用于辅助飞行器的地面滑行的方法及系统与流程

本发明涉及用于辅助飞行器在地面上滑行的方法和系统，并且涉及包括这种用于辅助在地面上滑行的系统的飞行器。

背景技术：

飞行器，特别是客运飞机，需要在机场表面的地面上滑行。在地面上的滑行通常在乘客登机门与起飞(或着陆)跑道之间发生，以及在起飞(或着陆)跑道与乘客登机门之间发生。为此，飞行器的飞行员必须在机场表面上操纵飞行器，机场表面通常包括由转弯部连接的平直部段。飞行员必须特别注意不允许飞行器的轮子离开为滑行所设置的区域，以避免飞行器陷于任何被停顿的风险。他或她还必须注意确保飞行器，特别是飞行器的比如机翼的末端部件，不会触碰到地面上的障碍物，比如指示塔、另一交通工具等。为辅助飞行员进行该作业，一些飞行器，特别是大型的飞行器，设置有摄像机，并且在驾驶舱中设置有屏幕，该屏幕使得能够显示由摄像机捕获的图像。摄像机通常安置在飞行器的竖向稳定器上或者飞行器的机身下面。安置在竖向稳定器上的摄像机使得能够获得机身的顶部的图像以及飞行器的周围环境的图像。安置在机身下面的摄像机使得能够获得起落架的图像以及起落架在其上移动的滑行表面的图像。这些图像使得能够辅助飞行员操纵飞行器。文献EP0.980.828描述了一种用于辅助飞行器在地面上滑行的系统，该系统包括上述摄像机。然而，来自位于机身下面的摄像机的图像仅与飞行器的限于起落架附近的状况的非常局部化的视图相对应，并且源自位于竖向稳定器上的摄像机的图像与更加全面的视图相对应，但是在该视图中，滑行表面被飞行器的机身和机翼遮盖。此外，图像捕获角并非总是允许飞行员最佳地理解图像的角度。因此，期望的是，能够在驾驶舱中显示下述图像：所述图像使得能够提高飞行员对状况的认识，特别是使他或她能够对飞行器在机场的表面上的总体状况进行评估，并且同时对飞行器的起落架在所述表面上的位置进行评估。

技术实现要素：

本发明的目的特别在于提供针对这些问题的解决方案。本发明涉及一种用于辅助飞行器在地面上滑行的方法，该飞行器包括：

-驾驶舱，该驾驶舱包括显示屏幕，

-摄像机，该摄像机配置成获取飞行器的周围环境的图像；以及

-显示管理系统，该显示管理系统配置成根据由摄像机获取的图像在驾驶舱的显示屏幕上显示图像，

所述方法包括下述步骤：

a)在飞行器在地面上移位期间，借助于所述摄像机获取飞行器的周围环境的若干连续的图像，这些图像与飞行器在地面上的不同位置相对应。

值得指出的是，该方法还包括由显示管理系统执行的下述步骤：b)通过从所述图像至少减去与飞行器相对应的区域来修改所述图像，以生成修改图像；

c)组合若干所述修改图像以生成重组图像；

d)在重组图像上叠加飞行器的特征图像以生成参考图像；以及

e)在驾驶舱的屏幕上显示与参考图像相对应的图像。

因此，通过组合与飞行器的连续位置相对应的若干图像，该方法使得能够获得重组图像和参考图像，其中，飞行器滑行表面不再被飞行器的机身和/或机翼掩盖。

此外，鉴于重组图像通过组合若干图像来获得，与根据现有技术在驾驶舱中显示的图像相比，重组图像对应于(参考图像也一样)更加全面的飞行器状况的快照。

根据可以单独或组合考虑的特定实施方式：

-该方法包括在步骤a)或步骤b)之后的附加步骤：根据与飞行器的俯视视角(plan view)相对应的视角对图像进行转换；

-在步骤c)中，通过对若干所述图像的共同的特征要素进行匹配来组合该图像；

-在步骤c)中，通过考虑与这些图像相对应的飞行器在地面上的位置来组合该图像；

-在步骤d)中，飞行器的特征图像包括下述要素中的至少一者：

●飞行器的轮廓；以及

●代表飞行器的起落架的符号；

-该方法包括在步骤d)之后的下述步骤：

d1)应用参考图像的转换以根据特定视角生成参考图像。

有利地，特定视角对应于下述视角中的一者:

