專利名稱:地形圖存儲矩陣化的制作方法
本發(fā)明一般涉及在飛行器報警和預(yù)警系統(tǒng)中使用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用大批分離的非易失半導體存儲器件，以存儲用于只有飛過特殊地形區(qū)域時才產(chǎn)生報警和預(yù)警的地形數(shù)據(jù);特別是涉及通過有選擇地向全部存儲器件中的部分器件供電，以便在任何給定的時間僅使用那些含有限定與飛行器相鄰近地帶的地形數(shù)據(jù)的預(yù)定存儲器件，從而減少全部存儲器件在靜態(tài)和工作狀態(tài)功耗的方法和裝置。
各種在危險飛行狀態(tài)下提供報警和預(yù)警指示的系統(tǒng)都是公知的。在這些系統(tǒng)中有公知的用于飛行器的地面防撞報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)監(jiān)測飛行器的飛行狀態(tài)，如果飛行狀態(tài)是由于疏忽即將與地面相撞，就立即報警。使用這種系統(tǒng)監(jiān)測的飛行狀態(tài)有無線電測量的飛行高度和變化速率、氣壓的高度和變化速率、飛行速度和襟翼以及起落架的位置。對上述參數(shù)進行監(jiān)測，當上述的狀態(tài)或參數(shù)之間的關(guān)系表示可能和地面相碰時，產(chǎn)生預(yù)警指示或報警。在專利號為3715718、3936796、3958218、3944968、3947808、3947810、3934221、3958219、3925751、3934222、4060793、4030065、4215334和4319218的美國專利中公開了這類系統(tǒng)的具體實例。所有這些專利和本發(fā)明一樣，均轉(zhuǎn)讓給同一個受讓人。
在接近地面的情況下，上述系統(tǒng)提供預(yù)警和報警信號，但是這類系統(tǒng)僅單純依靠飛行器的飛行狀態(tài)產(chǎn)生報警，而沒有利用導航信息。因此這類系統(tǒng)的靈敏度必須加以調(diào)整，以便無論飛行器飛行時下面地形的類型如何，在出現(xiàn)危險飛行狀態(tài)時都能提供充分的報警，而在沒有危險時卻不會產(chǎn)生錯誤的或造成麻煩事故的偽報警。為了在不同地形情況下最佳化報警的標準，報警的標準必須作為地形的函數(shù)進行調(diào)整。在一種系統(tǒng)中，這種調(diào)整是根據(jù)地形修改報警飛行狀態(tài)完成的，該地形在飛行器飛過特定的地理區(qū)域時是唯一的。這種系統(tǒng)在序號為06/560073、申請日為1983年12月9日的待批專利申請中已經(jīng)公開，現(xiàn)在美國專利號為，和本申請一樣轉(zhuǎn)讓給同一個受讓人。
在剛敘述過的系統(tǒng)里，全世界的地形數(shù)據(jù)都存儲在飛行器內(nèi)的分離的非易失存儲器中。飛行器的導航系統(tǒng)確定飛行器的位置。位置信息輸入到報警系統(tǒng)，并對應(yīng)特定的地形數(shù)據(jù)修正報警和預(yù)警系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)對于飛行器正在飛過的地理區(qū)域是唯一的。因為飛行器能飛到世界上任何地方，因此需要在飛行器的存儲器中存儲全世界的地形數(shù)據(jù)。雖然全世界被細分成較小的區(qū)域，并且地形數(shù)據(jù)以對于每個區(qū)域都是最佳化的方式進行存儲，但還是需要大量的存儲器存儲空間。根據(jù)使用的以地圖方式存儲的地形數(shù)據(jù)，需要10個以上1兆位存儲器件。這種器件在靜態(tài)時每個大約耗電400毫瓦。有10個這種器件的系統(tǒng)大約耗電4瓦。這僅表示報警系統(tǒng)功耗的主要部份，因此嚴重地限制了微處理機和其它與存儲器件協(xié)同工作的部件所能允許的功耗。從而需要提供一種裝置去減少與飛行器的預(yù)警和報警系統(tǒng)相連的存儲器件的功耗，這種系統(tǒng)的報警標準作為地形數(shù)據(jù)的函數(shù)而建立或改變。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種在飛行器測量系統(tǒng)中使用的存儲器系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)存儲器系統(tǒng)的許多缺點。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于飛行器報警和預(yù)警系統(tǒng)對應(yīng)地形數(shù)據(jù)的存儲器，該存儲器克服了大功耗的缺點。
