在交通工具的机载显示元件上显示导航限制的制作方法

专利名称：在交通工具的机载显示元件上显示导航限制的制作方法
技术领域：
在此描述的主题的实施例大体涉及交通工具例如飞机的显示系统。更具体地， 主题的实施例涉及导航显示，该导航显示包括相对预期行进路线而自评估的和约定的 (contracted)导航限制的视觉表示。
背景技术：
用于交通工具(例如飞机或宇宙飞船)的现代飞行甲板显示器显示相当多的信息，例如交通工具位置、速度、高度、飞行姿态、导航、目标和地形信息。在飞机的情况中，大多现代显示器额外从不同的视图显示飞行计划，或者是侧(上-下)视图，垂直剖面视图， 或者是透视图，其能在相同的显示器上单独显示或同时显示。飞机的导航显示通常包括飞机、预期的轨迹或航线、沿航线的航点等等的视觉表示。在飞行的过程中，飞行人员参考导航显示和其他飞行甲板仪表，来确定飞机是在遵循飞行计划。在这方面，现代飞行计划和空中交通管理技术及协议通常需要精确的轨迹预测和严格地遵循飞行计划。例如，通常期望在一定公差范围或边界内遵循飞机的四维轨迹(考虑地理位置和时间)，并且可能期望相对于计划航线，飞机保持在大约1海里的横向范围内。另一个例子，可能期望相对于计划航线，飞机保持在大约500英尺的高度范围内。这些以及其他可能的导航限制(limit)可以由飞机自施加，由管理当局指令(mandate)，由空中交通控制指定，等等。传统的飞机显示系统不显示四维导航限制，其可以自施加或由第三方规定和约定。据此，期望具有用于飞机和其他交通工具的显示系统，该显示系统解决了传统显示系统和相关显示格式的缺点。

发明内容
提供了一种显示交通工具的计划行进路线的导航限制的方法。该方法使用交通工具的机载子系统来计算交通工具的估计导航限制。所述估计导航限制表示该交通工具相对于计划行进路线的自评估导航精度。该方法还获取交通工具的约定导航限制。所述约定导航限制表示由第三方导航控制器指令的交通工具相对于计划行进路线的指定导航精度。该方法继续以通过在机载显示元件上呈现(render)导航显示，所述导航显示包括计划行进路线、至少一个估计导航限制、和至少一个约定导航限制的图形表示。也提供了一种在飞机的机载显示元件上显示导航限制的方法。该方法以获得飞机的计划轨迹作为开始。该方法继续以利用飞机的机载子系统并且响应于飞机的当前操作条件和性能特性而计算飞机的估计导航限制。所述估计导航限制表示相对于计划轨迹的该飞机的自评估导航精度。该方法也在机载显示元件上显示计划轨迹的图形表示和估计导航限制的图形表示。提供了另外一种在飞机的机载显示元件上显示导航限制的方法。该方法可以以获得飞机的计划轨迹作为开始。该方法继续以获取飞机的约定导航限制而继续，所述约定导航限制表示由第三方导航控制器指定的该飞机相对于计划轨迹的期望导航精度。该方法继续以在机载显示元件上显示计划轨迹的图形表示和约定导航限制的图形表示。提供本简述以简要地介绍所选择的概念，其将会在下面的详细描述中进一步描述。本简述既不是打算确定所要求保护的主题的关键特征或实质特征，也不是打算辅助确定所要求保护的主题的范围。


在结合以下附图考虑时通过参看详细描述和权利要求，可以获得对主题更全面的理解，其中附图中相似的附图标记指代相似的元素。图1是图示沿着到某一航点的飞行轨迹，以及与其相关联的高度和交叉轨道 (cross-track)导航限制的示图；图2是交通工具例如飞机的显示系统的一个典型实施例的示意性方框图表示；图3是图示导航计划过程的一个典型实施例的流程图；图4是图示导航显示过程的一个典型实施例的流程图；图5是图示包括交叉轨道限制的典型导航显示的一部分的示意性表示；图6是图示包括高度限制的典型导航显示的一部分的示意性表示；图7和8是图示包括时间限制的典型导航显示的一部分的示意性表示；图9是图示包括用来改变显示模式的图形用户界面特征的典型导航显示的一部分的示意性表示；以及图10是图示结合侧面(lateral)显示视图和垂直剖面(高度)显示视图的典型导航显示的示意性表示。
具体实施例方式如下详细描述本质上仅仅是说明性的，而不是打算限制主题的实施例或对此类实施例的应用和使用。如本文中所使用的，词“典型”表示“作为一个例子，例证或实例”。这里作为典型的任何实施方式，都不应该被理解为比其他实施方式更优或具有优势。此外，其并没有打算被在前的技术领域，背景技术，发明内容或接下来的具体实施方式
