向飛行員提供基于模型的空間迷失方向提醒的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】向飛行員提供基于模型的空間迷失方向提醒的系統(tǒng)及方法。一種監(jiān)控例如飛行器移動(dòng)和飛行參數(shù)之類的飛行器狀態(tài)參數(shù)的系統(tǒng)和方法，將那些輸入應(yīng)用到空間迷失方向模型，并對(duì)飛行員何時(shí)可能變得空間迷失方向進(jìn)行預(yù)測(cè)。一旦該系統(tǒng)預(yù)測(cè)到可能的迷失方向的飛行員，可增加用于提醒飛行員超過閾值的情況的敏感度，并允許較早提醒以減輕不正確控制輸入的可能性。
【專利說明】向飛行員提供基于模型的空間迷失方向提醒的系統(tǒng)及方法
關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明
[0001]本發(fā)明是依照嫩“所頒布的剛[13^00(:而在政府的支持下進(jìn)行的。政府具有本發(fā)明的某些權(quán)利。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本文所述的示例性實(shí)施例通常涉及辨認(rèn)空間迷失方向并且，更具體地，涉及向可能空間迷失方向的飛行員并向已經(jīng)迷失方向的飛行員提供基于模型的提醒。

【背景技術(shù)】
[0003]研究表明，飛行器失控事件是在航空運(yùn)輸和通用航空操作兩者中災(zāi)禍的主要原因。雖然交通工具困擾的直接原因是不同的，事件的調(diào)查結(jié)果表明乘務(wù)員可能變得迷失方向并且不能夠響應(yīng)于不尋常的姿態(tài)和其它的包線偏移(61^6101)在飛行環(huán)境和人類感知系統(tǒng)之間相互作用的幾個(gè)方面促成這些困難:1)飛行器生成可被誤解為重力作用的力，使得難以建立垂直方向俯仰(1)1化10和搖擺操作通常不生成相對(duì)于重力的傾斜感(861186 0？ 1:111:):3)加速度可導(dǎo)致不準(zhǔn)確的傾斜感，以及4)持續(xù)的旋轉(zhuǎn)可阻礙感覺角向運(yùn)動(dòng)的能力。上述這些方面的影響可能在其中視覺線索缺乏的環(huán)境中更明顯。在當(dāng)存在這些元素中的許多的情況下，飛行員可能難以適當(dāng)?shù)胤磻?yīng)。
[0004]一般來說，可能通過交通工具移動(dòng)和外力(危險(xiǎn)或干擾)影響正常飛行，引起差的情況意識(shí)(分心)、空間迷失方向、以及模式混亂，導(dǎo)致異常姿態(tài)、異常軌跡以及飛行器失控，例如，失速(81:2111)0
[0005]有助于平衡和空間方向感的人類前庭系統(tǒng)是感覺系統(tǒng)，該感覺系統(tǒng)提供有關(guān)移動(dòng)和平衡感的主要貢獻(xiàn)。前庭系統(tǒng)包括檢測(cè)旋轉(zhuǎn)和平移的兩部分:指示旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的半規(guī)管系統(tǒng)(三個(gè)正交的半規(guī)管)；以及指示線性加速度的耳石。前庭系統(tǒng)主要發(fā)送信號(hào)到控制眼球移動(dòng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，以及到允許人感覺直立位置的肌肉。水平半規(guī)管內(nèi)的流體移動(dòng)對(duì)應(yīng)于頭部繞垂直軸線的旋轉(zhuǎn)，例如，當(dāng)進(jìn)行腳尖旋轉(zhuǎn)時(shí)的頸部。前和后半規(guī)管檢測(cè)例如當(dāng)點(diǎn)頭時(shí)頭部在矢狀平面中的旋轉(zhuǎn)，以及例如當(dāng)橫翻跟頭時(shí)頭部在額平面中的旋轉(zhuǎn)。流體的移動(dòng)推動(dòng)將機(jī)械移動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的毛發(fā)細(xì)胞。
[0006]來自前庭系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)被稱為平衡感受。其主要用于平衡感以及用于空間方向。當(dāng)刺激前庭系統(tǒng)而沒有任何其它輸入時(shí)，一個(gè)人體驗(yàn)了自己運(yùn)動(dòng)的感覺。例如，如果椅子轉(zhuǎn)向左邊，在完全黑暗中并坐在椅子上的人將感覺他或她已經(jīng)轉(zhuǎn)向左邊。在電梯里的人，在基本恒定視覺輸入的情況下，將覺得她在隨著電梯開始下降而下降。盡管與視覺，觸覺和聽覺的其它感覺相比，前庭系統(tǒng)是用于生成反射以保持知覺和姿態(tài)穩(wěn)定性的相對(duì)快速感覺，但是前庭輸入在延遲的情況下被感知。
[0007]因?yàn)槿祟惛杏X被認(rèn)為是適于在地面上使用，僅在飛行期間由感覺輸入來導(dǎo)航可能是誤導(dǎo)的:感覺輸入并不總是準(zhǔn)確地反映飛行器的移動(dòng)，引起感覺錯(cuò)覺。這些錯(cuò)覺對(duì)于飛行員來說可能是極其危險(xiǎn)的。