本發(fā)明的另一個目的是把全世界劃分成地理區(qū)域，并且以特定方法以地圖的方式對每個區(qū)域進行存儲，從而在給定的時間僅需向全部存儲器件中的部份器件供電。
本發(fā)明還有一個目的是根據(jù)特定的地理區(qū)域有選擇地向存儲器件供電，以減少整個存儲器系統(tǒng)的功耗。
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明最佳的實施例，全世界或所涉及的地理區(qū)域被細分成若干個區(qū)域，這些區(qū)域又進一步細分成緯度帶和經(jīng)度帶。在這些區(qū)域中確定地形特征的數(shù)據(jù)以地圖方式存入飛行器上的存儲器系統(tǒng)。在最佳的實施例中，對應(yīng)一個區(qū)域的地形數(shù)據(jù)以地圖方式存入存儲系統(tǒng)的一個存儲器件中。因此當飛行器飛過那個特定的區(qū)域時，僅向那個特定的存儲器件供電。而對含有對應(yīng)其它區(qū)域的數(shù)據(jù)的其它存儲器件則不供電，實際上使其功耗降為零。這樣在任一特定的時間，全部存儲器件的功耗實質(zhì)上等于一個器件的功耗，因此極大地減少了微處理機負載。
通過下面的詳細說明和附圖，可以明顯地看出本發(fā)明的這些及其它目的和優(yōu)點。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)被劃分成多個地理區(qū)域的世界地圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的存儲系統(tǒng)的原理方框圖。
圖3是使用本發(fā)明的飛行器報警系統(tǒng)的原理方框圖。
盡管本發(fā)明的實施例可以有多種不同的形式，但是在圖中示出，并且將詳細說明的是本發(fā)明的最佳實施例。必須指出，這里公開的內(nèi)容僅是舉例說明發(fā)明的原理，而不是想把發(fā)明局限在例舉的特定實施例上。
參看圖1，全世界或涉及的地理區(qū)域被劃分成多個區(qū)域。在圖1中劃分成16個單獨的區(qū)域。這些區(qū)域呈現(xiàn)為不同大小的長方形。這些地帶或區(qū)域及其大小的選擇取決于這些區(qū)域所包括的能夠?qū)︼w越區(qū)域上空的飛行器造成危險或需要修正報警飛行狀態(tài)的地形特征。如圖所示，區(qū)域和特定的經(jīng)度帶及緯度帶相對應(yīng)。例如區(qū)域8和東經(jīng)0-15°及北緯0-90°相對應(yīng)。
從圖1中可以看出，全世界可以分成不同大小的長方形區(qū)域。一個具有大量密集出現(xiàn)的所涉及的地形特點的地帶或區(qū)域，例如山區(qū)，一般要比相對平坦的地帶或區(qū)域占有較小的地理區(qū)域。從圖中可以看出，對應(yīng)區(qū)域5所示的最小區(qū)域，它包括經(jīng)度為15°而緯度為45°的范圍。從圖中還可以看出，對應(yīng)區(qū)域2、3、4、5、6、8和9的最小緯度帶為15°。對應(yīng)30°經(jīng)度范圍的最小經(jīng)度帶的區(qū)域是區(qū)域12。雖然圖中示出全世界被劃分成16個區(qū)域，但是劃入?yún)^(qū)域的任何數(shù)目都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此已經(jīng)設(shè)想過經(jīng)度帶和緯度帶的寬度或大小可以比圖示的大一些或小一些。例如序號為06/560073、申請日為1983年12月9日、和本發(fā)明具有同一受讓人的待批專利申請中，緯度帶進一步被細分成多個地帶，而地帶又進一步細分成區(qū)域。根據(jù)該地理區(qū)域的地形特征是否需要在報警系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生變化來決定地帶或區(qū)域的大小。