中所提出的任何明确或隐含的理论所约束。在此通过功能和/或逻辑块组件并且参照操作、处理任务、和可以通过不同计算组件或装置来实现的功能的符号表示来描述技术和工艺。这样的操作、任务、和功能有时称为计算机执行、计算机化、软件实现、或计算机实现。事实上，一个或多个处理器装置可以通过操作电信号以及其他信号处理来实现所述的操作、任务、和功能，所述电信号表示在系统存储器中存储器位置处的数据比特。保持数据比特的存储器位置是物理位置，所述物理位置具有与数据比特对应的特定的电的、磁的、光学的、或有机的特性。应当意识到附图中的各种块组件可以通过任何数量的硬件、软件、和/或被配置执行指定功能的固件组件来实现。例如，系统或组件的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器单元、数字信号处理单元、逻辑单元、查找表，等等，这些将在一个或多个的微处理器或其他控制装置的控制下实现各种各样的功能。为简明起见，与图形和图像处理、导航、飞行计划、飞机控制、飞机数据通信系统、和某些系统和子系统(及其单独操作的组件)的其他功能方面相关的传统技术在此不再详细描述。此外，在此包含的各个附图中示出的连接线意在用来表示各个元件之间的典型功能关系和/或物理耦合。应该注意的是多种替代的或附加的功能性关系或物理连接可以在主题的实施例中出现。交通工具(例如飞机)的导航显示可以用来显示计划的行进路线、飞行计划、轨迹、或路线连同其他的图形标记。一些导航显示包括导航边界的图形表示，其指示优选的、 期望的、强制的、或其他与计划的行进路径相关的限制。例如，垂直剖面显示可以示出计划的飞行轨迹连同最大高度约束和最小高度约束。这些约束可以表示与计划的飞行轨迹相关的指定高度或可容许高度范围。另外一个例子，侧面显示可以描绘计划的飞行轨道连同可容许的侧面边界或限制。现代的空中交通管理观念和技术(例如，那些由欧洲天空一体化ATM研究(SESAR) 计划所提议的)要求更精确的飞机轨迹预测和对飞行计划的遵循。在这方面，通常期望在一定导航边界内执行飞机的四维轨迹(考虑三维地理位置和时间)。现代空中交通管理方法假定四维限制(例如，侧面交叉轨道限制，高度限制，和时间限制)将由空中交通控制 (ATC)协同驾驶员或飞行人员进行管理或以其他的方式影响。依照这里描述的实施例，与具有计划飞行轨迹的飞机相关联的四维限制在飞行期间被以图形显示。四维限制可以包括基于性能的限制，所述基于性能的限制可以由飞机在飞行过程中以不间断的方式进行自评估，和/或受控的限制，所述受控的限制是由一些不同于飞机(例如，ATC)的实体，代理或系统来协商、约定、或以其它方式指定。应当意识到在此描述的技术、概念、和显示技术无需限于飞机或太空船。事实上， 在此提出的主题能够根据需要被修改用于其它交通工具的应用，包括但不限于汽车；摩托车；轻于空气的交通工具；船只；人力交通工具例如自行车；等等。此外，在此描述的主题可以结合某些非交通工具应用来利用，例如但不限于，手持导航装置；具有导航显示功能的便携式电子装置；电子计步器；移动计算装置；等等。图1是图示飞机102的计划飞行轨迹100的示图。图1描绘了通向航点104的计划飞行轨迹100的一部分。计划飞行轨迹100表示飞机102预期的或理想的行进路径。实际上，飞机102将会偏离计划飞行轨迹100(由于操作条件，天气条件，导航能力和飞机102 的限制，和其他因素)。图1也描绘了与计划飞行轨迹100相关联的限制。所述限制可以从由ATC提供的安全限度、飞机导航和引导能力，和/或其他因素中得出的。例如，向上的高度限制106表示飞机102的期望高度约束，右舷交叉轨道限制108表示飞机102的期望横向约束。尽管没有在图1中分别标出，但是飞机102还受制于较低的高度限制和左舷交叉轨道限制。计划飞行轨迹100是四维的，原因是飞机102预计在指定的时间或指定的时间段内到达航点104。在这方面，航点104可以具有与之相关联的理想到达时间，和时间限制，该时间限制关注理想到达时间的可容许的偏差。因此，对应于航点104的时间限制可以是，例如+5秒；-7秒；士6秒；或任何与理想到达时间相关的时间范围。可替换地，时间限制可以用可容许的到达时间，例如在10:34:13到10:34:22之间来表示。图2是交通工具例如飞机的显示系统200的一个典型的实施例的示意性方框图表示。在典型实施例中，显示系统200机载于主飞机(host aircraft)上，即显示系统200的各种组件和元件位于主飞机内、由主飞机携带、或附着在主飞机。显示系统200的图示实施例包括但不限制至少一个处理器202 ；适当量的存储器204 ；显示元件206 ；图形系统208 ； 用户界面210 ；数据通信模块212 ；和至少一个飞行状态数据源216。显示系统200的这些元件可以通过适当的互连架构220耦合在一起，该互连架构220提供数据通信、控制或命令信号的传输、和/或显示系统200内的操作电源的递送。应该理解的是图2是显示系统 200的简化表示，其为了解释和便于描述的目的而被使用，并且图2不意在以任何方式来限制本主题的应用和范围。实际上，如在本领域中是可以理解的显示系统200和主飞机将包括提供附加功能和特征的其他装置和组件。另外，尽管图2将显示系统200描绘为单个单元，但是显示系统200的单独元件和组件可以使用任意件物理上不同的硬件或设备以分布式的方式来实现。处理器202可以通过通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、应用特定集成电路、现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或任何为了实现这里描述的功能的组合来实施或实现。处理器装置可以被实现为微处理器、控制器、微控制器，或状态机。此外，处理器装置可以被实现为计算装置的组合， 例如，数字信号处理器和微处理器的组合，多个微处理器，一个或多个微处理器结合数字信号处理器核，或任何其他这样的配置。