地形图存储矩阵化的制作方法

专利名称:地形图存储矩阵化的制作方法
本发明一般涉及在飞行器报警和预警系统中使用的系统，该系统使用大批分离的非易失半导体存储器件，以存储用于只有飞过特殊地形区域时才产生报警和预警的地形数据;特别是涉及通过有选择地向全部存储器件中的部分器件供电，以便在任何给定的时间仅使用那些含有限定与飞行器相邻近地带的地形数据的预定存储器件，从而减少全部存储器件在静态和工作状态功耗的方法和装置。
各种在危险飞行状态下提供报警和预警指示的系统都是公知的。在这些系统中有公知的用于飞行器的地面防撞报警系统，该系统监测飞行器的飞行状态，如果飞行状态是由于疏忽即将与地面相撞，就立即报警。使用这种系统监测的飞行状态有无线电测量的飞行高度和变化速率、气压的高度和变化速率、飞行速度和襟翼以及起落架的位置。对上述参数进行监测，当上述的状态或参数之间的关系表示可能和地面相碰时，产生预警指示或报警。在专利号为3715718、3936796、3958218、3944968、3947808、3947810、3934221、3958219、3925751、3934222、4060793、4030065、4215334和4319218的美国专利中公开了这类系统的具体实例。所有这些专利和本发明一样，均转让给同一个受让人。
在接近地面的情况下，上述系统提供预警和报警信号，但是这类系统仅单纯依靠飞行器的飞行状态产生报警，而没有利用导航信息。因此这类系统的灵敏度必须加以调整，以便无论飞行器飞行时下面地形的类型如何，在出现危险飞行状态时都能提供充分的报警，而在没有危险时却不会产生错误的或造成麻烦事故的伪报警。为了在不同地形情况下最佳化报警的标准，报警的标准必须作为地形的函数进行调整。在一种系统中，这种调整是根据地形修改报警飞行状态完成的，该地形在飞行器飞过特定的地理区域时是唯一的。这种系统在序号为06/560073、申请日为1983年12月9日的待批专利申请中已经公开，现在美国专利号为，和本申请一样转让给同一个受让人。
在刚叙述过的系统里，全世界的地形数据都存储在飞行器内的分离的非易失存储器中。飞行器的导航系统确定飞行器的位置。位置信息输入到报警系统，并对应特定的地形数据修正报警和预警系统，这些数据对于飞行器正在飞过的地理区域是唯一的。因为飞行器能飞到世界上任何地方，因此需要在飞行器的存储器中存储全世界的地形数据。虽然全世界被细分成较小的区域，并且地形数据以对于每个区域都是最佳化的方式进行存储，但还是需要大量的存储器存储空间。根据使用的以地图方式存储的地形数据，需要10个以上1兆位存储器件。这种器件在静态时每个大约耗电400毫瓦。有10个这种器件的系统大约耗电4瓦。这仅表示报警系统功耗的主要部份，因此严重地限制了微处理机和其它与存储器件协同工作的部件所能允许的功耗。从而需要提供一种装置去减少与飞行器的预警和报警系统相连的存储器件的功耗，这种系统的报警标准作为地形数据的函数而建立或改变。
因此，本发明的一个目的是提供一种在飞行器测量系统中使用的存储器系统，该系统克服了现有技术存储器系统的许多缺点。
本发明的另一个目的是提供用于飞行器报警和预警系统对应地形数据的存储器，该存储器克服了大功耗的缺点。
本发明的另一个目的是把全世界划分成地理区域，并且以特定方法以地图的方式对每个区域进行存储，从而在给定的时间仅需向全部存储器件中的部份器件供电。
本发明还有一个目的是根据特定的地理区域有选择地向存储器件供电，以减少整个存储器系统的功耗。
简而言之，根据本发明最佳的实施例，全世界或所涉及的地理区域被细分成若干个区域，这些区域又进一步细分成纬度带和经度带。在这些区域中确定地形特征的数据以地图方式存入飞行器上的存储器系统。在最佳的实施例中，对应一个区域的地形数据以地图方式存入存储系统的一个存储器件中。因此当飞行器飞过那个特定的区域时，仅向那个特定的存储器件供电。而对含有对应其它区域的数据的其它存储器件则不供电，实际上使其功耗降为零。这样在任一特定的时间，全部存储器件的功耗实质上等于一个器件的功耗，因此极大地减少了微处理机负载。