在圖1中示出的每個區(qū)域的地形數(shù)據(jù)以地圖方式存入在圖2中示出的用總標號10表示的存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個每個都分別用標號20表示的存儲器件。在最佳實施例中，對應(yīng)圖1所示每個區(qū)域的地形數(shù)據(jù)分別以地圖方式存入16個標號為20的存儲器件之一中，在圖示的實施例中存儲器20分別標為20-1至20-16。因此存儲器件20-1至20-16中包含的地形數(shù)據(jù)分別對應(yīng)圖1中示出的地理區(qū)域1至16。這里雖然示出16個存儲器件，但是使用存儲器件的多少取決于把全世界劃分成地理區(qū)域時特定的劃分方式以及劃分的數(shù)目。例如，如果飛行器并不在全世界范圍內(nèi)飛行，在這樣的實例中僅是涉及的特定地理區(qū)域的地形數(shù)據(jù)需要以地圖方式存入飛行器的存儲系統(tǒng)，而無須把全世界的地形數(shù)據(jù)都以地圖方式存入飛行器的存儲系統(tǒng)。確定這個特定區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，例如可能僅需要5至10個存儲器件。這種情況也被認為是屬于本發(fā)明的保護范圍。
在圖2中示出多個存儲器件20、開關(guān)30和一個譯碼器40。如圖所示，每個存儲器件都有1兆位的存儲容量。為了對每個這樣的存儲器件中存在的1百萬個存儲位置進行存取，就要求微處理機至少使用20位地址(未在圖中示出)。使用少于20位的地址，則要使每個存儲器件中的一些存儲位置變成無法編址。因此所示的16個存儲器件中的每一個都和微處理機的20位地址線相連(未在圖中示出)。在圖示的系統(tǒng)中，由于至少需要20位地址，這就需要16位的微處理機，這種微處理機具有24位地址總線和32位地址寄存器，例如Motorola M68000。24位地址線中的20位可以連到每個存儲器件上，這樣可以對所有的存儲位置進行存取。雖然在圖中20位地址線僅僅表示連接到存儲器件20-13上，但是應(yīng)理解為20位地址線可以連接到每個存儲器件上。
圖示的存儲器件必須是非易失的，因為如果使用易失存儲器件，當存儲器件斷電時大量的地形數(shù)據(jù)將會失去。而且，因為地形特征保持相對不變，需要改變的僅僅是由于發(fā)生自然災(zāi)害或人為地建造建筑物，因此在圖2中示出使用只讀存儲器(ROMS)作為分離的存儲器件。各種存儲器件，包括可編程只讀存儲器(PROMS)、紫外線可擦可編程只讀存儲器(EPROMS)、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROMS)都可以用作存儲器件20。發(fā)明進一步還可以考慮使用現(xiàn)有技術(shù)中公知的“影子隨機存取存儲器”(shadow RAMS)。影子隨機存取存儲器是一種易失的隨機存取存儲器，但是它有一種非易失的后援存儲器，例如EPROM。下面使用術(shù)語ROM說明本發(fā)明，但應(yīng)理解為該術(shù)語包括ROMS、EPROMS、EEPROMS和shadow RAMS。
每個ROM20包括多個連接該存儲器件輸入輸出的管腳。這些管腳中的一個用來向存儲器件供電。此管腳在圖2中示出，并用P表示。如圖所示，每個ROM的管腳P與用30表示的開關(guān)相連，該開關(guān)最好使用場效應(yīng)晶體管(FET)開關(guān)。使ROM正常工作所需的電源也接到每個開關(guān)上。圖中示出為5伏直流電源。
如前所述，每個供電的ROM在靜態(tài)大約耗電400毫瓦以上。在圖2所示的系統(tǒng)中，用于16個存儲器件的總功耗大約為6.4瓦。這將占用具有2個存儲器控制裝置(MCU)規(guī)模的報警計算機組裝限制范圍內(nèi)所允許的安全耗電總功率的1/3，因此嚴重地制約了設(shè)計。
在公開的系統(tǒng)中，每個器件都可以單獨供電，同時其它器件斷電。例如，如果飛行器在區(qū)域4上空飛行，就僅給器件4供電。通過開關(guān)30把其余的器件和電源斷開。因為飛行器在任一時刻僅能在一個區(qū)域飛行，所以這就決定了在一個時刻僅需對一個存儲器件供電。整個存儲系統(tǒng)的最大功耗將被限制到一個存儲器件的功耗。在圖示的情況下，把功耗減少到1/16。
