用于提供指示所需到达时间的显示的显示系统和方法

用于提供指示所需到达时间的显示的显示系统和方法
【专利摘要】本发明涉及用于提供指示所需到达时间的显示的显示系统和方法。一种用于向飞机的飞行机组人员提供显示的方法，包括：接收所需到达时间（RTA）控制指令，用于在特定时间处到达特定航路点；计算初始所需飞机速度，飞机被需要以所述初始所需飞机速度飞行以便在特定时间处到达特定航路点；以及提供包括速度带的飞行显示。所述方法还包括：接收接受RTA控制指令的输入；以及计算更新的所需飞机速度，飞机被需要以所述更新的所需飞机速度飞行以便在特定时间处到达特定航路点。更进一步，所述方法包括：更新飞行显示，包括使用不同于第一符号的第二符号在速度带上显示更新的RTA目标速度以及中断第一符号的显示。
【专利说明】用于提供指示所需到达时间的显示的显示系统和方法

【技术领域】
[0001]本公开总体涉及显示系统，包括飞机显示系统，以及用于提供显示的方法。更具体而言，本公开涉及用于提供指示所需到达时间的显示的显示系统和方法。

【背景技术】
[0002]在机场周围的高交通密度区域中，不断增长的空中交通量已经使空中交通控制器的工作负担显著增加。美国空域系统的下一代(NextGen)检修以及欧洲空域系统的伙伴单一欧洲天空ATM研究(SESAR)检修正在提出各种基于轨迹的机制，以缓解对那些大陆上的空中交通管理的压力。正被提出的一些解决方案包括机载所需到达时间(RTA)系统的增加的使用，其允许在ATC人员面临繁重工作负担的区域中飞行机组对飞机间距和间隔的有限控制。
[0003]飞行管理系统(FMS)是一种机载系统，其可以包括RTA能力。该RTA能力允许飞机沿着四维轨迹(纟韦度、经度、高度和时间)在指定时间处“自交付”到飞行计划的一个或多个指定航路点。在受控到达时间(CTA)系统的情境内，RTA系统可以被用于帮助管理空中交通管制(ATC)系统资源上的负担。
[0004]这些RTA系统也可以被用于控制多段飞行计划中的速度转变。飞行计划是以“航路点”或由纬度、经度以及高度定义的空间中的点之间的段来开发的。这些段具有物理或监管的最大和最小空速约束。另外，飞行计划中的一个或多个航路点可以具有被分配给那些航路点的RTA，其可以是特定的到达时间(即，“在时间处RTA”)，或者可以是单侧限制，诸如“不早于”或“不晚于”特定时间到达。
[0005]尽管NextGen和SESAR规划有众多优势，但关于现有导航系统的能力已出现显著问题，现有导航系统的能力限制了飞机可靠地满足所施加的航线(航路点)时间约束的能力。例如，存在可以计算并显示估计到达时间(ETA)的许多机载飞机、船载以及机动车辆导航系统。但是，不存在当前可用的向操作者显示指示的导航系统，其允许操作者确定是否所需航路点时间约束可以被可靠地满足。
[0006]相应地，将有利的是，具有一种系统和方法，其可以通过将图形显示提供给飞机进程的操作者，计算飞机在四个维度(例如，三个空间维度以及时间)中的运动并可靠地预测飞机在预定航路点处的到达时间，该图形显示使操作者能够调整飞机的移动并实现所期望的到达时间。另外，从结合附图和本发明主题的本【背景技术】作出的后续对本发明主题和所附权利要求书的详细描述，本公开的其他所期望的特征和特性将变得显而易见。


【发明内容】

[0007]公开了用于提供显示的显示系统和方法。在一个示例性实施例中，一种用于向飞机的飞行机组人员提供显示的方法，包括:接收所需到达时间(RTA)控制指令，用于在特定时间处到达特定航路点；计算初始所需飞机速度，飞机被需要以该初始所需飞机速度飞行，以便在特定时间处到达特定航路点；以及提供包括速度带的飞行显示。速度带包括使用第一符号以图形方式显示的初始RTA目标速度。初始RTA目标速度与初始所需飞机速度相关。此外，以上面提到的方式提供飞行显示不需要同时飞机速度改变来匹配初始目标速度。该方法进一步包括:接收接受RTA控制指令的输入；以及计算更新的所需飞机速度，飞机被需要以该更新的所需飞机速度飞行，以便在特定时间处到达特定航路点。如果在计算初始所需飞机速度和计算更新的所需飞机速度的步骤之间，飞行条件已经发生变化，则更新的所需飞机速度比所需飞机速度更快或者更慢。更进一步，该方法包括:更新飞行显示，其包括使用不同于第一符号的第二符号在速度带上显示更新的RTA目标速度以及中断第一符号的显示；以及给飞机的自动油门提供使飞机以更新的RTA目标速度飞行的指令。
