飞行器驾驶舱中图形界面的监测方法和系统与流程

飞行器驾驶舱中图形界面的监测方法和系统本专利申请请求2011年12月1日提交的法国专利申请n°1161048的优先权，该专利申请通过援引加入。技术领域本发明涉及用于信息系统中与客户应用交互的图形界面，更特别地，本发明涉及飞行器驾驶舱信息系统中图形界面的监测方法和系统。

背景技术：
航空电子显示系统，亦称CDS(英文术语ControlandDisplaySystem(控制与显示系统)的首字母缩合词)近年来在其功能方面取得了重大发展。最初所述系统由简单的可视化系统(显示功能)构成，而今天这些系统允许与机组人员进行交互，特别是允许机组成员进行客户应用中定义的操作，也就是说，通过如键盘的输入及选择部件和轨迹球类型的指向装置，控制这些操作。图1示意地说明飞行器驾驶舱中控制和显示硬件配置的体系结构。如所示的，硬件配置100包括：至少一个计算机105，所述计算机装有图形对象显示管理服务器(CDS)，图形对象显示管理服务器通过如以太网Ethernet或者ARINC429的通信网络连接至航空电子系统110，航空电子系统110包括所谓客户航空电子应用；至少一个屏幕115，例如，LCD(英文术语LiquidCrystalDisplay(液晶显示屏)的首字母缩合词)屏幕；特别是若该屏幕不是敏感的，则包括输入及选择部件120，亦称KCCU(英文术语KeyboardandCursorControlUnit(键盘与光标控制装置)的首字母缩合词)。所述输入及选择部件120，例如，通过专用网络125连接到CDS105，该专用网络可以是CAN(英文术语ControllerAreaNetwork(控制器局域网)的首字母缩合词)类型。图形对象显示管理服务器包括外围输入设备的事件管理器106、和显示管理器107，用于根据与机组人员例如驾驶员的交互和客户应用的指令来管理图形界面的显示。客户应用的图形界面或“人机界面”尤其可以由交互基本图形对象(按钮、输入域、菜单等)决策树定义，基本图形对象同样以英文名称“微件(widgets)”已知，它们本身在基本图形对象本地库108内部被定义。该决策树以层级方式从称为“层(calque)”(或“layer”)的根部对象起、直至要在整个第一平面显示的图形对象，来组织图形对象，根部对象规定专用于客户应用以绘制其人机界面的显示面。每个微件都从显示管理器107获得其可以在上面描画的图面，因此构成客户应用的人机界面。这些微件可以是交互的，就是说，它们可以接收机组人员的动作和对这些动作作出反应。ARINC661是规定CDS105和航空电子系统110之间的界面的标准。按照ARINC661，基于定义组成这些屏幕的微件的决策树的结构的名为DF(definitionfile或fichierdedéfinition：即指“定义文档”)的二进制文档，使驾驶舱的每个图形界面具现化。图2示出按照ARINC661的微件决策树的第一实施例。如图所示，例如，航空电子系统110执行如飞行管理应用的应用程序，应用程序的参数可以由机组成员改变和/或显示。图3表示图1上所示的电子飞行仪表系统(EFIS，表示“ElectronicFlightInstrumentSystem”)的命令面板(图形界面)用的微件决策树的一个示例。这样一个命令面板允许控制用于EFIS显示器的若干参数。因而，这些参数可以从航空电子系统传递到负责将它们显示到屏幕115上的CDS105。若驾驶员想改变一数值或致动一元件，他通过输入及选择部件120在显示的图形界面上(在显示的微件上)进行交互，以便将其选择和必要时将其改变。这时，Cl交互命令通过输入及选择部件120被传输到CDS105的事件管理器106，以便进行这个选择和/或改变。