如果需要，可以對每個存儲器件20進行編址。如前所述，使用1兆位的存儲器至少需要使用20位地址線才能對每個存儲器件所有可以利用的存儲位置進行編址。這樣至少需要有24位地址總線和32位地址寄存器的16位微處理機。因為20位地址線用來對存儲器件的存儲位置進行編址，所以剩下來的4根地址線就用來對每個單獨的存儲器件進行編址。20位低位地址線，例如A1至A20，應(yīng)和各個單獨的存儲器20相連，并用于對這些存儲器件中的存儲位置進行編址。余下來的地址線用于對各個存儲器件進行編址。
只讀存儲器一般具有多個掩模可編程的芯片選擇(CS)輸入端。這意味著買方能規(guī)定每個芯片選擇輸入端對應(yīng)的是“0”或者是“1”。當把“1”和“0”的適當組合加到芯片選擇輸入端時，就能選擇特定的只讀存儲器。地址總線的高位地址線用來對每個單獨的存儲器件進行編址，例如線A24至A20。通過適當選擇芯片的選擇輸入端，并把它們連到高位地址線，對單獨的存儲器件進行編址，以致對于微處理機加到地址總線上的特定地址，有一個而僅能有一個存儲器件被選擇并可以進行編址，這些對于本專業(yè)的技術(shù)人員都是公知的。
在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，通常都是一直向全部存儲器件供電。根據(jù)本發(fā)明，有幾種可采用的方案用于有選擇地向單獨的存儲器件20供電。一種方案是對每個開關(guān)30都象一個芯片選擇那樣處理。每個開關(guān)30和上述的每個存儲器件的芯片選擇輸入端一道連接到一根高位地址線上。這樣為了選擇特定的存儲器件20，把適當?shù)男酒x擇組合加到該器件上，把該器件連接到電源的那個開關(guān)30就可以供電了。
另一個實施例考慮使用4至16位線譯碼器40，例如Motorola的MC14514B，去選擇開關(guān)30和存儲器件20。這種譯碼器接收4位二進制輸入，并根據(jù)輸入在16個輸出端中的1個上產(chǎn)生高輸出電平。在本實施例中，從微處理機來的4根高位地址線是譯碼器40的輸入。譯碼器40的16根輸出線中的每一根都分別連接并控制一個單獨的開關(guān)30。通過把適當?shù)木幋a加到譯碼器40的4個輸入端，選擇一個特定的開關(guān)30。例如，如果二進制地址1101加到譯碼器40的輸入端，就對存儲器件20-13供電。
開關(guān)30可以從各種商業(yè)上可以買到的器件中選擇實現(xiàn)。一種這樣的器件是半導體開關(guān)，例如Motorola的MC14066B。如圖所示，這樣的開關(guān)有三個引出端，輸入端31、輸出端32和控制端33。在控制端33出現(xiàn)邏輯“1”時將接通開關(guān)，而在控制端33出現(xiàn)邏輯“0”時將切斷開關(guān)。
在許多系統(tǒng)中均可使用本發(fā)明的存儲系統(tǒng)。圖3中示出一種這樣的系統(tǒng)。在圖3中，飛行器導航系統(tǒng)42給出分別表示飛行器的經(jīng)度位置和緯度位置的信號。在圖3中用44邏輯單元方框表示的位置搜索邏輯電路接收這些信號。在前面已經(jīng)作為參考文件引用的在1983年12月9日遞交的、序號為06/560073的待批專利申請中詳細地說明了位置搜索邏輯電路。在這種系統(tǒng)中，地形數(shù)據(jù)按經(jīng)度和緯度存儲在存儲系統(tǒng)中。一般地說，位置搜索邏輯電路單獨地把當時的經(jīng)度數(shù)據(jù)和在存儲器中的預(yù)定的經(jīng)度帶相比較，并確定飛行器當時所在的經(jīng)度帶。位置搜索邏輯電路接著把緯度數(shù)據(jù)和預(yù)定的緯度帶相比較，并確定飛行器當時所在的緯度帶。這樣對應(yīng)飛行器當時所在位置的地形數(shù)據(jù)也就確定了。然后表示與飛行器當時所在位置對應(yīng)的地形數(shù)據(jù)的信號被送往存儲系統(tǒng)10。根據(jù)本發(fā)明的新穎設(shè)想，僅僅選擇并供電給一個與當時的飛行器位置相對應(yīng)的存儲器件20。