[0008]在另一个示例性实施例中，一种被配置成向飞机的飞行机组人员提供显示的显示系统，包括图像显示装置；通信接口 ；数据存储装置，其存储导航信息；飞行管理系统，其包括自动油门功能；以及RTA控制系统，该RTA控制系统与图像显示装置、通信接口、数据存储装置和飞行管理系统可操作地电子通信。RTA控制系统包括计算机处理器，其被配置成通过通信接口接收所需到达时间(RTA)控制指令，用于在特定时间处到达特定航路点；计算初始所需飞机速度，飞机被需要以该初始所需飞机速度飞行，以便在特定时间处到达特定航路点；以及生成并发送包括速度带的飞行显示到图像显示装置。速度带包括使用第一符号以图形方式显示的初始RTA目标速度。初始RTA目标速度与初始所需飞机速度相关。此夕卜，生成飞行显示并不伴随有对飞行管理系统的同时飞机速度改变命令以匹配初始目标速度。计算机处理器还被配置成:通过通信接口接收接受RTA控制指令的输入；以及计算更新的所需飞机速度，飞机被需要以该更新的所需飞机速度飞行，以便在特定时间处到达特定航路点。如果在计算初始所需飞机速度和计算更新的所需飞机速度之间，飞行条件已经发生变化，则更新的所需飞机速度比所需飞机速度更快或者更慢。更进一步，计算机处理器被配置成:使用不同于第一符号的第二符号，生成包括速度带上更新的RTA目标速度的更新的飞行显示并将其发送给图像显示装置，并中断第一符号的显示；以及给飞行管理系统提供使飞机的自动油门令飞机以更新的RTA目标速度飞行的指令。
[0009]本
【发明内容】
被提供以便以简化形式引入构思的选择，下面在【具体实施方式】中对构思进一步描述。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在被用作确定所要求保护的主题的范围时的辅助。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]将在下文中结合下面的附图描述本公开，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中:
图1是根据本公开各个实施例的示例性飞行显示系统的框图；
图2是根据本公开各个实施例的在如图1中所示的飞行显示系统上实现的用于向飞机的飞行机组人员提供显示的方法流程图；
图3A和3B图示了示例性飞行显示的部分，其示出了具有速度目标以及RTA速度范围界限的一部分的“协商和执行阶段”的示例；
图4A和4B图示了示例性飞行显示的部分，其示出了具有速度目标以及RTA速度范围界限的一部分的“执行阶段”的另一示例；
图5A到图示了示例性飞行显示的部分，其示出了具有结合RTA速度范围界限值的速度目标的“执行阶段一RTA速度饱和”的另一示例；以及
图6A和6B图示了示例性飞行显示的部分，其中目标速度和RTA速度范围中的任一个或这二者超出了显示的边界。

【具体实施方式】
[0011]下面的【具体实施方式】本质上仅仅是说明性的，并非旨在限制主题或申请的实施例及这些实施例的使用。如本文所使用的，词语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为比其他实施方式优选或有利。此外，也无意被前面的【技术领域】、【背景技术】、
【发明内容】
或下面的【具体实施方式】中所提出的任何明确或隐含的理论所约束。
[0012]本公开总体上提供了用于当飞机处于时间约束的“协商”阶段和“执行阶段”中时在飞机的主飞行显示器(PFD)上显示这种时间约束的速度影响的系统和方法。该显示以速度范围指示和RTA目标控制速度的形式向飞行员(或飞行机组)提供RTA控制策略对飞机速度的影响的概览。在第一、协商阶段中，飞行员需要调查潜在RTA约束对飞机速度简档的影响，以决定放行许可是否可接受。如果飞行员决定接受RTA约束，则开始第二、监测阶段。在此阶段中，飞行员需要关于飞机系统对RTA约束的管理的连续信息。这两个阶段涉及飞行员的不同需求，其导致RTA速度数据的不同呈现方式，如下文更详细定义的。
[0013]现在参照附图，图1描绘了可用来实现本公开各个实施例的示例性飞机导航和控制系统100的框图。这些实施例中，系统100计算飞机在四个维度(X，y, z, t)中的移动，预测其在预定航路点处的到达时间，并显示(以高度直观的格式)飞机在实现该期望到达时间时的进程。显示和显示的操作方法根据系统是正在时间约束(RTA)实现的“协商阶段”还是“执行阶段”中操作而变化。
