专利名称：用于ads－b cdti座舱显示器的可选择范围环的制作方法
技术领域：
本发明涉及在表示离一个物体的选定物理距离的显示器上，更具体地说，在航空器的驾驶舱中的交通显示器，如交通信息座舱显示器(CDTI)上，提供一种范围指示器。
背景技术：
在座舱交通信息显示器(CDTI)上向航空器的驾驶员显示感兴趣的交通。CDTI显示器一般显示附近的目标航空器和关于目标航空器的信息，如它们的高度、航线、及身份。这种信息可以从一个或多个源接收，包括来自地面空中交通控制的交通信息服务(TIS)、和来自其它航空器、车辆、或固定结构上的发射机的自动相关监视广播(ADS-B)。CDTI可以允许绕驾驶员自己的航空器符号360度显示交通，或者可以显示在驾驶员自己的航空器前面的弧形区域，在这种情况下，自己的航空器符号向屏幕底部边缘放置。
对于驾驶员的主要任务是通过保持恒定的可视扫描知道附近的空中交通。如果看到交通，则驾驶员必须首先估计由侵入航空器造成的威胁，然后，如有必要，操纵以躲避其它航空器。这种策略称为“看和躲避”(see-and-avoid)。看和躲避的有效性取决于驾驶员在遭遇中肉眼获得侵入航空器足够早以能够实现威胁估计和躲避的能力。当驾驶员的航空器配备成接收交通信息，并且附近交通配备成发射其位置信息时，CDTI通过向显示器提供附近交通帮助驾驶员看和躲避。
控制交通显示器的能力理想的是允许驾驶员去除杂乱回波和集中在感兴趣的目标上。从显示器确定附近航空器相对于包含该显示器的航空器的动作的能力对于有效威胁估计和避免也是理想的。因而，需要增强提供图形指示的CDTI单元，以帮助驾驶员跟踪附近航空器的动作和状态。
先有技术系统已经在CDTI上提供一个“范围环”(range-ring)，以标记到屏幕周缘的中间位置，其中经常显示罗盘刻度盘。如果显示器满360度，则这样一种“半刻度”范围环可以是一个完整的圆，或者如果显示器仅表示向前弧形区域，则是一条弧。已经提供多个范围环，把范围环例如以三分之一或四分之一间隔放置。驾驶员按常规能改变表示在屏幕上的区域的刻度。当这发生时，由罗盘刻度盘代表的距离变化，并且由范围环代表的离开驾驶员自己的航空器的距离按比例变化。换句话说，在显示器屏幕上从自己的航空器符号到范围环的间隔保持恒定，但当范围刻度变化时，在自己的航空器与初始表示的横跨范围环的目标之间的物理显示器屏幕距离变化。
如果驾驶员正监视目标航空器相对于范围环的位置，则对于范围刻度的变化改变目标位置相对于范围环的意义。例如，如果把范围刻度以20海里设置在周缘罗盘弧20的位置处，如图2A中所示，则范围环30h代表10海里，而离开自己航空器8海里定位的目标60表示在范围环内。如果驾驶员把范围刻度变化到10海里的最大值，如图2B中所示，则范围环代表5海里，并且相同的目标立即显示为远在范围环之外。驾驶员可能需要做一些思考以调节他或她的感觉而继续监视目标航空器。
因而，需要一种在显示器整个范围刻度变化之后便于监视目标相对于范围指示器的位置的范围指示器系统。
本发明概述本发明是在CDTI上显示交通信息的一种改进。本发明寻求提供一种范围指示器系统，使在显示器的整体范围刻度变化之后监视目标相对于范围指示器的位置更容易。
该目的在本发明中得以实现，其方式是当显示器的范围刻度变化时，通过在显示器上运动范围指示器的位置以保持指示器在由指示器代表的设置物理距离处。一般地描述，本发明通过在显示器上提供代表离物体的选定物理距离的一种范围指示器；和在固定距离模式中运动范围指示器，以在改变在显示器上代表的物理距离的刻度的同时保持由指示器代表的选定距离，提供一种用来在电子显示器上显示关于已知位置物体的信息的方法和系统。