继而改变后的数值通过CDS被传输(“事件”消息)到航空电子系统，航空电子系统则可以利用它。同时，元件的显示可以通过基于Cl交互命令产生显示指令来进行更新。由航空电子系统110的客户应用改变的数值的使用，可以导致图形界面上显示的变化。因此，CM更新命令或消息重新被传递到CDS105，以用新参数(“set_parameters(设置参数)”)更新在屏幕115上的显示。这个CM命令特别是用其唯一的识别符识别要更新的微件，允许产生相应的显示指令。因此，CDS可以被视为来自航空电子设备的数据的显示资源。CDS与航空电子设备交换信息，以便更新所显示的元件并把事件告知机组成员。ARINC661还定义了航空电子系统110和CDS105之间的通信协议，其允许航空电子系统把这些CM变化从微件发送给CDS，以及允许CDS把Cl用户事件送回给航空电子系统。作用于控制图形界面的某些动作，若它们在其使用范围外进行或若它们证实是有缺陷的，则可能对飞行器乘客或飞行器的完整性有影响。下表说明某些可怕的故障：错误和不合时宜的控制，以及错误和不合时宜的显示。表1建立对客户应用的全部功能即全部微件的监测，可被证实是困难的，特别地这是由于对处理资源的需求较高。事实上，按照应用，微件数目可被证实是很大的，而会影响飞行器乘客及飞行器完整性的微件数目却相对较小。例如，对于飞行管理系统(FMS，代表“FlightManagementSystem”)的图形界面，在该界面的3500个构成微件中，不到10个微件证明是关键的。同样，对于最大飞行高度(plafond)面板，在图形界面的总共400个构成微件中，不到20个微件是关键的。另外，微件之间存在交互，典型地，一个亲代微件对其多个子代微件的状态，使得对来自客户应用的命令流的监测被证实比对独立取用的每个微件的简单监测复杂得多。图4在子代微件W3的状态取决于其亲代微件W1和W2接收到的命令1和2的示例中，说明这种影响。因而对微件W3的监测需要对微件W1和W2的监测。因此，这个依赖关系一般要求对一组微件进行监测。另外，按照ARINC661的命令流交换协议可以不定义命令相对于彼此的布置，而几个命令可以改变微件同一参数的状态(另外必要时，按照微件状态以不同的方式)。为面对这种监测复杂性，最近十来年使用的驾驶舱显示和控制系统，将用户交互限于所谓非关键的功能或微件，其较糟糕的后果不过是增加驾驶员工作负荷，而不会影响飞行器乘客及飞行器的完整性。这个限制源于在图形界面或屏幕上将交互区域限于仅一些对应于非关键功能的区域。换句话说，图形界面是不同质的，这在于：该图形界面同时具有一些可以由输入及选择部件120(非关键微件)访问的区域、和所述部件120的使用被禁止的其它区域(关键微件)。然而今天，有一个目标是把这种交互性扩展到关键功能和关键微件。已经能提出几种解决方案，例如，如在公开文献FR2931329中描述的设置消息确认请求。但是，这种建议不大实用，因为它极大地依赖于CDS的硬件和软件体系结构，仅仅局限于某些预先定义的命令。

技术实现要素：
本发明允许弥补前面所述缺点中的至少一个。尤其地，本发明旨在一种对飞行器驾驶舱信息系统中图形界面进行监测的方法和系统。特别地，本发明旨在对图形界面的监测，图形界面显示用以(通过触摸屏或者与键盘和鼠标类型的输入及选择部件相组合的简单屏幕)与客户应用进行交互，其由交互基本图形对象或“微件”的决策树进行定义。因此，本发明旨在飞行器驾驶舱信息系统中图形界面的监测方法，所述监测方法包括基于组成图形界面的交互图形对象决策树的客户应用图形界面的显示，所述监测方法的特征在于它还包括下列步骤：-获得以树形图的方式组织的多个交互图形对象；-建立和添加至少一个定义所谓关键图形显示区的新交互图形对象于所获得的决策树；-改变所获得的决策树的至少一个所谓关键交互图形对象的树形图依赖关系，以便使之变得依赖于定义关键区的新交互图形对象；和-对归于关键区的仅仅关键图形对象进行所谓关键监测。