在地面操作期间显示避障信息的系统和方法
【专利摘要】一种用于帮助飞行员感知相对于飞机特征的障碍物的系统和方法。示例性的处理器36、50从安装在飞机特征(例如，灯模块30)中的一个或多个传感器26接收传感器信息，基于接收到的传感器信息或数据库信息确定是否至少一个障碍物位于预定义的视场内，并且生成图像。该图像包括具有至少一个表示飞机翼尖的特征的本机图标以及与确定的至少一个障碍物相关联的至少一个标志。显示器设备54呈现了生成的图像。显示器设备呈现了第一感测覆盖区域的尖端，其邻近与左翼相关联的一个翼尖特征，并且呈现了第二感测覆盖区域的尖端，其邻近与右翼相关联的一个翼尖特征。在至少一个覆盖区域内呈现所述标志。
【专利说明】在地面操作期间显示避障信息的系统和方法
【背景技术】
[0001]由国家运输安全委员会(NTSB)提供的证据表明:地面操作由于翼尖与在机翼轨道上物体的碰撞威胁而表现出重大的损害危险性。在NTSB数据库中确定的地面事故的三个主要原因为:
(1)未能保持足够的视觉瞭望，
(2)未能感知机翼与障碍物之间的距离，以及
(3)未能保持所需的间隙。
【发明内容】
[0002]本发明提供了一种用于帮助飞行员感知相对于飞机翼尖的障碍物的系统和方法。示例性的处理器从安装在一个或多个翼尖灯模块中的一个或多个传感器接收传感器信息，基于接收到的传感器信息确定是否至少一个障碍物位于预定义的视场内，并且生成图像。该图像包括具有至少一个表示飞机翼尖的特征的本机图标以及与所确定的至少一个障碍物相关联的至少一个标志。显示器设备呈现了生成的图像。实施方式的其它示例可以包括在飞机不同的机体部位上的安装，从而以360度围绕飞机进行覆盖。
[0003]在本发明的一个方面，生成的图像包括第一感测覆盖区域和第二感测覆盖区域。显示器设备呈现了第一感测覆盖区域的尖端，其邻近至少一个与飞机左翼相关联的翼尖特征，并且呈现了第二感测覆盖区域的尖端，其邻近至少一个与飞机右翼相关联的翼尖特征。在至少一个覆盖区域内呈现所述标志。
[0004]在本发明的另一个方面，锥形和本机图标以一对一的关系呈现，并且覆盖区域和本机图标以两个不同的距离分辨率之一来呈现。
[0005]在本发明的又一个方面，所述至少一个标志包括唯一描绘了至少一个覆盖区域的距离线或其它类型的图标。该唯一描绘的距离线对应于包括在接收到的传感器信息中的障碍物的距离信息。
[0006]在本发明的又另一个方面，所述至少一个标志包括位于至少一个覆盖区域中的距离值。该距离值对应于包括在接收到的传感器信息中的障碍物的距离信息。
[0007]在本发明的进一步方面，存储器存储机场设施信息。基于接收到的传感器信息或存储的机场设施信息中的至少一个，所述至少一个标志包括至少一个确定的障碍物的至少局部轮廓。将该至少局部轮廓呈现在至少一个覆盖区域内。
[0008]在本发明的又进一步的方面，生成的图像包括第一分区，其与飞机外的第一区域相关联，该第一区域为如果在其中检测到障碍物，则飞机基于当前的飞机航向将避免接触的区域；以及第二分区，其与飞机外的第二区域相关联，该第二区域为如果在其中检测到障碍物，则飞机基于当前的飞机航向将很可能与障碍物相撞的区域。
[0009]在本发明的再进一步的方面，从本机图标的左翼尖开始呈现第一分区的第一部分和第二分区的第一部分。从本机图标的右翼尖开始呈现第一分区的第二部分和第二分区的
第二部分。[0010]在本发明的又再进一步的方面，基于传感器信息，所述至少一个标志包括以第一格式呈现在一个分区部分中的最近障碍物图标。基于传感器信息，所述至少一个标志包括以第二格式呈现在一个分区部分中的次最近障碍物图标。
[0011]仍在本发明的又再进一步的方面，基于传感器信息，所述至少一个标志包括在第一分区中的最近障碍物图标，其以第一格式呈现在第一分区的一个分区部分中。基于传感器信息，所述至少一个标志包括在第二分区中的最近障碍物图标，其以第二格式呈现在第二分区的一个分区部分中。
[0012]在本发明的另一方面，基于当前的飞机速度和航向，处理器确定每个翼尖的轨道。生成的图像包括基于确定的相关联翼尖轨道生成的第一翼尖航线；以及基于确定的相关联翼尖轨道生成的第二翼尖航线。翼尖航线基于距离或时间值中的至少一个。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]参考以下附图，在下文中详细描述了本发明的优选和替换的实施例；
[0014]图1为根据本发明的实施例形成的示例性系统的框图；
[0015]图2为根据本发明的实施例形成的飞机机身的前视图；以及
