用于显示用户输入的飞行路径的方法
【专利摘要】本发明公开一种用于在飞机的飞行驾驶舱的显示器上选择并显示所述飞机的飞行路线的方法，所述方法让用户能够在所述显示器显示的地图上输入所选的飞行路线。最终飞行路线将基于所述所选飞行路线的所述输入而显示在所述飞行驾驶舱的所述显示器上。
【专利说明】用于显示用户输入的飞行路径的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在飞行驾驶舱的显示器上选择并显示飞机的飞行路线的方法。
【背景技术】
[0002]当代的飞机可以包括飞行管理系统(FMS)。FMS使得各种飞行中任务自动操作，并且它的一个主要功能是对飞行路径进行飞行中管理。飞行路径轨迹可以包括多个航线点。FMS能够接收飞行员关于这些航线点的输入，但是该输入通常需要作为数据点来输入到FMS0因此需要一个便于用户使用的更快捷界面，该界面仍然能够让FMS考虑到可能修改路线的额外数据并且将该信息传送给飞行员。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，本发明涉及一种在飞机的飞行驾驶舱(flight deck)的显示器上选择并显示飞机飞行路线的方法，所述方法包括在所述显示屏上显示的地图上接收指示所选飞行路线的轨迹的轨迹输入；根据所述跟踪输入和所述飞机的性能属性生成所述飞机能够飞行的最终飞行路线；以及在所述飞行驾驶舱的所述显示器上显示所述最终飞行路线。
[0004]优选的，其中接收所述轨迹输入包括接收以下至少一项:来自形成所述显示器的触摸屏的轨迹路线，以及来自可操作连接到所述显示器的鼠标的轨迹路线。
[0005]优选的，进一步包括对所述轨迹输入进行建模以进行分析，并且其中所述分析用于生成所述最终飞行路线。
[0006]优选的，其中对所述轨迹输入进行建模包括通过基于所述输入生成一系列航线点来对所述轨迹输入建模。
[0007]优选的，其中对所述轨迹输入建模包括通过曲线拟合对所述轨迹输入建模。
[0008]优选的，其中通过曲线拟合对所述轨迹输入建模包括从所述曲线拟合中提取数据点，并用线性段来连接这些点。
[0009]优选的,其中所述数据点是航线点。
[0010]优选的，其中生成所述最终飞行路线包括使用根据所述飞机的所述性能属性进行约束的曲线，从所述数据点生成曲线。
[0011]优选的，其中生成所述最终飞行路线进一步包括通过地理约束和天气约束中的至少一个约束来约束所述曲线。
[0012]优选的，其中所述飞机的所述性能属性、所述地理约束，以及所述天气约束包括在数据库中。
[0013]优选的，进一步包括修改所述最终飞行路线，以生成可达的最终飞行路线。
[0014]优选的，其中所述最终飞行路线基于以下至少一项进行修改，以生成所述可飞行的最终飞行路线:天气、地形、固定障碍物、可变障碍物，以及所述飞机的飞行特性。[0015]优选的，其中在所述飞行驾驶舱的所述显示器上显示所述最终飞行路线包括显示所述可达的最终飞行路线。
[0016]优选的，进一步包括生成多个可达的最终飞行路线并且显示多个可达的最终飞行路线。
[0017]优选的，进一步包括确定被显示的多个可达最终飞行路线中的一个可达最终飞行路线的用户选择。
[0018]优选的，其中在所述飞行驾驶舱的所述显示器上显示所述最终飞行路线包括显示确定的用户选择的可达飞行路线。
[0019]优选的，其中所述可达最终飞行路线是曲线。
[0020]优选的，进一步包括标识所述最终飞行路线与所述可达最终飞行路线之间的变化。
[0021]优选的，进一步包括在显示所述可达飞行路线之前接收对所标识的变化的批准。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]在附图中:
[0023]图1是根据本发明实施例的飞机座舱的一部分的透视图，其中包括能够选择并显示飞行路线的飞行显示器。
[0024]图2是本发明第一实施例接收的轨迹输入的示意图。
[0025]图3是基于图2所示轨迹输入而显示的最终飞行路线的示意图。
【具体实施方式】
[0026]图1不出了具有座舱12的飞机10的一部分。尽管图不的是商用飞机，但是本发明的实施例也可以用于任何类型的飞机中，以便选择并显示飞行路线。第一用户(例如，飞行员)可以位于座舱12左侧的座位14上，另一用户(例如，副飞行员)可以位于座舱12右侧的座位16中。具有多个仪表20和多个多功能飞行显示器22的飞行驾驶舱或座舱仪表盘18可以位于飞行员和副飞行员的前方，并且可以向机组人员提供有助于驾驶飞机10的信息。