由于建立了关键图形对象与之直接连接的关键区，因此按照本发明的方法允许优化待监测的关键图形对象(微件)。因此，关键监测的外围限于该区域，而对于其他图形对象(即非关键对象)所接收的命令则不大重要。应该注意的是，至于了解一个图形对象是否关键以将其包括到这个关键区中的决定，可以预先地由在这方面经过培训的用户、例如安全负责人，特别是按照如上所述的对象之间的互相依赖性，手动地实现。另外，该关键监测变得独立于图形界面的初始体系结构，因为决策树是按照图形对象的关键性调整的。因此，按照本发明的关键图形对象(功能)的有效监测的获得，允许使交互图形界面变为容许CDS或者容纳客户应用的航空电子系统的可能差错。这种方法是一般性的，可以应用于监测任何飞行器系统的图形界面。应该指出，决策树的其他对象也可以受到比所谓关键监测程度较低的(也就是说，例如，需要较少资源的)(非关键)监测，即便优选地它们不受任何监测。有利地，定义关键区的所述新交互图形对象直接关连到所述决策树的根部。因此，把受监测的关键图形对象与其他非关键对象完全隔离。这时会发现监测的进行得以简化。此外，优选地，建立的所述新交互图形对象定义关键图形区，该关键图形区对应不同于非关键图形对象显示面的显示面。显示中的这个分离允许简化用户通过输入及选择部件对显示的交互命令的处理。按照一个特定的特征，所述建立的新交互图形对象优选地包括标准ARINC661的面板对象，所述关键图形对象关连到该面板对象。“面板”对象事实上具有这样的优点：定义矩形显示区，其他对象，在这种情况下是关键图形对象，可在该矩形显示区内进行描绘。此外应该指出，该对象的“Parentldent(亲代识别符)”属性可以设置为0，以便如上所述把该面板对象直接连接至决策树的根部。按照本发明的一个实施方式，该方法还包括这样的分选步骤：在所接收的针对决策树的交互图形对象的命令中，在针对关键图形对象的所谓关键命令和针对其他所谓非关键图形对象的命令之间进行分选；而只对关键命令进行关键监测。所接收的命令的这个预先的分离，允许减少按照本发明的关键监测所需要的资源。例如，用户的交互命令，可以基于当在键盘上进行输入时指针(鼠标、触摸屏)相对于工作(例如处于编辑状态)图形对象或者所述关键区的显示面的定位进行识别。来自用户(通过显示的图形界面)与之交互的客户应用的命令可以容易地，例如根据它们所包含的图形对象识别符，进行分选。按照本发明一个特定的实施方式，对关键图形对象的关键监测包括：对于针对关键图形对象的所接收的命令，在响应所接收的命令的关键图形对象的输出消息、与监测模块基于所接收的命令确定的理论输出消息之间进行比较；还包括：在比较结果为否定的情况下产生出错消息。按照一个特定的特征，关键图形对象是这样的信息对象：它除对应关键图形对象的固有功能的功能块外，还包括进行所述比较用的控制块。因而，该控制块是监测模块的一个构成元件。因此，按照这种配置，关键对象在其控制中是自主的。特别地，关键图形对象的控制块包括：简化功能块，用于实现所述关键图形对象的功能的简化功能；和比较器，用于把所述简化功能块的输出与所述功能块的相应输出进行比较。这种布置允许获得成本较低的控制。事实上，通过采取对象功能的简化，其控制所需要的资源减少。特别是，该简化功能可以局限于希望保证的属性，还不考虑意义较小的属性(例如，图形渲染，如当鼠标指针飞越一个对象时聚焦该对象)。按照本发明的一个实施方式，该方法还包括这样的识别步骤：从配置文档出发，在决策树的图形对象中识别已变得或有待变得取决于新图形对象的关键图形对象。该配置文档尤其可以附加到上述DF文档。