专利名称：用于雷达图片数据中的嵌入文本的快速更新的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于雷达图片数据中的嵌入文本的快速更新的系统和方法。
背景技术：
存在用来将数字图片数据从雷达传送到显示器的两个行业标准ARINC 453和 WXPD0ARINC 453是由雷达和显示器制造商在二十世纪70年代后期相互开发的行业标准。其从未被作为ARINC标准发行，而是在ARINC 708标准中采用。所述两个标准在物理层中具有某些相似性，在于其都使用在1 Mbps数据速率下的曼彻斯特II编码位，其是自计时的，并且因此在飞机安装中仅要求每个显示器一个屏蔽双绞线对。然而，两个标准之间的数据格式化是不同的。ARINC 453径向线(radial)包含64 位前导，其包括诸如雷达模式、倾角、增益、BITE状态和应绘制图片数据处的径向线的角度。 图片数据然后以与从0至指示显示范围的范围相对应的512个3位字的形式跟随此64位前导，此范围被划分成512个增量。例如，在320nm显示范围上，每个3位字对应于320/512ths 海里。每个字中的3位用彩色数据编码，允许有多达8种色彩，例如黑色、绿色、黄色和红色 (某些制造商允许附加色彩)。因此，用ARINC-453，对于期望在显示器上绘制的每个径向线(radial line)而言， 将1600位分组(64位的前导+ 512*3彩色字)从雷达发送到显示器，因此，以“风挡刮水器” 的方式绘制图片。参见图1。相反，WXPD数据最初意图仅传送图片数据，并且不包括前导(在称为串行控制接口或SCI的单独较低速RS-422总线上发送等价数据)。然而，其确实包含8位起始序列以同步时钟和3位无效曼彻斯特序列以警告新径向线的开始。另外，作为指定显示器将绘制径向线处的径向角的替代，WXPD被布置为多个5位字，通常为256个(可能更多或更少)，在这种情况下，通常将存在每个径向传输总共1280位的有效负荷。每个5位字包含两个位，称为hc-X* hc-Y，和三个彩色位(在这方面类似于ARINC 453)。Inc-X和位用来指定相对于先前受影响的显示像素的方向，沿着该方向将绘制下一个像素。假设显示器被组织为如图2所示的256x256像素的栅格。根据X值和Y值来给出每个像素的坐标。Y值的范围为0至255，而X值的范围为0至127，但是可以在原点的右侧或左侧(对应于沿着X轴的“正”或“负”值)。显示器保持对应于要显示的像素的Y地址和 X地址的两个值内部寄存器。在径向线开始时，分组是曼彻斯特II编码零的8位的序列，其使显示器的时钟与其正在接收的数据分组同步。然后，存在3位无效曼彻斯特II字序列，其促使显示器使两个像素位置寄存器复位至X = 0，Y = 0，将当前像素位置定位于WXPD显示器的底部中心处。 第一 5位字包含用于显示器设置的状态数据，包括确定X寄存器表示沿着X轴的哪个方向。 第二字被指定为预留且不使用。显示器将用于这两个字的色彩信息假设为黑色。第三5位字开始径向线图片数据。在接收到5位字时，如果Inc-Y位已设置而Inc-X位没有，则显示器硬件递增Y地址计数器，使得像素的结果地址是
，亦即，沿Y方向1个像素且沿X方向0个像素。然后，显示器在该像素处写入由5位字中的剩余3个位确定的适当色彩。同样地，如果Inc-χ位已设置而Inc-γ位没有，则显示器硬件递增X地址计数器， 使得像素的结果地址是[1，0]，亦即，沿X方向1个像素且沿Y方向0个像素。然后，显示器在该像素处写入适当的色彩。将关于X地址将被解释为左还是右的信息编码在径向线分组的第一 5位字中。给定的WXPD径向线中的每个Inc-χ位被解释为由第一状态字确定的向左或向右的增量。如果^IC-X和^IC-Y都已设置，则显示器将实际上递增Y地址(X = 0且Y = 1)， 写入色彩并随后递增X地址(X = 1且Y = 1)且写入相同的色彩，因此，在这种情况下对于单个5位字而言存在两次写入。