用于飞机飞行管理系统的触觉接口的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上是关于驾驶飞机的人机交互技术。特别是，本发明涉及实时机载飞行管理系统(FMS)的交互式和触觉驾驶接口。
【背景技术】
[0002]在一般情况下，在已知的飞机或者市场上的飞机中被提供的交互式或触觉屏幕不提供完整并令人满意的用于管理对飞行管理系统(FMS)的修订的触觉交互。
[0003]在A320、A330、A340、B737/747代的飞机上，人机交互一般通过显示屏的手段来实现，该显示屏不是交互式的，而是利用在多功能控制显示单元(MCDU)接口上的字母数字键盘。该方法是令人厌倦并缺乏精确度的。在更多的新近的飞机(A380、A350、B777、B787)和在商用飞机(比如，猎鹰(Falcon))上，指向设备已被引入，但是相关联的交互依然是费力的和受限的。
[0004]在一些甚至更新的飞机和直升机上，交互式和触觉屏幕可以使驾驶员能够定义或者修改飞行路线。然而，采用的技术仍然受限并且人体工程学设计不佳(例如:在适当情况下修改是间接的)。驾驶员必须“篡改”大量的输入手段以使飞行计划的修订生效。例如，驾驶员必须迭代地输入角度值直到收敛到所需要的结果为止。该操作是令人厌倦的。
[0005]在一些已知的触觉系统，驾驶员可以通过触摸手段来确定屏幕上的一个点，该操作会打开一个对话框使得能够选择一个修订，但是之后驾驶员必须经由键盘即另一输入外围设备，插入与该考虑中的修订相对应的字母数字参数。其它已知的系统必须使用两个分别的屏幕。
[0006]就其本身而言，对令人厌倦的操作的重复能够导致驾驶员的认知超负荷，导致疲劳，并因此危及飞行安全。在一些情形中，现有系统的缺乏灵活性会走到直到阻碍做出飞行路线的改变。在现实中，在这些已知的系统中，触觉交互在目前的使用仅仅是作为经由光标或鼠标来交互的一个替代。特定于航空电子设备的丰富的触觉交互尚未被引证或者实现。
[0007]题为“飞行管理系统的图形航线显示”的专利申请US7162335公开了一个在导航显示上的飞行计划的图形结构的系统，其意在避免字母数字栏的输入。特别是，该文档教导了使用CCD或者“屏幕标记”设备以从航行数据中选择元素。该方法是有局限性的。
[0008]在工业中存在用于改进特定于航空电子设备的触觉接口的方法和系统的需求。
【发明内容】
[0009]本发明涉及用于驾驶飞机的图形交互方法，包括以下步骤:接收飞机显示屏上的选择的目标的指示；确定与所选择的目标相关联的飞机的一个或者多个飞行计划修订，并显示一个或者多个所述飞行计划修订；接收对选择显示的修订的指示；确定与显示和选择的修订相关联应的修订类型；以及根据确定的修订类型，显示触摸接口数据输入图形符号。改进点尤其涉及使用的符号体系，确认或者修改所选择的修订，飞行上下文的考虑，对触觉接口的操纵的速度的考虑，等等。描述了系统和软件方面。特别是，人机接口可以仅仅是触觉类型的。
[0010]在此公开了一种用于驾驶飞机的图形交互方法(通过计算机实现)，包括以下步骤:接收对在飞机显示屏上被选择的目标的指示；确定与选择的目标相关联的飞机的一个或者多个飞行计划修订并显示一个或者多个所述飞行计划修订；接收对选择显示的修订的指示；确定与显示和选择的修订相关联的修订类型；以及，根据确定的修订类型，显示触摸接口数据输入图形符号，所述数据输入图形符号是在包括多个数据输入图形符号的符号体系中被选择的。
[0011]确定或者选择或者指示显示的目标或者点或者区域或部分，例如通过提供该点的空间坐标(在空间中或者显示屏幕上)。例如，触觉的、可能多触点的接口手段可以确定所述显示部分。在一个实施例中，单个和唯一的显示部分被指示出。在一个实施例中，多个显示点被指示出。
[0012]在该显示部分或者这些显示部分的基础上或者根据该显示部分或者这些显示部分，一个或者多个符合条件的修订被确定。这种确定可以以不同的途径来实现。该确定步骤可能是静态的，即，来自于预定义表的应用的结果，例如，关联选择区域，相关联的动作，字母数字输入模式，和在适当情况下，替代的图形输入模式。
[0013]随着确定了一个或者多个符合条件的修订，驾驶员特别地选择一个修订。
[0014]随后确定与该显示和选择的修订相关联的修订类型。根据确定的修订类型，存在显示的触觉接口数据输入图形符号，所述图形符号是在在包括多个图形符号的符号体系中被选择的。
[0015]术语“符号体系”一般指代符号族或符号类(其作为数据的表现模式可包括大量特定的变体)。该术语“符号体系” 一般在下文中用来暗示并强调类的观点。
[0016]对要被应用的符号体系的确定(即特别是一个符号的选择)可尤其包括以下步骤:确定多个“基本”替换模型，以及之后根据预定准则综合所述基本替换模型。在一个实施例中，确定多个基本替换模型(例如，根据驾驶员的动作和/或飞行上下文等)。此后，各种基本替换模型根据预定准则被评估和/或加权，最终被串联或者聚合或者综合成最终的替换模型(即用于提醒驾驶员的将会被显示的模型)。换句话说，各种基本替换模型与抽象的中间层次相对应，其保持完全可选(相对应的操作是对于驾驶员来说透明的计算操作，驾驶员仅感知最终的交互模式)。