在变型中，该方法还包括这样的识别步骤：从专用于关键图形对象的识别符范围出发，在决策树的图形对象中识别已变得或有待变得取决于新图形对象的关键图形对象。这种布置易于实现，需要用于识别这些关键图形对象的资源较少。关键图形对象的识别在其关连到建立的新图形对象时，是有用的，而且还用以分选所接收的命令，使得只处理针对要受到监测的关键对象的命令。按照本发明的一个实施方式，基于决策树的交互图形界面的显示包括：执行与非关键图形对象相关的显示指令的第一步骤，接着是执行与关键图形对象相关的显示指令的第二步骤。这里，一组非关键图形对象在一组关键图形对象之前显示。因此该显示是有顺序的，从而可以保证任何非关键对象都不会显示于关键显示区上方。这种布置有助于简化由用户启动的交互命令的分离处理。在变型中，该方法还包括下列步骤：-检测是否至少一个非关键图形对象至少部分地重叠于(也就是在上方)包括关键图形对象的关键图形区上显示；和-在重叠持续期间禁止用户与关键图形对象的交互功能。这种布置提供关键功能的高度安全级别。事实上，只对关键图形对象进行的监测模块可以不必了解存在重叠的非关键对象的类型及存在。因而，存在这样的危险：这些模块所处理的信息可能被非关键对象的存在所污染。因此，本布置通过禁止交互来避免这种情况。因此，还可以禁止对关键图形对象的监测。特别地，该方法还包括检测到重叠时启动倒计时的步骤、以及在倒计时到期时产生报警消息的步骤。因此，可以容易地通知用户以移开重叠的非关键图形对象，因而重新找到一组关键功能。倒计时的进行允许随时间限制所谓关键功能的无法访问，而如果必要，在飞行器中主张访问该组功能。倒计时可以持续约几秒。按照另一个特定的特征，重叠检测包括当更新图形界面显示(特别是最初显示)时更新深度表的步骤，所述深度表对于每个显示象素都存储位于该象素处的最浅图形对象的深度；重叠检测还包括这样的步骤：确定属于关键图形区、同时其存储于所述深度表中的深度对应非关键图形对象的象素。本发明的目的还在于提出：计算机程序，其包括一些指令，当所述程序在计算机上执行时，这些指令适于实现上述方法的每一个步骤；包括适于实现上述方法的每一个步骤的部件的系统；以及包括这种装置的飞行器。该计算机程序、该系统和该飞行器所带来的优点与上述优点相类似。特别地，本发明还涉及飞行器驾驶舱信息系统中图形界面的监测系统，所述监测系统包括显示模块，用于控制基于组成所述图形界面的交互图形对象决策树的客户应用图形界面的显示，该监测系统的特征在于，它包括：-用于获得以树形图的方式组织的多个交互图形对象的部件；-定义要监测的关键图形区的模块，用以建立和添加至少一个定义所谓关键图形显示区的新交互图形对象于所获得的决策树，以及用以改变所获得的决策树的至少一个所谓关键交互图形对象的树形图依赖关系，以便使之变得依赖于定义关键区的新交互图形对象；和-关键图形对象的监测模块，用以对归于关键区的仅仅关键基本图形对象进行所谓关键监测。有利地，该定义模块布置用于把定义关键区的所述新交互图形对象直接关连到所述决策树的根部。此外，该定义模块布置用于通过所述建立的新交互图形对象，定义关键图形区，关键图形区对应不同于非关键图形对象的显示面的显示面。按照一个特定的特征，建立的新交互图形对象优选地包括所述关键图形对象关连到的标准ARINC661的面板对象。按照本发明的一个实施方式，该系统还包括命令分选模块，用于在所接收的针对决策树交互图形对象的命令中，在针对关键图形对象的所谓关键命令和针对其他所谓非关键图形对象的命令之间进行分选；监测模块只对关键命令进行操作。按照本发明的一个特定的实施方式，该监测模块包括：-理论确定模块，用以基于针对关键图形对象的所接收的命令确定所述关键图形对象的理论输出消息；-比较器，用以对于这个所接收的命令，把关键图形对象响应所接收的命令的输出消息与理论输出消息加以比较；和-在比较结果为否定的情况下产生出错消息的模块。