在图3中示出三个示例。在本简化示例中，显示器是16X16而不是正常的 256X256)。对于情况A而言，只有Inc-X位已设置(假设第一 5位字指示X地址将被解释为 “右”)。(还注意显示器硬件适当地限制地址。)对于情况B而言，只有Y位已设置，并且在情况C中，Inc-X, Inc-Y或两者已设置，从而导致正在绘制处于给定角度的径向线。对于情况C而言，其中在给定行中存在两个相邻像素，5位字的Inc-X和Inc-Y都已设置，因此，在内部，显示器递增Y地址，写入色彩数据，然后递增X地址并写入相同的色彩数据。此特征帮助保证显示数据中没有“孔”。其有时称为“填充算法”。在WXPD的意图使用中，雷达将以对应于当前天线角度的角度绘制径向线。这消除了雷达存储数据的整个2D存储器的需要，亦即，其可以将其在其本地(极)坐标上实时地收集的数据传送到显示器。然而，可能绘制除直线(或至少其像素化等价物)之外的线。可以绘制能够用X和 Y地址(的幅值)的单调增值描述的任何形状的线，例如7、L或台阶。EGPffS系统已经在WXPD显示器中利用此事实来绘制从一侧到另一侧扫描的一系列垂直线。这常常称为“窗帘(curtain)模式”，并且在图4中举例说明。通过发送仅Inc-X已设置的N个5位字来实现这些垂直线，其中，N对应于与垂直线的X = 0坐标的期望绝对偏移。这些后面是仅Inc-γ已设置的256个5位字以“绘制”从显示器的底部至顶部的线。这些导致一系列的“L”(或向后“L”)被写入显示器，其中，“L” 的水平支腿在长度方面改变。这种方法通过消除一般在将角度转换成一系列Inc-X和Inc-Y值时涉及的三角学来大大地简化用于显示的数据本地笛卡尔的处理。事实上，这在文本被嵌入WXPD显示数据中时非常重要。传统径向线方法使得由于量化效果而非常难以保证源笛卡尔数据与结果显示的数据之间的一一对应。由于发送较少的冗余数据，所以其具有使显示器的更新速率最优化的第二优点。 在径向线模式中，通常要求512个径向线以覆盖整个显示器(原点附近的大多数数据被后续径向线覆写)。相反，窗帘模式可以以256个径向线覆盖整个显示器。在图5中示出了典型的“窗帘模式”EGPWS显示器。所示的EGPWS显示器处于“峰值”模式，其中，右下角中的上号码(096)表示显示的高地海拔，并且下号码(025)表示淡黄色指示与黑色之间的分界线的高度。这些号码实际上被作为位映射图像嵌入WXPD图片数据中。Honeywell国际公司的RDR-4000 htuVue 雷达结合了新操作模式，对于该新操作模式而言，适当的通告得不到许多传统WXPD或ARINC 453显示器的支持。两个特定示例是RDR-4000具有自动气象模式和手动气象模式。传统WXPD显示器未提供向机组人员通告选择了这两个模式中的哪一个的手段。此外，存在与手动气象模式相关联的机组人员可选择参数，具体地为高度，其设置要显示的高度“切片”。可以使用EGPWS所使用的图片中嵌入文本的数据概念来解决这些问题。然而，在机组人员正在调整高度参数的同时，所显示的值形式的反馈仅每3 4秒更新一次，这从人为因素的观点出发是不充分的延迟。由于每秒240个径向线的固有极限，不可能增加整个显示器的更新速率(当前实施方式自身施加约120Hz的更实际极限，因为WXPD显示器不一定准确地遵守用于显示器总线的工程规范)。因此，唯一的解决方案是昂贵的一个，并且是用新的显示器系统来替换飞机的座舱，或者更新传统显示器中的嵌入式软件一这两者正常地都是昂贵得令人望而却步的。
发明内容
本发明提供了用于高效地更新由气象雷达系统在传统显示器上输出的文本的系统和方法。作为使用设定扫频模式(swiping pattern)来更新显示器的替代，使用智能更新概念。该智能更新概念感测飞行员何时调整所选高度控制(或将改变显示文本的其它用户接口设备)，然后对更新包含受影响文本信息的显示器上的径向线给以优先权。一旦文本已被更新，则显示器回到正常操作。