[0008]涉及耳朵前庭系統(tǒng)的半圓形和軀體旋轉(zhuǎn)管道的錯(cuò)覺主要發(fā)生在不可靠的或不可用的外部視覺參考的情況下并且導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)和/或運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤感覺。這些包括偏斜(匕冊(cè))、墓地螺旋和盤旋8？111 ￡111(1鄧丨!^〗)、以及科里奧利錯(cuò)覺。
[0009]在飛行期間偏斜是最常見的錯(cuò)覺，并且由在飛行員未注意到的逐步和延長(zhǎng)轉(zhuǎn)向之后突然返回到水平飛行引起。飛行員未能注意到這種逐步轉(zhuǎn)向的原因是對(duì)于每平方秒2度或更低的旋轉(zhuǎn)加速度的人類暴露低于半規(guī)管的檢測(cè)閾值。在這種轉(zhuǎn)向后機(jī)翼的變平可引起飛行器在相反方向上側(cè)斜0^=10的錯(cuò)覺。響應(yīng)于這種錯(cuò)覺，飛行員可能在原始轉(zhuǎn)向的方向上偏斜以糾正性地嘗試恢復(fù)對(duì)正確的垂直姿勢(shì)的感知。
[0010]墓地螺旋是進(jìn)入自旋(鄧化)的飛行員可能發(fā)生的錯(cuò)覺。例如，進(jìn)入向左自旋的飛行員將最初具有在同一方向上自旋的感覺。然而，如果左旋繼續(xù)，飛行員將具有自旋逐漸減少的感覺。在這一點(diǎn)上，如果飛行員施加右方向舵(^丨油七1-11(1(161-)以停止左旋，飛行員將突然感覺在相反方向上的自旋(向右)。
[0011]如果飛行員相信飛機(jī)向右自旋，反應(yīng)將是施加左方向舵以抵消右旋的感覺。然而，通過施加左方向舵飛行員將不知不覺地再進(jìn)入原始的左旋。如果飛行員交叉核對(duì)(01-088-01160^)轉(zhuǎn)向指示器，貝彳在他感覺右轉(zhuǎn)時(shí),他將看到轉(zhuǎn)向針指示左轉(zhuǎn)。這創(chuàng)建了在飛行員在儀器上看到的內(nèi)容與飛行員感覺到的內(nèi)容之間的感覺抵觸。如果飛行員相信身體感覺而不是相信儀器，左旋將繼續(xù)。如果在辨認(rèn)出這個(gè)錯(cuò)覺之前失去了足夠的高度并且未采取糾正的行動(dòng)，則可能發(fā)生與地形的沖突(加即⑶)。
[0012]墓地盤旋比墓地螺旋更普遍，并且其與在延長(zhǎng)的側(cè)斜轉(zhuǎn)向之后返回到水平飛行相關(guān)聯(lián)。例如，進(jìn)入向左側(cè)斜轉(zhuǎn)向的飛行員最初將具有在同一方向上轉(zhuǎn)向的感覺。如果左轉(zhuǎn)繼續(xù)(達(dá)超過約20秒)，則飛行員將體驗(yàn)到飛機(jī)不再向左轉(zhuǎn)的感覺。在這一點(diǎn)上，如果飛行員試圖使機(jī)翼變平，這個(gè)動(dòng)作將產(chǎn)生飛機(jī)正在相反方向上(向右)轉(zhuǎn)向并側(cè)斜的感覺。如果飛行員相信右轉(zhuǎn)的錯(cuò)覺(其可能是非常迫不得已的)，則他將重新進(jìn)入原始左轉(zhuǎn)以嘗試抵消右轉(zhuǎn)的感覺。
[0013]由科里奧利引起的錯(cuò)覺涉及兩個(gè)半規(guī)管的同時(shí)刺激并且與在飛行器轉(zhuǎn)向時(shí)飛行員頭部的突然傾斜“110 (向前或向后)相關(guān)聯(lián)。這可能發(fā)生在使頭部向下傾斜(查看進(jìn)場(chǎng)圖或在膝墊上書寫)，或者向上(查看頭頂儀器或開關(guān))或向側(cè)面時(shí)。這可產(chǎn)生飛行器正同時(shí)搖擺、俯仰和偏航三者的壓倒性感覺，這可與滾下山坡的感覺相比較。這個(gè)錯(cuò)覺可使飛行員快速地變得迷失方向并且失去對(duì)飛行器的控制。
[0014]體重力錯(cuò)覺是由線性加速度引起的。涉及前庭系統(tǒng)的胞囊和小囊的這些錯(cuò)覺最可能在具有不可靠的或不可用的外部視覺參考的情況下發(fā)生。
[0015]因此，當(dāng)當(dāng)前飛行參數(shù)產(chǎn)生了其中飛行員可能迷失方向的情況時(shí)，向飛行員提供提醒是所希望的。此外，根據(jù)結(jié)合附圖以及上述【技術(shù)領(lǐng)域】和背景所進(jìn)行的隨后的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求，示例性實(shí)施例的其它所需特征和特性將變得明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]提供了一種用于提醒飛行員可能空間迷失方向的系統(tǒng)和方法。
[0017]在示例性實(shí)施例中，一種提醒交通工具的乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的方法，包括感測(cè)多個(gè)交通工具狀態(tài)參數(shù)；通過與人類感覺系統(tǒng)相關(guān)的至少一個(gè)傳遞函數(shù)來傳遞被感測(cè)交通工具狀態(tài)參數(shù)，以便估計(jì)被感知交通工具狀態(tài)參數(shù)；比較被感知交通工具狀態(tài)參數(shù)和被感測(cè)交通工具狀態(tài)參數(shù)；以及如果被感知交通工具狀態(tài)參數(shù)和被感測(cè)交通工具狀態(tài)參數(shù)之間的差異超過預(yù)定閾值，則提醒乘務(wù)員空間迷失方向的可能性。