-与飞行器的俯视视角相对应的视角；

-与摄像机的视角相对应的视角；以及

-前述两个视角之间的中间视角。

在特定实施方式中，特定视角根据飞行器在地面上的滑行速度而变化。

根据一个实施方式，该方法包括在步骤d)之后的下述步骤：

d2)从参考图像提取参考图像的待显示部分；

以及，在步骤e)中，将在步骤d2中提取的图像用作与参考图像相对应的图像。

本发明还涉及一种用于辅助飞行器在地面上滑行的系统，该飞行器包括：

-驾驶舱，该驾驶舱包括显示屏幕，

-摄像机，该摄像机配置成获取飞行器的周围环境的图像；以及

-显示管理系统，该显示管理系统配备成根据由摄像机获取的图像在驾驶舱的显示屏幕上显示图像，

用于辅助在地面上滑行的系统配置成：

a)在飞行器在地面上移位期间，借助于所述摄像机获取飞行器的周围环境的若干连续的图像，这些图像与飞行器在地面上的不同位置相对应。

用于辅助在地面上滑行的系统中值得指出的是，显示管理系统配置成：

b)通过从所述图像至少减去与飞行器相对应的区域来修改所述图像，以生成修改图像；

c)组合若干所述修改图像以生成重组图像；

d)在重组图像上叠加飞行器的特征图像以生成参考图像；以及

e)在驾驶舱的屏幕上显示与参考图像相对应的图像。

本发明还涉及一种飞行器，该飞行器包括驾驶舱、摄像机和显示管理系统，该驾驶舱包括显示屏幕，摄像机配置成获取飞行器的周围环境的图像，显示管理系统配置成根据由摄像机获取的图像在驾驶舱的显示屏幕上显示图像，该飞行器包括如上所述的用于辅助在地面上滑行的系统。

附图说明

通过阅读以下描述并且通过研究附图将更好地理解本发明。

图1是包括摄像机的飞行器的简化示意图。

图2示出了由位于图1的飞行器的竖向稳定器上的摄像机获取的图像。

图3对应于图2的图像，其中通过减去与飞行器相对应的图像的区域进行修改。

图4与图3的图像相对应，其中根据与飞行器的俯视视角相对应的视角进行转换。

图5a、图5b、图5c、图5d和图5e示出了与图4的图像相类似的图像，该图像与飞行器在机场表面滑行期间的不同的连续瞬间相对应。

图6示出了与图5a、图5b、图5c、图5d和图5e的图像的组合相对应的重组图像。

图7对应于图6的图像，其中在图6的图像上叠加有飞行器的特征图像。

图8和图9示出了在飞行器的驾驶舱的屏幕上显示的图像，该图像与图7的图像的一部分相对应。

图10示出了根据本发明的实施方式的用于辅助在地面上滑行的系统。

具体实施方式

图1中示出的飞行器1包括驾驶舱3和竖向稳定器4，在竖向稳定器4上安装有摄像机5。如图10所示，飞行器还包括用于辅助在地面上滑行的系统6，该系统6包括显示管理系统2，该显示管理系统2与位于飞行器的航空电子设备舱中的计算机或计算机组相对应。显示管理系统2连接至摄像机5，显示管理系统2可以从摄像机5获取图像。显示管理系统还连接至驾驶舱3的显示屏幕8，并且显示管理系统配置成在驾驶舱的屏幕8上显示图像。摄像机5定向成当飞行器在地面上、特别是在机场表面上滑行时允许获取飞行器的图像以及飞行器的周围环境的图像。图2示出了由摄像机5获取的图像20的示例。该图像特别地包括飞行器的机翼12的一部分和机身10以及机场的跑道14，飞行器在该跑道14上行进。根据本发明的一个实施方式，显示管理系统2配置成获取源自摄像机5的图像20，并且配置成根据图像20计算如图3所示的修改图像22。为此，显示管理系统配置成从图像20减去与飞行器相对应的区域11，也就是说，与图像的该区域11相关联的属性表示区域11是透明的。区域11与机身10以及图像20中示出的机翼12的一部分相对应。由于摄像机5固定定位在竖向稳定器4上，并且摄像机的变焦距是固定的，因此与飞行器相对应的区域11是图像的固定区域。因此，该区域可以在显示管理系统2中被恒定地参数化。管理系统还配置成根据图像22计算图4中示出的图像24。为此，显示管理系统2根据与飞行器的俯视视角相对应的视角，通过使用常规的图像转换方法对图像22进行转换。在不背离本发明的范围的情况下，根据与飞行器的俯视视角相对应的视角进行的图像转换也可以直接应用于由摄像机5获取的图像20，然后从适当转换的图像中减去与飞行器相对应的区域11(将区域11转成透明的)。