[0014]对于该示例性实施例，系统100包括处理单元102、数据库104、飞行管理系统106、导航系统108、图形显示生成器110以及视觉显示器112。特别地，应当理解的是，虽然系统100在图1中显现为被布置为集成系统，但是本公开不意在被如此限制，而是还可以包括一种布置，由此处理单元102、数据库104、飞行管理系统106、导航系统108、图形显示生成器110和视觉显示器112中的一个或多个是单独组件或位于飞机上或飞机外部的另一系统的子组件。此外，例如，系统100可以被布置为集成系统(例如飞机显示系统、主飞行显示系统等)，或者更全面飞机系统的子系统(例如飞行管理系统、导航和控制系统、目标瞄准和控制系统、碰撞警示和/或避让系统、气象避让系统等)。此外，本公开不限于飞机显示器，并且系统100也可以被实现用于其他类型的车辆的电子显示器(诸如例如，航天器导航显示器、船舶导航显示器、潜艇导航显示器、火车导航显示器、机动车导航显示器等)。
[0015]对于本实施例，处理单元102可以是计算机处理器，诸如例如微处理器、数字信号处理器、或能够至少执行下述操作的任何合适处理器:接收和/或检索飞机飞行管理信息(例如从飞行管理系统106)、导航和控制信息(例如从导航系统108)、包括用于机场、跑道、自然和人为障碍等的航路点数据和坐标数据的地形信息(例如从数据库104);生成用于飞机飞行管理信息、导航和控制信息(包括例如零俯仰参考线、一个或多个航向指示器、用于空速和高度的带等)、地形信息的视觉显示的显示控制信号；以及发送所生成的显示控制信号给与机载视觉显示器(例如，视觉显示器112)相关联的图形显示生成器(例如，图形显示生成器110)。
[0016]例如，处理单元102可以被布置为连接到数据通信总线或系统总线的单个处理器或多个处理器。存储器控制器/高速缓存也可以被连接到数据通信总线或系统总线，其可以提供处理单元102和本地存储器(例如，RAM、ROM等)之间的接口。多个机器指令可以存储在本地存储器中，并由处理单元102检索和操作，以生成用于图形显示生成器110和视觉显示器112的控制信号。输入/输出(I/O)总线桥也可以连接到数据通信总线或系统总线，其可以提供处理单元102和I/O总线之间的接口。因此，处理单元102可以经由这样的I/O总线接收、检索和/或发送数据。在任何情况下，本领域普通技术人员将理解，本文所描述的用于图1中的处理单元102的硬件可以变化。因此，所描绘的示例是出于说明性目的而提供的，而不旨在暗示对于本公开的任何架构限制。
[0017]对于此示例性实施例，系统100还包括数据库104，其耦合至处理单元102 (例如，经由I/o总线连接)。例如，数据库104可以是存储器装置(例如非易失性存储器、盘、驱动器、带、光学存储装置，大容量存储装置等)，其可以将数字目标位置数据、地形数据和航路点数据(例如纬度和经度数据)存储作为绝对坐标数据或作为飞机的位置的函数。数据库104中存储的数字目标位置数据、地形数据和/或航路点数据的源可以例如是具有约90米分辨率的美国地质调查局(USGS)地图，其包括可被用来应用遵循地形轮廓的网格线的地形起伏信息。因此，数据库104可以存储位置数据库，其包括定义许多机场和跑道的实际地理边界的数据。
[0018]数据库104还可以包括例如地形数据库，其可以包括自然地形障碍(诸如山脉或其他高架地面区域)的位置和海拔且还可以包括人为障碍(诸如无线电天线塔、建筑物、桥梁等)的位置和海拔。存储在数据库104中的地形数据库还可以包括例如受限制空域的边界、特定空域、水体等的受限海拔。作为又一示例，存储在数据库104中的地形数据库可以是J印pesen?风格的数据库，其可以覆盖例如300*270英里区域的地形，并包括地形起伏信息。作为又一个示例，存储在数据库104中的机场和跑道位置数据和地形数据可以是从感测和映射人为障碍(例如机场、跑道等)和地形中的变化的机载装置(诸如例如前视红外(FLIR)传感器或者有源或无源类型的雷达装置)接收的。作为另一个示例，机场和跑道位置数据以及其他类型的高优先级目标数据(例如，要避免的传入业务、所构造的航路点、飞机的飞行路径中的障碍物等等的位置)可以由处理单元102从这样的数据的合适源检索和/或接收，该合适源诸如例如是机载飞行管理系统数据库(例如，飞行管理系统106的组件)、车载导航数据库(例如，导航系统108的组件)、机载FLIR传感器或雷达装置、或者外部数据库(例如，经由上行链路数据通信)。