如在下面详细描述的那样，处理器202获得和处理主飞机的当前飞行状态数据、指示主飞机位置的地理位置数据、主飞机的自评估操作和/或性能数据，以便以适当的方式来产生和呈现导航显示特征。存储器204可以被实现为RAM存储器、闪速存储器、EPROM存储器，EEPROM存储器、 寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM，或本领域已知的任何其他形式的存储介质。在这方面，存储器204可以耦合到处理器202，这样处理器202可以从存储器204读取信息和向存储器 204写入信息。替代地，存储器204可以集成在处理器202中。例如，处理器202和存储器 204可以驻留在ASIC中。在实际中，显示系统200的功能或逻辑模块/组件可以通过存储器204中保持的程序代码来实现。例如，图形系统208或数据通信模块212可以与软件程序组件相关联，所述程序组件存储在存储器204中。此外，存储器204可以用来存储用于支持显示系统200的操作的数据，通过下面的描述这将变得明显。显示元件206通常位于主飞机的座舱内。可以理解的是，尽管图2示出了单个显示元件206，在实际中，主飞机上会出现机载的附加显示装置。在典型的实施例中，显示元件 206耦合到图形系统208，所述图形系统208耦合到处理器202，这样处理器202和图形系统 208可以协作来显示、呈现、或以其它方式传达一个或多个图形表示、合成显示、图形图标、 视觉象征、或显示元件206上与主飞机的操作相关联的图像，下面将更加详细地描述。显示系统200的实施例可以利用现有的图形处理技术和工艺结合图形系统208。例如，图形系统 208可以适当地配置来支持众所周知的图形技术，例如但不限于VGA，SVGA, UVGA，等等。在典型的实施例中，显示元件206被实现为电子显示器，该电子显示器被配置用来在图形系统208控制下图形显示飞行信息或与主飞机的操作相关联的其他数据。在这方面，显示元件206可以是，例如，发光二极管(LED)显示器或阴极射线管(CRT)显示器。在替代实施例中，可以利用不同的显示技术、设备、和构架，例如但不限于平视显示技术；近眼显示器；视觉显示器；液晶显示器(LCD)技术；平板显示器；投影显示技术；三维显示技术；等等。在实际中，处理器202和/或图形系统208产生呈现显示命令的图像，所述显示命令由显示元件206接收用来实现呈现导航显示的目的。显示系统200的图示实施例包括用户界面210，该用户界面适于被配置用来接收来自用户(例如，飞行员)的输入，并且响应于用户输入而向处理器202提供适当的命令信号。用户界面210可以是各种已知的用户界面装置或技术中的任何一个或任何组合，包括但不限于光标控制装置例如鼠标、轨迹球、或操纵杆；键盘；按钮；开关；或旋钮。此外，用户界面210可以结合显示元件206和图形系统208来提供图形用户界面。因此，用户可以通过移动在显示元件206上呈现的光标符号来操纵用户界面210，并且用户尤其可以使用键盘来输入文本数据。例如，用户可以操纵用户界面210来使能/禁能导航限制的显示，来改变导航限制的显示模式，等等。在典型的实施例中，数据通信模块212被合适地配置为支持主飞机和一个或多个远程系统之间的数据通信。例如，数据通信模块212可以设计和配置为使得主飞机能够与 ATC 222进行通信。在这方面，数据通信模块212可以包括或支持数据链子系统，该数据链子系统可以用来提供ATC数据到主飞机和/或从主飞机发送信息到ATC 222，优选地遵照已知的标准和规范。例如，飞行员(或其他机组成员)可以使用数据通信模块212来与ATC 222进行通信以商议、讨论或者获得与当前飞行计划相关联的导航限制。在某些实施方式中，数据通信模块212也可以用来与其他靠近主飞机的飞机进行通信。例如，数据通信模块 212可以被配置为与广播式自动相关监视(ADS-B)技术、空中交通防撞系统(TCAQ技术，和 /或其他类似技术相兼容。在操作中，显示系统200也被配置用来处理主飞机的当前飞行状态数据。在这方面，飞行状态数据源216产生、测量、和/或提供与主飞机的操作状态相关的不同类型的数据、主飞机的操作环境、飞行参数，等等。在实际中，飞行状态数据源216可以通过多种航空电子系统来实现，所述航空电子系统可包括线路可更换单元(LRU)、换能器、加速计、仪器、 传感器、GPS单元、飞行管理系统(FMS)，和其他众所周知的装置。由飞行状态数据源216 提供的数据可以包括但不限于空速数据；地速数据；高度数据；姿态数据，包括斜度数据和滚动数据；偏航数据；地理位置数据，例如GPS数据；时间/日期信息；标题信息；天气信息；飞行路径数据；轨道数据；雷达高度数据；几何高度数据；风速数据；风向数据；主飞机的导航精度测量，相对于计划行进路线或飞行轨迹；等等。因此，由飞行状态数据源216提供的数据可以用来确定、指示、或测量飞机的执行能力或量度，例如导航精度。在实际中，飞机能够在飞行的过程中对其导航精度进行评估(以连续或实质上实时的方式、周期性地、 或按照飞行过程中的任何期望的时间表)。