根据本发明的上述实施方式，可以进行设置来获取与连续的瞬间相对应的飞行器的若干连续图像(未示出)20a、20b、20c、20d、20e等。这些图像与图20相类似。根据所述图像，显示管理系统通过减去(使成为透明的)与飞行器相对应的区域11来计算修改图像22a、22b、22c、22d、22e(未示出)。这些修改图像与图像22相类似。显示管理系统通过根据与飞行器的俯视视角相对应的视角来转换修改图像而计算图像24a、24b、24c、24d、24e。与图24相类似的这些图像分别在图5a、图5b、图5c、图5d和图5e中示出。为了更好地理解本发明的实施方式，在这些图中示出了标识符R1、R2、R3、R4、R5。显示管理系统配置成将图像24a、24b、24c、24d、24e组合以生成图6中示出的重组图像26。该重组图像通过将不同的图像24a、24b、24c、24d、24e的相同部分叠加来计算。在图中示出的示例中，通过对图像24a、24b、24c、24d、24e的标识符R1、R2、R3、R4、R5进行匹配来计算图像26。根据第一变型，对不同图像的相同部分的叠加通过考虑与所述图像中的每一者相关联的关于机场表面上的飞行器位置的信息项来完成。知道与不同图像相关联的位置信息使得能够在不同图像叠加时计算待应用在不同图像之间的偏移量。有利地，用于辅助在地面上滑行的系统包括连接至显示管理系统2的信息源9，该信息源9例如与飞行器的GPS接收器或者惯性参照系统IRS相对应。飞行器位置信息项随后由信息源9供给至显示管理系统2。根据第二变型，显示管理系统确定不同图像中的特征要素，然后，显示管理系统使用这些特征要素以通过对若干图像共同的特征要素进行匹配来叠加图像。作为非限制性示例，这些特征要素可以是交通航线交叉口、机场表面照明灯、信号板等。显示管理系统2还将飞行器的特征图像叠加在重组图像26上，以生成如图7所示的参考图像26r。飞行器的特征图像可以例如与飞行器的轮廓16和/或代表飞行器的起落架的符号18相对应。为了叠加该特征图像，显示管理系统可以特别地考虑有关飞行器在机场表面上的当前位置的信息项。由图7中的点划线示出的轮廓27限定了参考图像26r的待显示部分30。该待显示部分30在其余描述中被称为有效参考图像。该有效参考图像与驾驶舱的屏幕8上所期望的显示相对应。显示管理系统2对与有效参考图像30相对应的图像28在驾驶舱的屏幕8上的显示进行控制。有效参考图像的轮廓27可以特别地在显示管理系统2中预先确定。轮廓27的位置可以例如相对于飞行器的特征图像的位置预先确定。根据另一可能性，轮廓27的尺寸和位置可以由飞行器的飞行员例如借助于驾驶舱的界面——比如键盘、轨迹球、触摸屏等——进行设定。

根据图8中示出的第一实施方式，图像28直接对应于有效参考图像30。因此，根据与飞行器的俯视视角相对应的视角来显示图像28。

根据第二实施方式，显示管理系统应用有效参考图像的转换以根据特定视角生成图像。图像28与适当转换的有效图像相对应。该特定视角例如可以对应于如图9中所示的安置在竖向稳定器4上的摄像机5的视角，或者对应于摄像机5的视角与同飞行器的俯视视角相对应的视角之间的中间视角。有利地，特定视角根据有关飞行器的地面滑行速度的信息项而变化：当飞行器的滑行速度低于第一预定速度阈值、例如10km/h时，该视角与飞行器的俯视视角相对应；当飞行器的滑行速度高于第二预定速度阈值、例如50km/h时，该视角与摄像机5的视角相对应。有利地，有关飞行器的地面滑行速度的信息项通过信息源9被供给至显示管理系统2，信息源9例如与飞行器的GPS接收器或者惯性参照系统IRS相对应。与飞行器的俯视视角相对应的视角特别好地适于低的飞行器滑行速度(特别是低于第一速度阈值)，这是因为该视角允许飞行员对飞行器的由符号18图示的起落架在机场表面上的位置做出良好的评估。与摄像机5的视角相对应的视角就其本身而言很好地适于较高的飞行器滑行速度(特别是高于第二速度阈值)，这是因为该视角允许飞行员更好地了解飞行器前方的环境，并且因此预期飞行器的未来状况。根据第一替代方案，第一速度阈值和第二速度阈值相同，例如大致等于30km/h，使得根据飞行器滑行速度是否低于或高于这些速度阈值将屏幕8上的显示从上述视角中的一者切换至另一者。然而优选地，可以针对滞后进行设置，以避免在飞行器滑行速度变化小时显示在这两个视角之间的不及时的切换。根据另一替代方式，第一速度阈值和第二速度阈值不同，并且当飞行器滑行速度从第一速度阈值变化至第二速度阈值时，屏幕8上显示的图像的视角在同飞行器的俯视视角相对应的视角与同摄像机5的视角相对应的视角之间连续改变。

有利地，与飞行器的轨迹有关的要素可以嵌入图像28中，例如飞行器预测轨迹的表示。

尽管在摄像机安装在飞行器的竖向稳定器上的情况下对上述不同实施方式进行了描述，但是在不背离本发明的范围的情况下，可以设想摄像机的其他位置。例如，摄像机也可以安装在飞行器的机身下面、机翼上等。