[0027]飞行显示器22可以包括主飞行显示器或多功能显示器，并且可以显示飞机10的操作和控制中所用的各种飞机、飞行、导航和其他信息。飞行显示器22可能向用户显示彩色图形和文字。飞行显示器22可以采用任何布局，包括具有更少或更多显示器，并且无需共面或者大小相同。触摸屏显示器或触摸屏表面24可以设于飞行显示器22中，并且可以供一个或多个包括飞行员和副飞行员在内的机组人员使用，以便与飞机10的系统相互作用。座舱12中可以包括一个或多个光标控制装置，例如鼠标，以及一个或多个多功能键盘28，并且这些装置可供一个或多个机组人员使用，以便与飞机10的系统相互作用。
[0028]控制器30可以可操作地连接到飞机10的部件，包括飞行显示器22、触摸屏表面24、光标控制装置26，以及键盘28。控制器30还可以与飞机10的控制器(未图示)连接。控制器30可以包括存储器，该存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存，或者一个或多个不同类型的便携式电子存储器，例如磁盘、DVD、CD-ROM等，或者这些类型存储器的任何合适组合。控制器30可以包括处理单元，所述处理单元可以运行任何合适的程序，以便实施图形用户界面(GUI)和操作系统。这些程序通常包括装置驱动器，以便用户在触摸屏表面24上执行各种功能，例如选项选择、输入命令和其他数据、选择和打开文件，以及通过触摸屏表面24移动图标。控制器30可以是FMS的一部分，或者可以可操作地连接到FMS。
[0029]控制器30可以包括处理器32和存储器34。计算机能够搜索的信息数据库可以存储在存储器34中，并且可供处理器32防问。处理器32可以运行一组可执行指令，以便显示数据库或访问数据库。或者，控制器30可以可操作地连接到信息数据库。例如，此类数据库可以存储在替代计算机或控制器上。应了解，数据库可以是任何合适的数据库，包括具有多个组数据的单个数据库，关联在一起的多个离散数据库，或者甚至是单个数据表。
[0030]数据库可以存储图像数据，这些数据可以包括特定地理地形、包括跑道和机场布局在内的人造对象，以及包括机场交通信息的额外图像。该数据库可以包括若干数据库，或者该数据库实际上可以是若干单独的数据库，包括地形数据库、人造障碍物数据库、地理政治数据库、水文数据库和其他数据库。控制器30将通过基于从多个数据库中获取的信息和图像数据生成图像来在显示器上检索并显示图像。数据库该可以包括跑道数据、飞机性能数据或飞机性能属性数据、发动机性能数据、当前天气条件以及历史性能数据。该数据中的至少一部分可以作为飞机的性能属性、地理约束和天气约束存储。
[0031]或者，数据库可以与控制器相分离，但是可以与控制器30通信，以便该数据库可供任一控制器30访问。例如，数据库可以存储在便携式存储装置上，在这种情况下，飞行驾驶舱18可以包括接收便携式存储装置的端口，该端口将与控制器30电子通信，以便控制器30能够读取便携式存储装置中的内容。数据库可以通过通信链路更新，通过这种方式，诸如关于空中交通图的信息等实时信息即可包括在数据库中，并且可以包括在控制器30显示的图像中。
[0032]此外，此类数据库可以位于飞机10之外的位置，如航线或飞行操作部门控制室(未图示)等位置，或者位于让控制器30能够可操作地连接到无线网络(未图示)以便控制器30可通过该无线网络获取该数据库信息的另一位置处。例如，天气数据可以从天气数据库获取，该天气数据库中可以包括实时天气数据或预测天气数据。该天气数据库可以包括关于特定天气相关现象的信息(例如，风速、风向、温度等)以及涉及能见度(例如、多雾、多云等)、降雨(雨、冰雹、雪、冻雨等)的数据以及其他气象信息。由于轨迹计算时必须考虑气温、风向和风速以确保飞机能够准确遵循所需轨迹，因此天气数据库可以包括当地空域的三维实时温度和风模型以及四维预测数据。天气数据库可以基于具体维度、经度和海拔来存储此类实时或预测天气数据。
[0033]在操作中，控制器30可以使用来自飞行员、数据库的输入和/或来自航线控制或飞行操作部门的信息来基于航线点信息呈现飞机10周围环境的图形描绘，或者飞机10未来的周围环境。例如，如图2所示，地图40可以显示在飞行显示器22上。应了解，地图40可通过各种方式以图形表示，或者诸如跑道等各种对象可能示出在飞行显示器22上，以更好地帮助飞行员对用户所选的飞行路线做出决策。此外，地图40可以采取任意形式，包括二维地图、三维地图、地形图等。
[0034]用户随后可以在飞行显示器22上显示的地图40上输入所选的飞行路径或跟踪路线，本说明书中将之称作轨迹输入42，并且该轨迹输入42可以被控制器30接收。用户可以通过在形成飞行显示器22的触摸屏24上跟踪路线来输入所选的飞行路线。或者，用户可以通过使用光标控制装置26跟踪路线来输入所选的飞行路线。在轨迹输入42被控制器30接收后，控制器30可以更新飞行显示器22以显示轨迹输入42。可在一开始选择航线点44，并且用户可以从航线点44开始输入轨迹输入42。