按照一个特定的特征，关键图形对象是这样的信息对象：它除对应关键图形对象的固有功能的功能块外，还包括进行所述比较用的控制块。特别地，关键图形对象的控制块包括：固有的理论确定块，用于实现所述关键图形对象的功能的简化功能；和固有的比较器，用于把所述理论确定模块的理论输出消息与所述功能块的相应输出进行比较。按照本发明的一个实施方式，基于决策树的交互图形界面的显示模块配置成：首先控制与非关键图形对象相关的显示指令的执行，接着控制与关键图形对象相关的显示指令的执行。在变型中，该系统还包括：-检测模块，用以检测至少部分地重叠于包括关键图形对象的关键图形区上显示的非关键图形对象；和-禁止模块，用以在重叠持续期间禁止用户与关键图形对象的交互功能。特别地，禁止模块配置用于检测到重叠时启动倒计时，以及在倒计时到期时产生报警消息。按照另一个特定的特征，该检测模块基于一个深度表检测对象重叠，所述深度表对于每个显示象素，都存储位于该象素处的最浅图形对象的深度。附图说明本发明的其他的优点、目标和特征从对以下参照附图作为非限制性示例的详细描述中将会体现出来，附图中：-图1示意地表示飞行器驾驶舱中控制和显示硬件配置的体系结构；-图2示出按照标准ARINC661的微件决策树的一个实施例；-图3示出对应于图1所示的图形界面的微件决策树的另一个实施例；-图4示出所接收的命令后的微件决策树的微件之间的影响；-图5以逻辑图的形式表示本发明一个实施方式的一般步骤；-图6示意地示出在微件决策树内部按照本发明的关键图形区域的建立；-图7以功能框图的形式示出包含按照本发明的功能的CDS；-图8表示包括关键微件的EFIS的控制面板；-图9表示图8的EFIS界面用的按照本发明的微件决策树的一个实施例；-图10示出按照本发明的一个实施方式的借助于虚拟链接进行命令的分离；-图11示出按照本发明的一个实施方式的通过过滤进行命令的分离；-图12示出按照本发明的一个实施方式的通过微件顺序显示进行的微件显示分离；-图13示出在无重叠(13a)和在有重叠(13b)的情况下，按照本发明的关键微件和非关键微件之间的竞争显示管理机制；-图14示出利用图元微件描画的PFD(代表“PrimaryFlightDisplay，即主飞行显示屏”)的图形界面的折中实施方式；-图15示出按照本发明的可自动测试微件的概念；-图16示出按照本发明通过可自动测试微件监测客户应用所发送的控制流；-图17示出按照本发明通过可自动测试微件监测用户交互命令流；-图18示出来自ARINC661的“PushButton(按钮)”微件的按照本发明的可自动测试微件的一个特定情况；-图19示出图18的可自动测试微件内部的比较结构；和-图20示出适于实现本发明的某些步骤、特别是关键微件监测步骤的硬件体系结构的一个示例。具体实施方式为有效地监测基于交互图形对象决策树显示的一个图形界面的这些交互图形对象即“微件”，本发明借助于引入该决策树中的新的图形对象，在一组图形对象中分离出所谓关键图形对象(要监测的图形对象)组。该新的图形对象旨在定义单独的要监测的关键图形区。因此，唯有的关连到该新的图形对象的关键图形对象可以受到监测，由此避免考虑其他的所谓非关键的图形对象。此外，本发明把对客户应用的约束减到最小，如在下文中将要看到的。在CDS105中的尤其包括监测软件的监测系统，实施如下文将要描述的按照本发明的监测方法。如图5所示，按照本发明的客户应用监测方法包括获得以树形图方式组织的多个交互图形对象的步骤500。这尤其是涉及定义所考虑的客户应用人机界面的微件树。例如，步骤500在于获取客户应用的DF二进制文档。按照本发明的监测方法在步骤510通过设置监测关键图形区来继续。为此，监测系统(在步骤512)确定关键图形对象在所获得的决策树内的存在，必要时获得对关键图形对象的识别。这些关键图形对象，例如通过列出被视为关键的对象的识别符的关键微件的配置文档，可以预先被定义。该配置文档的建立可以按照如以上图4所示的图形对象之间的互相依赖关系和与图形对象相关联的功能的关键性的考虑，由操作者手动实现。作为示例，该配置文档可以附于决策树的DF定义文档。在基于实现如下文中所述的可自动测试微件的变型中，仅有配有内部控制块和在所获得的决策树中存在的图形对象，被识别为关键图形对象。在这里要提醒一下，对每个图形对象的定义都储存在微件库108中。因此，对于列入DF文档中的每个图形对象，监测系统将通过探测所述库108决定它是否是可自动测试类型的，在是可自动测试类型的情况下，则该对象被认为是关键的。一旦确定了存在关键对象，则在步骤514，该监测系统就建立一个关键图形显示区。当然，可以创建多个关键图形区，例如在可在步骤512确定几组关键图形对象的情况下。在库108中可用的图形对象中，监测系统搜索一个允许定义显示面并具有为其他图形对象亲代能力的图形对象。事实上，如下文将要描述的，关键图形对象将关连到定义关键图形区的新的图形对象。因此，通过这个新的图形对象，定义可以容易与其余显示(也就是非关键图形对象的显示)隔开的显示面。这时，这个建立的新的图形对象加入在步骤500获得的决策树，因此实际上定义了客户应用的人机界面中的新的关键显示面。特别地，为最大限度地把这个新的关键面与其余非关键图形对象分离，该建立的新的图形对象直接联系至决策树的根部。接着在步骤516，该监测系统改变关键交互图形对象的树形依赖关系，以便使它们取决于建立的并定义该关键区的新的图形对象。事实上，建立的新的图形对象可以是一个亲代，可以将若干个需要对其进行监测的子代图形对象即关键对象联系到该新的图形对象。图6说明设置监测关键图形区的步骤510。例如，步骤512允许在所获得的决策树中(该图上部)把微件Wi和Wj识别为是关键微件。则步骤514建立两个新微件Wy和Wz，用以定义两个新的关键显示区。这两个新微件直接关连到树的根部W0。最后，在步骤516，把两个关键微件Wi和Wj关连到两个建立的新微件即分别为Wy和Wz，使得把这些关键微件Wi和Wj包括在两个新的关键显示区中。在变型中，可以只设置单一微件Wy来接收Wi和Wj。该方法实现起来简单并对客户应用施加的约束很少(例如，以独立于其余页面的方式管理这些关键微件的必需性，如在下述的图10情况中所说明的)。回到图5，基于在步骤516结束时获得的经过改变的决策树，CDS105在屏幕115上描画和显示客户应用的IHM界面(步骤520)。这个传统的操作在于：考虑在步骤514建立的新的图形对象和在步骤516得出的新的依赖关系，从库108出发，将DF文档的每个图形对象具现化(instancier)。优选地，在具现化时，关键图形对象(因此变得取决于建立的新关键图形区的图形对象)关联于属于识别符数值的专门范围的独有的识别符。这允许容易识别针对这些图形对象的命令、因此是要监测的命令。一旦显示了IHM图形界面，该监测系统便对该图形界面进行所谓关键的监测(步骤530)。特别地，仅有关连到该个关键区(或者该多个关键区)的关键图形对象被监测。当然，本发明可以应用于实施两个(甚至更多的)监测级别的情况。按照本发明的机制实现最具约束性的(就是说，关键的)监测，而其他监测级别施加于本发明意义上的非关键图形对象。步骤530包括两个步骤：一个步骤532，用来分离输入命令(Cl，CM)和输出命令(例如，显示指令)，以便识别针对或者涉及关键图形对象的、因而需要监测的命令；和另一个步骤534，用以保证对监测外围、也就是关键图形区的有效监测。命令分离步骤532部分地在于：在所...