shè)定點(diǎn)的至少一個(gè)設(shè)定點(diǎn)軌跡，所述設(shè)定點(diǎn)軌跡的顯示采取由位于所述設(shè)定點(diǎn)軌跡兩側(cè)并且由確定寬度分開(kāi)的兩個(gè)界限所表示的路徑的形式，顯示軌跡與設(shè)定點(diǎn)軌跡相差向下垂直偏差；

其中，所述顯示軌跡包括至少兩個(gè)分支，每個(gè)分支位于兩個(gè)界限之一那一側(cè)，每個(gè)分支由直線段表示，所述直線段的起點(diǎn)是位于飛機(jī)的當(dāng)前位置投影至該路徑所得的該路徑上的點(diǎn)，并且所述直線段的終點(diǎn)是位于距離起點(diǎn)確定距離處的點(diǎn)，所述直線段遵循顯示軌跡的準(zhǔn)確切線，高度增加顯示軌跡與設(shè)定點(diǎn)軌跡之間的偏差。

有利地，每個(gè)分支包括表示設(shè)定點(diǎn)軌跡的理論坡度的第一符號(hào)。

有利地，表示設(shè)定點(diǎn)軌跡的理論坡度的第一符號(hào)包括垂直偏差比例和垂直偏差指標(biāo)。

有利地，每個(gè)分支包括用于表示飛行器的位置與由設(shè)定點(diǎn)軌跡確定的理論位置之間的飛行器的橫向偏差的第二符號(hào)。

有利地，表示飛行器的橫向偏差的第二符號(hào)包括一系列點(diǎn)，所述點(diǎn)對(duì)應(yīng)于具有與其它點(diǎn)不同顏色或者形狀的理論位置，兩個(gè)點(diǎn)之間的距離等于確定寬度或者所述確定寬度的部分。

有利地，垂直偏差和橫向偏差以角度或者維度單位來(lái)表示。

有利地，路徑的確定寬度是恒定的。

有利地，路徑的確定寬度是可變的，并且從軌跡的確定起點(diǎn)上游或者下游線性地增加。

有利地，三維圖像計(jì)算機(jī)計(jì)算兩個(gè)第一分支和兩個(gè)第二分支，第一分支的起點(diǎn)位于當(dāng)前位置在設(shè)定點(diǎn)軌跡上的投影處，第二分支像第一分支那樣構(gòu)建，但是沿著設(shè)定點(diǎn)軌跡具有位于距離第一分支的起點(diǎn)確定距離處的起點(diǎn)，顯示路徑包括兩個(gè)第一分支，每個(gè)第一分支包括關(guān)于第二分支的第二終點(diǎn)的位置的指示符。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀以下借助于非限制性示例給出的描述并且依據(jù)附圖，將更好地理解本發(fā)明，并且其它的優(yōu)點(diǎn)將變得顯然，在附圖中：

圖1示出了飛行器在飛行中的計(jì)算和顯示軌跡的立體圖；

圖2示出了在顯示設(shè)備的屏幕上由根據(jù)本發(fā)明的方法所顯示的軌跡的簡(jiǎn)化圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的在分支的垂直平面上的截面圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的橫向偏差和垂直偏差符號(hào)；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的垂直偏差符號(hào)的變體；

圖6示出了表示顯示軌跡的可變寬度的路徑的俯視圖；

圖7示出了在兩個(gè)不同的飛行時(shí)間處計(jì)算兩對(duì)分支的原理；

圖8示出了用于顯示第二對(duì)分支的第一模式；

圖9示出了用于顯示第二對(duì)分支的第二模式。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)飛行器在飛行中的軌跡進(jìn)行三維合成表示的方法在飛行器的飛行和導(dǎo)航系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

該飛行和導(dǎo)航系統(tǒng)包括：至少一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)，表示飛越地形的一個(gè)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、三維圖像計(jì)算機(jī)以及能夠顯示計(jì)算的合成圖像的顯示系統(tǒng)。通常，如圖1(其為飛行器a飛越地形的立體圖)可以看出，在該圖1中由白條所示的顯示軌跡ta采取路徑的形式。將看出，該路徑的寬度不必須是恒定的。該顯示軌跡不必須與由圖1中的虛線所示的飛行器的計(jì)算軌跡tc一致?？梢杂欣氖?，出于人類(lèi)工程學(xué)的原因，將顯示軌跡轉(zhuǎn)換成垂直平面。在圖1中，陰影線to表示飛行器的軌跡在地面上的蹤跡。

飛行器的航空軌跡包括：位于水平平面的橫向分量和位于垂直平面的垂直分量。飛行器的飛行計(jì)劃包括參考地理坐標(biāo)的軌跡部分(稱(chēng)作為強(qiáng)加部分)和非參考地理坐標(biāo)的軌跡部分(稱(chēng)作為預(yù)測(cè)部分)。當(dāng)然，軌跡的每個(gè)橫向或者垂直分量可以被強(qiáng)加或者預(yù)測(cè)。