通过下面的详细说明和附图，可以明显地看出本发明的这些及其它目的和优点。
图1示出了根据本发明的系统被划分成多个地理区域的世界地图。
图2示出了根据本发明的存储系统的原理方框图。
图3是使用本发明的飞行器报警系统的原理方框图。
尽管本发明的实施例可以有多种不同的形式，但是在图中示出，并且将详细说明的是本发明的最佳实施例。必须指出，这里公开的内容仅是举例说明发明的原理，而不是想把发明局限在例举的特定实施例上。
参看图1，全世界或涉及的地理区域被划分成多个区域。在图1中划分成16个单独的区域。这些区域呈现为不同大小的长方形。这些地带或区域及其大小的选择取决于这些区域所包括的能够对飞越区域上空的飞行器造成危险或需要修正报警飞行状态的地形特征。如图所示，区域和特定的经度带及纬度带相对应。例如区域8和东经0-15°及北纬0-90°相对应。
从图1中可以看出，全世界可以分成不同大小的长方形区域。一个具有大量密集出现的所涉及的地形特点的地带或区域，例如山区，一般要比相对平坦的地带或区域占有较小的地理区域。从图中可以看出，对应区域5所示的最小区域，它包括经度为15°而纬度为45°的范围。从图中还可以看出，对应区域2、3、4、5、6、8和9的最小纬度带为15°。对应30°经度范围的最小经度带的区域是区域12。虽然图中示出全世界被划分成16个区域，但是划入区域的任何数目都属于本发明的保护范围。因此已经设想过经度带和纬度带的宽度或大小可以比图示的大一些或小一些。例如序号为06/560073、申请日为1983年12月9日、和本发明具有同一受让人的待批专利申请中，纬度带进一步被细分成多个地带，而地带又进一步细分成区域。根据该地理区域的地形特征是否需要在报警系统内产生变化来决定地带或区域的大小。
在图1中示出的每个区域的地形数据以地图方式存入在图2中示出的用总标号10表示的存储系统，该系统包括多个每个都分别用标号20表示的存储器件。在最佳实施例中，对应图1所示每个区域的地形数据分别以地图方式存入16个标号为20的存储器件之一中，在图示的实施例中存储器20分别标为20-1至20-16。因此存储器件20-1至20-16中包含的地形数据分别对应图1中示出的地理区域1至16。这里虽然示出16个存储器件，但是使用存储器件的多少取决于把全世界划分成地理区域时特定的划分方式以及划分的数目。例如，如果飞行器并不在全世界范围内飞行，在这样的实例中仅是涉及的特定地理区域的地形数据需要以地图方式存入飞行器的存储系统，而无须把全世界的地形数据都以地图方式存入飞行器的存储系统。确定这个特定区域的地形数据，例如可能仅需要5至10个存储器件。这种情况也被认为是属于本发明的保护范围。
在图2中示出多个存储器件20、开关30和一个译码器40。如图所示，每个存储器件都有1兆位的存储容量。为了对每个这样的存储器件中存在的1百万个存储位置进行存取，就要求微处理机至少使用20位地址(未在图中示出)。使用少于20位的地址，则要使每个存储器件中的一些存储位置变成无法编址。因此所示的16个存储器件中的每一个都和微处理机的20位地址线相连(未在图中示出)。在图示的系统中，由于至少需要20位地址，这就需要16位的微处理机，这种微处理机具有24位地址总线和32位地址寄存器，例如Motorola M68000。24位地址线中的20位可以连到每个存储器件上，这样可以对所有的存储位置进行存取。虽然在图中20位地址线仅仅表示连接到存储器件20-13上，但是应理解为20位地址线可以连接到每个存储器件上。