[0016]图3—17为由图1所示的系统生成的示例性移动地图图像的屏幕截图。
【具体实施方式】
[0017]在一个实施例中，如图1所示，示例性的机场地面防撞系统(ASCAS) 18包括在飞机20上的组件，并且可以包括从飞机20上移除的组件。飞机20包括传感器(例如发射器/传感器(即，雷达))26，该传感器26包括在飞机灯模块30中。灯模块30还包括导航/航行灯34、处理器36和通信设备38。传感器26通过通信设备38 (有线或无线)与一个或多个用户界面(UI)设备44-48进行通信。
[0018]在一个实施例中，UI设备44-48包括处理器50(可选的)、通信设备(有线或无线)52和一个或多个报警设备(显示器54)。基于传感器导出并处理的信息，飞行员和/或地勤人员(拖车司机、翼尖监护员等)的UI设备44-48提供了音频和/或视觉提示(例如，通过耳机、平板PC等)。
[0019]基于来自传感器26的信息，Π设备44-48提供以下功能的某些或全部:检测和追踪侵入者、评估威胁和划定威胁优先级、呈现威胁图像以及宣布并确定动作。一旦已经产生与检测相关联的警报，如果在牵引状况下，则接着由飞行员或拖车司机手动地执行，或由自动系统(例如，自动制动器)自动地执行防撞动作(例如，使飞机停止、避开侵入者等)的执行。
[0020]在一个实施例中，由在传感器级处的处理器36和/或在UI设备44-48处的处理器50完成对传感器信息的处理。
[0021]在一个实施例中，通过与广播式自动相关监视/广播式交通情报服务(ADS-B /TIS-B)、与关于车辆/飞机/障碍物的机场/航线信息(例如，通过WiMax)，以及与由使用通信设备52的各自的设备接收的机场移动地图、合成视觉系统/增强视觉系统/综合视觉系统(SVS / EVS / CVS)相集成来改善状况感知。
[0022]在一个实施例中，本发明通过分析飞行计划和滑行许可信息，以及存储在存储器60中或通过通信设备52从源头接收的机场建筑/障碍物数据库，来减少误报警。
[0023]包括在机翼和机尾导航灯模块中的传感器26提供了几乎完全覆盖飞机20的传感器。全覆盖可通过在策略地位于飞机20上的其它灯中放置传感器来达到。
[0024]本发明通过以下设备为不同利益相关者提供不同的Π设备:电子飞行包(EFB) /主飞行显示器(PFD) /多功能显示器(MFD) /给飞行员的导航显示器、给拖车司机的EFB /耳机、给翼尖监护员的耳机等。
[0025]飞行员和拖车司机以听觉地、视觉地和/或触觉地方式被警报。例如，在EFB显示器上呈现的视觉警报示出了飞机翼尖轮廓或任何障碍物的高亮显示——见下图为例。听觉警报可以通过现存的安装设备，诸如:对讲机或其它警告电子设备或者可能的机组报警系统(CAS)。
[0026]在翼尖和机尾处包括的传感器26的视场(FOV)提供了飞机附近的理想覆盖。FOV参数从典型事故的几何学以及功能要求导出。飞机周围的盲点基于一个候选技术(雷达)的FOV以及与将雷达放置在机翼/机尾导航灯模块30内侧的相关联约束。取决于在哪里放置传感器26，其它FOV是可能的。
[0027]在一个实施例中，基于最大和最小的停止距离来评估传感器FOV的阈值。
最大距离:
?制动动作由飞机执行。
?飞机以16m / s的地面速度移动，其对应于最大假定滑行速度。(可以使用其它阈值滑行速度)
?飞机在湿差的跑道上移动，该湿差的跑道具有对应的飞机制动系数μ B=O- 3。(制动摩擦系数根据目前污染物而变化)
?飞机产生零升力。
?假定没有打滑。
最小距离:
?制动动作由飞机执行。
?飞机以1.4m / s的地面速度移动，其对应于飞机被向后推的速度(例如，人快速步行)(可使用其它速度)。
?飞机在湿差的跑道上移动，该湿差的跑道具有对应的飞机制动系数μ B = 0.3(取决于地面条件)。
?飞机产生零升力。
?假定没有打滑。
[0028]飞机制动系数(vB)包括在制动下汇总作用在轮子上的减速力的系数。在一个实施例中，μ B = Fbraking/ (mg-L)。这些量为=Fbraking-制动力，m-飞机质量,L-升力，g-重力加速度。飞机制动系数不相当于轮胎对地面的摩擦系数。估计的飞机制动系数是包括一切的术语，其包含由于跑道表面、污染物以及飞机制动系统(例如，防滑效率、制动器磨损)而带来的影响。
[0029]执行校正动作的结果时间从做功和物体能量之间的关系导出。做功定义为:
W=Fbrakingd(D
其中
【权利要求】