如上所述，當(dāng)軌跡依賴(lài)于強(qiáng)加或者參考地理坐標(biāo)的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，重要的是，飛行器的強(qiáng)加軌跡與其實(shí)際位置之間的潛在偏差會(huì)呈現(xiàn)給飛行員。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，這些偏差由分支來(lái)表示。更具體地，如圖2所示，路徑r包括兩個(gè)分支b，每個(gè)分支位于兩個(gè)界限之一那一側(cè)，每個(gè)分支由直線段(其起點(diǎn)是位于飛機(jī)的當(dāng)前位置投影至該路徑所得的路徑上的點(diǎn)，并且終點(diǎn)是位于距離起點(diǎn)確定距離的點(diǎn))來(lái)表示，遵循顯示軌跡的準(zhǔn)確切線，但是高度增加顯示軌跡與設(shè)定點(diǎn)軌跡之間的偏差，從而使得其對(duì)于飛行員可見(jiàn)。

圖3示出了所述分支在垂直平面上的一個(gè)分支的計(jì)算。將注意的是，出于清楚起見(jiàn)，各個(gè)元件未示為真實(shí)比例。在時(shí)間t，飛行器a占據(jù)確定的位置。虛線tc表示該飛行器必須遵循的設(shè)定點(diǎn)軌跡。其遵循以如圖3所示的角度α傾斜的坡度。線ta表示顯示軌跡。其從剛好位于飛行器a之下、距飛行器a距離h的點(diǎn)計(jì)算出。該距離h的值例如為200英尺或者60米。

分支bo的起點(diǎn)位于該點(diǎn)處。分支bo的結(jié)束點(diǎn)be沿著顯示軌跡的準(zhǔn)確切線，位于確定的距離處。該確定的距離具有千米的數(shù)量級(jí)。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果設(shè)定點(diǎn)軌跡在垂直平面上不是直線運(yùn)動(dòng)，例如如果下降階段之后穩(wěn)定在特定的高度處，則點(diǎn)be可以位于設(shè)定點(diǎn)軌跡之上或之下。

為了完成分支的表示，每個(gè)分支可以包括使得飛行器的實(shí)際位置與其在其計(jì)算軌跡上應(yīng)當(dāng)占據(jù)的位置之間的偏差能夠表示的符號(hào)。借助于非限制性示例，這些偏差示于圖4中，其包括兩個(gè)符號(hào)表示。

第一符號(hào)sv表示存在于飛行器的實(shí)際位置與由設(shè)定點(diǎn)軌跡確定的理論位置之間的飛行器垂直位置偏差。在圖4中，該符號(hào)采取等腰梯形的形式，梯形的底邊是垂直的。穿過(guò)底邊的為位于設(shè)定點(diǎn)軌跡的坡度或者強(qiáng)加坡度處的水平線p。在長(zhǎng)底邊上，顯示了偏差，以更加可視化。在圖4中，虛線e從分支的終點(diǎn)朝向符號(hào)sv水平延伸，并且穿過(guò)符號(hào)sv，同時(shí)經(jīng)歷放大鏡效果。按照sv的比例的參考框架p與線e的結(jié)束點(diǎn)之間的距離實(shí)際上與飛機(jī)的位置與設(shè)定點(diǎn)軌跡之間的度量垂直偏差成比例。與討論的垂直偏差相關(guān)的分支長(zhǎng)度具有500英尺的數(shù)量級(jí)，并且通常飛過(guò)的理論坡度小于5°，使得通過(guò)值本身而對(duì)值的反正切函數(shù)的通常近似是充分的。位于長(zhǎng)底邊上并且由未填充圓所示的標(biāo)記或者點(diǎn)使得用戶(hù)能夠近似地得知偏差的值。例如，最靠近p的兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于250英尺的偏差，并且最遠(yuǎn)離的兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于500英尺的偏差。這些偏差的值通常由導(dǎo)航系統(tǒng)給出，導(dǎo)航系統(tǒng)一般設(shè)定被稱(chēng)作為垂直比例因子的點(diǎn)的值。

第二符號(hào)sl表示存在于飛行器的位置與由設(shè)定點(diǎn)軌跡確定的理論位置之間的飛行器橫向偏差。如圖4中所示，其包括兩個(gè)子集，每個(gè)子集位于靠近分支中的一個(gè)的起點(diǎn)。每個(gè)子集包括由圖4中的“i”符號(hào)表示的線以及由在該圖中的“0”符號(hào)表示的一些點(diǎn)。這些點(diǎn)設(shè)置成使得如果橫向偏差等于橫向比例因子的一倍，則偏差側(cè)的分支穿過(guò)第一點(diǎn)，如果橫向偏差等于橫向比例因子的兩倍，則分支穿過(guò)第二點(diǎn)。對(duì)于垂直比例因子，橫向比例因子通常由導(dǎo)航系統(tǒng)給出。路徑的寬度也可以是該比例因子的兩倍。分支在穿過(guò)這些符號(hào)子集的點(diǎn)處的位置表示飛行器相對(duì)于其強(qiáng)加位置的橫向偏差。

