用于滑行操作期间的障碍物接近的增强意识的系统和方法
【专利摘要】用于基于相对于飞行器的机翼、翼尖或其它元件（诸如发动机舱）的高度而预测和显示目标的系统和方法。地面障碍物的位置是基于雷达回波（来自部署在本机上的传感器）、飞行器监控数据、和/或机场移动地图数据库。
【专利说明】用于滑行操作期间的障碍物接近的增强意识的系统和方法
【背景技术】
[0001]当前存在飞行器翼尖剪切障碍物的昂贵的安全问题(例如，2011年巴黎飞行表演，其中机翼碰撞建筑物的八380事故；2012年其中波音747货机的机翼剪切巴西航空工业公司140的方向舵的芝加哥奥黑尔事故一些解决方案将雷达传感器放置在翼尖处并在人机接口(例如，平视、俯视或头部安装显示器)上向飞行员呈现关于这些潜在障碍物的信息。使得此类信息可用改善了机组成员的障碍物意识，允许其针对所检测障碍物而更好地调整当前飞行器速度和方向并评估特定障碍物是否是威胁。然而，仅提供关于障碍物相对于飞行器的横向位置的信息并未基于对象的高度而明确地解决机翼、翼尖或机舱的其高度是否将越过障碍物。
【发明内容】
[0002]本发明提供了用于基于相对于飞行器的机翼或其它元件(诸如发动机舱)的高度而预测和显示目标的系统和方法。另外，包括用于基于目标的横向和/或垂直接近来描述的传感器)；飞行器监控数据，诸如广播自动相关监控(仙3-8)；和/或机场移动地图数据库(例如，机场表面上的建筑物、塔架等的位置^08-8数据提供飞行器类型数据且机载数据库提供用于飞行器和/或其它交通工具几何结构信息的查找表。另外，可检测装配有八03-8的机场地面交通工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0003]下面参考以下附图来详细地描述本发明的优选和替换实施例:
图1是配置有根据本发明的实施例形成的障碍物意识系统的飞行器的图；
图2至5示出了相对于本机的所感测的障碍物的示例性图形用户接口 ；以及图6至8示出了相对于本机的所感测障碍物的示例性垂直分布接口。
【具体实施方式】
[0004]图1示出了示例性机场表面冲突回避系统(八18，其包括用于提供接近障碍物相对于本机(例如，飞行器)部件(例如翼尖、机舱)的增强意识的在飞行器20上的部件。飞行器20包括包含在障碍物检测模块30 (例如，飞行器照明模块)内的传感器(例如，有源传感器(例如，雷达))和/或无源传感器(例如，照相机)26。这些模块30还包括其它元件，诸如导航/位置灯34、处理器36以及通信设备38。传感器26经由通信设备38(有线或无线地)向驾驶室用户接口⑶1)设备44进行通信。
[0005]VI设备44包括处理器50 (可选?、通信设备(有线或无线)52、以及(多个)提醒设备54。VI设备44基于传感器导出且已处理信息而提供音频和/或视觉提示(例如经由头戴耳机、？平板电脑等
[0006]基于来自传感器26的信息，VI设备44提供以下功能中的某些或全部:检测并跟踪入侵者、评估威胁并将其区分优先次序、以及宣布并确定动作。一旦已产生与检测相关联的提醒，则由飞行员手动地或由自动化系统(例如，自动制动器)自动地执行冲突回避动作(例如，将飞行器停住、在入侵者周围调遣等)的执行。
[0007]在一个实施例中，由处于传感器层级的处理器36和/或由VI设备44处的处理器50来完成传感器信息的处理。
[0008]在一个实施例中，通过与广播自动相关监控丨广播交通信息服务(仙3-8/113-8),关于交通工具/飞行器/障碍物的机场/航线信息(例如，通过II此4以及与由相应的设备使用通信设备38接收的合成视觉系统/增强视觉系统/组合视觉系统(的整合来改善态势意识(811:皿1:1。的1册^1611688)0
[0009]在一个实施例中，本发明通过利用飞行计划和滑行许可信息以及存储在存储器60中或经由通信设备52从源接收到的机场建筑物/障碍物数据库来减少假警报。所存储的机场建筑物/障碍物数据库包括用于任何地面障碍物的高度信息。
[0010]集成在机翼和机尾模块30中的传感器26提供飞行器20的接近完全的传感器覆盖。可以通过在飞行器20上的各种位置处放置传感器来获得完全覆盖。
[0011]以听觉、视觉和/或触觉方式来提醒飞行员。例如，听觉提醒是通过现有已安装设备，诸如对讲机或其它警告电子装置(例如全机人员提醒系统)或者可能地增强型地面接近警告系统平台。
[0012]本发明提供了用于允许飞行人员使用可以被设置成英尺或米的两个可缩放距离环来使对象与主飞行器(1100图2示出了由(多个)提醒设备54呈现的由顶向下图像120。图像120包括位于图像120的底部处的本机飞行器图标126，其具有从图标126的翼尖向前突出的两个雷达波束覆盖区域124。在显示器上，在机翼前面的固定距离处示出了两个距离环132、134。当在诸如导航显示器之类的设备上示出时，距离环132、134使用电子飞行包(￡1?)上面的接口或者飞行甲板显示控制面板或飞行器20中的光标控制设备⑴⑶)是可缩放的。
[0013]在区域124中包括灰色(或其它)色彩网格线128、130。网格线128、130在图像120上以固定间隔添加透视和态势意识。在一个实施例中，每个垂直和水平网格线128、130在单位用英国的英尺时每个表示10英尺且在单位用米时每个为5米。可使用其它增量。
[0014]在一个实施例中，如图3中所示，由处理器36或50生成的图像180允许机组飞行人员通过整合图像180上的障碍物信息来使其飞行器的两个机翼的横向路径可视化。主要目标是在飞行器结构的直接冲击区中的地面上的那些对象，诸如机翼、翼尖或机舱(例如，在雷达波束区内次要目标是在飞行器机翼、翼尖或机舱的直接冲击区外面但在横向和垂直两个维度上在与飞行器的预定距离内(例如，如果雷达为主要传感器的话，在雷达波束区内)的地面上的那些对象。
[0015]在图像180中，将主要冲击区190识别为从翼尖向内朝向飞行器(即，图标126)的区。次要冲击区194是在定义覆盖区域124内从翼尖向外的预定距离。主要目标是在主要冲击区190内部的那些且次要目标是在次要冲击区194中的那些。用短划线196(例如，白色或其它色彩)示出了区190、194之间的间隔。在一个实施例中，主要目标被示为大的实心圆形200 (例如，褐色或其它色彩)且次要目标被示为较小的空心圆形202 (例如，褐色或其它色彩还可以使用其它形式的显示区别来识别主要和次要目标，诸如纹理(图案在一个实施例中，使用不同的符号形状来区别主要和次要目标。次要目标表示如果保持主飞行器(交通工具)的预定轨迹则将不会是威胁的目标。
[0016]在一个实施例中，短划线196并未出现在显示图像180中。然而，在雷达波束区124的中间用较粗白色或灰色线示出了主要和次要区之间的区别(即，使用视觉编码来区别主要和次要区190、194?。可使用其它视觉编码技术。
[0017]如果可获得关于在所检测障碍物(目标)的垂直范围的信息，则处理器36或50示出(在图像180中)在主要冲击区190中但在主交通工具部件(例如，机翼或机舱区域)以上或以下的那些目标。次要目标用次要目标图标220表示如果主飞行器(交通工具)的预定轨迹被保持则将不会是威胁的目标。在一个实施例中，对主要冲击区190中的障碍物施加间隙阈值。不在飞行器结构的间隙阈值(例如5至30英寸)内的那些障碍物被视为次要目标。这些被描述为较小的空心圆形(参见图4中的目标图标224〉。在一个实施例中，识别关联目标离主交通工具结构多远(垂直地)的值(+表示上面，-表示下面
[0018]图5示出了由顶向下/移动地图图像230，其示出了当关联目标在区域124的标度之外时停泊在离飞行器图标126最远的显示区域124的末端处的目标图标240、242。目标图标240指示在主要区中存在对飞行器左舷的障碍物。目标图标242指示在右翼尖外面的次要区中存在障碍物。标度之外目标被示为在离主飞行器的正确感测方位处的半圆图标。
[0019]如果可获得与障碍物有关的垂直信息，则机场移动地图显示或垂直位置显示(^0)(例如，在平面图显示下面显示)基于接收到的目标信息而并入来自机场数据库的障碍物信息。
[0020]如图6中所示，在图像280内，将本机机翼位置(或其它飞行器结构)示为三角形图标284。先前识别的主要目标被示为实心菱形286 (例如，褐色),并且次要目标被示为空心、较小菱形288、290 (例如，褐色
[0021]在一个实施例中，图像280中的垂直(7)标度示出了以米或英尺为单位的障碍物高度(通过菜单或维护选项用户接口设置沿着图像280的横向匕)标度示出了到目标的横向距离(英尺或米可以使用光标控制设备⑴⑶)上的缩放旋钮或使用范围设置旋钮来调整水平标度。
[0022]在一个实施例中，从主要目标图标286向横向标度画出垂直线292以示出关联对象尚翼尖(或其它飞彳丁器结构)多远。
[0023]图7示出了包括辨别目标在飞行器的鼻部的左侧还是右侧的信息的图像300。在一个实施例中，邻近于目标图标308、310、312呈现了 “I”或“8”以分别地指示目标的左侧或右侧位置。
[0024]在一个实施例中，向飞行人员呈现选择“左翼”或“右翼”垂直轮廓(1^0016)描述的选项。该选择引起处理器36、50示出用于仅位于主飞行器的所选一侧的障碍物的图标。
[0025]如果可获得与障碍物有关的垂直信息(即，经由通信设备52接收到或基于关联目标的识别而从本地存储器(60)取回),则邻近于相应的图标示出了在机翼或机舱以下(或以上)的对象的以英尺或米为单位的距离，参见图像340，图8。负数指示障碍物在主飞行器的部分以下；正数用于在相应部分以上的那些障碍物。
[0026]图8还示出了“相对高度”垂直显示。用于垂直标度的数据在本机机翼符号344的底部(或飞行器上的其它参考位置)处被设置成零并从符号344来增加/减小。与图像340中的第一图标342相关联的目标在图像340的左侧的符号344所指示的主飞行器结构以下9英尺。
[0027]其中要求保护排它性所有权或特权的本发明的实施例被如下定义:
【权利要求】
1.一种用于飞行器的系统，该系统包括: 一个或多个传感器，被配置成生成感测的障碍物信息； 处理器，被配置成 从所述一个或多个传感器接收感测的障碍物信息； 基于接收传感器信息、先前接收的监控数据或先前存储的地面障碍物数据中的至少一个来确定在预定义视场内障碍物相对于第一区和第二区的位置；以及生成图像，该图像包括: 本机图标； 如果第一障碍物位于第一区内的话，与第一障碍物相关联的至少一个第一图标；以及 如果第二障碍物位于第二区内的话，与第二障碍物相关联的至少一个第二图标；以及 显示设备，被配置成呈现所生成图像， 其中，所述第一和第二图标在视觉上是不同的。
2.权利要求1的系统，其中，生成的图像包括第一感测覆盖区域和第二感测覆盖区域，其中，显示设备邻近于与飞行器的左翼相关联的本机图标的第一部分呈现第一感测覆盖区域并邻近于与飞行器的右翼相关联的本机图标的第二部分呈现第二感测覆盖区域， 其中，所述感测覆盖区域包括第一和第二区和在视觉上将该区分离的指示符。
3.权利要求2的系统，还包括: 通信设备，被配置成 接收与所显示图标相关联的障碍物的高度信息， 其中，该处理器还被配置成 基于接收高度信息或飞行器的至少一个结构的高度信息中的至少一个来生成数值， 其中，该显示设备还被配置成 邻近于对应的第二图标呈现生成的数值。
4.权利要求1的系统，其中，所述第二区与飞行器外面的第二区域相关联，第二区域是其中如果在其中检测到障碍物则飞行器将基于飞行器的当前航向而避免接触的那些， 其中，所述第一区与在飞行器外面的第一区域相关联，第一区域是其中如果在其中检测到障碍物则飞行器将可能基于飞行器的当前航向而与障碍物相碰撞的一个。
5.权利要求1的系统，还包括: 通信设备，被配置成 接收与所显示第一或第二图标相关联的障碍物的高度信息， 其中，该处理器还被配置成 基于接收的高度信息而生成数值， 其中，在垂直位置显示中呈现生成的图像，生成的图像包括: 垂直标度，其表示与飞行器的预定义结构的距离或地面以上高度中的至少一个；以及 水平标度，其表示与飞行器的预定义结构的距离， 其中，在等于飞行器的关联预定义结构的预定义高度的标度上的位置处邻近于垂直标度呈现本机图标。
6.权利要求5的系统，其中，生成的图像包括将第一或第二图标中的一个连接到水平标度的线。
7.权利要求5的系统，其中，所述处理器还被配置成确定所感测障碍物是位于飞行器的左侧还是右侧，其中，生成的图像包括邻近于所呈现第一和第二图标中的每一个而呈现的指示符，其指示关联障碍物的左侧或右侧确定。
8.权利要求1的系统，其中，生成的图像包括第一感测覆盖区域和第二感测覆盖区域，其中，显示设备邻近于与飞行器的左翼相关联的至少一个特征呈现第一感测覆盖区域并邻近于与飞行器的右翼相关联的至少一个特征呈现第二感测覆盖区域， 其中，当处理器确定障碍物超过第一和第二区的范围但在第一和第二区的横向范围内时，在相应的覆盖区域的极限处呈现至少部分图标。
9.权利要求1的系统，其中，所述处理器还被配置成: 确定与第一图标相关联的障碍物是否垂直地越过飞行器的预定义结构， 其中，与在关联障碍物被确定成未垂直地越过飞行器的结构的情况下不同地显示被确定成垂直地越过飞行器的结构的障碍物相关联的第一图标。