显示系统200适于被设计用来以在此更详细描述的方式处理从飞行状态数据源 216获得的数据。特别地，显示系统200可以在呈现导航显示的时候使用主飞机的飞行状态数据。显示系统200支持导航显示的产生和呈现，所述导航显示包括与计划飞行轨迹相关联的一个或多个导航限制的图形表示。在某些实施例中，导航显示包括至少两种不同类型的导航限制的视觉表示表示飞机的自评估的导航精度的估计导航限制；和表示指定的、期望的、强制的、协商的和/或约定的导航精度的约定导航限制。作为一个非限制的例子，约定导航限制可以是由ATC指定的高度、交叉轨道、或时间限制。在这方面，图3是图示导航计划过程300的一个典型的实施例的流程图，该导航计划过程可以用来初始化或以其他方式配置显示系统(例如显示系统200)，以使得显示系统可以以下面更详细描述的方式来显示导航限制。与过程300相关执行的各种任务，可以通过软件、硬件、固件、或其任何组合来实现。为了举例说明，接下来对过程300的描述可能会涉及之前结合图1和图2所提及的元件。在实际中，过程300的各部分可以通过所描述系统的不同元件来实现，例如，处理器、显示元件、或数据通信模块。应理解的是，过程300可以包括任何数量的附加或替代的任务，图3中示出的任务不需要按照图示的次序来执行，并且过程300可以合并成具有没有在这里详细描述的附加功能的更全面的程序或过程。此外，只要预期的全部功能保持完整，图3中示出的一个或多个任务就可以从过程300的实施例中省略。过程300可以以获得飞机的计划的、期望的、或预期的行进路线(例如，飞行轨迹或飞行计划)作为开始(任务302)。飞机机载的适当的子系统可以使用无线通信技术从由飞行员或其他机组成员携带的便携式数据存数装置，通过人工数据输入等等，来获得计划行进路线。在实际中，计划行进路线可以以任何适当的电子格式来获得和存储，以使得可以按需要被用来产生飞机的轨道、轨迹、或飞行路径的图形表示。一个或多个机载子系统或组件随后可以被用来建立与ATC或某一其他第三方导航控制器、实体、代理、或服务之间的通信(任务304)。例如，在任务304的过程中，飞行员或另一机组成员可以使用机载通信系统、移动电话、无线计算装置、短程无线电设备、和/或其他通信平台。在这个通信会话期间，飞行员或机组人员可以协商、确定、或以其他方式解决应用在计划行进路线的某些导航限制(任务306)。例如，飞行员或机组人员可以与ATC进行协商、约定、和/或作相关的讨论来获取相对于计划行进路线，表示飞机的期望导航精度的约定四维导航限制。这里使用的“约定导航限制”是导航有关的参数、规范、时间、测量、量度、或飞机在飞行过程中同意的边界。因此，飞机是以主动方式进行人工的和/或自动的控制，使得飞机在由约定导航限制建立的任何航行容差内操作。在该上下文中，飞机所满足的导航限制可以是(且通常是) 比约定导航限制更严厉和严格的。一旦被确定或以其他方式获取，约定导航限制就被存储 (或更新)起来，以使得他们可以被用于导航显示的机载处理(任务308)。约定导航限制可以与飞机的四维轨迹相关联，并且，因此，对应于飞行的空间位置和时间线。对于这个实施例，约定导航限制包括约定高度限制(至少一个高度上限和/或至少一个高度下限)；约定侧面交叉轨道限制(至少一个左舷交叉轨道限制和/或至少一个右舷交叉轨道限制)；和与计划轨迹的至少一个航点相关联的约定时间限制(至少一个迟时间限制和/或至少一个早时间限制)。如果需要的话，一个或多个约定导航限制可以在飞机的操作过程中更新。因此， 过程300检查是否要更新约定导航限制(询问任务310)。如果有，那么过程300返回任务 304以与第三方导航控制器建立(或保持)通信，确定更新的限制(任务306)，并且然后存储更新的限制(任务308)。因此，约定导航限制不需要在飞行的过程中被固定，并且在需要时过程300可以更新一个或多个约定导航限制。图4是图示了导航显示过程400的一个典型的实施例的流程图，该导航显示过程可以通过诸如显示系统200之类的显示系统来执行。与过程400相关执行的各种任务，可以通过软件、硬件、固件、或其任何组合来执行。为了说明目的，接下来对过程400的描述可能会涉及之前结合图1和图2所提及的元件。在实际中，过程400的各部分可以通过所描述系统的不同元件来执行，例如，处理器、显示元件、或数据通信模块。应该理解的是过程400
9可以包括任何数量的附加或替代任务，图4中示出的任务不需要按照图示的次序来执行， 并且过程400可以合并成具有没有在这里详细描述的附加功能的更全面的程序或过程。此外，只要预期的全部功能保持完整，图4中示出的一个或多个任务就可以从过程400的实施例中省略。在实际中，过程400可以在相对高的刷新率下以实质上连续的方式来执行。例如， 过程400的重复可以每两秒(或更少)执行一次，以使得导航显示将以动态的方式实时或基本上实时地更新。过程400的该特定实施例以获得与主飞机相关联的特定类型的信息和数据作为开始(任务402)。更特别地，任务402获得(不限于)主飞机的当前飞行状态数据，主飞机的性能和/或操作状态数据，主飞机的地理位置数据，和与操作条件相关的数据 (例如，天气数据，温度数据，等等)。