专利名称：用于指示航线偏离仪器饱和的装置和方法
技术领域：
本发明总体构思涉及在数据显示仪器上显示信息，更具体而言，涉及即使在航线 偏离程度超过显示仪器界限从而使得仪器变得饱和时在电子飞行器飞行数据显示仪器上 显示航线信息及其偏离程度的装置和方法。
背景技术：
飞行器上的导航系统向飞行员提供关于“操纵命令”的制导指令(guidance cue)。 这些制导指令用于提示飞行员飞行器处于航线上还是偏离航线，并在多个飞行阶段中应 用。具体使用示例包括远程途中导航和精确的零能见度跑道着陆。制导指令在飞行器偏离航线或从期望的导航航线偏离到被编程在导航系统中的 预定的目的地时生成。一旦检测到偏离，制导指令就以操纵命令的形式提供给飞行员，例如 当纵向制导适用时操纵命令为“向上飞”或“向下飞”，和/或当侧向制导适用时操纵命令为 “右拐”或“左拐”。这些制导指令的传统实现经由物理指针来给出，其包括第一指针和第二指针，其 中第一指针可前后移动，或者在中心位置向左或向右“偏转”，第二指针可在中心位置向上 或向下偏转。如果两个指针都处于中心位置，则飞行器处于期望的导航航线上。如果有任 一指针未处于中心位置，则认为指针出现偏转并生成操纵命令来指示飞行员飞行器应该机 动飞行的方向，使得偏转的指针回到中心位置，从而使飞行器回到期望的导航航线上。第一和/或第二指针的偏转程度对应于飞行器偏离期望的导航航线程度。小的偏 离以小的指针偏转来显示，而类似地，较大的航线偏离通过较大的指针偏转来指示。因此， 飞行员向左/右或上/下操纵的量一般地对应于出现的用于纠正导航错误的指针偏转量。物理指针的范围有限，即存在最大右偏和最大左偏。由于偏转程度与飞行器偏离 航线的程度相关，如果飞行器显著地偏离航线，导航错误可能大于物理指针所能表示的，因 此导致指针满偏或处于“受限的”位置。当出现该情况时，指针提供的是误导性的指示。例如，如果侧向位置误差是5海里而指针仅可显示3海里的偏离，指针将向左或向 右偏离到最大物理程度并处于受限的位置。从飞行员观点来看，实际导航错误是3海里的 情形和实际导航错误大于3海里的情形之间没有差别。在这种情形下，飞行员将通过依赖于受限的指针改变航线从而使指针回到中心位 置来试图纠正航向。然而，根据飞行器偏离航线的程度以及对应的受限程度，指针会在持续 一段时间以及可能在显著航线纠正后保持在受限的位置，这可能会使飞行员猜测指针为什 么不动的原因。飞行员可能假定指针是因为其受限而不动，或者，飞行员可能假定指针和/或另一设备损坏。即使飞行员猜测到指针受限并且飞行员的猜测正确，受限或航向偏离的程度也是 未知的，这会导致进一步的猜测。自然地，飞行员的任何不确定是非常危险的，即使不确定 的时期仅仅是瞬间的。
发明内容
本发明总体构思提供了一种装置和方法，其采用与现有培训和安全方法一致的方 式来保持传统导航偏离表示，但通过明确地指示指针超出指示范围并且并不表示实际的准 确偏离，消除了当导航指针位于完全受限的位置时产生的混乱。本发明总体构思另外的方面和益处将部分地在下面的详细说明中给出，并且将部 分地从所述详细说明中变得显而易见，或者通过实施本发明总体构思而获悉。本发明总体构思前面和/或其它的方面和益处可以通过提供用于显示飞行器航 线偏离的电子显示仪器来实现，所述仪器包括第一输入端，用于接收导航信息，第二输入 端，用于接收位置信息，控制器，用于比较所述导航信息和位置信息以产生信号，以及输出 端，用于通过将表示情况的符号显示在刻度盘上来传送所述信号，其中，所述表示情况的符 号具有第一形式和第二形式，用于指示所述符号是否准确。所述表示情况的符号可以对应于具有有限测量范围的传统读出装置。所述表示情况的符号可从第一末端移至第二末端，所述第一末端和第二末端之间 具有中心位置。如果所述表示情况的符号位于所述第一末端和所述第二末端之间，则所述表示情 况的符号可以为所述第一形式。