通过在垂直位置显示器上显示高度过滤器限制线以便增加态势感知的系统和方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104217617 A (43)申请公布日 2014.12.17 CN 104217617 A (21)申请号 201410322956.3 (22)申请日 2014.05.30 13/906597 2013.05.31 US G08G 5/00(2006.01) (71)申请人 霍尼韦尔国际公司 地址 美国新泽西州 (72)发明人 S萨穆蒂拉潘迪安 MA约翰逊 RB维曼 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 吕传奇 胡莉莉 (54) 发明名称 通过在垂直位置显示器上显示高度过滤器限 制线以便增加态势感知的系统和方法 (57) 摘要。

2、 通过在垂直位置显示器上显示高度过滤器限 制线以便增加态势感知的系统和方法。提供了一 种用于当在垂直位置显示器 (VSD) 上的入侵飞行 器的显示限制到由高度过滤器确定的 VSD 的特定 区域时， 增加垂直态势感知的系统和方法。 该方法 包括在 VSD 上显示第一高度过滤器限制线。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104217617 A CN 104217617 A 1/1 页 2 1. 一种用于当将入侵飞行器。

3、的显示被限制到由高度过滤器确定的垂直位置显示器 (VSD) 的特定区域时， 增加主机飞行器上 VSD 上的垂直态势感知的方法， 该方法包括 ： 在 VSD 上显示第一高度过滤器限制线。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 进一步包括在 VSD 上显示第二高度过滤器限制线。 3. 如权利要求 2 所述的方法， 其中第一高度限制线被显示在主机飞行器以上。 4. 如权利要求 3 所述的方法， 其中第二高度限制线被显示在主机飞行器以下。 5. 如权利要求 4 所述的方法， 其中在主机飞行器以上的预定距离显示所述第一高度限 制线。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其中在主机飞行器以下的预定距离显示所。

4、述第二高度限 制线。 7. 如权利要求 6 所述的方法， 其中在基本水平飞行期间， 第一预定距离基本上等于第 二预定距离。 8. 如权利要求 7 所述的方法， 其中当主机飞行器下降时， 第一预定距离小于第二预定 距离。 9. 如权利要求 8 所述的方法， 其中当主机飞行器下降时， 第一预定距离小于第二预定 距离。 10. 一种用于当入侵飞行器的显示被限制到垂直位置显示器 (VSD) 的特定区域时， 增 加在主机飞行器上 VSD 上的垂直态势感知的方法， 该 VSD 的特定区域由在主机飞行器以上 的第一预定高度和在主机飞行器以下的第二预定高度所确定， 该方法包括 ： 在 VSD 上第一预定高度处。

5、显示第一高度限制线 ； 以及 在 VSD 上第二预定高度处显示第二高度限制线。 权 利 要 求 书 CN 104217617 A 2 1/6 页 3 通过在垂直位置显示器上显示高度过滤器限制线以便增加 态势感知的系统和方法 技术领域 0001 本文描述的实施例一般地涉及车载显示系统， 并且特别地涉及一种用于在垂直位 置显示器 (VSD) 上呈现高度过滤器边界限制以增加飞行员的态势感知的航空电子显示系 统和方法。 背景技术 0002 部署在飞行器上的航空电子显示系统已广泛地进行设计以直观且容易理解的方 式在视觉上传送相当数量的飞行信息。在常规空中警告和防撞系统 (TCAS) 显示系统中， 在 显。

6、示器 ( 诸如主飞行显示器 ) 上视觉上表达多数信息， 信息关于主机飞行器飞行参数 ( 例 如， 主机飞行器的航向、 偏航、 翻滚和倾斜)、 附近的地理特征(例如， 山峰、 河床等)、 以及当 前天气条件(例如， 发展中的暴风雨单元(cell)。 此类系统也提供和显示与相邻飞行器相 关的大量数据。然而， 如果这样的数据和相关联的符号表示法针对全部已检测的交通进行 显示， 座舱显示系统可能随即被入侵者 ( 即， 相邻飞行器 ) 符号而变得混乱。为了避免这种 情况， 飞行员通常经由 TCAS 控制面板选择合适的入侵高度过滤器， 使得仅有落入高度过滤 器限制的入侵者显示在座舱显示器上， 从而使显示整。