[0019]对于此实施例，系统100还包括耦合至处理单元102 (例如，经由相应的I/O总线连接)的飞行管理系统106和导航系统108。特别地，在系统100的示例实施例中，飞行管理系统106和导航系统108被描绘为分离的组件。可替代地，飞行管理系统106和导航系统108和/或其飞行管理、导航和控制功能可以被组合在一个系统中(例如在飞行管理系统106中)，或者导航系统108可以是飞行管理系统106的子系统。在任何情况下，飞行管理系统106和/或导航系统108可以将与飞机的当前位置和飞行方向相关联的导航数据(例如航向、航线、轨迹等)提供给处理单元102。这样，导航系统108可以包括例如惯性导航系统、卫星导航系统(例如全球定位系统)接收器、VLF/OMEGA、Loran C、VOR/DME、DME/DME、IRS、飞机姿态传感器，或者导航信息可以来自飞行管理系统106。被提供给处理单元102的导航数据还可以包括关于飞机的空速、地面速度、高度(例如，相对于海平面)、俯仰的信息以及其他重要飞行信息，如果这种信息是期望的话。在任何情况下，对于此示例实施例，飞行管理系统106和/或导航系统108可以包括能够给处理单元102提供至少飞机的当前位置(例如以纬度和经度形式)、飞机在其飞行路径中的实时方向(航向、航向、轨迹等)以及其他重要飞行信息(例如空速、高度、俯仰、姿态等)的任何合适的位置和方向确定装置。
[0020]对于此实施例，系统100还包括耦合至处理单元102 (例如，经由I/O总线连接)的图形显示生成器110、以及视觉显示器112。视觉显示器112也可以耦合到处理单元102(例如，经由I/O总线连接)。例如，视觉显示器112可以包括任何下述设备或装置:其适于以集成、多色或单色的形式显示各种类型的计算机生成的符号和信息，该符号和信息表示下述各项中的一个或多个:俯仰、航向、飞行路径，空速、高度、目标、航路点、地形、飞行路径标记数据、以及特别地，飞机在预定时间处到达预定位置(例如航路点)时的进程的图形指示。使用从飞行管理系统106和/或导航系统108检索(或接收)的飞机位置、方向(例如航向、航线、轨迹等)、速度数据、从数据库104检索(或接收)的风数据(例如速度、方向)和地形(例如航路点)数据，处理单元102执行一个或多个算法(例如，以软件实现)，用于确定主飞机的当前位置、其航向(航线、轨迹等)，并基于飞机的当前速度计算针对预定位置(例如航路点)的ETA。处理单元102然后生成多个显示控制信号，这些信号除其他之外还表示示出飞机在预定时间处到达预定位置(例如航路点)时的进程的图形指示，并且处理单元102经由图形显示生成器110将该多个显示控制信号发送到视觉显示器112。优选地，对于本实施例，视觉显示器112是飞机座舱多色显示器(例如，主飞行显示器)。图形显示生成器110解释所接收的多个显示控制信号，并生成在视觉显示器112的屏幕或监视器上呈现的合适显示符号。
[0021]关于RTA，飞行管理系统106基于飞机沿其飞行计划相对于特定航路点的当前位置和高度以及该航路点处的RTA来计算飞机自动驾驶仪的操纵方向。这些操纵方向中的至少一些由RTA系统基于飞机的飞行计划中包括的RTA来确定。在一些实施例中，RTA可以由RTA系统计算和配置，该RTA系统被配置为构建飞机在垂直、横向和时间维度上的飞行计划的计算机化简档。然而，优选地，这样的功能被集成到飞行管理系统106中。但是，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本文的公开的范围的情况下，RTA系统可以作为子组件或作为软件模块而结合到任何合适的座舱组件中。
[0022]特别地，虽然现有的座舱显示屏幕可以被用于显示上述的飞行信息符号和数据，但是本公开并不意在被如此限制，而是可以包括能够针对飞行员或其他飞行机组成员视觉呈现多色或单色飞行信息的任何适当类型的显示器介质。因此，许多已知的显示监视器适合于显示这样的飞行信息，诸如例如各种CRT和平板显示器系统(例如，CRT显示器、IXD、OLED显示器、等离子体显示器、投影显示器、HDD、HUD等)。例如，视觉显示器112可以由DU-1080显示单元或DU-1310显示单元实现为头向下的主飞行显示器,这些显示单元是由Morristown, N.J.的 Honeywell Internat1nal Inc.生产的彩色有源矩阵基于 LCD 的装置。此外，可以用于视觉显示器112的示例性HUD为同样由Honeywell Internat1nal Inc.生产的HUD2020装置。