图示的存储器件必须是非易失的，因为如果使用易失存储器件，当存储器件断电时大量的地形数据将会失去。而且，因为地形特征保持相对不变，需要改变的仅仅是由于发生自然灾害或人为地建造建筑物，因此在图2中示出使用只读存储器(ROMS)作为分离的存储器件。各种存储器件，包括可编程只读存储器(PROMS)、紫外线可擦可编程只读存储器(EPROMS)、电可擦可编程只读存储器(EEPROMS)都可以用作存储器件20。发明进一步还可以考虑使用现有技术中公知的“影子随机存取存储器”(shadow RAMS)。影子随机存取存储器是一种易失的随机存取存储器，但是它有一种非易失的后援存储器，例如EPROM。下面使用术语ROM说明本发明，但应理解为该术语包括ROMS、EPROMS、EEPROMS和shadow RAMS。
每个ROM20包括多个连接该存储器件输入输出的管脚。这些管脚中的一个用来向存储器件供电。此管脚在图2中示出，并用P表示。如图所示，每个ROM的管脚P与用30表示的开关相连，该开关最好使用场效应晶体管(FET)开关。使ROM正常工作所需的电源也接到每个开关上。图中示出为5伏直流电源。
如前所述，每个供电的ROM在静态大约耗电400毫瓦以上。在图2所示的系统中，用于16个存储器件的总功耗大约为6.4瓦。这将占用具有2个存储器控制装置(MCU)规模的报警计算机组装限制范围内所允许的安全耗电总功率的1/3，因此严重地制约了设计。
在公开的系统中，每个器件都可以单独供电，同时其它器件断电。例如，如果飞行器在区域4上空飞行，就仅给器件4供电。通过开关30把其余的器件和电源断开。因为飞行器在任一时刻仅能在一个区域飞行，所以这就决定了在一个时刻仅需对一个存储器件供电。整个存储系统的最大功耗将被限制到一个存储器件的功耗。在图示的情况下，把功耗减少到1/16。
如果需要，可以对每个存储器件20进行编址。如前所述，使用1兆位的存储器至少需要使用20位地址线才能对每个存储器件所有可以利用的存储位置进行编址。这样至少需要有24位地址总线和32位地址寄存器的16位微处理机。因为20位地址线用来对存储器件的存储位置进行编址，所以剩下来的4根地址线就用来对每个单独的存储器件进行编址。20位低位地址线，例如A1至A20，应和各个单独的存储器20相连，并用于对这些存储器件中的存储位置进行编址。余下来的地址线用于对各个存储器件进行编址。
只读存储器一般具有多个掩模可编程的芯片选择(CS)输入端。这意味着买方能规定每个芯片选择输入端对应的是“0”或者是“1”。当把“1”和“0”的适当组合加到芯片选择输入端时，就能选择特定的只读存储器。地址总线的高位地址线用来对每个单独的存储器件进行编址，例如线A24至A20。通过适当选择芯片的选择输入端，并把它们连到高位地址线，对单独的存储器件进行编址，以致对于微处理机加到地址总线上的特定地址，有一个而仅能有一个存储器件被选择并可以进行编址，这些对于本专业的技术人员都是公知的。
在现有技术的系统中，通常都是一直向全部存储器件供电。根据本发明，有几种可采用的方案用于有选择地向单独的存储器件20供电。一种方案是对每个开关30都象一个芯片选择那样处理。每个开关30和上述的每个存储器件的芯片选择输入端一道连接到一根高位地址线上。这样为了选择特定的存储器件20，把适当的芯片选择组合加到该器件上，把该器件连接到电源的那个开关30就可以供电了。
另一个实施例考虑使用4至16位线译码器40，例如Motorola的MC14514B，去选择开关30和存储器件20。这种译码器接收4位二进制输入，并根据输入在16个输出端中的1个上产生高输出电平。在本实施例中，从微处理机来的4根高位地址线是译码器40的输入。译码器40的16根输出线中的每一根都分别连接并控制一个单独的开关30。通过把适当的编码加到译码器40的4个输入端，选择一个特定的开关30。例如，如果二进制地址1101加到译码器40的输入端，就对存储器件20-13供电。
开关30可以从各种商业上可以买到的器件中选择实现。一种这样的器件是半导体开关，例如Motorola的MC14066B。如图所示，这样的开关有三个引出端，输入端31、输出端32和控制端33。在控制端33出现逻辑“1”时将接通开关，而在控制端33出现逻辑“0”时将切断开关。