7、洁简化。 尽管如此， 在长时间且令人疲 劳的飞行中， 对于飞行员特别重要的是知道并且感知到相对于主机飞行器在高度过滤器限 制内哪些入侵飞行器被显示。 0003 考虑前述， 希望提供一种航空电子显示系统和方法， 其可视地在显示器 例如， 垂 直位置显示器 (VSD) 上呈现所选择的高度过滤器限制 ( 即， 边界 ) 以增强在所选的高度过 滤器限制内的交通感知。 0004 根据下面详细描述和所附权利要求， 以及连同附图和背景技术， 其他所希望的特 征将是显而易见的。 发明内容 0005 提供发明内容以介绍采用简化形式的概念的选择， 这在下面详细描述中将进一步 描述。该内容不旨在标识所要求保护主题的。

8、关键或必要特征， 也不旨在被用作确定所附权 利要求范围的帮助。 0006 提供了一种用于当将入侵飞行器的显示被限制到由高度过滤器确定的垂直位置 显示器 (VSD) 的特定区域时， 增加在主机飞行器的垂直位置显示器 (VSD) 上的垂直态势感 知的方法。该方法包括在 VSD 上显示第一高度过滤器边界线。 0007 也提供了一种用于当将入侵飞行器的显示被限制到显示器的特定区域时， 增加在 主机飞行器上的垂直态势感知的飞行器显示系统。 该系统包括监控器、 模式选择设备、 和处 理器， 该处理器耦合到监控器并且对模式选择设备做出响应， 用以在显示器上生成符号， 图 形地表示显示器上的高度过滤器边界线。。

9、 0008 此外， 也提供了一种用于当入侵飞行器的显示被限制到垂直位置显示器 (VSD) 的 说 明 书 CN 104217617 A 3 2/6 页 4 特定区域时， 增加在主机飞行器的 VSD 上的垂直态势感知的方法， VSD 的特定区域由在主机 飞行器以上的第一预定高度和在主机飞行器以下的第二预定高度所确定。该方法包括在 VSD 上第一预定高度处显示第一高度边界线， 以及在 VSD 上第二预定高度处显示第二高度 边界线。 附图说明 0009 当连同附图一起考虑时， 通过参考详细的描述和权利要求可以得到主题的更完整 理解， 其中遍及附图相同的附图标记指代相似的元件， 并且其中 ： 0010。

10、 图 1 是根据示例性实施例的通用航空电子显示系统的功能方框图 ； 0011 图2是可以在被包括在图1中所示的航空电子显示系统中的显示器上生成的二维 LMAP 显示的简化快照 ； 0012 图3是进一步包括图示出主机飞行器垂直位置的简化VSD显示的二维显示的简化 快照 ； 0013 图 4-6 是根据示例性实施例的 VSD 显示的简化快照 ； 0014 图 7 是图示出示例性过程的流程图， 该过程可由图 1 中所示的航空电子显示系统 来执行， 用于在垂直位置显示器 (VSD) 上呈现高度边界限制线以增加飞行员的态势感知。 具体实施方式 0015 下面的详细描述本质上仅是示例性的并且不旨在限制本。

11、发明或本发明的应用和 使用。此外， 未旨在由在前背景技术或以下具体实施方式所提出的任何理论来限制。 0016 图 1 是根据示例性实施例的通用航空电子显示系统 20 的功能方框图。航空电子 显示系统 20 包括至少一个处理器 22 和操作地耦合到处理器 22 的至少一个 监控器 24。在 航空电子显示系统 20 的操作期间， 处理器 22 驱动图形模块 27， 其结合处理器 22 来驱动监 控器 24 以产生图形显示 26， 其在视觉上给飞行员和机组人员提供与主机飞行器和在主机 飞行器的预定邻近地区内的相邻飞行器有关的信息。图形显示 26 可包括与相邻飞行器有 关的一个或多个飞行特性的视觉表示。