下面参考以下附图来详细地描述本发明的优选和替换实施例 图1 5示出根据现有技术的雷达显示技术；
图6举例说明依照本发明的实施例形成的示例性雷达系统； 图7是依照本发明的实施例操作的具有文本的气象显示器的屏幕快照； 图8举例说明依照本发明更新的WXPD显示； 图9举例说明依照本发明更新的“ARINC 453”显示；以及图10是由图6所示的系统执行的示例性过程的流程图。
具体实施例方式图6举例说明用于在平面图上呈现唯一地更新在传统显示设备44 (例如参见图 1 5)上显示的相关文本数据的气象雷达显示信息的示例性系统30。系统30还包括气象雷达系统40、显示处理器42、存储器43、空中数据计算机(ADC) 46以及耦合到显示处理器 42的用户接口 48。显示处理器42被电耦合到雷达系统40、显示设备44、ADC 46和存储器 43。雷达系统40包括雷达控制器50、发射机52、接收机M、天线56和天线控制器61。雷达控制器50控制发射机52和接收机M以便基于所选雷达模式和从用户接口 48接收到的其它飞行员输入以及从ADC 46、飞行管理系统(FMS)、惯性导航系统(INS)和/或全球定位系统(GPS)(未示出)接收到的飞机数据(即高度、速度、位置、航向、滚转、偏航、俯仰等)通过天线56来执行数据的发射和接收。ADC 46基于从各种飞机飞行系统接收到的信号来生成空中数据。雷达系统40沿着由天线控制器61确定的方向发射来自发射机52且被从天线56 指引到空间中的雷达信号，并且如果存在目标60将向接收机散射回能量，则用接收机M检测返回信号。优选地，雷达系统40将返回信号数字化并将数字化信号返回到显示处理器 42。显示处理器42转换接收到的返回信号以便存储在存储器43中的多维缓冲器中。显示处理器42然后基于从用户接口 48发送的任何控制信号或基于来自雷达系统40的信号(诸如预测性风切警报)来生成二维图像以便呈现在显示设备44上。显示处理器42通常使用径向线分组一每个表示二维图像的一维子集一来将此二维图像传送到显示设备44。显示处理器42正常地以使得在风档刮水器或从左到右(或从右到左或两者)窗帘式运动中刷新二维图像的方式来传送这些径向线。然而，在显示处理器 42与用户接口 48之间的通信中，由显示处理器42来接收新的通告值。显示处理器42周期性地将新的期望通告值与最新传送到显示设备44 (存储在存储器43中)的通告值相比较。 如果显示处理器42确定显示设备44上的文本通告的更新是必要的，则其中断发送到显示设备44的径向线的常规扫频模式并发送径向线数据以更新为与正在被调整的用户接口控制有关的文本(或符号)通告预留的那部分显示设备44一在图10中称为通告框。显示处理器42然后恢复在常规扫频模式中发送径向线数据，直至用户接口信号改变，这准许文本通告改变。例如，文本更新在已感测到飞行员正在调整要显示的雷达回波的期望2-D切片的高度时发生。气象雷达系统40对更新包含于在包含文本信息的显示44-1的右侧的通告框 80中的垂直线径向线(见图7)给以优先权。应认识到通告不必是文本，而是还可以包括图形、图标或符号。在一个实施例中，气象雷达系统40、显示处理器42和用户接口 48是Honeywell国际公司的RDR-4000 htuVue 雷达，并且显示设备44是WXPD或ARINC-453 (ARINC-708) 显不器。在一个实施例中，对于WXPD显示器而言，绘制在图8的右下角中所示的文本字段所需的垂直线100的数目是M。根据现有技术，正常地以约每秒120个径向线的最大速率来绘制图片数据。这意味着整个图片将每2. 1秒被更新一次。依照本发明，显示处理器42每0. 333秒用存储在存储器43中的值来检查从用户接口 48接收到的通告值。