[0018]在另一示例性實(shí)施例中，一種提醒飛行器的乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的方法，包括感測(cè)至少一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)；在與人類前庭系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算模型內(nèi)根據(jù)被感測(cè)飛行器狀態(tài)參數(shù)來估計(jì)被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)；在所述計(jì)算模型中將被感測(cè)的飛行器狀態(tài)參數(shù)與被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)相比較以提供比較的飛行器狀態(tài)參數(shù)；將所述比較的飛行器狀態(tài)參數(shù)與已知之前已引起空間迷失方向的存儲(chǔ)的飛行器狀態(tài)參數(shù)相關(guān)聯(lián)，所述計(jì)算模型包括預(yù)定閾值；根據(jù)所述關(guān)聯(lián)調(diào)整所述預(yù)定閾值；以及如果實(shí)際的飛行器狀態(tài)和被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)之間的差異超過被調(diào)整的預(yù)定閾值，則提醒乘務(wù)員空間迷失方向的可能性。
[0019]在又一示例性實(shí)施例中，一種用于提醒交通工具的乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的裝置，該系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器基于指定輸入存儲(chǔ)表征交通工具的感知狀態(tài)的一組傳遞函數(shù)；系統(tǒng)，被配置為提供飛行器的當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)；處理器，被配置為比較當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)和被感知的飛行器狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)；以及提醒系統(tǒng)，被配置為如果所述比較超過閾值則提醒乘務(wù)員。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下文將結(jié)合以下的附圖描述本發(fā)明，其中相似的數(shù)字表示相似的元件，并且
[0021]圖1是適于在根據(jù)本文所述的示例性實(shí)施例的飛行器中使用的已知顯示系統(tǒng)的框圖；
[0022]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的參數(shù)相互作用的示意圖；以及
[0023]圖3和4是適于與根據(jù)示例性實(shí)施例的圖1的顯示系統(tǒng)一起使用的示例性方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]以下的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并不旨在限制本主題或本申請(qǐng)的實(shí)施例，以及這種實(shí)施例的使用。本文被描述為示例性的任何實(shí)施方式不一定解釋為相對(duì)于其它實(shí)施方式優(yōu)選或有利的。此外，不希望受到在前面的【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或者以下的詳細(xì)描述中提出的任何已表達(dá)或者已暗示出的理論的束縛。
[0025]本文可就功能和/或邏輯塊部件，并參考可通過各種計(jì)算部件或設(shè)備執(zhí)行的操作、處理任務(wù)以及功能的符號(hào)表示來描述技術(shù)和工藝。這種操作、任務(wù)和功能有時(shí)被稱為計(jì)算機(jī)執(zhí)行的、計(jì)算機(jī)化的、軟件實(shí)施的或計(jì)算機(jī)實(shí)施的。實(shí)際上，一個(gè)或多個(gè)處理器設(shè)備可通過操縱代表在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器位置處的數(shù)據(jù)位的電信號(hào)以及其它信號(hào)的處理來執(zhí)行所述的操作、任務(wù)和功能。應(yīng)該理解的是，可通過被配置為執(zhí)行指定功能的任何數(shù)目的硬件、軟件和/或固件部件來實(shí)現(xiàn)圖中所示的各種塊部件。例如，系統(tǒng)或部件的實(shí)施例可采用各種集成電路部件，諸如，存儲(chǔ)器元件、數(shù)字信號(hào)處理元件、邏輯元件、查找表等，其可在一個(gè)或多個(gè)微處理器或其它控制設(shè)備的控制下執(zhí)行多種功能。