[0017]例如，要被应用于/在修订上的符号体系(即已经被确定的交互模型)可以是以下模型中的一个模型:a)单数据(mono-data)模型的应用，例如，与字母数字的单输入族的操纵参数相对应的单一模型，或者b)多数据模型的应用，例如，多字母数字的输入族的单一模型的重叠，或者c) “纯图形模型”的应用，例如不具有链接到侧向表示上的点的字母数字输入族的玮度/经度模型。
[0018]在一些实施例中，可不提供对交互模型的选择，即显示唯一的交互图形符号。在适当的情形下，可在可被设想的不同的交互模式之间可选择性地使选择生效，以便进行到与已被确定的目标相关联的修订。特别地，这种选择可在不同的交互图形符号的显示中被反映出来。不同的交互图形符号体系在下文中被描述。
[0019]在一个实施例中，每一个交互模式可与一个或者多个动作相关联，并且每一个动作可与字母数字输入模式相关联，在适当情形下，在图形输入方面具有其一致性。
[0020]在一种改进中，该方法进一步包括在对数据输入图形符号的操纵之后接收数据的步骤。
[0021]例如，该数据包括字母数字值。在一个实施例中，该方法捕获模型上的动作，并从中推断出修改的字母数字参数。
[0022]在一种改进中，该方法进一步包括修改接收到的数据的步骤。
[0023]特别地，该方法可进行测量单位的转换。
[0024]在一种改进中，该方法进一步包括确认选择的修订的步骤。
[0025]该方法可激活或者确认所谓的“核心”修订，例如，具有选择的可能被修改的值或者字母数字参数。之后，该方法可随着修订来核对基本模型的相关性。在一个实施例中，该步骤被重复，例如，直到该修订被确认。
[0026]在一种改进中，该方法进一步包括修改选择的修订的步骤。
[0027]此外，该方法可在一些情形中纠正涉及的修订。
[0028]在一种改进中，该方法进一步包括根据包括对驾驶员的认知负荷测量和/或飞机飞行上下文的参数，来修改数据输入图形符号显示的步骤。
[0029]根据本发明的一个方面，与驾驶员和FMS交互的每一个动作(例如，一个操作可能是“修订”，例如飞行计划的修订)相一致，经由键盘的输入被图形选择替代，其表示相同的服务-全部或者部分地-并且特别地可被置于上下文中的和/或优化为与驾驶员的最可能的意图相一致。
[0030]使用的符号特别适合于单一修订，但是也适合于多重修订(例如，经由符号的重叠)。此外，使用的符号可实时改变，尤其为了适应于当前的修订类型。语义符号或者“符号体系”可有利地改变(即，被修改或者使之适应)，例如实时适应于当前的修订类型或驾驶动作。
[0031]在一种改进中，显示数据输入图形符号的步骤包括在空间和/或时间上分布所述显示的步骤。
[0032]可以优化一个或者多个符号的显示(即适应，例如，适应于当前修订和/或飞行上下文)。具体而言，选择的交互模型(通过相对应的图形符号的显示而被反映)可以以优化的方式被跨各个屏幕来分布(例如，将信息空间分布在或布置在可用的和/或可接入的各个屏幕上)。例如，在空间上，必要时显示可在多个显示设备之间被分裂或者划分或者分布。例如，该方法可以可选择地图形地偏移或者移动整个显示，例如在输入期间，以使得替换模型能够按照显示区域的限制来被显示。例如，在驾驶员的视野范围内的不同地方处，可使值的显示生效，例如靠近修订手段(手指，光标)或者在驾驶舱的别处(平视投射，增强现实类型叠加，3D演示等等)。在时间方面，图形符号可以包括以各个方式安排的显示序列。
[0033]在一种改进中，该方法进一步包括接收或确定与在飞机显示屏幕上的选择的目标的指示相关联的参数的步骤。
[0034]在一种改进中，确定与所选择的目标相关联的一个或者多个飞机飞行计划的修订的步骤是与选择的目标的指示相关联的所述参数的函数。
[0035]在一种改进中，确定和/或显示触摸接口数据输入图形符号的步骤是与选择的目标的指示相关联的所述参数的函数。
[0036]例如，相关联的参数可以对应于测量的驾驶员在触觉接口上手指的移动速度(在这种情形下，该参数是被确定的或者测量的)。同样，数值可被接收(直接地或者间接地)，例如通过语音或者触觉或者逻辑或者网络命令或者通过物理的姆指旋轮或者鼠标光标或者通过眼睛移动(例如，眼球追踪)。
[0037]用这种方式确定的数值(通过计算或者如接收到的)(例如)可解释为影响(字母数字和/或图形)输入交互的程度或者形态的强度，例如，影响对符合条件的修订和/或这些修订的类型和/或选择数据输入符号或符号体系的确定。例如，在使得驾驶员的手颤抖的湍流期间，可以优选考虑这样或这种交互模式。
[0038]关于特定于管理触摸接口的方面，用于管理手指(或者光标或者指向设备的)移动的算法可尤其为各个参数的函数。算法可尤其为后者在触觉接口上的移动速度的函数(例如，确定为较高的速度可反映出驾驶员在匆忙和/或在紧急情况中和/或较低或较少的必要性去使得精确的结果的事实)。算法还可以是其它目标的函数，例如那些接近选择的。算法还可以是显示的或当前的飞行路径的函数。它们可进一步是与当前修订相对应的舍入和/或单位(例如，在海拔方面