在一个最佳实施例中，本发明也可以可选择地提供其中范围指示器保持在显示器上的初始位置处同时改变在显示器上代表的物理距离的刻度的更传统的设置刻度距离模式的选择。在这种情况下，改变由指示器代表的离开物体的物理距离。本发明的方法和系统可以允许用户选择固定距离模式或设置刻度距离模式，并且提示用户选择固定距离模式以输入由指示器代表的选定物理距离。例如，提示通过显示与范围指示器相邻的数据进入区域可以提供提示。最好，范围环的固定和设置刻度模式通过与范围指示器有关的变化可视特性是可用肉眼分辨的。例如，可以改变表示代表范围指示器离物体的距离的号码的方式或格式。
在一个最佳实施例中，电子显示器是交通信息的座舱显示器，物体是包含显示器的航空器，及范围指示器是范围环。数据输入区域可以是与范围环相邻或相交的一个或多个文本框。作为一种附加选择特征，当目标在离由范围环代表的距离处或其内时，可以提供一种警报。
根据一个更具体的实施例，本发明可以提供在驾驶员自己的航空器中的交通信息的电子座舱显示器，该显示器包括一个在由可调节刻度设置的显示器的周缘处、用于离自己航空器的一个距离的交通显示器；和一个范围指示器显示器，代表离自己航空器的选定物理距离，范围指示器在固定距离模式中运动，以在可调节刻度变化时保持由指示器代表的离自己航空器的选定距离。范围指示器显示器在可选择设置刻度距离模式中可选择地可以是选择性可操作的，在所述设置刻度距离模式中当可调节刻度变化时范围指示器保持在显示器上的初始位置处，在该模式中由指示器代表的离自己航空器的物理距离随刻度调节变化。
因而可以明白，当改变显示器的范围刻度时，使用实施本发明的显示器的驾驶员能选择保持目标和范围环的相对位置，并且在这样做时，能更容易地跟踪目标的位置。
在检查如下附图和详细描述时，本发明的其它特征和优点对于熟悉本专业的技术人员是显然的。打算所有这样的特征和优点这里都包括在由附属权利要求书定义的本发明的范围内。
附图的简要描述参照如下附图能更好地理解本发明。附图的元件不必按比例画出，代之以重点放在清楚地表明本发明的原理。
图1A表示根据本发明具有在固定距离模式中的范围环的一种目标信息座舱显示器，用第一范围刻度表示。
图1B表示图1A的座舱显示器，范围刻度变化到一种新设置。
图2A表示按常规提供的具有在半刻度距离模式中的范围环的一种目标信息座舱显示器，用第一范围刻度表示。
图2B表示图2A的座舱显示器，范围刻度变化到一种新设置。
图3表示带有用来控制范围环功能的键的控制小键盘。
图4表示根据本发明具有在固定距离模式中的范围环的一种目标信息座舱显示器，提示箱用于选定距离的输入。
图5表示根据本发明具有在固定距离模式中的范围环的一种目标信息座舱显示器，选择的距离大于显示器的最大范围。
图6表示一种表示绕航空器的满360度、并且以图1B的方式具有在固定距离模式中的圆范围环的目标信息座舱显示器。
图7表示包括能够实施本发明的CDTI和控制板的ADS-B系统的方块图。
详细描述下文参照其中表示本发明最佳实施的例附图，现在更充分地描述本发明。然而，本发明可以以多种不同形式实施，并且不应该理解为限于这里叙述的实施例；相反，提供这些实施例，从而本公开是彻底和完整的，并且把本发明的范围充分传达给熟悉本专业的技术人员。类似号码自始至终是指类似的元件。
现在详细参照其中类似标号贯穿几个视图是指类似元件的附图，图1A表示一种目标信息座舱显示器(CDTI)10的一个最佳实施例。CDTI表示在一种扫描扇区图观察模式中，其中CDTI显示在相对于驾驶员自己的航空器的向前看弧形扇区中的交通，在显示器上由自己航空器符号12表示。自己的航空器符号12带有两个组件，一个对中在屏幕侧部之间并且定位在离底部边缘约四分之一屏幕高度的轮廓三角形14、和表示自己航空器在选定时间内将处于的地方的地面跟踪向量15。一条线18从自己航空器符号到罗盘弧段20向上贯穿整个显示器屏幕，最好划分成每5度的散列标记段。线18表示自己航空器的轨迹，并且自己航空器的当前航线19指示在罗盘弧20上方。在自己航空器符号14与弧20之间的中途，指示代表至弧20的距离一半的海里数。在图1A中所示的显示器10中，到弧20的范围刻度是离自己航空器20海里，航线是“140”度，并且垂直线沿其长度的中间标有号码“10”。