[0023]对于此示例性实施例，图形显示生成器110可以被配置成向视觉显示器112的屏幕或监视器(例如，响应于处理单元102的操作)提供至少视觉符号(例如，优选但不必须，以图形形式)，其表示飞机的当前速度，且还指示为了使飞机在预定时间处到达预定位置(例如航路点、航路点和高度等)而应当将飞机的速度增加或减少到何种程度，且进一步指示可关于飞机的速度存在的任何约束。预定位置数据可以包括例如从导航数据库、交通和碰撞避让系统检索或接收的数据、来自外部数据库的上行链路数据、来自FLIR传感器或雷达装置的数据、和/或对于飞行员或其他飞行机组成员有用的位置信息的任何其他合适来源。当前速度数据可以包括例如来自机载惯性引导系统、导航系统、飞行管理系统等的数据。
[0024]对于此示例性实施例，图形显示生成器110 (例如响应于处理单元102的操作)可以在视觉显示器112的屏幕上呈递多个矩形符号的多色(或单色)图像，这些矩形符号指示飞机的当前速度以及为了使飞机在预定时间处到达预定位置而应当将飞机的速度增加或减少到何种程度、相关速度约束信息连同相关导航信息(例如，表示人为障碍和自然障碍的位置的合适符号，以及其他典型飞行管理信息等)。图形显示生成器110 (例如，响应于处理单元102的操作)也可以在视觉显示器112的屏幕上呈递地形和天气数据的多色或单色图像。
[0025]如图1中所图示的显示系统可以结合决定是否接受来自ATC设施的RTA控制请求的飞行机组人员使用，并且一旦这种控制请求被接受，就在结合RTA监测飞行的进程时使用。关于是否接受RTA控制请求的第一个问题，飞行机组人员通常对以下各项感兴趣:如果RTA被接受，飞机速度将如何改变？飞机将相对于当前速度飞行得更快还是更慢？速度改变的相对量值是什么，以及相对于飞机速度包络，RTA速度管理算法的界限是什么？关于所接受的RTA控制请求的持续监测，飞行机组人员通常对以下各项感兴趣:飞机RTA速度管理的当前范围是什么(即，从RTA控制算法中我可能期望的最糟糕情况行为是什么)？速度已经饱和了吗？ RTA控制速度范围如何随高度而改变？ RTA控制范围界限的呈现增加了飞行机组的情境意识，使机组人员洞察RTA控制算法的内部状态，促进与RTA约束协商相关的决策制定，并帮助飞行员相对于RTA约束监测飞机速度管理。目前描述的显示系统被提供以解决至少这些问题。
[0026]如上文最初所指出的，本公开的实施例总体上提供了用于当飞机处于时间约束的“协商”阶段和“执行阶段”中时在飞机的主飞行显示器(PFD)上显示这种时间约束的速度影响的系统和方法。该显示以速度范围指示和RTA目标控制速度的形式向飞行员(或飞行机组)提供RTA控制策略对飞机速度的影响的概览。在第一、协商阶段中，飞行员需要调查潜在RTA约束对飞机速度简档的影响，以决定放行许可是否可接受。如果飞行员决定接受RTA约束，则开始第二、监测阶段。在此阶段中，飞行员需要关于飞机系统对RTA约束的管理的连续信息。这两个阶段涉及飞行员的不同需求，这导致RTA速度数据的不同呈现方式，如下文更详细定义的。
[0027]广泛地说，当处于RTA协商阶段中时，假定飞行机组已接收到接受或拒绝主动飞行计划中的时间约束的ATC指令。在该实例中，飞行员对是接受还是拒绝的决定主要基于以下考虑:其中应当应用RTA的飞行阶段，以及除了其他之外，例如，安全性、性能和业务方面，诸如对速度、高度、燃料和到达时间的影响。在时间约束被激活之前，对于飞行员来说具有用于一致性检验目的的新速度简档的知识将是有用的。因此，本文所公开的显示系统及关联方法提供了操作的“RTA等待状态”，其中与处于考虑中的ATC指令一致地以合适形式在PFD上显示所提出的第一 RTA速度调整和所提出的RTA速度范围。
[0028]此外，广泛地说，当处于RTA监测阶段中时，飞行员需要被提供有适当水平的信息，该信息关于以下各项=RTA的能够/不能状态和速度域中时间约束的演变。速度域信息对于飞行员来说是重要的，出于若干种原因，包括:在所允许的RTA速度间隔内监测实际速度目标的位置；以及监测RTA速度目标演变相对于RTA速度间隔的趋势。因此，本文所公开的显示系统及关联方法提供了操作的“RTA监测状态”，其中这两个方面都被反映在显示中。
[0029]在图2中描绘了将指示所需到达时间的显示提供给飞机的飞行机组人员的示例性方法200。如其中所示，方法200包括维持飞行的初始步骤，包括三维轨迹向量和第四维度，该第四维度包括时间同步。如本领域中已知的，这被认为是针对任何已知4D轨迹环境的“默认”飞行操作状态。横向和垂直飞行计划在空中和地面侧之间被同步。在SESAR i4D环境中，借助于采用ETA的EPP (扩展投影轮廓)技术的ADS-C以及用于每个或预定义航路点的ETA最小/最大预测，觉察到地面。当然，目前描述的实施例一般将是适用的，即使在特定飞机或地面设施中不存在ADS-C EPP或其他轨迹同步手段的情况下亦如此。
