在旋翼飞行器中显示飞行路径信息的系统和方法_2

文档序号:8486159阅读:来源:国知局
。任何上述设备都是计算机可读存储介质的示范性的、非限制性的示例。
[0020]结合本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接以硬件的方式、以由处理器执行的软件模块的方式、或二者的组合来实施。软件模块可存在于RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示范性的存储介质被耦合到处理器,从而处理器能够从存储介质读取信息并且向存储介质写入信息。备选地,存储介质可集成到处理器。处理器和存储介质可存在于ASIC中。ASIC可存在于用户终端中。备选地,处理器和存储介质可作为用户终端中分立的组件存在。任何上述设备都是计算机可读存储介质的示范性的、非限制性的示例。
[0021]该文档中,关系术语例如第一和第二等等可仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区分开而不必要求或暗示在这些实体或动作之间的任何实际这样的关系或顺序。数字序号例如“第一”、“第二”、“第三”等仅代表多个中不同的单个而并不暗示任何次序或顺序,除非由权利要求语言具体定义。任何权利要求中文本的顺序并不暗示处理步骤必须按照根据这样顺序的时间或逻辑次序来执行,除非由权利要求的语言特别定义。处理步骤可以在不背离本发明的范围内以任何次序交换,只要这样的交换不与权利要求语言相矛盾并且不是逻辑上无意义。
[0022]为了简洁起见,与图形和图像处理、导航、飞行计划、飞行器控制、飞行器数据通信系统、以及某些系统和子系统(及其个别操作组件)的其他功能方面相关的常规技术本文可能不作详细描述。并且,本文包含的各图中所示的连接线意在代表各元件之间的示范性功能关系和/或物理耦合。应当注意,很多备选或附加的功能关系或物理连接可存在于本主题的实施例中。
[0023]以下描述涉及“耦合”在一起的元件或节点或特征。如本文所使用的,除非以其它方式明确记载,“耦合”意味着一个元件/节点/特征直接地或间接地连接到另一元件/节点/特征(或者与之直接地或间接地进行通信),并且不一定是机械地连接。因此,尽管绘图可能描绘了一个示范性的元件布置,所描绘主题的实施例中可存在附加介于中间的元件、设备、特征、或组件。此外,在以下描述中使用某些术语也仅仅是出于参考的目的,并且因此并非意图是限制性的。
[0024]尽管本文描述的示范性实施例涉及在飞行器上显示信息,本发明也可应用于其他交通工具显示系统,诸如由场外控制器(例如地面控制器)所使用的显示器。
[0025]一些应用可能要求不止一个监视器(例如下视显示屏)来完成任务。这些监视器可包括二维移动地图显示和三维透视显示。移动地图显示可包括飞行器的俯视图、飞行计划、以及周围环境。利用各种符号来表示导航提示(例如,航点符号、与航点符号相互连接的线段、距离环)和附近的环境特征(例如,地形、天气条件和政治疆界)。
[0026]本发明相对于下面所描述的那些实施例的备选实施例可利用任何可用的导航系统信号,例如基于地面的导航系统、全球定位系统(GPS)导航辅助、飞行管理系统、以及惯性导航系统,以动态校准并确定精确的路线。
[0027]当在低能见度和高工作负荷条件下飞行或盘旋时,要保持飞行员对关于外部环境的飞行器操作状态的了解。因此,本文描述的显示系统(优选地主飞行显示系统)通过提供清楚的、高保真的、直观的外部环境视图以及在激烈的飞行条件出现之前相对于环境所预测的动态飞行器操作状态的明确的符号表示来解决这两个问题。附加地,对主要飞行参数(例如空速、高度、雷达高度等等)提供突出显示。符号表示和预测的视觉环境的组合带来更低的脑力劳动从而使得飞行员能够容易地了解和预见飞行器相对于环境的操作状态以做出决定。
[0028]在提供一种适合所有操作阶段的直升机合成视景(SV)主飞行显示中存在很多挑战。例如,直升机的飞行路径可能与当前航向和倾斜有很大的不同。在低速盘旋和着陆操作期间,横向偏移和姿态必须在主飞行显示上用符号表示和视觉环境描述被清楚地可视化,尤其是在可见度减小的状况期间。
[0029]图1根据一个示范性实施例,描述了用于飞行器(例如直升机或其他类型的旋翼飞行器)的视觉显示系统100的框图。系统100包括通过高速数据通信总线104或其他连接方案彼此耦合的处理器102、用户输入元件106、视觉显示元件108、传感器系统110、导航系统112和数据库114。处理器102、用户输入元件106、显示元件108、传感器系统110、导航系统112和数据库114可以是独立的组件或相互集成在一起,或者在飞行器上或者在飞行器外部。并且,例如,系统100可以被布置为一个集成系统(例如,飞行器显示系统、PFD系统等)或者更综合的飞行器系统的子系统(例如,飞行管理系统、导航和控制系统、目标瞄准和控制系统、碰撞警报和/或回避系统、气象回避系统等)。首先概括地描述系统100的各种组件,然后随后详细地解释它们与示范性实施例的关系。特别地,系统100适合用于实现参考图2详细描述的方法200。
[0030]处理器102可以是计算机处理器,例如微处理器、数字信号处理器或者能够至少接收和/或获取飞行器状态信息、导航和控制信息(例如,从导航系统112和/或传感器系统110)和高分辨率地形信息(例如,从数据库114和传感器系统110)并且还为显示元件108生成合适的显示控制信号的任何合适的处理器。显示控制信号可用于生成具有例如飞行器状态信息、导航和控制信息(例如,包括零倾斜参考线、航向指示符、航速和高度刻度带、飞行路径信息或类似类型的飞行器瞄准符号等)以及三维地形和其他背景信息的显示。如下面所更加详细讨论的,处理器102可包括将当前或预期的飞行路径信息与在特定透视图的背景信息进行比较,并动态地调整显示信号使得能够精确显示飞行路径信息的算法。
[0031]数据库114可以是存储器设备(例如,非易失性存储器、磁盘、驱动器、磁带、光存储设备、大容量存储设备等)。数据库114可包括作为绝对坐标数据或作为飞行器位置的函数所存储的地形和其他背景信息。数据库114可包括,例如,自然地形障碍物(诸如大山或其他高起的地面区域)的位置和高度;人造障碍物(诸如无线电天线塔、建筑和桥梁)的位置和高度;限制空域的边界和高度;以及导航数据(诸如局部目标、跑道、导航航点和位置?目标)O
[0032]传感器系统110可包括一个或多个视觉传感器和为数据库114和/或处理器102提供信息的其他类型的传感器。传感器系统110提供的信息可包括导航和控制信息,以及背景和地形信息。
[0033]导航系统112可向处理器102提供与飞行器的当前状态、位置和飞行方向(例如,航向、航线、航迹、姿态和任何飞行路径信息)相关联的导航数据。导航系统
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