应该理解，本发明的应用不取决于下伏图观察模式的参数如何呈现。另外，CDTI可以是任何适当的显示器单元，如CRT显示器、平板显示器、或其它显示器。
一块控制板40表示在图3中。控制板40包括一个用来增大范围刻度标有“R↑”的键42、和一个用来减小范围刻度标有“R↓”的键43。通过按下键42和43采取的步长调节的数量和大小在借助于系统提供的这样的值的多个组中不同。提供标有“RR”的键45来启动范围环功能。一个小键盘46为数值数据输入而提供。其它已知类型的数据输入装置能用来控制这些功能。
CDTI 10和控制板40表示在图7中的ADS-B系统100中。显示器10和控制板40连接到在诸如1090MHz数据链路112、UAT数据链路114、及VDL M4数据链路118(如果安装)之类的数据链路上由从一般表示为方块120的其它航空器或地面系统发射的ADS-B传输接收信号的一个链路和显示器处理器(LDPU)单元110。TIS传输可以由自己航空器的Mode S应答器(transponder)接收，并且转送到LDPU100。未来TIS-B系统期望在ADS-B数据链路上播送TIS数据。位置和速度信息从在LDPU 100内的全球定位系统单元(未表示)得到。高度从高度表122或空气数据计算机或高度编码器得到。导航信息可以从一个可以是飞行管理计算机或惯性导航系统的单元123得到。一个地形认识系统124提供用于地形显示的信息和躲避警报。一个气象雷达输入125也提供给显示器10。控制板40提供一个用户接口以使驾驶员128能够控制显示在CDTI10上的数据和图表。借助于这里描述的控制功能和显示模式的知识，熟悉用户接口和可视显示器技术的人员能够选择和编程适当的硬件，以实现和使用描述的本发明实施例。
再次参照控制板40，当启动范围环功能时，驾驶员可以选择半刻度范围环模式或可选择范围环模式。初始，范围环30h如图2A中所示以半刻度范围环模式出现。模式可以由驾驶员以下述方式改变。在图1A中表示的可选择(或固定距离)范围环模式中，在由驾驶员选择的距离处，一个半圆范围环30s显示为以自己航空器符号14为中心。选定的距离显示在两个范围环距离标记32处，每个在轮廓框34内带有一个记号(在这个例子中为“8”海里)。
在图1A中的显示器10在可选择或固定距离范围环模式中，其中当驾驶员通过按下键42或43改变范围刻度时范围环30s运动到在屏幕上的不同位置。当然，选定范围环范围指示器32可以只显示一次，或者可以以任何适当格式或位置显示。最好，指示器32与范围环相邻或密切地与其相关。范围环30s能是比半圆短的弧段。而且，指示或标记离自己航空器符号的距离的任何适当图形符号能用作在提供本发明时的“范围指示器”。一种类型的范围指示器是这里用来指一条弧或一个整圆的“范围环”。
参照图4现在更详细地描述可选择范围环模式的启动。当驾驶员按下键45时，范围环30i以空的、闪烁文本框34出现。驾驶员然后具有一个预定时间段，例如五秒，使用在图3中表示的控制板40上的数字健46输入选定的范围环距离。输入的值33显示在两个框34中，框停止闪烁但保持围绕输入值。把范围环显示器改变到定位在离自己航空器符号14选定距离处的范围环30s。在图1A中表示的例子中，范围环30s定位在离自己航空器符号8海里处。
可选择的是，如果输入值33不在当前范围刻度的10-90％的范围内，则可以拒绝可选择的范围环，并且一条消息呈现在显示器上告诉驾驶员被请求的范围环太小或太大。最好，选定的范围环距离对于10英里或更小的范围刻度可以输入到1/10的英里分辨率；高于10英里的刻度最好允许分辨率到1英里。在建立选定的范围环距离之后，驾驶员可以调整范围刻度，以便把该距离放置成离开刻度。下面描述系统对这种情况的响应。