[0026]為了簡(jiǎn)便起見，本文可能沒有詳細(xì)描述與圖形和圖像處理、導(dǎo)航、飛行計(jì)劃、飛行器控制、飛行器數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以及某些系統(tǒng)和子系統(tǒng)(及其單個(gè)的操作部件)的其它功能方面相關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù)。此外，本文所包含的各種圖中所示出的連接線旨在表示各種元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理耦合。應(yīng)該注意的是，許多替代或另外的功能關(guān)系或物理連接可呈現(xiàn)在本主題的實(shí)施例中。
[0027]以下的描述指的是被“耦合”在一起的元件或節(jié)點(diǎn)或特征。如本文所使用的，除非另外明確地聲明，“耦合”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征被直接或間接地結(jié)合到另一元件/節(jié)點(diǎn)丨特征(或直接或間接地與另一元件丨節(jié)點(diǎn)丨特征連通)，并且不一定是機(jī)械地。因此，盡管附圖可描述元件的一種示例性布置，但是另外的中間元件、設(shè)備、特征、或部件可被呈現(xiàn)在所描述主題的實(shí)施例中。此外，也可在以下描述中使用某些術(shù)語以僅供參考的目的，并且因此并不旨在是限制性的。
[0028]根據(jù)示例性實(shí)施例，在當(dāng)前飛行參數(shù)與可能導(dǎo)致飛行員迷失方向的情況相關(guān)聯(lián)時(shí)，咨詢系統(tǒng)為飛行員提供了提醒。系統(tǒng)考慮來自傳感器和航空電子系統(tǒng)的參數(shù)。提醒可能是音頻和/或視覺的。
[0029]應(yīng)該理解的是，圖1是為了解釋的目的和便于描述的系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化表示，并且圖1不旨在以任何方式限制本申請(qǐng)或本主題的范圍。實(shí)際上，如在本領(lǐng)域中將認(rèn)識(shí)到的，系統(tǒng)100將包括用于提供另外功能和特征的許多其它設(shè)備和部件。
[0030]參考圖1，示例性系統(tǒng)100耦合到航空電子系統(tǒng)106、一個(gè)或多個(gè)傳感器108、提醒系統(tǒng)110，并包括處理器102、存儲(chǔ)器103、可選顯示設(shè)備104和用戶接口 105。處理器102與存儲(chǔ)器103、顯示設(shè)備104、用戶接口 105、航空電子系統(tǒng)106、傳感器108和提醒系統(tǒng)110相連通。
[0031]可用被設(shè)計(jì)來執(zhí)行本文所述功能的通用處理器、內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、任何適當(dāng)?shù)目删幊踢壿嬙O(shè)備、離散柵極或晶體管邏輯、離散的硬件部件、或任何組合來實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)處理器102?？蓪⑻幚砥髟O(shè)備實(shí)現(xiàn)為微處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。此外，可將處理器設(shè)備實(shí)施為計(jì)算設(shè)備的組合，例如數(shù)字信號(hào)處理器和微處理器、多個(gè)微處理器、與數(shù)字信號(hào)處理器核心結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)微處理器的組合，或任何其它此配置。
[0032]可將存儲(chǔ)器103實(shí)現(xiàn)為存儲(chǔ)器、閃存、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、0)-801或本領(lǐng)域已知的其它任何形式存儲(chǔ)介質(zhì)。在這方面，存儲(chǔ)器103可耦合到處理器102，使得處理器102可從存儲(chǔ)器103讀取信息并將信息寫入到存儲(chǔ)器103。替代地，存儲(chǔ)器103可被整合到處理器102。實(shí)際上，可使用被保持在存儲(chǔ)器103內(nèi)的程序代碼來實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備104的功能或邏輯模塊/部件。可使用存儲(chǔ)器103存儲(chǔ)用來支持操作系統(tǒng)100的數(shù)據(jù)，如將根據(jù)以下描述變得明顯的。
[0033]根據(jù)示例性實(shí)施例，可使用適合于以操作者可看見的格式呈遞文本、圖形和/或圖標(biāo)信息的眾多已知顯示器中的任何一個(gè)來實(shí)施顯示設(shè)備104。顯示設(shè)備104可以另外地被實(shí)施為面板安裝顯示器、前導(dǎo)顯示器)投影、或眾多已知技術(shù)中的任何一個(gè)。另外指出的是，顯示設(shè)備104可被配置為眾多類型的飛行器駕駛艙顯示器中的任何一個(gè)。例如，它可被配置為多功能顯示器、水平位置指示器、或垂直位置指示器。然而，在所述實(shí)施例中，顯示設(shè)備104被配置為主飛行顯示器⑴印)。