在实际中，过程400可以从飞机机载的一个或多个子系统获得该数据。飞机也可以执行自评估来计算它的估计导航限制(任务404)，其中估计导航限制响应于主飞机的当前操作条件和性能特性或以其他方式被主飞机的当前操作条件和性能特性所影响。如前面所解释的，估计导航限制表示主飞机相对于计划飞行轨迹的自评估导航精度。估计导航限制可以与飞机的四维轨迹相关联。因此，估计导航限制对应于飞行的空间位置和时间线。对于这个实施例，估计导航限制包括估计高度限制(至少一个高度上限和/或至少一个高度下限)；估计侧面交叉轨道限制(至少一个左舷交叉轨道限制和/或至少一个右舷交叉轨道限制)；和与计划轨迹的至少一个航点相关联的估计时间限制(至少一个迟时间限制和/或至少一个早时间限制)。过程400的该实施例同时考虑估计导航限制和约定导航限制。因此，过程400可以获得、访问、或以其他方式获取飞机的一个或多个约定导航限制(任务406)。如前面所解释的，约定导航限制表示由某个第三方(相对于飞行员和机组人员)实体或代理例如第三方导航控制器所指令的指定导航精度。在实际中，任务406可以与从飞机的机载存储器元件中取回先前协商的约定导航限制相关联。过程400继续以在主飞机的至少一个机载显示元件上产生和呈现适当的导航显示(任务408)。导航显示可以包括但不限于侧面(上视图)显示；垂直剖面显示；时间显示；或其任何组合。导航显示可以包括一定数量的图形特征、视觉元素、和图形表示，这些都是为了供飞行员和/或其他机组成员查看。例如，导航显示可以包括但不限于如下的图形表示主飞机；计划行进路线，其可能被描绘为飞行路径、飞行轨道、飞行轨迹、等等；至少一个估计导航限制；至少一个约定导航限制；一个或多个航点；导航限制的字母数字或其他文本标记；高度或飞行水平刻度；横向距离刻度；等等。特别地，某些显示的图形特征将由在飞行过程中会改变的主飞机的当前飞行状态数据来确定或以其他方式影响。因此，如果到了刷新导航显示的时间(询问任务410)，那么过程400返回到任务402来获得更新的数据并且响应于更新的数据而刷新导航显示。这样，当主飞机继续其飞行路径时并且在主飞机的操作过程中，导航显示的内容(包括计划行进路线、估计导航限制、和约定导航限制的图形表示)被动态地更新。应当理解的是在任何给定的时间，导航显示可以包括一些但不是所有上面列出的图形特征。例如，可以切换显示模式以使得仅仅示出估计导航限制，仅仅示出了约定导航限制，或示出了估计和约定导航限制这二者。另外一个例子，可以选择性地使能/禁能侧面、垂直、和/或时间显示。还有另外一个例子，可以暂时地隐藏文本或字母数字标记使得它们不在导航显示上出现。图5是图示包括交叉轨道限制的典型导航显示500的一部分的示意性表示。导航显示500的所图示部分对应侧面(自上而下)视图，并且它包括下面特征的图形表示，但不限于主飞机502 ；主飞机的计划轨道504 ；沿着计划轨道504的第一航点506 (在图5中标记为“SVC”)；沿着计划轨道504的第二航点508(在图5中标记为“LNB”)；表示主飞机的估计交叉轨道限制的线510 ；表示主飞机的约定交叉轨道限制的线512 ；估计交叉轨道限制的字母数字标记514 ；约定交叉轨道限制的字母数字标记516 ；对应于字母数字标记514的记号518 ；对应于字母数字标记516的记号520。计划轨道504表示飞机的预期的或理想的飞行轨道，并且导航限制表示与计划轨道504的相应偏移量。因此，线510与表示计划轨道504的图形表示邻近显示，优选地采用在视觉上传达相对于计划轨道504的距离的缩放方式。对于该实例，线510对应于相对计划轨道0. 5海里的估计交叉轨道限制(通常垂直于计划轨道504来测量)。尽管没有在图 5中示出，但是导航显示500也可以包括另一线(在计划轨道504的另一侧)，其指示右舷估计交叉轨道限制。此外，导航显示500可以显示两个估计交叉轨道限制中的任一或两个 (以及可以由用户选择显示估计交叉轨道限制的方式)。特别地，左舷估计交叉轨道限制和右舷交叉轨道限制不需要关于计划轨道对称。类似地，线512与计划轨道504的图形表示邻近显示，优选地采用在视觉上传达相对于计划轨道504的距离的缩放方式。对于该实例，线512对应于相对于计划轨道1. 0海里的约定交叉轨道限制(通常垂直于计划轨道504来测量)。尽管没有在图5中示出，但是导航显示500也可以包括另一线(在计划轨道504的另一侧)，其指示左舷约定交叉轨道限制。此外，导航显示500可以显示两个约定交叉轨道限制中的任一或两个(以及可以由用户选择显示约定交叉轨道限制的方式)。特别地，左舷约定交叉轨道限制(由线表示) 和右舷约定交叉轨道限制不需要关于计划轨道对称。应当理解的是交叉轨道限制不需要与计划轨道平行。因此，在图5中，线510不需要与计划轨道504平行，并且线512不需要与计划轨道504平行。此外，在飞行的整个过程中，计划轨道504和交叉轨道限制之间的垂直距离不需要保持恒定。事实上，在飞行的不同的段，该垂直距离可以是不同的。而且，计划轨道和任何交叉轨道限制不需要是直线或由直线段形成(如图5中描述的)。