在许多系统中均可使用本发明的存储系统。图3中示出一种这样的系统。在图3中，飞行器导航系统42给出分别表示飞行器的经度位置和纬度位置的信号。在图3中用44逻辑单元方框表示的位置搜索逻辑电路接收这些信号。在前面已经作为参考文件引用的在1983年12月9日递交的、序号为06/560073的待批专利申请中详细地说明了位置搜索逻辑电路。在这种系统中，地形数据按经度和纬度存储在存储系统中。一般地说，位置搜索逻辑电路单独地把当时的经度数据和在存储器中的预定的经度带相比较，并确定飞行器当时所在的经度带。位置搜索逻辑电路接着把纬度数据和预定的纬度带相比较，并确定飞行器当时所在的纬度带。这样对应飞行器当时所在位置的地形数据也就确定了。然后表示与飞行器当时所在位置对应的地形数据的信号被送往存储系统10。根据本发明的新颖设想，仅仅选择并供电给一个与当时的飞行器位置相对应的存储器件20。
因此可以明显看出，这里公开了一种用于飞行器报警和预警系统的独特的存储器装置。以地图方式处理地形数据的存储器装置和方法可以适用于通常的设计实践和标准的制造部件。因此，虽然发明是结合具体的实施例进行说明的，但是可以明显看出，在上述说明的启发下各种替换、修改和变化方案对本专业的技术人员来说都是显而易见的。从而意味着所有这些替换、修改和变化方案也都包括在附上的权利要求
的精神和较宽的保护范围之内。
权利要求
1.用于运载工具中对应运载工具的位置进行控制和报警的系统，以地图方式存储地形数据以便减少存储器的功耗的方法，包括下列步骤a、把地理区域划分成多个区域；b、使多个存储器件中的一个和一个特定的区域相关；c、与一个特定区域相关的地形数据以地图方式存入至少一个存储器件中；d、有选择地仅向与上述区域中单独的一个区域相关的至少一个存储器件供电，以减少存储系统功耗。
2.权利要求
1中所述的方法，其特征是上述预先定义的地理区域包括整个地球。
3.权利要求
1中所述的方法，其特征是上述的多个区域对应16个区域。
4.权利要求
1中所述的方法，其特征是上述区域是由其对应的经度和纬度限定的。
5.权利要求
1中所述的方法，其特征是上述区域的面积是不相同的。
6.权利要求
1中所述的方法，其特征是与0°以北的北纬相关有适当数量的存储器件，同时用于0°以南的南纬也有适当数量的存储器件。
7.用于飞行器中对应飞行器位置进行控制和报警的系统，贮有地形数据并能减少功耗的存储器装置，包括a、多个分离的并能单独接收供电的存储器件;b、和上述多个分离的存储器件相连的并能有选择地把单独存储器件连接到电源上的开关装置。
8.权利要求
7中所述的存储器装置，其特征是进一步包括连接到上述开关装置的编址装置，用于有选择地对至少一个存储器件进行编址。
9.权利要求
7中所述的存储器装置，其特征是上述存储器件由只读存储器(ROMS)组成。
10.权利要求
7中所述的存储器装置，其特征是上述存储器件由可编程只读存储器(PROMS)组成。
11.权利要求
7中所述的存储器装置，其特征是上述存储器件由紫外线可擦可编程只读存储器(EPROMS)组成。
12.权利要求
7中所述的存储器装置，其特征是上述存储器件由电可擦可编程只读存储器(EEPROMS)组成。
专利摘要
公开了一种在飞行器的报警和预警系统中，例如地面防撞报警系统，使用的新型存储系统。存储系统特别适用于飞行器的报警系统，其报警标准作为与飞行器飞越的特定地理区域相关的地形特征的函数是可以修正的。因为需要存储大量的地形数据，所以需要大量的存储器件。这里公开的发明设计把特定地理区域的地形数据以地图方式存入各个单独的存储器件中，并在任一时刻仅向一个器件供电。因此，不论系统中含有的存储器件的数目有多少，整个存储系统的功耗仅局限在唯一的一个存储器件的功耗上。
文档编号G05D1/06GK87105727SQ87105727
公开日1988年4月27日 申请日期1987年7月15日
发明者迈克尔·M·格罗夫 申请人:森德斯特兰德数据控制公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan