驾驶舱触摸感应硬件控制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于使用户能够控制机器的模式的用户界面。具体地，本发明涉及航空器的驾驶舱上的硬件控制设备。
【背景技术】
[0002]现代喷气式运输机装备有座舱模式控制面板，其与飞行管理系统以界面连接以控制自动飞行控制操作模式的选择和使用。这些自动飞行控制操作模式包括例如飞行高度改变(FLCH)、垂直导航(VNAV)和水平导航(LNAV)。FLCH模式可以自动地管理从一个高度攀升或下降到另一个高度的推力和速度。VNAV模式可以提供从开始攀升到最后着陆自动优化航线控制，包括遵守航站区程序的速度和高度限制。LNAV模式可以提供转向预编程的路线，包括选定的航站区程序。
[0003]飞行员选择将会最好地完成所期望的垂直飞行轨迹和水平线路的可用模式。在大多数情况下，飞行员提前计划水平飞行和垂直飞行并且对LNAV和VNAV模式预编程以便遵循所期望的飞行路径。虽然预编程的飞行是有利的，因为降低了飞行员的负担，但是特别地在起飞和降落期间，实际上很少可以按预先计划进行飞行。例如，在飞行期间可能从空中交通管制(ATC)接收到变更航线和清场指令。这些指令强制飞行员离开初始计划的垂直飞行轨迹和/或水平线路。在某些情况下，变更航线和清场指令远远不够提前允许飞行员对储存在自动飞行计算机的存储器中的线路或轨迹指令进行重新编程以便飞行管理系统能够保持在LNAV和VNAV飞行控制模式。在其他场合，飞行员被强制进行人工干预以便及时离开LNAV和VNAV预编程的飞行路径并且遵照ATC指令。
[0004]已经开发出了可干预的飞行管理系统(FMS)，其允许飞行员干预飞行管理系统的预编程自动飞行计算机的操作，并且响应于ATC指令改变航空器的速度和/或飞行路径。一种此类系统在题为“Intervent1n Flight Management System”的美国专利US 4, 811, 230中公开。在该专利中公开的干预FMS包括模式控制面板，飞行员经由该模式控制面板与FMS程序交互。该FMS程序包括若干模块，当这些模块被使用时，其超控(overide)储存在自动飞行计算机的存储器中的预编程指令。以此方式，FMS允许飞行员响应于例如改变航向、高度、飞行速度或垂直速度的ATC指令而人工干预并控制自动飞行计算机和航空器。当干预被取消时，该FMS自动地返回到沿着预编程轨迹的完全优化飞行。
[0005]FMS控制面板由许多使飞行员能够与飞机系统和显示器交互的控制设备组成。这些控制设备常常产生相关显示器的相应变化。例如，将旋钮转动到一个位置可以改变在另一个位置的显示值。然而，一些控制设备通常在控制时不直接看着使用。为了避免产生混乱，类似形状的控制设备可以彼此在空间上区分并且有时通过独特的材质来辨别。然而，由于这些控制设备不能够完全地预防飞行员伸手够到并且启动错误的控制设备，因此在驾驶舱上的硬件控制操作仍然容易混淆。此外，飞行员有时仅在已经使用了错误的控制设备后检测到错误，其在相关显示器中产生意想不到的变化(以及有时不需要的航空器性能)。
[0006]存在对能够用于帮助避免此类控制错误的改进系统和方法的需求。
【发明内容】
[0007]提供一种改进的系统和方法，其用于使控制面板用户能够在看着相关显示屏而不是控制面板时去核实用户正在触摸该控制面板上的正确控制设备。根据一些实施例，触摸或接近传感器被集成到控制设备诸如包含在用户控制面板中的旋钮、刻度盘、手柄或操作轮中。控制输出处理器探测这些传感器中的任一个是否正在输出指示控制设备正在被用户触摸的(或几乎触摸到的)信号。控制输出处理器引起显示屏上的相关显示区被加亮或被修改，以便在视觉上向用户指示哪个控制设备正在被触摸。(“相关”显示区是显示屏上的一个区域，当操纵被触摸的控制设备时，该区域将受到用户执行的动作的影响。)这种特性允许与控制面板“盲”交互，并且保持用户的眼睛专注于控制设备产生影响的相关显示器上。这允许用户在采取任何(可能错误的)控制动作之前预览和核实正在操纵正确的控制设备，而无需用户看着控制面板。
[0008]以上所述的系统和方法的益处至少包括如下几点:
[0009](I)加亮(或其他视觉改变)在显示设备上提供了哪里的控制输入将会产生改变的预览。这允许用户在保持他/她的视觉注意朝向非搭配的显示设备时找到正确的控制设备，而没有必要重新转移注意力以找到正确的控制设备。
[0010](2)由于用户可以引导他/她的注意朝向显示设备而不是他/她正在操纵的控制设备，因此控制面板可以被简化，并且在面板本身(例如数字窗口或其他显示器)上面需要较少的反馈/数据。信息(例如，控制设定值和数值)可以被合并在主显示器上而不是在控制面板上多余地显示。