因此，计划轨道504、线510、和/或线512可以是曲线或包括任何数量的曲线段。在特定的实施方式中，使用视觉上相互可辨别的特征来呈现线510和线512。此外，可以使用相对于计划轨道504的视觉可辨别的特征来呈现线510和线512。在这方面， 不同的视觉可辨别特征可以对应于任何下面的特征，独立地或其任何组合不同的颜色； 不同的亮度，不同的透明度；不同的透明水平(translucency level)；不同的线样式；不同的线宽度；不同的形状；不同的尺寸；不同的闪烁模式；不同的聚焦长度；不同的锐度；不同的清晰度；和不同的对比度。对于该实例，线510被呈现为虚线或断线，而线512被呈现为实线。对于该实例，呈现了字母数字标记514、516，以使得它们位于点506、508侧面。以这种方式，字母数字标记514、516指定在航点506、508的交叉轨道限制。这个相关性使得对于机组人员可以简单地识别对应于沿着飞行路径的航点的约束和限制。在特定的实施例中，字母数字标记514(对于估计交叉轨道限制)使用相对于字母数字标记516(对于约定交叉轨道限制)视觉上可辨别的特征来呈现。同样地，记号518和记号520也可以使用视觉上可辨别的特征来呈现。对于这个例子，记号518被呈现为开口或无阴影的三角形，而记号520被呈现为封闭或有阴影的三角形。对于字母数字标记514、516以及记号518、520使用视觉上可辨别的特征使得机组人员可以轻而易举快速地确定，哪些图像特征与估计导航限制相关，以及哪些图像特征与约定导航限制相关。导航显示500包括在计划轨道504和线510之间限定的区域530，和在计划轨道 504和线512之间限定的另一区域532。在特定的实施例中，区域530采用相对于区域532 在视觉上可辨别的方式来呈现。例如，区域530(其对应于估计交叉轨道限制)可以使用一种颜色或样式来填充，并且区域532 (去对应于约定交叉轨道限制)可以使用另外一种颜色或样式来填充。图6是图示包括高度限制的典型导航显示600的一部分的示意性表示。导航显示600的所图示部分对应于垂直剖面视图，并且它包括下面特征的图形表示，但不限于 主飞机602 ；主飞机的计划轨迹604 ；沿着计划轨迹604的第一航点606(在图6中标记为 “VUT”)；沿着计划轨迹604的第二航点608(在图6中标记为“MSU”)；表示主飞机的估计高度限制的线610 ；表示主飞机的约定高度限制的线612 ；估计高度限制的字母数字标记614 ； 约定高度限制的字母数字标记616 ；对应于字母数字标记614的记号618 ；对应于字母数字标记616的记号620。计划轨迹604表示飞机的预期的或理想的飞行轨迹，并且高度限制表示与计划轨迹604的相应偏移量。因此，线610与计划轨迹604的图形表示邻近显示，优选地采用在视觉上传达相对于计划轨迹604的距离的缩放方式。对于该实例，线610对应于在航点VUT处 +250英尺的估计高度限制，以及在航点MSU处+300英尺的估计高度限制(这些高度限制通常表示为到计划轨迹的垂直距离)。尽管没有在图6中示出，但是导航显示600也可以包括另一线(在计划轨迹的下面)，其指示估计高度下限。此外，导航显示600可以显示两个估计高度限制中的任一或两个(以及可以由用户选择显示估计高度限制的方式)。特别地，估计高度上限和下限不需要关于计划轨迹对称，并且它们不需要对于沿计划轨迹的所有航点是恒定的。类似地，线612与计划轨迹604的图形表示邻近显示，优选的采用在视觉上传达相对于计划轨迹604的距离的缩放方式。对于该实例，线612对应于在航点VUT处-200英尺的约定高度限制，以及在航点MSU处-300英尺的约定高度限制。尽管没有在图6中示出， 但是导航显示600也可以包括另一线(在计划轨迹的上面)，其指示约定高度上限。此外， 导航显示600可以显示两个约定高度限制中的任一或两个(以及可以由用户选择显示约定高度限制的方式)。特别地，约定高度上限和下限不需要关于计划轨迹对称，并且它们不需要对于沿计划轨迹的所有航点是恒定的。通过字母数字标记614、616和记号618、620来传达的信息与上面描述的导航显示 500类似(尽管是在高度的背景下而不是横向距离)。因此，字母数字标记614、616和记号 618，620将不在此过多的描述。此外，导航显示600的某些图形特征可以使用视觉可辨别的特征来呈现，如前面参照导航显示500所解释的那样。
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图7是图示包括时间限制的典型导航显示700的一部分的示意性表示。导航显示 700的所图示部分对应于侧面(自上而下)视图，并且它包括下面特征的图形表示，但不限于主飞机702 ；主飞机的计划轨道704 ；沿着计划轨道704的第一航点706 (在图7中标记为“SVC”)；沿着计划航线704的第二航点708(在图7中标记为“LNB”)；沿着计划航线704 的第三航点710(在图7中标记为“DSL”)；航点LNB的到达时间712 ；相对于航点LNB的到达时间的估计时间限制714 ；相对于航点LNB的到达时间的约定时间限制716 ；对应于估计时间限制714的记号718 ；对应于约定时间限制716的记号720。