[0035]本发明的实施例将基于轨迹输入42和飞机10的性能属性生成飞机10能够飞行的最终飞行路线46，并且在飞行驾驶舱18的飞行显示器22上显示最终飞行路线46，如图3所示。最终飞行路线46已作为一系列航线点48示出。最终飞行路线可以通过各种方式示出，包括曲线和直线，含有或者不含航线点。具体来说，本发明的实施例可以在用户输入轨迹时，使用飞机的操作特性或属性以及地形、天气和额外信息的数据库来评估用户输入的轨迹，以确定是否已超出飞机或空域参数限制。如果超出约束，则轨迹输入42可以进行修改，以创建能够到达的最终飞行路线46。
[0036]为了生成最终飞行路线46，可对轨迹输入42进行建模以供控制器30进行分析，该分析可供控制器30用于生成最终飞行路线46。对轨迹输入42建模可以包括通过从轨迹输入42生成一系列航线点来对轨迹输入42建模。轨迹输入42可以用直线路线分割成一系列航线点。这些直线路线随后可以基于所选飞机的性能属性来转换成曲线路线。通过这种方式，对轨迹输入42建模还可以包括通过曲线拟合对轨迹输入42进行建模。可使用任何合适的曲线拟合方法。这可以包括从轨迹输入42的曲线拟合中提取数据点，并且用线性段来连接这些点。所提取的数据点可以是多个航线点，这些点将构成最终飞行路线46。在该实例中，生成最终飞行路线46可以包括通过根据飞机10的性能属性受约束的曲线来从数据点中生成曲线。生成最终飞行路线46可以包括通过地理约束和天气约束中的至少一个约束来约束该曲线，这些约束条件可由控制器30从各个数据库获得。
[0037]也就是说，曲线段和航线点可以由控制器30进行分析，以确定曲线段和航线点周围区域或该飞机10的属性是否将阻碍或禁止预定路线。在实施中，一个或多个约束可以转换成算法，该算法可以转换成包括一组可执行指令的计算机程序，该计算机程序可以由控制器30执行，控制器30拥有防问进入FMS的航线点的权限。通过这种方式，可以将一个或多个特定航线点和/或线段与约束进行比较，并且确定这些航线点和/或线段是否满足这些约束。如果满足，则可将这些航线点和/或线段视作合适的。如果飞机10难以到达该路线，则控制器30可以更改该线段和航线点集合，以便生成可达的曲线路线，并向用户提出该建议。在性能、地形、天气等允许的情况下，替代的建议路线可以尽可能接近原始跟踪路线。
[0038]如果基于地形和飞机性能信息等数据库中的信息，最终飞行路线46无法到达，则最终飞行路线46可以做出修改，以生成可以到达的最终飞行路线46。最终飞行路线46可以基于包括以下项中的至少一项信息来做出修改以生成可达的最终飞行路线46:天气、地形、固定障碍物、可变障碍物，以及飞机的飞行特性。
[0039]在飞行显示器22上显示最终飞行路线46时，可以显示可达的最终飞行路线46。此类可达的最终飞行路线46可以显示在飞行显示器22上，并且最终飞行路线46与可达最终飞行路线46之间的任何变化可以在飞行显示器22上标识。控制器30可以在将可达飞行路线46显示为最终飞行路线46之前接收对此类标识变化的批准。
[0040]尽管只示出了一个最终飞行路线46，但是控制器30可以基于轨迹输入42以及与轨迹输入42的位置和飞机10的属性相关的各种约束而生成多个可达的最终飞行路线。控制器30可以在飞行显示器22上显示多个可达最终飞行路线。控制器30随后可以确定被显示的多个可达最终飞行路线中的一个可达最终飞行路线的用户选择。一旦控制器30已接收到该用户选择，用户所选的最终飞行路线46就可以显示在飞行显示器22上。
[0041]再次指出，最终飞行路线46或可达的最终飞行路线46可以是曲线。该曲线路线随后将转换回直线路线段和航线点。该最终路线随后将向用户显示以供用户选择，路线中的任何变化将被突出显示并内标注，以供用户批准或修改。
[0042]上述实施例提供多个优势，包括飞行员可以迅速输入飞行路线。本发明实施例的技术效果是飞行员获得最终飞行路线的图形表示，该最终飞行路线基于所输入的用户飞行路线并且考虑到修改飞行路线的各种数据，以说明可能影响所输入飞行路线的地形、天气和其他飞行特性信息。这还可以让机组人员意识到飞行路线中关于地形、天气和其他飞行特性的任何问题。上述实施例简化了飞行员界面并且能够节省时间，因为用户无需在选择飞行路线时手动考虑该数据。相反，飞行路线将得到修正以考虑到该数据。当前用户输入的信息可能导致连接断开或者多个航线点之间无可行的连接，这必须由用户解决。
[0043]本说明书使用各种实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域中的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域中的技术人员想出的其他实例。如果此类其他实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或者如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种用于在飞机的飞行驾驶舱的显示器上选择并显示所述飞机的飞行路线的方法，所述方法包括: 在所述显示器显示的地图上接收表示所选飞行路线的轨迹的轨迹输入； 基于所述轨迹输入以及所述飞机的性能属性生成所述飞机可飞行的最终飞行路线；以及 在所述飞行驾驶舱的所述显示器上显示所述最终飞行路线。
2.根据权利要求1所述方法，其中接收所述轨迹输入包括接收以下至少一项:来自形成所述显示器的触摸屏的轨迹路线，以及来自可操作连接到所述显示器的鼠标的轨迹路线。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括对所述轨迹输入进行建模以进行分析，并且其中所述分析用于生成所述最终飞行路线。
4.根据权利要求3所述的方法，其中对所述轨迹输入进行建模包括通过基于所述输入生成一系列航线点来对所述轨迹输入建模。
5.根据权利要求3所述的方法，其中对所述轨迹输入建模包括通过曲线拟合对所述轨迹输入建模。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过曲线拟合对所述轨迹输入建模包括从所述曲线拟合中提取数据点，并用线性段来连接这些点。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述数据点是航线点。
8.根据权利要求6所述的方法，其中生成所述最终飞行路线包括使用根据所述飞机的所述性能属性进行约束的曲线，从所述数据点生成曲线。
9.根据权利要求8所述的方法，其中生成所述最终飞行路线进一步包括通过地理约束和天气约束中的至少一个约束来约束所述曲线。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述飞机的所述性能属性、所述地理约束，以及所述天气约束包括在数据库中。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括修改所述最终飞行路线，以生成可达的最终飞行路线。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述最终飞行路线基于以下至少一项进行修改，以生成所述可飞行的最终飞行路线:天气、地形、固定障碍物、可变障碍物，以及所述飞机的飞行特性。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述飞行驾驶舱的所述显示器上显示所述最终飞行路线包括显示所述可达的最终飞行路线。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括生成多个可达的最终飞行路线并且显示多个可达的最终飞行路线。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括确定被显示的多个可达最终飞行路线中的一个可达最终飞行路线的用户选择。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述飞行驾驶舱的所述显示器上显示所述最终飞行路线包括显示确定的用户选择的可达飞行路线。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述可达最终飞行路线是曲线。
18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括标识所述最终飞行路线与所述可达最终飞行路线之间的变化。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在显示所述可达飞行路线之前接收对所标识的变化的批准。`
【文档编号】G01C21/00GK103575269SQ201310319954
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】D.M.科尔柏, P.D.苏吉莫托, P.J.康拉迪 申请人:通用电气航空系统有限责任公司