如果要求通告改变，则被传送到显示设备44的所有径向线将属于包含通告文本的显示区域，直至通告已被更新为止，这时，存储在存储器43中的通告值也被更新。在示例中，如果飞行员使用用户接口 48来调整所选高度值，则显示处理器42以每秒3次或每.333秒一次的速率(必要时)来更新文本字段。此特定情况下的高度通告由 M个垂直线径向线组成，并且在0.2秒内以120Hz的径向线速率输出M个径向线。在下一次通告改变检查之前的剩余0. 133秒期间(120Hz下16个径向线)，显示处理器42正常地发送属于显示图像的其余部分的径向线。在0. 333秒定时器到期时，显示处理器42针对对所选高度值的进一步改变检查从用户接口 48接收到的值。如果该值不同于当前通告的值，则在显示处理器42中再次对包含所选高度文本的M个径向线给定优先权并在下一个 0. 2秒内传送到显示器44。然而，如果所选高度值没有从先前被传送到显示器44的高度值的附加改变，则径向线在下一个0. 333秒内被正常地更新(40个径向线)，直至再次检查从用户接口 48接收到的值为止。如果飞行员正在连续地调整用户接口上的所选高度，则显示处理器42将每秒72个径向线专用于包含文本数据的垂直线100 (图8)的更新。这留下每秒120 - 72 = 48个径向线，其被专用于剩余256 - M = 232个垂直线以更新显示器的剩余部分。这导致达到一秒3次的通告更新和对于整个显示器而言4. 8秒的最坏情况更新速率。虽然4. 8秒明显长于“正常的”2. 1秒，但从人为因素角度出发，其是完全可接受的值。事实上，许多传统雷达显示器(44)可能具有低到每10秒一次的更新速率。所提供的值仅仅是说明性的。可以权衡文本更新速率与整个图片更新速率之间的关系以实现最可接受的人为因素设计。在另一实施例中，显示处理器42仅更新正在改变的文本字段中的字符(很少有全部3个将一次改变)。类似的概念可以应用于ARINC 453显示器。如图9所示，显示处理器42对包含文本的径向线110给定优先权。在另一实施例中，利用属于所选高度通告的径向线的有条件交织而不是定时器。 例如，对于由显示处理器42发送到显示器44的每40个径向线而言，显示处理器42对用户接口 48进行轮询并针对所选高度值的改变检查存储器43。如果已经进行了改变，则发送的40个径向线中的M个将属于包含所选高度的那部分显示(或通告框)，并且发送的剩余的16个径向线将属于显示的剩余部分。如果未检测到对所选高度的改变，则发送到显示器 44的全部40个径向线将遵循正常径向线更新模式。在另一实施例中，无论是否已发生用户接口 48值改变，由显示处理器42来发送属于所选高度通告的径向线与属于显示器44的剩余部分的径向线的简单交织。在本实施例中，发射的每40个径向线中的M个一从显示处理器42到显示器44一属于包含所选高度文本的显示器区域。交织方法得到上文提到的每4. 8秒一次的最坏情况显示刷新速率，但是所选高度通告将被以每秒3次的速率刷新。图10举例说明由图6所示的系统30执行的示例性过程150的流程图。在启动系统30并将其初始化之后，显示处理器42通过与用户接口 48通信来检索将在显示设备44 上显示的当前通告，参见方框156。接下来，在方框158处，将显示处理器42中的定时器设置为期望的更新周期，并且定时器开始倒计时。接下来，在判定框160处，显示处理器42检查存储器43并确定新通告是否不同于当前正在显示的通告。如果新通告没有不同于当前显示的通告，则显示处理器42正常地在显示设备44上更新径向线，参见方框170和判定框 168，直至定时器到期为止，并且过程返回到方框156。如果在判定框160处，新通告不同于当前正在显示的通告，则在方框164处，雷达显示处理器42发送用于包括正在改变的通告框的显示图像的一部分的径向线更新。在判定框166处，显示处理器42确定通告框的更新是否已完成。