尽管没有在图7中示出， 但是航点SVC和/或航点DSL也可以具有相应的到达时间标记、估计时间限制、约定时间限制、记号，或其任何组合。优选地在其相应航点708的附近显示的到达时间712可以表示在航点LNB的计划或预期到达时间，或它可以表示由主飞机的机载子系统、由ATC、或某个其他的与主飞机通信的系统或装置计算得出的近似的到达时间。在这方面，到达时间712根据具体的实施方式，可以是静态的或动态的。该实例假定到达时间712(10:45:1 表示基于当前飞行状态、 环境、和操作条件数据的自评估的时间估计。可替换地，到达时间712可以如当前在一些系统中实施得那样受到约束和控制。为了便于理解和上文衔接，估计时间限制714在航点708的附近显示。在这方面，如果估计时间限制是负值(对应于在到达时间712之前的时间)，那么估计时间限制 714(和/或其相关联的记号718)显示在航点708 “之前”。图7描绘了一种情形，其中相对于估计到达时间，估计时间限制714是-7秒。作为对比，如果估计时间限制是正值(对应于在到达时间712之后的时间)，那么估计时间限制714(和/或其相关联的记号718)显示在航点708“之后”。在特定的实施方式中，航点708和估计时间限制714(和/或其相关联的记号718)之间距离被缩放，以使得该距离传达由估计时间限制714所限定定义的时间量。因此，如果估计时间限制值的大小相对越大，则距离将会相对越长。相反，如果估计时间限制值的大小相对越小，则距离将会相对越短。导航显示700包括估计时间下限714(也可以称为早时间限制或负时间限制)。尽管没有在图7中示出，导航显示700也可以包括估计时间上限(在航点708的另一侧呈现)， 其指示相对于到达时间712的正的时间差。另外的一个例子，导航显示700可以显示估计时间限制范围(其中整个范围包括仅负值，仅正值，或跨越负值和正值)。特别地，估计时间上限和下限的大小不需要相等。此外，导航显示700可以显示估计时间下限、估计时间上限，或都显示(以及可以由用户选择显示估计时间限制的方式)。约定时间限制716也在航点708的附近显示。如上面对于估计时间限制714所解释的那样，约定时间限制716的呈现位置将受到其值的大小以及时间限制定义了相对于到达时间712的不同的正还是负时间差的影响。此外，导航显示700可以显示约定时间下限， 约定时间上限，或都显示(以及可以由用户选择显示约定时间限制的方式)。如上面针对估计时间限制所提及的，导航显示700可以显示约定时间限制的范围(正值、负值、或二者兼有)。举例说明，约定时间限制716相对于估计到达时间是+5秒。在特定的实施例中，估计时间按限制、约定时间限制、和它们相关的记号可以使用视觉上可辨别的特征来呈现，如之前参考导航显示500中所解释的那样。此外，正时间限制和负时间限制可以以视觉上可辨别的方式来显示。例如，估计时间限制可以使用一种颜色方案来呈现，并且约定时间限制可以使用不同颜色方案来呈现。如果导航显示700的整体规模或尺寸相对较小，则可能难于将感兴趣的所有时间限制都简单明了的显示出来，特别地如果所显示的航点相对彼此紧靠在一起。因此，显示系统可以被适当地配置用来支持不同的显示模式，其可以根据需要自动地或人工地选择。例如，图8是图示包括时间限制的典型导航显示800的一部分的示意性表示，所述时间限制以相对于导航显示700更为紧凑方式来呈现。导航显示800包括很多特征和特性，所述特征和特性与导航显示700中的对应的特征和特性是同样的、类似的、或相当的。为了简明起见， 这些共同的特征和特性在这里就不再赘述。在导航显示800上的航点706、708、710之间所呈现的距离小于导航系统700上所呈现的距离。这个不同的原因在于不同的缩放比例，不同的航点间的实际距离，适应物理屏幕尺寸的“缩小”或“放大”，等等。导航显示800紧凑的特性导致可以用来描述时间限制的可用空间变小。因此，导航显示800分别使用与估计时间限制714和约定时间限制716相关联的标注线802和804。这些标注线802和804源自或靠近航点708，并以适当的方式延伸以适应对时间限制714、716的显示。对于这个例子，到达时间712被显示在标注线802、 804之间，不过它可以在导航显示800中的其他位置处显示。图9是图示包括用来改变显示模式的图形用户界面特征的典型导航显示900的一部分的示意性表示。导航显示900包括很多特征和特性，这些特征和特性与导航显示700 中的对应的特征和特性是同样的、类似的、或相当的。为了简明起见，这些共同的特征和特性在这里就不再赘述。图9描述了导航显示900的状态，其中时间限制被禁用或者以其他方式被隐藏于视野之外。这种整洁的显示模式对于飞机相对远离感兴趣的航点(例如航点708)的时候可能是期望的。尽管被隐藏于视野之外，但是时间限制可以通过选择、悬停、或以其他方式与活动的图形用户界面元素902互动而被重新使能或以其他方式激活。对于这个实施例， 图形用户界面元素902被呈现为在航点708或其附近的高亮菱形(或任何期望的形状和图标)来呈现。