10.一种在飞行器上执行的方法,该方法包括: 在一个或多个传感器处， 感测视场内的一个或多个障碍物； 在处理器处， 接收来自所述一个或多个传感器的所感测障碍物信息； 基于接收传感器信息、先前接收的监控数据或先前存储的地面障碍物数据中的至少一个来确定在预定义视场内障碍物相对于第一区或第二区的位置；以及生成图像，该图像包括: 本机图标； 如果第一障碍物位于第一区内的话，与第一障碍物相关联的至少一个第一图标；以及 如果第二障碍物位于第二区内的话，与第二障碍物相关联的至少一个第二图标；以及 在显示设备处， 呈现生成的图像， 其中，所述第一和第二图标在视觉上是不同的。
11.权利要求10的方法，其中，生成的图像包括第一感测覆盖区域和第二感测覆盖区域，其中，呈现包括: 邻近于与飞行器的左翼相关联的本机图标的第一部分呈现第一感测覆盖区域并邻近于与飞行器的右翼相关联的本机图标的第二部分呈现第二感测覆盖区域， 其中，所述所感测覆盖区域包括第一和第二区和在视觉上将该区分离的指示符。
12.权利要求11的方法，还包括: 在通信设备处， 接收与所显示图标相关联的障碍物的高度信息， 在处理器处， 基于接收高度信息或飞行器的至少一个结构的高度信息中的至少一个来生成数值， 在显示设备处， 邻近于对应的第二图标呈现生成的数值。
13.权利要求10的方法，其中，所述第二区与飞行器外面的第二区域相关联，第二区域是其中如果在其中检测到障碍物则飞行器将基于飞行器的当前航向而避免接触的那些，其中，所述第一区与在飞行器外面的第一区域相关联，第一区域是其中如果在其中检测到障碍物则飞行器将可能基于飞行器的当前航向而与障碍物相碰撞的一个。
14.权利要求10的方法，还包括: 在通信设备处， 接收与所显示第一或第二图标相关联的障碍物的高度信息， 在处理器处， 基于接收到的高度信息而生成数值， 生成垂直位置显示，生成的图像包括: 垂直标度，其表示与飞行器的预定义结构的距离或地面以上高度中的至少一个；以及 水平标度，其表示与飞行器的预定义结构的距离；以及 在等于飞行器的关联预定义结构的预定义高度的标度上的位置处邻近于垂直标度呈现本机图标。
15.权利要求14的方法，其中，生成的图像包括将第一或第二图标中的一个连接到水平标度的线。
16.权利要求14的方法，还包括在处理器处确定所感测障碍物位于飞行器的左侧还是右侧；以及 呈现邻近于所呈现的第一和第二图标中的每一个的指示符，其指示关联障碍物的左侧还是右侧的确定。
17.权利要求10的方法，其中，生成的图像包括第一感测覆盖区域和第二感测覆盖区域，其中，显示设备邻近于与飞行器的左翼相关联的至少一个特征呈现第一感测覆盖区域并邻近于与飞行器的右翼相关联的至少一个特征呈现第二感测覆盖区域， 其中，当处理器确定障碍物超过第一和第二区的范围但在第一和第二区的横向范围内时，在相应覆盖区域的极限处呈现至少部分图标。
18.权利要求10的方法，还包括，在处理器处， 确定与第一图标相关联的障碍物是否垂直地越过飞行器的预定义结构，以及与在关联障碍物被确定成未垂直地越过飞行器的结构的情况下不同地显示与被确定成垂直地越过飞行器的结构的障碍物相关联的第一图标。
19.一种位于飞行器上的系统,该系统包括: 用于感测视场内的一个或多个障碍物的装置； 用于接收来自所述一个或多个传感器的所感测障碍物信息的装置； 用于基于接收的传感器信息、先前接收的监控数据或先前存储的地面障碍物数据中的至少一个来确定在预定义视场内障碍物相对于第一区或第二区的位置的装置；以及 用于生成图像的装置，该图像包括本机图标，如果第一障碍物位于第一区内则与第一障碍物相关联的至少一个第一图标和如果第二障碍物位于第二区内则与第二障碍物相关联的至少一个第二图标；以及用于呈现所生成图像的装置， 其中，所述第一和第二图标在视觉上是不同的。
20.权利要求19的系统，还包括: 用于接收与所显示图标相关联的障碍物的高度信息的装置； 用于基于接收的高度信息或飞行器的至少一个结构的高度信息中的至少一个来生成数值的装置；以及 用于邻近于对应的第二图标呈现生成的数值的装置。
【文档编号】G08G5/00GK104380363SQ201380027882
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】R.哈特瓦, P.曼农 申请人:霍尼韦尔国际公司