12、， 如下面更完全地描述。处理器 22 以二维格式 ( 例 如， 作为横向或垂直剖面图显示 ) 或以混合格式 ( 例如， 以画中画或分屏排列 ) 可生成显示 26， 并且可并入到能够显示数据的全部单元中 ； 例如， 主飞行显示器、 多功能显示器、 和交互 式导航显示器。 0017 处理器 22 可包括， 或相关联于， 任何合适数量的单独微处理器、 飞行控制计算机、 导航设备、 存储器、 电源、 存储装置、 接口卡、 以及其他本领域已知的标准部件。 在这方面， 处 理器 22 可包括或协同于任何数量的软件程序 ( 例如， 航空电子显示程序 ) 或指令， 其被设 计为实行各种方法、 处理任务、 计算。

13、和下面描述的控制 / 显示功能， 例如， 处理器 22 可包括 在通常部署在飞行管理系统 (FMS) 内的类型的飞行管理计算机内。 0018 适于作为监控器 24 使用的图像生成设备包括各种模拟 ( 例如， 阴极射线管 ) 和数 字 ( 例如， 液晶、 有源矩阵、 等离子体等 ) 显示设备。在特定实施例中， 监控器 24 可假设为 包括在飞行器的电子飞行仪表系统 (EFIS) 内的俯视显示器 (HDD) 或平视显示器 (HUD) 的 形式。监控器 24 可被设置在遍及座舱的各种位置处。例如， 监控器 24 可包括主飞行显示 器(PFD)并位于飞行员主视野的中央位置。 可替换地， 监控器24可包。

14、括次飞行甲板显示器， 说 明 书 CN 104217617 A 4 3/6 页 5 诸如发动机仪表和机组警告系统 (EICAS) 显示器， 安装在由飞行器机组人员方便观察的位 置处， 但通常位于飞行员主视野外。仍在其他实施例中， 监控器 24 可穿戴于机组人员的一 个或多个成员作为电子飞行包的部件。 0019 处理器 22 包括操作地耦合到一个或多个空中交通数据源的一个或多个输入。在 显示系统 20 的操作期间， 空中交通数据源不断地为处理器 22 提供与附近飞行器有关的导 航数据。在图 1 中图示的示例性实施例中， 空中交通数据源包括无线收发器 28 和导航系统 30， 其操作地相应耦合到处。

15、理器 22 的第一和第二输入。导航系统 30 包括机载雷达 32 和各 种其他机载仪器 34， 诸如无线电高度表、 气压高度表、 全球定位系统 (GPS) 单元等。 0020 通过继续参考图 1， 无线收发器 28 被认为是空中交通数据源， 在其中收发 器 28 接收来自外部控制源的导航数据并且将该数据中继到处理器 22。例如， 无线收发器 28 可 接收来自外部控制源的交通信息服务广播 (TIS-B) 数据。在优选实施例中， 无线接收器 28 接收空中警告和防撞系统 (TCAS) 数据， 并且可接收来自附近飞行器的自动相关监视广播 (ADS-B)数据。 该数据， 和其他此类外部源数据， 被格。

16、式化成包括空中交通信息， 可利用其来 确定附近飞行器的当前位置和空中交通的存在和位置。 0021 TCAS 是机载系统， 其检测并跟踪接近主机飞行器的飞行器。TCAS 包括处理器、 天 线、 交通显示器 ( 例如， LMAP 显示器、 VSD 等 )， 和用于控制系统的装置， 诸如图 1 中所示的。 处理器和天线通过询问他们的应答器， 并且在显示器上跟踪这些入侵者以检测和跟踪其他 飞行器 ( 被称为入侵者 )。TCAS 处理器分析应答器对所确定的范围、 方位和相关高度的答 复。如果系统确定潜在危险存在， 其发出可视和可听警告 (advisories) 给机组人员。可视 警告在一个或多个交通显示。