如果通告框的更新尚未完成，则过程150返回到方框164并发送下一个适当的通告框径向线。如果通告框径向线的更新已完成，如在判定框166处确定的，则显示处理器42在判定框168处确定在方框158处开始的时间是否已到期。如果该时间已到期，则过程150返回到方框156。如果时限尚未到期，则过程150前进至方框170以正常地更新下一个显示径向线。在正常地更新下一个径向线之后，如在方框170处执行的，过程150返回到关于时限到期的判定框168。如果在判定框168处定时器尚未到期，则过程150返回到方框 170，并且正常地更新下一个显示径向线；然而，如果在判定框168处定时器已经到期，则过程150返回至方框156，并检索新的通告。
权利要求
1.一种方法，包括a)根据连续径向线显示模式从航空电子设备系统(42)输出显示径向线以便在WXPD或 ARINC-453型显示器(44)中的至少一个上显示；b)识别由航空电子设备系统产生以供显示的文本；c)从与航空电子设备系统相关联的用户接口设备(48)接收用户接口信号，其中，所述用户接口信号与将在显示器上显示的文本相关联；以及d)如果与用户接口信号相关联的文本不同于所识别的文本，则中断所述连续径向线显示模式并更新与文本相关联的显示径向线。
2.权利要求1的方法，还包括与b)的执行接近地开始定时器；e)在与文本相关联的显示径向线已完成更新且预定时间量尚未到期或尚未超过径向线的预定义数目中的至少一个之后返回至a)。
3.权利要求2的方法，还包括在e)之后，在定时器超过预定义阈值时间之后返回至b)。
4.权利要求1的方法，其中，气象雷达系统包括RDR-4000气象雷达系统。
5.一种系统，包括航空电子设备系统(42)，其被配置为输出图形或文本数据中的至少一个；WXPD或ARINC-453型显示器(44)中的至少一个，其被配置为根据连续径向线显示模式来输出从航空电子设备系统接收到的数据；以及用户接口设备(48)，其与所述航空电子设备系统或所述显示器中的至少一个进行信号fflfn，其中，所述航空电子设备系统还被配置为a)识别由航空电子设备系统产生以供显示的文本；b)从用户接口设备接收用户接口信号，该用户接口信号与将在显示器上显示的文本相关联；c)将与用户接口信号相关联的文本与所识别的文本相比较；以及d)如果与用户接口信号相关联的文本不同于所识别的文本，则中断所述连续径向线显示模式并更新与文本相关联的显示径向线。
6.权利要求5的方法，其中，所述航空电子设备系统与a)的执行接近地开始定时器并在与文本相关联的显示径向线已完成更新且定时器尚未到期之后返回到根据连续径向线显示模式来输出雷达数据。
7.权利要求6的方法，其中，气象雷达系统在定时器超过预定义阈值时间且与文本相关联的显示径向线已完成更新之后返回至a)。
8.权利要求5的方法，其中，所述航空电子设备系统包括RDR-4000气象雷达系统。
9.权利要求5的方法，其中，所述航空电子设备系统在与文本相关联的显示径向线已完成更新且尚未超过径向线的预定义数目之后返回到根据连续径向线显示模式来输出雷达数据。
全文摘要
本发明涉及用于雷达图片数据中的嵌入文本的快速更新的系统和方法。用于高效地更新由航空电子设备系统(42)在传统显示器(44)上输出的文本或符号通告的系统和方法。作为使用设定的扫频模式来更新显示器的替代，使用智能更新概念。智能更新概念感测飞行员何时调整所选高度控制(或将改变显示通告的其它用户接口设备(48))，然后对更新包含通告字段的显示器上的径向线给以优先权。一旦通告字段已被更新，则显示器回到正常操作。
文档编号G06F17/30GK102375880SQ201110242560
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月23日 优先权日2010年8月24日
发明者P. 班奇 B., 基尔蒂 B., 罗文 R. 申请人:霍尼韦尔国际公司