在圖4中，比例sl的短線向內(nèi)傾斜，理論角度為如果橫向位置上的偏差為零則分支將具有的角度。此外，如果偏差一半路徑由點(diǎn)表示，則如果分支為垂直的，則偏差的值為一半路徑，并且分支穿過(guò)第一點(diǎn)。

能夠調(diào)整之前的符號(hào)，以在該表示更適合的飛行計(jì)劃的某些階段中表示角度偏差。例如，當(dāng)飛行器在滑道進(jìn)場(chǎng)階段(稱(chēng)為術(shù)語(yǔ)“滑行傾斜”的模式)時(shí)，由儀表著陸系統(tǒng)(ils)型的進(jìn)場(chǎng)系統(tǒng)來(lái)引導(dǎo)。顯示和控制的偏差然后不再根據(jù)度量值來(lái)表示，而是根據(jù)相對(duì)于地理定位信號(hào)的源的角度值來(lái)表示。典型地，滑行波束以與理論坡度為3°數(shù)量級(jí)的下降平面為中心。如果飛機(jī)與信號(hào)發(fā)射器之間的坡度為3°，則機(jī)載設(shè)備向機(jī)組人員通告零偏差。該坡度為3.2°時(shí)的顯示偏差是該坡度為3.1°時(shí)的兩倍。在這種情況下，代替將分支的終點(diǎn)延伸至如圖4中所示的符號(hào)sv，該信號(hào)的起點(diǎn)的理論位置被延伸。這在圖5中示出，圖5示出了外部場(chǎng)景，所述外部場(chǎng)景包括以透視方式示出的滑道pa和由圓所表示的滑行傾斜標(biāo)記信標(biāo)。滑行傾斜標(biāo)記信標(biāo)在滑道的邊緣，圖的左側(cè)，靠近滑道的開(kāi)始處。虛線e仍表示飛行器的強(qiáng)加位置與實(shí)際位置之間的偏差。然而，在這種情況下，e與p之間的距離相對(duì)于進(jìn)場(chǎng)的理論坡度與飛機(jī)的坡度之間的差而線性地變化。

應(yīng)當(dāng)注意的是，利用滑行軸始終配置成在50英尺的高度處與滑行閾值交叉的事實(shí)，可以使用從滑道閾值的位置或者從理論進(jìn)場(chǎng)坡度計(jì)算出的數(shù)據(jù)(其確實(shí)包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中)，而不是使用滑行傾斜標(biāo)記信標(biāo)的理論位置(其在通常的數(shù)據(jù)庫(kù)中不必須是已知的)。因而，獲得滑道上“理想”降落點(diǎn)的位置，其可以有利地表示在圖像中并且為線e的源。

表示的偏差是基于通過(guò)全球定位系統(tǒng)(gps)型源和指示gs天線和loc(定位器)天線型的引導(dǎo)源的理論位置的數(shù)據(jù)庫(kù)的飛機(jī)定位的理論偏差。在通過(guò)利用這些信號(hào)來(lái)有效引導(dǎo)飛機(jī)的情況下，偏差比例通過(guò)偏差指示符(稱(chēng)作為“粗略”指示符，源自接收這些信號(hào)的飛機(jī)的無(wú)線接收器)來(lái)補(bǔ)充。在圖5中，該偏差由斜方形或者“菱形”d來(lái)表示。

在這種類(lèi)型的進(jìn)場(chǎng)中，為了當(dāng)其有角度時(shí)繼續(xù)正確地表示橫向差，利用尺寸變窄并且起點(diǎn)為圖6中所示的引導(dǎo)源的路徑r就足夠了，圖6示出了滑道pa的俯視圖。因此，通過(guò)利用以上限定的原理，能夠繼續(xù)利用分支b來(lái)表示橫向偏差。

通過(guò)之前的文本，利用在當(dāng)前位置的投影處的起點(diǎn)來(lái)計(jì)算并顯示分支。能夠?qū)⒚總€(gè)分支的表示用作飛機(jī)引導(dǎo)輔助。該原理是對(duì)投影在飛行器的軌跡前方一定距離的飛行器計(jì)算分支的終點(diǎn)。該距離可以固定為250米的數(shù)量級(jí)或者是可變的。在后者的情況下，其表示幾秒數(shù)量級(jí)的確定飛行時(shí)間。然后，該距離取決于該飛行時(shí)間并且取決于飛行器的速度。圖7示出遵循的路徑r和在兩個(gè)不同的時(shí)間t0和t1處計(jì)算的分支bt0和bt1的俯視圖。

在這種情況下，顯示裝置然后將“投影”分支的終點(diǎn)位置的指示符添加至每個(gè)分支的終點(diǎn)。借助于第一示例，在圖8中，每個(gè)分支結(jié)束點(diǎn)包括表示分支的未來(lái)位置的圓和指示分支行進(jìn)的未填充箭頭。借助于第二示例，圖9示出了投影分支的第二種可能表示。在后者的情況下，該第二種表示將為了正確地停留在路徑的中心而考慮的滾動(dòng)指示符添加至分支的終點(diǎn)。該滾動(dòng)指示符由定向在相反方向上的兩個(gè)線段來(lái)標(biāo)記。