如果所述表示情况的符号不位于所述第一末端和所述第二末端之间，则所述表示 情况的符号可以为所述第二形式。所述第一形式指示所述表示情况的符号是准确的，所述第二形式指示所述表示情 况的符号是不准确的。所述表示情况的符号可以是条形，所述第一形式可以是实心形式的条形，所述第 二形式可以是轮廓形式(outlined form)的条形。所述位置信息可以被实时地显示。本发明总体构思前面和/或其它的方面和益处可以通过提供使用电子显示仪器 传送情况的方法来实现，所述方法包括经由第一输入端接收导航信息，经由第二输入端接 收导航信息，经由控制器比较所述导航信息和位置信息来产生可测量的情况，将所述情况 采用符号显示在刻度盘上，所述刻度盘具有有限范围，以及根据所述情况是否可由具有所 述有限范围的刻度盘测量来改变符号的外观。本发明总体构思前面和/或其它的方面和益处还可以通过以下操作来实现如果 所述情况可由所述刻度盘测量，则显示第一形式的所述符号外观，如果所述情况不可由所 述刻度盘测量，显示第二形式的所述符号外观。
结合附图并根据下面对实施例的说明，本发明总体构思的这些和/或其它方面和实用性将会变得显而易见且更容易理解，其中图1示出了根据示范性实施例说明本发明总体构思的方框图。图2示出了根据本发明总体构思的示范性实施例的显示装置的正视图，其具有处 于正常的非受限状态的指针符号。图3示出了根据本发明总体构思的示范性实施例的显示装置的正视图，其具有处 于受限状态的指针符号。
具体实施例方式下面将详细参考本发明总体构思的实施例，在附图中示出了其示例，其中整个说 明书中类似的附图标记表示相似的部件。参照附图，下面描述了实施例，用以说明本发明总 体构思。如图1中所示，本发明总体构思提供了导航装置1，其具有读出装置10，用于向飞 行员显示制导指令，来指示与飞行器相对于期望的导航航线是处于航线上还是偏离航线相 关的多个因素。导航装置1具有多个输入端20和30，用于接收信息，例如但不限于，导航信 息和位置信息。控制器40执行多个处理，包括比较导航信息和位置信息，以向用户和/或 其它装置发出信号，例如，向读出装置10。这些制导指令可以是可视和/或可听见的命令，多个因素可以是飞行器和/或飞 行器仪器的状态，其一般地包括但不限于，飞行器处于航线上还是偏离航线、飞行器偏离航 线的程度和/或导航装置是否提供准确的读数。此外，如果飞行器偏离航线，制导指令可以 向飞行员提供可视和/或可听见的步骤，即“操纵命令”，使得飞行员可以采取行动使飞行 器回到航线上。这些作为操纵命令提供给飞行员的制导指令可以在多个飞行阶段期间应用。具体 的使用示例可以包括远程途中导航和精确的零能见度跑道着陆。操纵命令可以在飞行器偏离航线或从期望的导航航线偏离到被编程在导航系统 中的预定的目的地时生成。一旦检测到偏离，操纵命令就可以以指令的形式可视地和/或 可听见地提供给飞行员，例如当纵向制导适用时操纵命令为“向上飞”或“向下飞”，和/或 当侧向制导适用时操纵命令为“右拐”或“左拐”。可视指示器可以包括采用电子表示通过读出装置10来显示传统的飞行器仪器。 该电子表示相对于机械指针提供了增加的灵活性并利用显示的符号体系(例如指针符号) 来将信息传送给飞行员。引入完全新的和独特的显示符号体系将会产生多个培训与安全问 题，特别是对于熟悉指针符号体系的飞行员而言。因此，希望与传统的飞行和导航符号体系一致。本发明总体构思的读出装置10提供了与旧式机械仪器类似的电子飞行显示装置 上的显示符号体系(可一般地参见图2和3)，以保持熟悉，并且从而增加熟悉旧式机械仪器 的飞行员将识别出电子飞行显示装置上新的显示符号体系的可能性。同样，操纵命令可以以电子的格式来提供，其方式类似于旧式机械仪器，包括用于 取代纵向偏离指针的纵向偏离条，以及用于取代侧向偏离指针的侧向偏离条。因为保持本发明总体构思的新的电子格式与旧式机械仪器之间一致性的重要性， 其中旧式机械仪器可以包括形状和/或颜色，显示符号体系可以具有受机械仪器显示信息方式的一些限制。