[0030]如方法200的步骤202处所指示的那样，可以由飞机的飞行机组人员从默认的飞行条件接收RTA放行许可控制。如本领域中已知的，可以经由语音或者通过CROSS类型的CPDLC消息接收ATC放行许可。如在大多数情形下“可能”的那样，飞行机组人员将注意、读取和接受控制请求，其中机组人员不知道拒绝该控制请求的直接原因，例如紧急情形。
[0031]只要最初未被拒绝，就将时间约束输入到FMS中，如步骤203处所示。一旦被输入，该时间约束就被认为是“等待确认”(204)——即，在系统有机会检查所提出的飞行控制改变之后，系统执行这种约束的所有所需计算，如将在下文中更详细地描述，但不作出等待来自飞行机组人员的进一步输入的任何飞行控制改变。在“RTA等待”步骤(或阶段)204期间，所有航路点的ETA、ETD (到目的地的估计时间)、对燃料的影响、最小/最大RTA控制速度范围、以及初始RTA目标速度被显示给机组人员(下面结合关于图3-6的讨论更详细地提供示例性显示器)。此外，在RTA等待步骤204期间，飞行机组人员在所提出的速度约束信息经由显示器而对他们来说容易可用的情况下评估可能影响飞行安全的所有因素(例如天气状况、到替代物的距离、机上情形)或航空公司/客户策略，并决定确认或拒绝时间约束放行许可。即，最小/最大RTA控制速度范围和初始RTA目标速度显示支持机组人员感知FMS RTA算法关于飞机速度的直接和最坏情况影响。
[0032]在飞行机组人员出于无论何种原因而决定不能接受ATC RTA控制请求的情况下，如步骤205处所示(“不能”)，该方法可以回到步骤201或202，重定路线或替代的RTA放行许可协商，如果有必要的话。如果FMS RTA算法不能够遵守该时间约束，通过通告或通过显示器来使机组人员了解该事实。在SESAR i4D中，经由采用EPP的ADS-C来自动通知ATC。在这种情况下，ATC应当经由语音联系机组人员，并提供解决方案，例如，飞行机组人员或ATC可以请求路线偏差。
[0033]另一方面，如果机组人员能够接受ATC RTA控制请求，则如在步骤206处所示，系统进入“RTA监测”阶段，其中，FMS按RTA飞行，并且机组人员监测遵照显示器的部分上的放行许可的能力。在此阶段期间，如在等待阶段中那样，最小/最大RTA控制速度范围和当前RTA目标速度显示(如FMS当前所实现的)支持机组人员感知FMS RTA算法对飞机速度的当前和最坏情况影响。
[0034]此后，在步骤207和208处，通过RTA被实现(即，已经到达所期望的航路点并且从显示中移除正被主动飞行和监测的RTA的状态)，或者通过RTA被取消(即，凭借上行链路消息或语音指令，ATC取消时间约束)，RTA控制可以终止，并且，飞行机组人员将从给定的航路点移除RTA。
[0035]现在结合图3至6中所示的示例性显示提供了关于RTA协商和监测阶段的各个方面，并且特别地，将RTA目标速度范围和限制用于在RTA协商和监测阶段期间将相关信息提供给飞行机组人员。现在特别参考图3A和3B，示出了飞行显示的示例性部分301，其以图形和数值格式二者将飞机的空速指示给飞行机组人员。按照一般说法，显示的这个部分被称为“速度带”。参考图3A和3B，速度带301包括第一数值当前空速指示器302、图形速度范围指示器303、第二数值当前空速指示器304，攻角(“Α0Α”)指示器306、马赫速度指示器305和失速速度指示器307。对本领域普通技术人员来说，这些特征中的每一个均是公知的，并且因此，本文未提供关于其功能和操作的更多描述。
[0036]关于专用于RTA协商和监测阶段的速度带301的特征，图3A表示了协商阶段中的速度带301，并且图3B表示了监测阶段中的速度带301。如图3A中所示，速度带301包括协商阶段RTA目标速度指示器311、当前目标速度指示器312(例如，如使用模式控制面板而设置)、以及协商阶段RTA较低速度范围指示器313。RTA控制速度范围指示器313提供了速度范围的图形表示，其中RTA速度将通过RTA算法加以控制。初始RTA目标速度311通过其在关于未来可能速度调整的RTA控制速度范围内的位置，向飞行员通知所预测的初始速度调整。这些值属于等待的飞行计划这一事实由第一符号(诸如第一颜色、第一形状、第一图案化等)指示。如果RTA控制速度范围值处于速度带视图外，则其不被显示。在图3A中，可以看出，RTA目标速度311被置于高于当前速度，并且由此，飞机会加速(如果RTA被接受)。在替代实施例中，例如，利用伴随有数值等的不同符号，速度带301还可以显示处于速度带视图外的最大/最小RTA速度界限指示。