17、器 ( 例如 LAMP 显示器和 VSD) 上采取符号的形式。系统使用 各种符号和颜色标识每个入侵者的相对威胁。如果入侵者正在报告高度， 则通告相对于主 机飞行器高度的入侵者的高度， 并且如果入侵者正以大于每分钟 500 英尺的速度爬升或下 降， 则使用趋势箭头来指示。 0022 入侵者对于询问的响应使得 TCAS 系统能够确定 (1) 主机飞行器和入侵者之间的 范围， (2) 入侵者的相对方位， (3) 如果入侵者正在报告高度， 入侵者的高度和垂直速度， 以 及 (4) 入侵者和主机飞行器之间的接近速度。使用该数据， 系统能够预报到入侵者接近的 最近点的时间和到该点的距离。如果系统预报特定安。

18、全边界可能被侵犯， 则其将发出交通 警告 (TA) 以警告机组人员接近交通 (closing traffi c) 在附近。 0023 如先前所述， 可视警告， 例如以三个符号的形式显示在 LMAP 和 VSD 显示中的一个 上。特定符号类型取决于入侵者的位置和接近速度。当入侵者和主机飞行器之间的距离减 小时， 符号改变形状和颜色， 以便表示关注水平的增加。 0024 在显示器上入侵者符号的意义可以根据符号的形状和 / 或颜色推断。例如， 如果 认为入侵者无威胁或是其它交通， 其通常在显示器上图形地表示为未填充白色或青色的菱 形。如果入侵飞行器在六海里内并且具有 1200 英尺的相对高度， 则认。

19、为入侵者为最接近 的交通并且在显示器上图形地表示为实心填充白色或青色的菱形。 这种类型的入侵者仍不 认为是威胁并且被显示以帮助飞行员视 觉上捕获入侵者。填充黄色的圆形被用来显示已 经引起将要发出交通警告 (TA) 的入侵者。TA 帮助飞行员视觉上捕获入侵者飞行器并为飞 行员准备潜在的决策警告 (RA)。RA 被显示为填充红色的正方形。 0025 如先前所参考的， 以相同颜色作为入侵者符号并指示向上或向下的垂直运动箭头 说 明 书 CN 104217617 A 5 4/6 页 6 被设置在符号的右侧以指示入侵者是否正以大于每分钟 500 英尺的速度爬升或下降。另 外， 将入侵者相对高度显示为采用。

20、几百英尺为单元的十进制数并且设置在入侵者符号的右 侧。颜色与入侵者符号相同。如果入侵者在主机飞行器以上， 则用加 (+) 号显示高度。如 果在主机飞行器以下， 则用减 (-) 号显示高度。如果相对高度为零则不显示高度读出。另 外， 表示主机飞行器和入侵者之间的以英里为单位的距离的距离十进制数可被显示在入侵 者符号以上。显示的距离与入侵者符号采用的颜色相同。 0026 图2图示出图形地表示主机飞行器50和五海里距离圈52的简化LMAP显示。 在主 机飞行器 50 以上 1000 英尺的高度处飞行的其他交通 (OT)54 由未填充白色或青色的菱形 54 表示。在主机飞行器 50 以下 1000 英。

21、尺的高度处飞行并正在下降的最接近交通 (PT)56 被图形地表示为填充白色或青色 ( 由遍及附图的点画表示 ) 的菱形 56。在主机飞行器 50 以下 200 英尺并正在爬升的交通警告 (TA)58 由填充的圆形 58 表示。最后， 在主机飞行器 50 以上 200 英尺的高度并正在下降的决策警告 (RA)55 被图形地表示为填充的正方形。 0027 当图 2 中所示的 LMAP 类型的显示提供水平态势感知给飞行员时， VSD 以相似的方 式提供垂直态势感知。例如， 图 3 是图示出 LMAP 显示器 61 上主机飞行器 50 的垂直位置的 简化 VSD59 的图形表示。能够看出， 第一决策警。