指针符号这样的一种限制包括最大偏离。与旧式机械指针一样，电子飞行显示装置的指针符号50a、50b和50c可以被设计 成受一范围限制，该范围具有相对于中心位置54a、54b、54c的最大第一偏转52a、52b和52c 以及最大第二偏转53a、53b和53c，如图2和3中所示。由于偏转程度与飞行器偏离航线的 程度有关，如果飞行器显著地偏离航线，导航错误可能大于指针符号50a、50b和50c所能够 表示的，从而导致满偏或者“受限的”指针符号55a、55b和55c，如图3所示。该情况导致了 显示的歧义和飞行员的不确定。与传统机械指针不同的是，如果指针符号50a、50b和50c成为超出指示范围或受 限的指针符号55a、55b和55c，则本发明总体构思的电子飞行显示装置的指针符号50a、50b 和50c提供明确的指示。在一个实施例中，通过将超出指示范围的指针符号的外观从正常 的指示范围内的指针符号55a、55b和55c进行改变来表示超出指示范围的指针符号55a、 55b和55c。这种变化形式通过“重影”(ghosting)来实现，其中正常的指针符号50a、50b 和50c改变颜色和/或形状，以变为受限的指针符号55a、55b和55c，如图3中所示。不过， 应意识到，正常的指针符号50a、50b和50c和受限的指针符号55a、55b和55c之间可以利 用各种其他形式的变化，而不背离本发明总体构思的精神和范围。在另一实施例中，如果正常的指针符号50a、50b和50c变成受限的指针符号55a、 55b和55c，则正常的指针符号50a、50b和50c的颜色或者正常的指针符号50a、50b和50c 的一部分颜色从第一显示颜色改变成更具辨别力的第二颜色，以指示受限的指针55a、55b 和55c。例如，正常的指针符号50a、50b和50c可具有基色，例如鲜绿色，其用于指示受限的 指针符号55a、55b和55c而变成较暗的相同基色，例如暗绿色。其它的变化形式包括将受限的指针符号55a、55b和55c变成指示范围内的指针 符号50a、50b和50c的轮廓形式，从而使显示的位置等于指示范围内的指针符号的占位符 (place-holder)0因此，具有了本发明总体构思的电子显示装置1的增加的通用性以后，可以通过 改变符号体系来消除当偏离指针满偏并且“超出指示范围”时出现的误导性状况。在使用中，飞行员将期望的导航航线输入导航系统。在飞行期间，飞行员可以不定 期地参见具有两个指针符号的仪器，其指示飞行器相对于期望的导航航线是处于航线上还 是偏离航线。指针符号可以在一个或多个仪器上，并且可以包括任何数量的指针符号或其 它类似的符号体系。如果飞行员飞离航线，一个或多个指针符号可从中心位置偏离，来指示 飞行器在期望的导航航线的左边或右边和/或高于或低于期望的导航航线。可以发出可听 到的警报，和/或可以发出操纵命令，来提醒飞行员飞行器偏离航线。例如，如果指针符号 受限于显示3海里的最大偏离并且飞行器实际的侧向位置误差开始超过3海里，则指针符 号将会向左或向右偏离或者受到最大物理范围的限制。当指针符号达到其3海里最大偏离 时，指针符号将改变外观，以向飞行员明确指示指针受限并且飞行器偏离航线超过3海里。 从而，在指针符号保持受限的同时，飞行员将开始纠正飞行器的航线。由于指针符号明确地 指示受限状态，消除了飞行员对于指针符号为何不动的任何不确定性。可以包括另外的仪器和/或显示装置，其与指针符号及其仪器协同操作，来显示 指针符号受限的程度和/或飞行器偏离航线的程度。本发明总体构思还可以在改进型设备中体现。在这种情形下，改进型设备可以不仅包括本发明总体构思，还可以包括备用电池、备用GPS和/或数据转换器，来使本发明总 体构思能够利用来自旧式机械指针及其仪器的布线。虽然本发明总体构思的示范性实施例是飞行器，但是本发明总体构思可以在其它 类型的交通工具中使用，例如水上、陆地和空间交通工具。