[0037]在接受RTA目标时，如图3B中所示，符号改变以使得目标速度变为当前RTA目标速度322并移动到协商阶段RTA目标速度311所处的位置。速度带301因而通过自动油门(309)来指示加速，以满足当前RTA目标速度。协商阶段RTA较低速度范围指示器313还将符号改变成当前RTA较低速度范围指示器323，例如颜色、形状、图案等的改变。
[0038]图4A和4B图示了 RTA监测阶段，其包括当前RTA较高速度范围指示器321。如所示，系统正在加速到当前RTA目标。一般来说，在监测阶段期间的当前RTA控制速度范围表示可以用于给定配置的RTA速度控制算法的界限(其随高度、所使用的风边等而改变)。该范围可以进一步间接地受对FMS的飞行员设置(例如，成本指数)限制，并表示RTA算法的最大/最小允许速度。仅当速度带处于指示器可见性的适当范围中时，才显示这些控制速度界限的指示器。如果RTA控制速度界限值处于速度带视图外，则不显示控制速度界限以减少速度带杂波(由于当RTA算法有效时这两种速度界限始终存在)。
[0039]图5A至图示了“饱和”空速条件，其中，监测阶段中的当前RTA目标速度322被饱和到当前RTA较高速度范围指示器321/当前RTA较低速度范围指示器323(未显示)。图5A示出了自动油门加速到上限饱和，并且图5B示出了自动油门将速度维持在上限饱和处。另外，图5C示出了自动油门减速到下限饱和，并且图示出了自动油门将速度维持在下限饱和处。当RTA速度饱和时(即当RTA速度目标触及RTA控制速度上限或下限(321、323)时)，并不意味着立即错过RTA。应当指出的是，是所解决的问题的性质(其为通过具有不确定尾/头风力预测数据的环境中的速度调整和改变而进行的到达时间控制)导致了 RTA控制算法不能被设计成使得饱和状态被略过。在速度在界限处饱和之后，RTA的可实现性取决于进一步的风/温度发展。如果RTA速度范围不允许进一步的速度调整，则在特定时间(在0.5-2.0分钟范围中)之后，“RTA不能(RTA UNABLE)”状态被声明，并且与速度目标相联系的RTA文本将切换到另一符号指示，例如另一颜色。在另一个实施例中，速度饱和也可以由符号的改变来指示，诸如颜色、形状、图案等的改变。
[0040]在又一个实施例中，如果目标速度(在协商阶段或者监测阶段中)，可以利用仅部分符号，将目标指示器显示在速度带的顶部(或底部)区域350中。如图6A中所示，在协商阶段期间，初始RTA目标速度指示器311被部分地指示在区域350处，并且如图6B中所示，在监测阶段期间(如所示，飞机还在加速)，当前RTA目标速度指示器322被部分地指示在区域350处。例如，在协商阶段中，可能发生的是，第一计算RTA目标速度可以超过给定的较高/较低RTA速度范围。在这种情况下，速度目标指示器旁边的RTA文本将改变成一种格式(RTA被认为是不能(UNABLE)，甚至在其被激活之前)。如果情况是能够(ABLE)，则RTA文本将处于另一种格式。
[0041]由此，本公开已经阐述了一种改进的飞行显示系统，其具有相比于现有技术的许多优点。本公开提供了用于当飞机处于时间约束的“协商”阶段和“执行阶段”中时在飞机的主飞行显示器(PFD)上显示这种时间约束的速度影响的系统和方法。该显示以速度范围指示和RTA目标控制速度的形式向飞行员(或飞行机组)提供RTA控制策略对飞机速度的影响的概览。
[0042]虽然已在本发明主题的前述【具体实施方式】中呈现至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变形。还应当理解的是，该一个或多个示例性实施例仅仅是示例，且并不旨在以任何方式限制本发明主题的范围、实用性或配置。更确切地说，前述【具体实施方式】将给本领域技术人员提供用于实现本发明主题的示例性实施例的便利路线图。应当理解的是，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明主题的范围的情况下，在示例性实施例中所描述的元件的功能和布置中可以作出各种改变。
【权利要求】