因此可以明顯看出，這里公開了一種用于飛行器報警和預(yù)警系統(tǒng)的獨特的存儲器裝置。以地圖方式處理地形數(shù)據(jù)的存儲器裝置和方法可以適用于通常的設(shè)計實踐和標準的制造部件。因此，雖然發(fā)明是結(jié)合具體的實施例進行說明的，但是可以明顯看出，在上述說明的啟發(fā)下各種替換、修改和變化方案對本專業(yè)的技術(shù)人員來說都是顯而易見的。從而意味著所有這些替換、修改和變化方案也都包括在附上的權(quán)利要求
的精神和較寬的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于運載工具中對應(yīng)運載工具的位置進行控制和報警的系統(tǒng)，以地圖方式存儲地形數(shù)據(jù)以便減少存儲器的功耗的方法，包括下列步驟a、把地理區(qū)域劃分成多個區(qū)域；b、使多個存儲器件中的一個和一個特定的區(qū)域相關(guān)；c、與一個特定區(qū)域相關(guān)的地形數(shù)據(jù)以地圖方式存入至少一個存儲器件中；d、有選擇地僅向與上述區(qū)域中單獨的一個區(qū)域相關(guān)的至少一個存儲器件供電，以減少存儲系統(tǒng)功耗。
2.權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征是上述預(yù)先定義的地理區(qū)域包括整個地球。
3.權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征是上述的多個區(qū)域?qū)?yīng)16個區(qū)域。
4.權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征是上述區(qū)域是由其對應(yīng)的經(jīng)度和緯度限定的。
5.權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征是上述區(qū)域的面積是不相同的。
6.權(quán)利要求
1中所述的方法，其特征是與0°以北的北緯相關(guān)有適當數(shù)量的存儲器件，同時用于0°以南的南緯也有適當數(shù)量的存儲器件。
7.用于飛行器中對應(yīng)飛行器位置進行控制和報警的系統(tǒng)，貯有地形數(shù)據(jù)并能減少功耗的存儲器裝置，包括a、多個分離的并能單獨接收供電的存儲器件;b、和上述多個分離的存儲器件相連的并能有選擇地把單獨存儲器件連接到電源上的開關(guān)裝置。
8.權(quán)利要求
7中所述的存儲器裝置，其特征是進一步包括連接到上述開關(guān)裝置的編址裝置，用于有選擇地對至少一個存儲器件進行編址。
9.權(quán)利要求
7中所述的存儲器裝置，其特征是上述存儲器件由只讀存儲器(ROMS)組成。
10.權(quán)利要求
7中所述的存儲器裝置，其特征是上述存儲器件由可編程只讀存儲器(PROMS)組成。
11.權(quán)利要求
7中所述的存儲器裝置，其特征是上述存儲器件由紫外線可擦可編程只讀存儲器(EPROMS)組成。
12.權(quán)利要求
7中所述的存儲器裝置，其特征是上述存儲器件由電可擦可編程只讀存儲器(EEPROMS)組成。
專利摘要
公開了一種在飛行器的報警和預(yù)警系統(tǒng)中，例如地面防撞報警系統(tǒng)，使用的新型存儲系統(tǒng)。存儲系統(tǒng)特別適用于飛行器的報警系統(tǒng)，其報警標準作為與飛行器飛越的特定地理區(qū)域相關(guān)的地形特征的函數(shù)是可以修正的。因為需要存儲大量的地形數(shù)據(jù)，所以需要大量的存儲器件。這里公開的發(fā)明設(shè)計把特定地理區(qū)域的地形數(shù)據(jù)以地圖方式存入各個單獨的存儲器件中，并在任一時刻僅向一個器件供電。因此，不論系統(tǒng)中含有的存儲器件的數(shù)目有多少，整個存儲系統(tǒng)的功耗僅局限在唯一的一個存儲器件的功耗上。
文檔編號G05D1/06GK87105727SQ87105727
公開日1988年4月27日 申請日期1987年7月15日
發(fā)明者邁克爾·M·格羅夫 申請人:森德斯特蘭德數(shù)據(jù)控制公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan