利用多点触摸深传感器的飞行器仪表光标控制的制作方法

利用多点触摸深传感器的飞行器仪表光标控制的制作方法
【专利摘要】提供飞行器和仪表系统。飞行器包括显示表面、至少一个投影仪、至少一个深传感器，以及控制器。显示表面配置成显示带有飞行器信息的图像。所述至少一个投影仪定向为将图像投影到显示表面上。所述至少一个深传感器配置成生成指示物体相对于显示表面的位置的信号。所述控制器配置成当由所述至少一个深传感器所生成的信号指示该物体正在触摸所述显示表面时生成任务。所述控制器还配置成基于由所述至少一个深传感器所生成的信号所指示的物体运动模式来生成任务。
【专利说明】利用多点触摸深传感器的飞行器仪表光标控制

【技术领域】
[0001] 该【技术领域】总体上涉及飞行器仪表，以及更具体地涉及具有用于在显示器上进行 光标控制的深传感器（deep sensor)的飞行器仪表。

【背景技术】
[0002] 随着现代航空的发展，对于日益增长的飞行包线和飞行员能力的要求不断增长。 为了有助于满足对飞行器和飞行员的这种要求，现代的飞行器包括令人注目的一系列显示 器、仪表和传感器，上述显示器、仪表和传感器设计成给飞行员提供预期用于增强飞行员能 力以及飞行器和乘客整体安全性的菜单、数据和图形选项。
[0003] 典型的飞行器驾驶舱包括采用旋钮和按钮来控制显示器的光标控制装置。该装置 通常设置在杆件或形似手柄且位于飞行员扶手上的设备上。虽然在现有飞行器中这些光标 控制装置已经够用，但尚有改进的余地。此外，由于现有光标控制装置安装于特定的杆件或 手柄上，因此不能满足飞行员在关于他或他首选的控制手方面的个人偏好。
[0004] 另一种驾驶舱构造采用嵌入有触摸传感器的触摸感应显示器。这些触摸感应显示 器往往笨重且昂贵。因此，当结合有这些触摸感应显示器时飞行器的成本和重量增加。
[0005] 因此，希望提供一种仪表系统，其具有增加的易用性以及减少的成本和重量。此 夕卜，本发明的其它期望特征和特性从随后对本发明的详细描述以及所附的权利要求结合附 图和本发明的该【背景技术】将变得清楚。


【发明内容】

[0006] 提供飞行器和仪表系统。根据一些实施例的飞行器包括显示表面、至少一个投影 仪、至少一个深传感器，以及控制器。所述显示表面配置成显示带有飞行器信息的图像。所 述至少一个投影仪定向为将图像投影到显示表面上。所述至少一个深传感器配置成生成指 示物体相对于显示表面的位置的信号。所述控制器配置成当由所述至少一个深传感器所生 成的信号指示该物体正在触摸所述显示表面时生成任务。所述控制器还配置成基于由所述 至少一个深传感器所生成的信号所指示的物体运动模式来生成任务。
[0007] 根据一些实施例提供一种飞行器。所述飞行器包括显示表面、深传感器，以及控制 器。所述显示表面配置成显示包括飞行器信息的图像。所述深传感器配置成输出指示所述 显示表面与物体之间距离的信号。所述控制器配置成基于物体相对于显示表面的位置来生 成任务。
[0008] 根据一些实施例提供用于运载工具的仪表系统。所述仪表系统包括显示表面、深 传感器，以及控制器。所述显示表面配置成显示包括运载工具信息的图像。所述深传感器 配置成输出指示所述显示表面与物体之间距离的信号。所述控制器配置成基于物体相对于 显示表面的位置来生成任务。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 通过参考结合附图考虑的下面的详细描述将更好地理解本发明，因此将容易地意 识到本发明的优势，在附图中：
[0010] 图1是根据一些实施例的用于飞行器的仪表系统的简化框图；以及
[0011] 图2是根据一些实施例的在包括图1所示仪表系统的飞行器中的驾驶舱的简化侧 视图。

【具体实施方式】
[0012] 下面的详细描述在本质上仅仅是示例性的，而并非意图限制应用和用途。如本文 所用，词语"示例性"意味着"充当示例、例子或例证"。因此，在本文中描述成"示例性的" 的任何实施例并不一定被解释成优于或胜过其它实施例。本文中所述的所有实施例是为了 使得本领域的技术人员能够实现或使用所公开的实施例而并非限制由权利要求所限定的 公开范围而提供的示例性实施例。此外，决不意图受到在前面的【技术领域】、【背景技术】、发明 内容、下面的【具体实施方式】部分或针对任何特定计算机系统而言所呈现的任何明示或暗示 理论的约束。
[0013] 在本文中，诸如第一、第二等关系词可单独使用以将一个实体或动作与另一个实 体或动作进行区分，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺 序。诸如"第一"、"第二"、"第三"等序数词仅仅代表着多个中的不同单个，而并不意味着任 何顺序或序列，除非由权利要求语言具体限定。此外，以下的描述提及"连接（connected)" 或"耦联（coupled)"到一起的元件或特征。如本文所用，"连接"可以指一个元件/特征直 接结合（joined)到另一个元件/特征（或与另一个元件/特征直接连通），而并不一定是 以机械的方式。类似的，"耦联"可以指一个元件/特征直接或间接结合到另一个元件/特 征（或与另一个元件/特征直接或间接连通），而并不一定是以机械的方式。然而，应当理 解的是，虽然在一个实施例中两个元件可被描述成"连接"，而在替代实施例中类似的元件 可"耦联"，并且反之亦然。因此，尽管本文所示的框图描述了元件的示例性布置，但是在实 际的实施例中可存在额外的中介元件、装置、特征，或组件。
[0014] 最后，为了简洁起见，在本文中可能不会详细描述涉及到计算机系统和计算机系 统（和系统的独立操作组件）的其它功能方面的常规技术和组件。此外，在本文中所包括 的各个附图中所示的连接线意图表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理耦联。应 该指出的是，在本公开的实施例中可存在许多替代性或附加的功能关系或物理连接。
[0015] 在如本文所公开的一些实施例中，飞行器包括具有深感应光标控制装置的仪表系 统。实施例允许省除旋钮和按钮光标控制装置以及具有嵌入式触摸传感器的显示器。在通 常情况下，使用正投影或背投影图像以及深感应红外线、超声波或视觉摄像机（例如，手势 传感器）的组合。投影仪或微型投影仪可在延伸跨越驾驶舱宽度的半透明连续玻璃表面上 生成图像。深感应摄像机输出指示投影屏幕何时被触摸到的信号，以及控制器确认投影图 像上的选择。
[0016] 现在参照图1，不出根据一些实施例的用于飞行器的仪表系统100的不例。仪表系 统100包括显示表面110、多个投影仪112、多个深传感器114,以及控制器116。
[0017] 所述显示表面110可为任何类型的显示表面，诸如投影屏幕、发光仪表、LED读出 器，或液晶监视器。在一些实施例中，显示表面110是显示从投影仪112所投影图像的连续 投影玻璃表面。在一些实施例中，显示表面110是不包括感应能力的光学表面。显示表面 110提供替代具有嵌入式触摸传感器的常规触摸屏监视器的成本更低且重量更轻的替代 品。此外，当与结合有基于旋钮和按钮的中控台的设计相比时，可以设计出重量更轻以及更 加整洁的飞行器驾驶舱。
[0018] 投影仪112配置成将图像120投影到显示表面110上。图像120可包括涉及到飞 行器操作的任何合适的飞行器信息，或将呈现给飞行员的其它信息。例如，图像120可包括 在主飞行显示器上提供的任何信息，诸如姿态信息、飞行轨迹、飞行速度、高度和自动驾驶 状态。在一些实施方例中，图像120显示表示外界地形（如果其可被看到）看起来将会是 什么样子的合成视景。
[0019] 在一些实施例中，投影仪112是设置于显示表面110后方的微型投影仪。例如，当 飞行员朝向飞行器前部看去时，投影仪112是当它们位于显示表面和飞行器前端部部分之 间时的背投影，如图2中所示。微型投影仪使用发光二极管或激光光源，并且有时被称为掌 上型投影仪、口袋式投影仪，或移动投影仪。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下 可使用用于将图像120投影到显示表面110上的任何合适的技术。在一些实施例中，可省 除投影仪112。例如，当显示表面110为液晶监视器时，就无需用于显示图像120的投影仪 112。
[0020] 传感器114是多点触摸手指手势传感器，其配置成输出指示飞行员的手指（或其 它物体）和显示表面110之间的距离以及手指与显示表面110之间的相对位置的信号。所 述信号还指示手指或其它物体与显示表面110之间的相对位置。传感器114安装在飞行器 的驾驶舱内，以便与朝向显示表面110的手指移动方向至少部分地对准，如图2中所示。在 一些实施例中，传感器114安装并配置成检测显示表面110的整个区域。深传感器114可结 合任何合适的技术，诸如光学、超声波、红外线，和电容技术。深传感器也可被称为深度传感 器或三维传感器。在一些实施例中，深传感器114可以是由以色列特拉维夫的PrimeSense 有限公司提供的三维传感器。
[0021] 在一些实施例中，传感器114配置成检测所述显示表面110和若干物体的每一个 之间的距离。例如，传感器114可配置成检测何时飞行员的食指和中指的每个均触摸到显 示表面110。然后可通过控制器116跟踪两个物体的相对运动并将其与手势库相比。当两 个物体的运动与库中手势匹配时，控制器116配置成生成与飞行器操作相关的任务。例如， 在一些实施例中，当用两个手指触摸显示表面110且两个手指在触摸显示表面110的同时 分开时，控制器116生成放大所显示图像120的一部分的尺寸的任务。
[0022] 可针对飞行器的两名飞行员中的每一名飞行员的不同的手势进行单独跟踪。例 如，一个或多个传感器114可配置成跟踪在位于第一飞行员座椅前方的显不表面110的一 部分前方的物体的运动，以及一个或多个其它传感器114可配置成跟踪在位于第二飞行员 座椅前方的显不表面110的一部分前方的物体的运动。在一些实施例中，单个传感器114 可跟踪在位于两个飞行员前方的显示表面110前方的物体的运动。应当理解的是，在不脱 离本公开范围的情况下，可以调节传感器114的数量和覆盖区域以不同于所示的那些。
[0023] 控制器116接收由传感器114所生成的信号，并产生与操作飞行器相关的任务，如 将在下面描述的那样。控制器可包括软件和硬件的任意组合。例如，控制器可包括专用集 成电路（ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的（共享、专用或成组的）处理 器和存储器、组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适组件。第一子控制器116A用 于接收从深传感器114所生成的指示物体与显示表面110之间距离的信号。第二子控制器 116B生成由投影仪112投影到显示表面110上的图像120。应该理解的是，在不脱离本公 开范围的情况下控制器116的操作可按所需分成更多或更少的子控制器。
[0024] 在一些实施例中，所生成的任务包括更改投影图像120和操纵飞行器中的飞行设 备。更改投影图像120的示例包括改变图像格式、所显示内容的大小、在显示表面110上所 显示内容的位置，以及在所显示的菜单中进行的导航。例如，当传感器114检测到物体触摸 显示表面并在显示于低头显示器（heads-down display)上的地图上方向上移动时，控制器 116可放大地图、缩小地图、移动地图、扩展地图显示的尺寸，或执行有关地图的其它功能。 可基于图像120的所需操作结合其它手势。因此可以直观和简单的方式定制和控制投影图 像 120。
[0025] 当多个物体触摸到所述显示表面110并在与起落架状态的读出器相关联的区域 处执行双重或复合手势时，操纵飞行设备例如可以包括降低或升高起落架。类似地，当飞行 员触摸到在图像120上与自动驾驶状态读出器相关联的显示表面110的一部分时，控制器 116可生成任务来激活或停用飞行器的自动驾驶系统。应该理解的是，在不脱离本发明范围 的情况下，可基于由深传感器114所生成的信号来由控制器116生成与传统光标控制装置 相关联的任何附加的或替代性的任务。
[0026] 现在参照图2,示出根据一些实施例的飞行器200的驾驶舱的侧视图。飞行器200 包括座椅210、挡风玻璃212,和仪表系统100的各个组件，其中类似的附图标记表示类似的 组件。座椅210面对挡风玻璃212和显示表面110。
[0027] 第一深传感器114A安装到面对显示表面110的座椅210,而第二深传感器114B安 装到面对显示表面110的飞行器舱顶。示出与显示表面110相隔距离222的手220。传感 器114AU14B安装成与朝向显示表面110的手220的移动方向至少部分地对准。换言之， 当手220朝向或离开显示表面110移动时，手220在相距传感器114AU14B的不同深度或 距离处。
[0028] 在一些实施例中，两个深传感器114A、114B提供在显示表面110的不同区域上方 的感测。在一些实施例中，深传感器114AU14B提供在显示表面110的相同区域上方的感 测以便提供冗余。可结合这种传感器冗余以便提高仪表系统100的感测能力的安全性、可 用性和可靠性。
[0029] 本文提供的实施例提供了优于现有系统的许多优点。例如，对于在显示器上显示 的菜单中的导航进行了改进，使其优于现有的指向和点击式、旋钮和按钮光标控制装置。这 些实施例可使用模拟单个玻璃驾驶舱的背投影或正投影的航空电子显示表面。通过省去对 显示器中的嵌入式触摸传感器以及扶手上的旋钮和按钮光标控制设备的需求，可以降低飞 行器的成本和重量。
[0030] 尽管已经在前面的详细描述中提出至少一个示例性实施例，但应该理解的是存在 大量的变型。还应当理解的是，一个示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例，且并不 旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将给本领域的技 术人员提供用于实施示例性的方便的路线图。应当理解的是，在不脱离如在所附的权利要 求中提出的本发明范围的情况下，可对示例性实施例中所述的元件的功能和布置进行各种 改变。
【权利要求】
1. 一种飞行器，包括： 显示表面，其配置成显示带有飞行器信息的图像； 至少一个投影仪，其定向为将所述图像投影到显示表面上； 至少一个深传感器，其配置成生成指示物体相对于显示表面的位置的信号； 控制器，其配置成： 当由所述至少一个深传感器所生成的信号指示该物体正在触摸所述显示表面时生成 任务；以及 基于由所述至少一个深传感器所生成的信号指示的物体运动模式来生成任务。