[0011](3)上述技术特征通过在操纵控制设备采取动作之前确认正确的控制设备正在被触摸来帮助防止错误。
[0012]根据一个方面，提供了用于使用户能够控制飞行器的模式的界面系统。该系统包括:控制面板，其包括第一和第二可设定的控制设备，所述控制设备被配置为输出表示第一和第二可设定的控制设备的相应当前设定值的第一和第二设定信号；第一传感器，其被配置为当第一可设定的控制设备正在被用户触摸时输出用户接近信号；第二传感器，其被配置为当第二可设定的控制设备正在被用户触摸时输出用户接近信号；显示系统，其包括显示屏，该显示屏不是控制面板的一部分，并且也不与控制面板搭配；以及计算机系统，其被耦合以接收来自第一和第二可设定的控制设备的第一和第二设定信号并接收由第一或第二传感器输出的任何用户接近信号，并且被进一步耦合以发送显示控制信号给显示系统。该计算机系统被编程以输出显示控制信号，这些显示控制信号控制显示系统显示像素数据，该像素数据指示第一和第二可设定的控制设备的当前设定值以及第一或第二可设定的控制设备当前是否正被用户触摸。根据一个实施例，该计算机系统被编程以产生:第一显示控制信号，其控制显示系统在显示屏的第一区域内显示指示第一可设定的控制设备的当前设定值的像素数据；第二显示控制信号，其控制显示系统在显示屏的第二区域内显示指示第二可设定的控制设备的当前设定值的像素数据，该显示屏的第二区域与该显示屏的第一区域不重叠；以及第三显示控制信号，其响应于存在来自第一传感器的用户接近信号的时间间隔的持续时间大于第一阈值而改变在显示屏的第一区域内显示的像素数据。
[0013]根据另一方面，一种用于使用户能够控制机器的模式的界面系统包括:控制面板，其包括第一和第二可设定的控制设备，所述控制设备被配置为输出表示第一和第二可设定的控制设备的相应设定值的第一和第二设定信号；第一传感器，其被配置为当第一可设定的控制设备正在被用户触摸时输出用户接近信号；第二传感器，其被配置为当第二可设定的控制设备正在被用户触摸时输出用户接近信号；显示系统，其不是控制面板的一部分，并且也不与控制面板搭配；以及计算机系统，其被耦合以接收来自第一和第二可设定的控制设备的第一和第二设定信号并接收由第一或第二传感器输出的任何用户接近信号，并且进一步被耦合以发送显示控制信号给显示系统。该计算机系统被编程以输出显示控制信号，所述显示控制信号控制显示系统显示指示第一和第二可设定的控制设备的设定值的像素数据以及指示第一或第二可设定的控制设备正在被用户触摸的像素数据。前述的系统可以进一步包括:自动飞行计算机，其被耦合以接收来自计算机系统的第一和第二设定信号；以及飞行控制系统，其包括硬件组件，这些硬件组件以响应于第一和第二设定值的模式进行操作。另一方面是干预飞行管理系统，其包括如在本段中所描述的系统。
[0014]根据另一方面，提供一种用于产生用户正在触摸控制面板上的控制设备的视觉指示的方法。该方法包括以下步骤:每当用户当前正在触摸控制设备时产生用户接近电信号并且每当用户没有触摸控制设备时不产生用户接近电信号；响应于缺少用户接近电信号的时间间隔的持续时间大于第一阈值而产生第一显示控制电信号；当正在产生第一显示控制电信号时，在与控制设备关联的显示屏上的一个区域内显示第一组像素数据，但该显示屏不是控制面板的一部分也不与控制面板搭配，第一组像素数据包括指示控制设备的当前设定值的第一像素数据子集；响应于存在用户接近电信号的时间间隔的持续时间大于第二阈值而产生第二显示控制电信号；以及当正在产生第二显示控制电信号时，在显示屏上的所述区域内显示第二组像素数据，第二组像素数据包括指示控制设备的当前设定值的第一像素数据子集，其中第二组像素数据与所述第一组像素数据不相同。
[0015]该系统和方法的其他方面会在下面被公开和声明。
【附图说明】
[0016]图1是根据一个实施例说明飞行管理系统(FMS)的框图。
[0017]图2是示出包含于图1所描述的系统中的FMS控制面板的正视图的示图。
[0018]图3是示出包含于图1所描述的系统中的主飞行显示器的正视图的示图。
[0019]图4是示出根据图3所描述的实施例的主飞行显示器的缩略正视图的示图。
[0020]图5是示出根据哪个控制设备已经被飞行员触摸或几乎触摸到来确定主飞行显示器的状态的方法步骤的流程图。
[0021]此后将参照附图进行描述，其中不同附图中的相似元件具有相同的参考数字。
【具体实施方式】
[0022]现代航空器可