[0034]可使用現(xiàn)在已知的或未來開發(fā)的各種類型傳感器、系統(tǒng)、和或子系統(tǒng)來實(shí)施傳感器系統(tǒng)108，用于供應(yīng)各種類型的飛行器狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)數(shù)據(jù)也可能變化，但優(yōu)選地包括表示飛行器地理位置的數(shù)據(jù)并且還有其它數(shù)據(jù)，例如，諸如飛行器速度、航向、高度和姿態(tài)。
[0035]在操作中，系統(tǒng)100還被配置為處理主飛行器的當(dāng)前飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。在這方面，飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源生成、測(cè)量、和/或提供與主飛行器的操作狀態(tài)、其中主飛行器操作的環(huán)境、飛行參數(shù)等有關(guān)的不同類型的數(shù)據(jù)和信息。實(shí)際上，可使用線路可更換單元(1冊(cè))、換能器、加速度計(jì)、儀器、傳感器以及其它已知的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源。由飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源所提供的數(shù)據(jù)可包括，而不限于:空速數(shù)據(jù)；地面速度數(shù)據(jù)；高度數(shù)據(jù)；包括俯仰數(shù)據(jù)和搖擺數(shù)據(jù)的姿態(tài)數(shù)據(jù)；偏航數(shù)據(jù)；時(shí)間/日期信息；以及航向信息。系統(tǒng)100被適合地設(shè)計(jì)為以在本文中更詳細(xì)描述的方式處理從飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源獲得的數(shù)據(jù)。特別地，當(dāng)呈遞顯示時(shí)，系統(tǒng)100可以使用主飛行器的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0036]航空電子系統(tǒng)106 (或子系統(tǒng))的數(shù)目和類型也可變化，但通常包括，例如，全球定位系統(tǒng)3)接收機(jī)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(1吧)接收機(jī)(未示出其它航空電子接收器可包括，例如，地形回避和警告系統(tǒng)、飛行指引儀和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。
[0037]延伸到遠(yuǎn)在1960年代的先前研究已經(jīng)試圖在環(huán)境刺激(包括慣性力，視覺流和觸覺提示)和被感知狀態(tài)之間對(duì)映射建模。已經(jīng)在心理物理研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了數(shù)學(xué)傳遞函數(shù)以提供對(duì)特定方式的正式和精確的描述，其中輸入刺激可變換為被感知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這些模型已經(jīng)被用來提升對(duì)人類前庭系統(tǒng)和有助于空間迷失方向的因素的理解。根據(jù)本文所描述的實(shí)施例，實(shí)時(shí)地使用連同這些傳遞函數(shù)的感測(cè)數(shù)據(jù)以估計(jì)和提醒飛行員空間迷失方向的可能性。在本文中空間迷失方向被定義為對(duì)相對(duì)于地球表面平面的人的位置和/或運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤感覺，這起源于對(duì)飛行器控制和性能飛行參數(shù)的任何一個(gè)的量值和方向上的不正確的感知。能量態(tài)勢(shì)感知的損失在本文中被定義為依賴于飛行器能源管理的空間迷失方向的特殊情況。這些功能被用作對(duì)飛行員知覺估計(jì)敏感的提醒系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
[0038]特別地當(dāng)視覺線索不足時(shí)，許多的飛行器飛行參數(shù)生成可被誤解為重力作用的力，使得飛行員難以保持垂直方向。例如，俯仰和搖擺動(dòng)作通常不生成相對(duì)于重力的傾斜感；加速度可導(dǎo)致不準(zhǔn)確的傾斜感；以及持續(xù)的旋轉(zhuǎn)可阻礙感覺角運(yùn)動(dòng)的能力。通過監(jiān)控交通工具移動(dòng)和飛行參數(shù)并將那些輸入應(yīng)用到空間迷失方向模型，作出了操作員何時(shí)可能變得空間迷失方向的預(yù)測(cè)。一旦該系統(tǒng)預(yù)測(cè)到可能的迷失方向飛行員時(shí)，可增加用于提醒飛行員超過閾值的情況的敏感性。可以應(yīng)用敏感性的這種增加，使得將只增加可能不恰當(dāng)?shù)目刂频姆较?。例如，可基于轉(zhuǎn)向方向?qū)?cè)斜角提醒從正常的+/-35度調(diào)整到—廣25。這將允許對(duì)不正確控制輸入的更早提醒。