2. 根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述控制器还配置成基于由所述至少 一个深传感器所生成的信号生成控制飞行器飞行组件操作的任务。
3. 根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述控制器还配置成生成操纵图像的 任务，以便改变下述中的至少之一：图像格式、所显示内容的大小、在图像中所显示内容的 位置，以及在所显示的飞行器信息的菜单中进行的导航。
4. 根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，至少一个深传感器安装到驾驶舱中的 座椅和驾驶舱的舱顶的至少一个上。
5. -种飞行器，包括： 显示表面，其配置成显示包括飞行器信息的图像； 深传感器，其配置成输出指示所述显示表面与物体之间距离的信号；以及 控制器，其配置成当所述距离指示物体触摸到显示表面上时生成任务。
6. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述控制器还配置成基于由所述至少 一个深传感器生成的信号，生成控制飞行器飞行组件操作的任务。
7. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述控制器还配置成生成操纵图像的 任务，以便改变下述中的至少之一：图像格式、所显示内容的大小、在图像中所显示内容的 位置，以及在所显示的飞行器信息的菜单中进行的导航。
8. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述深传感器安装到飞行器驾驶舱的 舱顶上。
9. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述深传感器安装到飞行器驾驶舱中 的座椅上。
10. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述控制器还配置成基于所述物体的 手势模式来生成任务。
11. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，还包括配置成将图像投影到所述显示 表面上的投影仪。
12. 根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，还包括配置成将所显示的飞行器信息 投影到所述显示表面上的多个背投影的微型投影仪。
13. 用于运载工具的仪表系统，所述系统包括： 显示表面，其配置成显示包括运载工具信息的图像； 深传感器，其配置成输出指示所述显示表面与物体之间距离的信号；以及 控制器，其配置成： 基于物体相对于显示表面的位置来生成任务。
14. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，所述控制器还配置成基于由至少 一个深传感器所生成的信号，生成控制运载工具组件操作的任务。
15. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，所述控制器还配置成生成操纵图 像的任务，以便改变下述中的至少之一：图像格式、所显示内容的大小、在图像中所显示内 容的位置，以及在所显示的运载工具信息的菜单中进行的导航。
16. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，所述深传感器配置为安装到运载 工具的驾驶舱的舱顶上。
17. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，所述深传感器配置为安装到运载 工具中的座椅上。
18. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，所述控制器还配置成基于所述物 体的运动模式来生成任务，所述运动模式由所述深传感器所生成的信号来指示。
19. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，还包括配置成将图像投影到所述 显示表面上的投影仪。
20. 根据权利要求13所述的仪表系统，其特征在于，还包括配置成将所显示的运载工 具信息投影到所述显示表面上的多个背投影的微型投影仪。
【文档编号】G06F3/01GK104216511SQ201410231229
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】S·科梅纳雷斯, E·维施迈尔 申请人:湾流航空航天公司