1.一种用于向飞机的飞行机组人员提供显示的方法，包含以下步骤: 接收所需到达时间(RTA)控制指令，用于在特定时间处到达特定航路点； 计算初始所需飞机速度，飞机被需要以所述初始所需飞机速度飞行以便在特定时间处到达特定航路点； 提供飞行显示，其包括速度带，其中速度带包括使用第一符号以图形方式显示的初始RTA目标速度，其中初始RTA目标速度与所述初始所需飞机速度相关，并且其中提供飞行显示不伴随有同时飞机速度改变以匹配初始目标速度； 接收接受RTA控制指令的输入； 计算更新的所需飞机速度，飞机被需要以所述更新的所需飞机速度飞行以便在特定时间处到达特定航路点，其中如果在计算所述初始所需飞机速度和计算所述更新的所需飞机速度的步骤之间飞行条件已经发生改变，则所述更新的所需飞机速度比所需飞机速度更快或更慢； 更新飞行显示，包括使用不同于第一符号的第二符号在速度带上显示更新的RTA目标速度以及中断第一符号的显示；以及 给飞机的自动油门提供使飞机以更新的RTA目标速度飞行的指令。
2.如权利要求1所述的方法，其中第一符号为第一颜色，并且第二符号为不同于第一颜色的第二颜色。
3.如权利要求1所述的方法，其中第一符号为第一形状，并且第二符号为不同于第一形状的第二形状。
4.如权利要求1所述的方法，其中接收RTA控制指令包括从基于地面的自动化控制指令发布系统接收控制指令。
5.如权利要求1所述的方法，其中接收RTA控制指令包括从飞行机组人员输入接收控制指令，并且其中接收接受RTA控制指令的输入包括接收来自飞行机组人员的输入。
6.如权利要求1所述的方法，其中提供包括初始目标RTA速度的飞行显示进一步包括提供具有大于初始目标RTA速度的初始较高RTA速度范围的飞行显示，其中初始较高RTA速度范围表示对速度范围内最大速度的估计，且连同初始目标RTA速度一起被计算。
7.如权利要求6所述的方法，其中更新包括更新的目标RTA速度的飞行显示进一步包括提供具有大于更新的目标RTA速度的更新的较高RTA速度范围的飞行显示，其中更新的较高RTA速度范围表示对下述最大速度的更新估计，飞机能够以该最大速度飞行以便实现RTA,并且更新的较高RTA速度范围连同更新的目标RTA速度一起被计算，其中更新的较高RTA速度范围的符号与初始较高RTA速度范围的符号不同。
8.如权利要求1所述的方法，其中更新包括初始目标RTA速度的飞行显示进一步包括提供具有小于初始目标RTA速度的初始较低RTA速度范围的飞行显示，其中初始较低RTA速度范围表示对速度范围内最小速度的估计，且连同初始目标RTA速度一起被计算。
9.如权利要求8所述的方法，其中更新包括更新的目标RTA速度的飞行显示进一步包括提供具有低于更新的目标RTA速度的更新的较低RTA速度范围的飞行显示，其中更新的较低RTA速度范围表示对下述最小速度的更新估计，飞机能够以该最小速度飞行以便实现RTA,并且更新的较低RTA速度范围连同更新的目标RTA速度一起被计算，其中更新的较低RTA速度范围的符号与初始较低RTA速度范围的符号不同。
10.一种被配置为向飞机的飞行机组人员提供显示的显示系统，包括: 图像显示装置； 通信接口 ； 存储导航信息的数据存储装置； 飞行管理系统，其包括自动油门功能；以及 RTA控制系统，与图像显示装置、通信接口、数据存储装置和飞行管理系统可操作地电子通信，其中RTA控制系统包括计算机处理器，该计算机处理器被配置为: 通过通信接口接收所需到达时间(RTA)控制指令，用于在特定时间处到达特定航路占.计算初始所需飞机速度，飞机被需要以所述初始所需飞机速度飞行以便在特定时间处到达特定航路点； 生成飞行显示并将其发送给图像显示装置，该飞行显示包括速度带，其中速度带包括使用第一符号以图形方式显示的初始RTA目标速度，其中初始RTA目标速度与所述初始所需飞机速度相关，并且其中生成飞行显示不随伴有对飞行管理系统的同时飞机速度改变命令以匹配初始目标速度； 通过通信接口接收接受RTA控制指令的输入； 计算更新的所需飞机速度，飞机被需要以所述更新的所需飞机速度飞行以便在特定时间处到达特定航路点，其中如果在计算所述初始所需飞机速度和计算所述更新的所需飞机速度之间飞行条件已经发生改变，则所述更新的所需飞机速度比所需飞机速度更快或更慢; 生成更新的飞行显示并将其发送给图像显示装置，该更新的飞行显示包括使用不同于第一符号的第二符号在速度带上的更新的RTA目标速度以及中断第一符号的显示；以及给飞行管理系统提供使飞机的自动油门令飞机以更新的RTA目标速度飞行的指令。
【文档编号】G08G5/00GK104376744SQ201410391758
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】M.波兰斯基, J.瓦塞克, B.帕辛格, J.斯沃博达 申请人:霍尼韦尔国际公司