用户可以操纵光标或其他图形指引装置来选择和“点击”图形用户界面元素 902。在这方面，如果图形用户界面元素902被选择，那么导航显示900改变模式并呈现估计时间限制、约定时间限制，或二者(参见图7和图8)。尽管该可切换显示模式是特别适用于时间显示，但是同样的特征也可以实施用于侧面和/或垂直剖面显示(参见图5和图 6)。在座舱部署中，单个显示元件或屏幕可以被用来呈现以下中的一个或多个侧面显示；垂直剖面显示；和时间显示(使用或不使用上面描述的导航限制)。在这方面，图10 是图示包含侧面显示1002和垂直剖面显示1004的典型导航显示1000的示意性表示。侧面显示1002和垂直剖面显示1004的单独特性和显示特征与那些参照图5和图6中描述的类似。导航显示1000只是将多重显示视图合并在一起来在单个显示器上呈现的一个例子。 这可以使得飞行员和机组人员能够同时看到相对于靠近的航点和相对于计划行进路线的交叉轨道限制和高度限制。虽然在前面的详解描述中给出了至少一个典型实施例，但是应该可以理解的是还存在很多变化。应当理解的是，在此描述的典型实施例并不意在以任何方式来限制所要求保护的主题的范围、适用性或构造。而是，前面的详细描述将给本领域技术人员提供方便的路线图来实现所描述的一个或多个实施例。应该理解，在不偏离权利要求所限定的保护范围的情况下能够对元件的功能和排列作各种改变，这包括本申请提交时的已知等价物或可预见到的等价物。
权利要求
1.一种显示交通工具的计划行进路线的导航限制的方法G00)，该方法(400)包括 使用交通工具的机载子系统来计算(404)交通工具的估计导航限制，所述估计导航限制表示该交通工具相对于计划行进路线的自评估导航精度；获取(406)交通工具的约定导航限制，所述约定导航限制表示由第三方导航控制器指令的该交通工具相对于计划行进路线的指定导航精度；以及在机载显示元件上呈现(408)导航显示，其包括计划行进路线、至少一个估计导航限制、和至少一个约定导航限制的图形表示。
2.权利要求1所述的方法G00)，其中所述计算步骤(404)基于交通工具的当前操作条件和性能特性来计算所述估计导航限制。
3.权利要求1所述的方法G00)，其中 所述交通工具是飞机；所述估计导航限制包括估计高度限制、估计交叉轨道限制、以及与计划行进路线的至少一个航点相关联的估计时间限制；以及所述约定导航限制包括约定高度限制、约定交叉轨道限制、以及与计划行进路线的至少一个航点相关联的约定时间限制。
4.权利要求1所述的方法G00)，其中所述呈现步骤(408)使用视觉上可辨别的特征来呈现所述估计导航限制和所述约定导航限制。
5.权利要求1所述的方法G00)，其中所述呈现步骤(408)呈现所述估计导航限制的字母数字标记和所述约定导航限制的字母数字标记。
6.权利要求5所述的方法000)，其中所述呈现步骤(408)使用视觉上可辨别的特征来呈现所述估计导航限制的字母数字标记和所述约定导航限制的字母数字标记。
7.权利要求1所述的方法G00)，其中至少一个估计导航限制包括估计交叉轨道限制； 至少一个约定导航限制包括约定交叉轨道限制；以及所述呈现步骤(408)呈现导航显示，以使得所述导航显示包括 所述估计交叉轨道限制(510)的图形表示，其与所述计划行进路线的图形表示邻近显示；以及所述约定交叉轨道限制(512)的图形表示，其与所述计划行进路线的图形表示邻近显
8.权利要求1所述的方法G00)，其中 至少一个估计导航限制包括估计高度限制； 至少一个约定导航限制包括约定高度限制；以及所述呈现步骤呈现导航显示，以使得所述导航显示包括所述估计高度限制(610)的图形表示，其与所述计划行进路线的图形表示邻近显示；以及所述约定高度限制(612)的图形表示，其与所述计划行进路线的图形表示邻近显示。
9.权利要求1所述的方法G00)，其中至少一个估计导航限制包括与计划行进路线的航点相关联的估计时间限制； 至少一个约定导航限制包括与航点相关联的约定时间限制；以及所述呈现步骤(408)呈现导航显示，以使得所述导航显示包括所述估计时间限制(714)的图形表示，其在航点(708)的图形表示附近显示；以及所述约定时间限制(716)的图形表示，其在航点(708)的图形表示附近显示。
全文摘要
本发明涉及在交通工具的机载显示元件上显示导航限制。在此提供了一种显示交通工具的计划行进路线的导航限制的方法。该方法使用交通工具的机载子系统来计算交通工具的估计导航限制，其中所述估计导航限制表示所述交通工具相对于计划行进路线的自评估导航精度。获取交通工具的约定导航限制，其中所述约定导航限制表示由第三方导航控制器指令的交通工具相对于计划行进路线的指定导航精度。在机载显示元件上呈现导航显示，以使得其包括计划行进路线、至少一个估计导航限制、和至少一个约定导航限制的图形表示。
文档编号B64D45/00GK102331260SQ201110204469
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月7日 优先权日2010年6月8日
发明者J·A·怀斯, J·瓦塞克, P·克鲁潘斯基, P·科尔凯尔克, T·诺伊奇尔 申请人:霍尼韦尔国际公司