[0039]用于方向、速度和加速度的三個(gè)軸線數(shù)據(jù)被應(yīng)用到人類前庭系統(tǒng)的模型。該模型說明了在導(dǎo)致空間迷失方向的刺激之外的衰減基本上，前庭系統(tǒng)檢測(cè)變化和非絕對(duì)的輸入。根據(jù)這個(gè)模型來預(yù)測(cè)空間迷失方向的開始是可能的。計(jì)算建模提供了不同實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的整合、提供評(píng)定無法預(yù)料的相互作用的能力、作出可驗(yàn)證的預(yù)測(cè)、并且可以基于新知識(shí)被修訂和更新。
[0040]也可以確定空間迷失方向的類型。空間迷失方向類型的示例包括，例如，體重力錯(cuò)覺。根據(jù)這個(gè)，調(diào)整了超過閾值的用于控制的提醒算法。例如，可在俯仰、搖擺和偏航的正和負(fù)方向上提供空間迷失方向提醒。在第一示例性實(shí)施例中，將預(yù)料到側(cè)斜角提醒被偏置到在該模型預(yù)測(cè)到來自空間迷失方向的飛行員的不正確控制輸入的方向上的早期檢測(cè)。在第二示例性實(shí)施例中，起飛的加速度將導(dǎo)致俯仰進(jìn)入負(fù)俯仰情況的過度控制的預(yù)測(cè)。然后可對(duì)于過多的俯沖控制輸入生成提醒。
[0041]更具體地并根據(jù)示例性實(shí)施例(圖2)，飛行器狀態(tài)參數(shù)202包括慣性運(yùn)動(dòng)204、視野運(yùn)動(dòng)206、以及觸覺和本體感受刺激設(shè)備的動(dòng)作208。慣性運(yùn)動(dòng)204的示例包括由于飛行器控制的移動(dòng)、風(fēng)和擾動(dòng)引起的飛行器的移動(dòng)。例如，視野運(yùn)動(dòng)206可以是觀察云相對(duì)于座艙窗口框架的變化背景。觸覺和本體感受刺激設(shè)備的動(dòng)作208的示例是在轉(zhuǎn)向期間座位和身體$0(17)之間的力。這些飛行器狀態(tài)參數(shù)202被應(yīng)用到包括可視模型212、前庭模型214、本體感受模型216和觸覺模型218的傳感器模型210，每個(gè)分別包括傳遞函數(shù)213，215，217和219。傳感器模型210中的每個(gè)的輸出被應(yīng)用到處理器222用于與來自飛行器狀態(tài)參數(shù)202的輸出比較以估計(jì)飛行員的運(yùn)動(dòng)和方向感知。當(dāng)這些運(yùn)動(dòng)和方向感知超過閾值時(shí)，至少兩件事可發(fā)生。用于提供該提醒的敏感性(閾值)可在迷失方向的方向上增加，以及可提供信號(hào)224到提醒設(shè)備226。例如，該提醒可為聽覺的或視覺的?？赏ㄟ^提供關(guān)于特殊迷失方向類型、方向、和水平的數(shù)據(jù)來強(qiáng)化(增強(qiáng))一些提醒系統(tǒng)。例如，可提供數(shù)據(jù)到現(xiàn)有的側(cè)斜角警告系統(tǒng)以調(diào)整在迷失方向的方向上的提醒閾值。
[0042]通過呈現(xiàn)冗余的言語信息，聽覺提醒在解決與視覺糾正線索相關(guān)的可能歧義方面起到重要的作用。所需糾正動(dòng)作的聽覺通知可被包括在示例性實(shí)施例中。例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供聽覺糾正引導(dǎo)信息(“向左擺或向右)；“水平！水平！ ”)到當(dāng)前過多的側(cè)斜提醒(“側(cè)斜角！側(cè)斜角！ ”)。例如，如果由迷失方向所引起的不適當(dāng)俯仰處于垂直方向，也可對(duì)上仰或俯沖提供聽覺提醒。除了傳達(dá)糾正動(dòng)作之外，聽覺警告也可有助于其中飛行員可能未在視覺上留意關(guān)鍵飛行參數(shù)的情況。
[0043]圖3是示出了適合于與駕駛艙顯示系統(tǒng)100 —起使用的方法300的示例性實(shí)施例的流程圖。方法300表示用于在主飛行器的機(jī)載顯示器上顯示飛行器進(jìn)近仏卯抓狀10或離開的方法的一個(gè)實(shí)施方式。連同方法300執(zhí)行的各種任務(wù)可通過軟件、硬件、固件或其任何組合來執(zhí)行。出于說明性目的，方法300的以下描述可指的是連同前述附圖的上述元件。實(shí)際上，方法300的部分可由所述系統(tǒng)的不同元件(例如處理器、顯示元件)來執(zhí)行。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，方法300可包括任何數(shù)目的額外的或替代的任務(wù)，圖3中所示的任務(wù)不需要以所示順序執(zhí)行，并且方法300可被并入到具有本文未詳細(xì)描述的額外功能的更全面程序或方法中。此外，只要預(yù)期的整體功能保持完整，可從方法300的實(shí)施例中省略圖3中所示的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。