22、告 (RA) 入侵者 62 在主机飞行器 50 以下 200 英尺， 并且正在爬升。另外， 第一和第二交通警告 (TA) 入侵者 64 和 66 正在与主机飞 行器 50 的基本相同的高度处飞行。应该注意的是 VSD59 可结合 ITP( 跟踪程序 In Trail Procedure) 显示使用的类型。 0028 VSD 的一个主要好处是当飞行急剧接近时尤其相对于早期威胁识别、 效率改善了 安全性， 并且维持了稳定的路径。正如 LMAP 显示器提供水平位置直观描述一样， 其为机组 成员提供了垂直位置的直观视图。因此， 机组成员能够快速存取垂直位置， 减少整体工作 量。 然而， 飞行员通常对看。

23、见处于所有飞行高度的入侵者没有兴趣。 例如， 在下降期间， 飞行 员将对主机飞行器以下的入侵 者更有兴趣并且对其以上的那些入侵者不那么感兴趣。相 似地， 在上升期间， 飞行员将对处于比那些较低高度的入侵者更高高度的入侵者更感兴趣。 在水平飞行期间， 飞行员将通常对主机飞行器以上和以下的入侵者同等感兴趣。 0029 再次参考图 1， 模式开关 29( 例如， 扳钮开关 ) 被配置为能够在多个模式， 例如模 式A、 模式B、 和模式C， 中选择一个。 在每种情况中， 高度过滤器禁止高于主机飞行器第一预 定量的入侵者的显示以及低于主机飞行器第二预定量的入侵者的显示。例如， 在基本上水 平飞行 ( 例。

24、如， 模式 A) 期间， 第一和第二量可基本上相等 ； 例如， 分别为加或减 2700 英尺。 在上升 ( 例如， 模式 B) 期间， 第一预定量可大于第二预定量以提供在主机飞行器以上的入 侵者交通的更好的感知 ； 例如分别为 8700 英尺和 2700 英尺。相似地， 在下降 ( 例如， 模式 C) 期间， 第一预定量可小于第二预定量以提供在主机飞行器以下的入侵者交通的更好的感 知 ； 例如分别为 2700 英尺和 8700 英尺。模式开关可设置在任何方便位置， 其适于其所预期 的目的 ： 例如， 在 TCAS 控制平板上。 0030 如先前所述， 有时对于飞行员非常重要的是容易地感知到在高。

25、度过滤器限制内显 示哪些入侵者。因此， 图 4-7 进一步图示出用于在垂直位置显示器 (VSD) 上呈现和图形地 表示高度过滤器边界限制以增加飞行员的垂直态势感知的方法和设备的示例性实施例。 0031 由飞行员选择的并经由开关 29( 图 1) 输入的所选择的高度过滤器限制 ( 模式 1、 模式 2 或模式 3) 连同来自附近飞行器的 TCAS 数据一起被提供给处理器 22。处理器 22 结 说 明 书 CN 104217617 A 6 5/6 页 7 合图形模块 27 将数据提供给监控器 24 用于生成将要在显示器 26 上显示的符号， 该符号呈 现至少一个并且优选两个高度过滤器限制线。这些。

26、线可为实线、 虚线、 彩色线、 或采用其他 便于可视地辨识的任何合适方式。图 5、 6 和 7 相应地图示出第一、 第二和第三示例 ； 然而， 需要注意的是这些仅是示例并不被解释为限制。 0032 图 4 是显示主机飞行器 72 和入侵飞行器 74 和 76 的 VSD 屏幕 70 的图形表示。主 机飞行器 72 正在爬升并且从而如先前描述在开关 29( 图 1) 上已选择模式 B。将其提供给 处理器 22( 图 1)， 处理器 22 确定高度过滤器上限和下限。如图 4 中高度显示器 73 上所图 示的， 主机飞行器的高度为 16000 英尺。因此， 应用在上面示例中使用的的过滤器限制， 高 。