在图1A中表示的例子中，一个代表另一个航空器的目标60显示在离自己航空器刚好在8海里下的位置处。需要显示目标60的信息可以从任何适用源，如来自目标的ADS-B广播、或TIS信号，得到。如果驾驶员希望用较高分辨率观察目标位置，则驾驶员可以按下键43(“R↓”)，并且把范围刻度从20海里变到例如图1B中所示的10海里。当这出现时，范围环模式保持在可选择模式中。移动范围环30s的位置，从而它仍然离自己航空器符号14是8海里。如图1B中所示，8海里现在更靠近罗盘弧20。目标显示器60的位置进行对应变化，并因而保持与范围环30s的相同相对位置。驾驶员容易跟踪目标的相对位置，因为范围环和目标都代表离自己航空器的相同距离，就像它们在范围刻度变化前那样。
相反，在图2A和2B中，相同范围刻度变化之前和之后，CDTI以半刻度范围环模式表示。如果驾驶员选择当文本框34正在闪烁时不输入选择的距离，那么范围环功能保持在半刻度范围环模式中。为了区分两种范围环模式，在半刻度范围环模式中指示范围环离自己航空器符号14的距离的记号(在图2A中“10”)没有包围在轮廓框内。任何适当的可见差别可以用来区分范围指示器的模式。另外，可以编程系统以使范围环在范围刻度变化时在屏幕上的任何规定位置漂浮。因而，半刻度范围环模式可以更广泛地称作“设置刻度”范围环模式。
在图2A中，在范围刻度变化之前，范围环30h是在自己航空器符号14与罗盘弧20之间的中间。刚好在8海里下的目标60放置在范围环内。在相同的范围刻度变化之后，范围环现在代表5海里，并且目标60清晰地在范围环外显示。在这种情况下，驾驶员必须参考范围环刻度，并且人工调节到即使目标已经运动到范围环外也不会再远的事实。
再次按下键45会切断范围环功能，从屏幕除去范围环而不顾其模式。
如果范围刻度调节把可选择范围环30s运动到罗盘弧20外，则除去范围环本身的显示。但带框的距离标记32邻近罗盘弧定位，如图5中所示。例如，当减小范围刻度时，这可能发生。在图5中表示的例子中，假定罗盘弧早先代表30海里的距离，并且范围环距离已经选择成25海里。然后，假定把范围刻度减小到在罗盘弧处的20海里。25海里的范围环仍不能表示，但范围环设置显示在框34中，框34最好刚好定位在罗盘弧20外。如果范围刻度在范围环功能仍然有效时再次增大到大于选定范围环距离的值，则再次表示范围环30s的显示。
熟悉本专业的技术人员会理解，另一种常规图视模式是图6中所示的360度罗盘刻度盘20′，自己航空器符号14在显示器的中心处。在这种图视模式中，当在可选择范围环模式中时，范围环30s′是绕自己航空器符号的整圆，但以与上文相对于罗盘弧20的范围环30s所描述的相同方式起作用。范围环距离标记32可以定位在例如在范围环中在自己航空器符号14的相对侧处。当在半刻度范围环模式中时，范围环圆(未表示)停留在自己航空器符号与罗盘刻度盘20′之间。如用于弧形范围环30s的情形那样，距离标记32能是在显示器10上各种位置的任一个中的各种记号或符号的任一个。
在一个最佳实施例中，本发明的系统能以如下方式用于范围监视。目标60的位置能以熟知方式重复地与范围环30s的位置相比较。当选择的目标在范围环区域内运动超过设置时间，如3秒时，能把警报指示给驾驶员。最好，呈现可听和可视警报。例如，扬声器可以宣布“TAGET RANGE(目标范围)”，并且文本消息“TAGET RANGE”或“TGT RANGE”可以显示在显示器10的屏幕上。文本之外的可选择可视信号能用来指示目标仍在范围内。文本消息或其它可视信号被保留，直到选定目标在设置时间，如2秒，期间移到范围环外。在可选择范围环模式开始时，可以可选地以不同方式处理已经在新范围环内的选择目标，如通过省去可听警报。当对于特定目标可得到的监视信息的质量降级时，可以选择性地关闭范围监视。
熟悉本专业的技术人员也能把本发明的方法和系统用来在对物体的范围刻度距离内的条件的显示器上指示离除航空器之外的物体的距离。类似地，术语“驾驶员”在这里说明性地使用，并且这里可以是用户而不是驾驶员。另外，当与自己航空器显示器一起使用时，范围环能重叠在气象、地形、法定图、交通或靠近航空器的条件的其它显示器上。最好，驾驶员能在显示器类型之间切换，同时保持相同的范围刻度和范围环。