[0044]根據(jù)圖3的示例性方法，一種提醒交通工具(例如飛行器)的乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的方法，包括感測(cè)302多個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)，通過與人類前庭系統(tǒng)相關(guān)的至少一個(gè)傳遞函數(shù)傳遞304被感測(cè)飛行器狀態(tài)參數(shù)，以便估計(jì)被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)，比較306被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)和被感測(cè)的飛行器狀態(tài)參數(shù)；以及如果被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)和被感測(cè)飛行器狀態(tài)參數(shù)之間的差異超過預(yù)定閾值，則提醒308乘務(wù)員空間迷失方向的可能性。
[0045]根據(jù)圖4的示例性方法，一種提醒乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的方法，包括感測(cè)402至少一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)，在與人類前庭系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算模型內(nèi)根據(jù)感測(cè)的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)來估計(jì)404被感知的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)，在該計(jì)算模型內(nèi)將被感測(cè)的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)與被感知的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)相比較406以提供被比較的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)，將該被比較的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)與已知已先前引起空間迷失方向的被存儲(chǔ)的一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)相關(guān)聯(lián)408，該計(jì)算模型包括預(yù)定閾值，根據(jù)該關(guān)聯(lián)調(diào)整410預(yù)定閾值；以及如果實(shí)際的飛行器狀態(tài)和被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)之間的差異超過被調(diào)整的預(yù)定閾值，則提醒412乘務(wù)員空間迷失方向的可能性。
[0046]上面已經(jīng)關(guān)于特定實(shí)施例描述了益處、其它優(yōu)點(diǎn)以及問題的解決方案。然而，益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案以及可能引起任何益處、優(yōu)點(diǎn)、或解決方案發(fā)生或變得更明顯的任何(多個(gè))元素不被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、所需的、或者必要特征或元素。如本文使用的，術(shù)語“包括”、“包含”或其任何其它變異旨在涵蓋非排它性的含有，使得包括一列元素的過程、方法、物品或裝置并不僅僅包括那些元素，而且可包括沒有明確列出或?qū)τ谶@種過程、方法、物品或裝置所固有的其它元素。
[0047]雖然已經(jīng)在上述的詳細(xì)描述中提出了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是存在大量的變異。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例僅是示例，并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，上述詳細(xì)描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例的便利路線圖，應(yīng)理解的是，可在示例性實(shí)施例中所描述元件的功能和布置方面作出各種改變而不脫離如在所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種提醒飛行器的乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的方法，包括: 