本发明总体构思的实施例，包括但不限于符号体系、改变符号体系以表示包括超 出指示范围的和指示范围内状况的状态、处理用于控制符号体系的数据，和/或包括符号 体系所表示的传感数据的数据，可以被写成计算机程序，存储在计算机可读记录媒体上，并 由计算机读取和执行。该计算机可读记录媒体的示例包括磁存储媒体，例如ROM、软盘和硬 盘，光记录媒体，例如CD-ROM和DVD，以及诸如载波的存储媒体，例如通过因特网来传输。计 算机可读记录媒体还可以通过耦合的计算机系统网络来分发，使得计算机可读代码能够以 非集中式的方式存储和执行。如前面所述，本发明总体构思提供了一种装置和方法，其采用与现有培训和安全 方法一致的方式来保持传统导航偏离表示，但通过明确地指示指针超出指示范围并且并不 表示实际的准确偏离，消除了当导航指针位于完全受限的位置时产生的混乱。尽管示出并描述了本发明总体构思的示范性实施例，但是本领域技术人员将理 解，可以对这些示范性实施例进行改变，而不背离由所附权利要求及其等同物而限定的本 发明总体构思的原则和精神。
权利要求
一种电子显示仪器，用于显示飞行器航线偏离，所述仪器包括第一输入端，用于接收导航信息；第二输入端，用于接收位置信息；控制器，用于比较所述导航信息和位置信息以产生信号；以及输出端，用于通过将表示情况的符号显示在刻度盘上来传送所述信号，其中，所述表示情况的符号具有第一形式和第二形式，用于指示所述符号是否准确。
2.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述表示情况的符号对应于具有有限测量范围 的传统读出装置。
3.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述表示情况的符号可从第一末端移至第二末 端，所述第一末端和第二末端之间具有中心位置。
4.根据权利要求3所述的仪器，其中，如果所述表示情况的符号位于所述第一末端和 所述第二末端之间，则所述表示情况的符号为所述第一形式。
5.根据权利要求3所述的仪器，其中，如果所述表示情况的符号不位于所述第一末端 和所述第二末端之间，则所述表示情况的符号为所述第二形式。
6.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述第一形式指示所述表示情况的符号是准确 的，并且所述第二形式指示所述表示情况的符号是不准确的。
7.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述表示情况的符号是条形，所述第一形式是实 心形式的条形，所述第二形式是轮廓形式的条形。
8.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述位置信息被实时地显示。
9.一种使用电子显示仪器传送情况的方法，所述方法包括经由第一输入端接收导航信息；经由第二输入端接收位置信息；经由控制器比较所述导航信息和位置信息以产生可测量的情况；将所述情况采用符号显示在刻度盘上，所述刻度盘具有有限范围；以及根据所述情况是否可由具有所述有限范围的刻度盘测量来改变符号的外观。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括如果所述情况可由所述刻度盘测量，则显示第一形式的所述符号外观，如果所述情况 不可由所述刻度盘测量，则显示第二形式的所述符号外观。
全文摘要
一种装置和方法，其采用与现有培训和安全方法一致的方式来保持传统导航偏离表示，但通过明确地指示指针超出指示范围并且并不表示实际的准确偏离，消除了当导航指针位于完全受限的位置时产生的混乱。
文档编号G01C21/00GK101932909SQ200880103996
公开日2010年12月29日 申请日期2008年7月21日 优先权日2007年7月21日
发明者P·里昂 申请人:P·里昂