熟悉本发明所属专业的、得益于在以上描述中呈现的讲授和有关附图的技术人员会想到本发明的多种修改和变更。因此，要理解，本发明不限于公开的特定实施例，并且修改和其它实施例打算包括在附属权利要求书的范围内。尽管这里采用专用术语，但它们仅以一般和描述意义使用，而不是用于限制的目的。
权利要求
1.一种用来在电子显示器上显示相对于已知位置的物体的信息的方法，在显示器上提供一个代表离物体的选定物理距离的范围指示器；和在固定距离模式中运动范围指示器，以在改变在显示器上代表的物理距离的刻度的同时保持由指示器代表的选定距离。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过在改变在显示器上代表的物理距离的刻度的同时把范围指示器保持在显示器上的初始位置处并且改变由指示器代表的离开物体的物理距离，来提供一种设置刻度距离模式。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括允许用户选择固定距离模式或设置刻度距离模式，并且提示用户选择固定距离模式以输入选择的物理距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中电子显示器是交通信息的座舱显示器，物体是包含显示器的航空器，及范围指示器是范围环。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提示用户输入选择的物理距离。
6.根据权利要求5所述的方法，其中提示用户包括提供显示与范围指示器相邻的数据输入区域。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当目标在由范围指示器代表的离物体的距离上或在其内时提供警报。
8.在驾驶员自己航空器中的交通信息的电子座舱显示器，包括一个在由可调节刻度设置的显示器的周缘处、用于离自己航空器的一个距离的交通显示器；和一个范围指示器显示器，代表离自己航空器的选定物理距离，范围指示器在固定距离模式中运动，以在可调节刻度变化时保持由指示器代表的离自己航空器的选定距离。
9.根据权利要求8所述的显示器，其中范围指示器显示器在设置刻度距离模式中可选择地操作，在所述设置刻度范围模式中当可调节刻度变化时范围指示器保持在显示器上的初始位置处，并且在该模式中由指示器代表的离自己航空器的物理距离随刻度调节发生变化。
10.一种关于物体的信息的电子显示器，包括一个在由可调节刻度设置的显示器的周缘处的、用于离物体一个距离的条件的显示器；和一个范围指示器显示器，代表离物体的选定物理距离，范围指示器在固定距离模式中运动，以在可调节刻度变化时保持由指示器代表的离物体的选定距离。
11.一种用来在电子显示器上显示相对于自己航空器的信息的方法，在显示器上提供一个代表离自己航空器的选定物理距离的范围指示器；和在固定距离模式中运动范围指示器，以在改变在显示器上代表的物理距离的刻度的同时保持由指示器代表的选定距离。
全文摘要
一种在驾驶员自己航空器中的交通信息的电子座舱显示器，包括一个在由可调节刻度设置的显示器的周缘处、用于离自己航空器的一个距离的交通显示器；和一个范围指示器显示器，代表离自己航空器的选定物理距离，范围指示器在可选择范围环模式中运动，以在可调节刻度变化时保持由指示器代表的离自己航空器的选定距离。范围指示器选择性地可以在可选择半刻度范围环模式中选择性的操作，在所述半刻度范围环模式中，当可调节刻度变化时范围指示器保持在显示器上的中间位置处，并且在该模式中由指示器代表的离自己航空器的物理距离随刻度调节而变化。使用范围环作为范围指示器可以提供范围监视。
文档编号G01S1/04GK1429381SQ01809419
公开日2003年7月9日 申请日期2001年5月8日 优先权日2000年5月15日
发明者史蒂夫·霍瓦施, 罗伯特·格罗夫 申请人:美国联合包裹服务公司