27、度过滤器下限为 16000 英尺减 2700 英尺 ； 即 13300 英尺。高度过滤器上限为 16000 英尺加 8700 英尺 ； 即 24700 英 尺。这样的数据被提供给图形模块 27， 其与监控器 24 协作以显示 高度过滤器上限制线78和/或高度过滤器下限制线80。 当这些边界线被显示为虚线时， 其 可以以任何合适方式加以显示 ； 即点线、 实线、 彩色线等。 采用这种方式， 为飞行员提供更容 易标识和可辨识的适应当前飞行路径的高度过滤器边界从而增强飞行员态势感知。 0033 图5是显示主机飞行器84和入侵飞行器86的VSD屏幕82的图形表示。 这个示例 中， 主机飞行器 84 的。

28、飞行路径基本上水平 ； 从而， 如先前所描述的， 飞行员已在开关 29( 图 1) 上选择模式 A。这种设置被提供给处理器 22( 图 1)， 处理器 22 确定与水平飞行相关联的 高度过滤器上限和下限。如图 5 中在高度显示器 88 上所图示的， 主机飞行器的高度再次为 16000 英尺。因此， 应用在上述示例中使用的过滤器限制， 高度过滤器下限为 16000 英尺减 2700 英尺 ； 即 13300 英尺。高度过滤器上限为 16000 英尺加 2700 英尺 ； 即 18700 英尺。这 样的数据被提供给图形模块 27， 其与监控器 24 协作以显示高度过滤器上边界线 90 和 / 或 。

29、高度过滤器下限制线 92。 0034 图 6 是显示主机飞行器 96 和入侵飞行器 98 和 100 的 VSD 屏幕 94 的图形表示。主 机飞行器 96 正在下降并且从而如先前描述已在开关 29( 图 1) 上选择模式 C。据此， 处理器 22( 图 1) 确定与下降相关联的高度过滤器上限和下限。如图 6 中在高度显示器 102 上所 图示的， 主机飞行器的高度再次为 16000 英尺。应用在上面描述使用的过滤器限制， 高度过 滤器下限为 16000 英尺减 8700 英尺 ； 即 7300 英尺。高度过滤器上限为 16000 英尺加 2700 英尺 ； 即 18700 英尺。这样的数据被。

30、提供给图形模块 27， 其与监控器 24 协作以显示高度过 滤器上边界线 104 和 / 或高度过滤器下边界线 92。 0035 图 7 是描述过程 110 的流程图， 该过程用于在垂直位置显示器 (VSD) 上呈现高度 边界限制以增加飞行员的态势感知。用户 ( 例如， 飞行员 ) 首先选择对应于所希望的高度 过滤器的模式 ( 例如， 模式 A、 模式 B、 或模式 C)( 步骤 112)。在确定哪种模式已被选择 ( 步 骤 114、 116 或 118) 之后， 检索用于所选择的模式的高度限制 ( 步骤 120、 122 或 124)， 并且 显示高度过滤器限制线 ( 步骤 126)。然后过。

31、程结束 (128)。 0036 因此， 已经提供了一种用于在显示器 ( 例如， 垂直位置显示器 (VSD) 上可视地呈 现所选择的高度过滤器限制(例如， 边界)以增强在所选择高度限制 内的交通感知的系统 和方法。 0037 虽然在之前详细描述中已经提出至少一个示例性实施例， 但应该意识到的是大量 变体的存在。也应该意识到的是一个或多个示例性实施例仅是示例， 并且不旨在在任何方 面限制本发明的范围、 适用性、 或配置。相反地， 在前详细描述将为本领域技术人员提供方 说 明 书 CN 104217617 A 7 6/6 页 8 便的路线图用于实现本发明的示例性实施例， 可以理解的是， 在不偏离如在所附权利要求 中所阐述的本发明的范围的情况下， 可以对示例性实施例中所描述的元件的布置以及功能 做出各种改变。 说 明 书 CN 104217617 A 8 1/5 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104217617 A 9 2/5 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 104217617 A 10 3/5 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 104217617 A 11 4/5 页 12 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104217617 A 12 5/5 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 104217617 A 13 。