1.一种用于飞机(20)的系统，该系统包括: 处理器(36、50)，配置为 从安装在翼尖灯模块(30)、机身、发动机罩、起落架或机尾组件的至少一个中的一个或多个传感器(26)接收传感器信息， 基于接收到的传感器信息确定是否至少一个障碍物位于预定义的视场内；以及 生成图像，该图像包括: 本机图标(82)，包括至少一个特征，该至少一个特征表示飞机的所述至少一个翼尖灯模块、机身、发动机罩、起落架或机尾组件； 以及 至少一个标志(90)，与确定的至少一个障碍物相关联；以及显示器设备(54)，被配置为呈现所述生成的图像。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述生成的图像包括第一感测覆盖区域(84)和第二感测覆盖区域(86)，其中显示器设备呈现了所述第一感测覆盖区域的尖端，其邻近至少一个与所述飞机的左翼相关联的特征，并且呈现了第二感测覆盖区域的尖端，其邻近至少一个与所述飞机的右翼相关联的特征， 其中，在至少一个所述覆盖区域内呈现所述至少一个标志。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述覆盖区域和所述本机图标以一对一的关系呈现，并且所述覆盖区域和所述本机图标以至少两个不同的距离分辨率之一呈现。
4.根据权利要求.2所述的系统，其中，所述至少一个标志包括唯一描绘了至少一个所述覆盖区域的距离特征，其中，所述唯一描绘的距离特征对应于包括在至少一个所述接收到的传感器信息或所述存储的信息中的障碍物距离信息。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个标志包括位于至少一个所述覆盖区域中的距离值，其中，所述距离值对应于包括在所述接收到的传感器信息中的障碍物距离信息。
6.根据权利要求2所述的系统，进一步包括: 存储器(60)，被配置为存储机场设施信息， 其中，基于至少一个所述接收到的传感器信息或所述存储的机场设施信息，所述至少一个标志包括所述至少一个确定的障碍物的至少局部轮廓， 其中，在至少一个所述覆盖区域内呈现所述至少局部轮廓。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述生成的图像包括: 第一分区(126)，其与所述飞机外的第一区域相关联，所述第一区域为如果在其中检测到障碍物，则所述飞机基于当前的所述飞机航向将避免接触的区域；以及 第二分区(128)，其与所述飞机外的第二区域相关联，所述第二区域为如果在其中检测到障碍物，则所述飞机基于当前的所述飞机航向将很可能与障碍物相撞的区域， 其中，所述第一分区的第一部分和所述第二分区的第一部分从所述本机图标的左翼尖开始呈现， 其中，所述第一分区的第二部分和所述第二分区的第二部分从所述本机图标的右翼尖开始呈现。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，基于所述传感器信息，所述至少一个标志包括以第一格式呈现在一个所述分区部分中的最近障碍物图标， 其中，基于传感器信息，所述至少一个标志包括以第二格式呈现在一个所述分区部分中的次最近障碍物图标。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，基于所述传感器信息，所述至少一个标志包括在所述第一分区中的最近障碍物图标，其以第一格式呈现在所述第一分区的一个所述分区部分中， 其中，基于所述传感器信息，所述至少一个标志包括在所述第二分区中的最近障碍物图标，其以第二格式呈现在所述第二分区的一个所述分区部分中。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步被配置为基于所述至少一个飞机元件的位置和当前飞机的速度和航向，确定至少一个飞机元件的轨道， 其中，所述生成的图像包括: 基于所述确定的所述相关联飞机元件的轨道生成的第一航线；以及 基于所述确定的所述相关联飞机元件的轨道生成的第二航线， 其中，所述航线基于距离或时间值中的至少一个， 其中，所述确定的轨道是 线性或非线性的。
【文档编号】G08G5/04GK103473958SQ201310381539
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】J·瓦塞克, R·哈特瓦, J·C·柯克, P·科尔凯尔克, T·斯沃博达, M·杜西克, O·奥罗芬博巴 申请人:霍尼韦尔国际公司