感測(cè)至少一個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)； 在與人類前庭系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算模型內(nèi)根據(jù)被感測(cè)飛行器狀態(tài)參數(shù)估計(jì)被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)； 在所述計(jì)算模型內(nèi)將被感測(cè)的飛行器狀態(tài)參數(shù)與感知的飛行器狀態(tài)參數(shù)相比較以提供比較的飛行器狀態(tài)參數(shù)； 將所述比較的飛行器狀態(tài)參數(shù)與已知已先前引起空間迷失方向的存儲(chǔ)的飛行器狀態(tài)參數(shù)相關(guān)聯(lián)，所述計(jì)算模型包括預(yù)定閾值； 根據(jù)所述關(guān)聯(lián)來調(diào)整所述預(yù)定閾值；以及 如果實(shí)際的飛行器狀態(tài)和感知的飛行器狀態(tài)參數(shù)之間的差異超過被調(diào)整的預(yù)定閾值，則提醒乘務(wù)員空間迷失方向的可能性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述感測(cè)包括: 感測(cè)多個(gè)飛行參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定閾值包括: 飛行器的坡度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定閾值包括: 飛行器的俯仰度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述飛行器狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)包括: 使用計(jì)算模型估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 根據(jù)被感知交通工具狀態(tài)參數(shù)與被感測(cè)交通工具狀態(tài)參數(shù)的比較修改所述預(yù)定閾值。
7.一種用于提醒交通工具的乘務(wù)員可能存在空間迷失方向的裝置，該系統(tǒng)包括: 存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器基于指定輸入存儲(chǔ)表征交通工具的感知狀態(tài)的一組傳遞函數(shù)； 系統(tǒng)，被配置為提供飛行器的當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)； 處理器，被配置為以便: 比較當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)與被感知的飛行器狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)；以及 提醒系統(tǒng)，被配置為如果所述比較超過閾值則提醒乘務(wù)員。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述交通工具是飛行器，以及所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置為: 提供多個(gè)飛行參數(shù)作為當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述閾值包括: 交通工具的坡度和交通工具的俯仰度中的一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置為: 提供計(jì)算模型。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述處理器進(jìn)一步被配置為: 根據(jù)當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)與被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)的比較，修改所述閾值。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為: 比較當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)和基于人類前庭系統(tǒng)的被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為: 基于包括人類視覺、本體感受或觸覺系統(tǒng)的人類系統(tǒng)中的至少一個(gè)，比較當(dāng)前飛行器狀態(tài)參數(shù)和被感知飛行器狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104298846SQ201410286168
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】K·J·康納, S·馬塔, S·約翰遜 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司