CN103991552A - 用于图示飞行器处境信息的方法 - Google Patents

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Abstract

在飞行器的驾驶舱中的飞行显示器上图示飞行器处境信息的方法包括：确定飞行器的位置（102）；在飞行显示器上显示从确定的飞行器位置的跑道的向前看的图形表示（104）；在图形表示上显示处境警觉性信息（106）；以及在飞行器移动时更新位置确定、图形表示和所述处境警觉性信息（108）。

Description

用于图示飞行器处境信息的方法
背景技术
在当代飞行器中，飞行员基于飞行员的知识和经验、飞行器的类型、天气条件等确定起飞和着落期间的风险评估。如果飞行员有着起飞或着落将不成功的能力感觉，则飞行员将尝试中止这样的操作。飞行员发展着落或起飞应被中止所处的条件的个人意识。这样的能力直觉并不总是准确的；例如，推力可进展太慢并且飞行器将已经驶过跑道的一部分而超出安全中止起飞的点。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及在飞行器的驾驶舱中的飞行显示器上图示飞行器处境信息的方法，该方法包括确定飞行器相对于跑道的位置、在该飞行显示器上显示从确定的飞行器位置的跑道的向前看的图形表示、在该图形表示上显示处境警觉性信息以及在飞行器移动时更新位置确定、图形表示和处境警觉性信息。
提供一种在飞行器的驾驶舱中的飞行显示器上图示飞行器处境信息的方法，所述方法包括：
确定所述飞行器在跑道上的位置；
在所述飞行显示器上显示从确定的飞行器位置的跑道的向前看的图形表示；
在所述图形表示上显示处境警觉性信息并且其中所述处境警觉性信息包括至少V1速度指示符和Vr速度指示符；以及
在所述飞行器沿所述跑道移动时更新位置确定、图形表示和所述处境警觉性信息。
优选的，所述图形表示包括在所述跑道以清晰的能见度出现时它的描绘。
优选的，显示所述图形表示包括根据确定的飞行器位置从存储在所述飞行器上的至少一个数据库生成图像。
优选的，确定所述飞行器的位置包括接收跑道数据，其包括关于所述跑道的长度的数据。
优选的，确定所述飞行器的位置进一步包括从全球定位***接收坐标。
优选的，所述方法进一步包括确定所述飞行器的航向和方位。
优选的，确定所述飞行器的航向和方位包括从惯性参考***接收输入。
优选的，所述处境警觉性信息基于以下中的至少一个而预测：飞行器性能、引擎性能、跑道数据、跑道表面条件、无效设备、需要的爬升梯度、障碍物和当前外界天气条件。
优选的，所述方法进一步包括警告飞行员所述飞行器在所述跑道上的位置和所述飞行器的不可接受的快速速度中的至少一个。
优选的，所述警告基于所述飞行器的推力和飞行器速度来指示所述飞行器不在安全状况中。
提供一种在飞行器的驾驶舱中的飞行显示器上图示飞行器处境信息的方法，所述方法包括：
确定所述飞行器相对于它要着落的跑道的位置；
在所述飞行显示器上显示从确定的飞行器位置的跑道的向前看的图形表示；
在所述图形表示上显示处境警觉性信息并且其中所述处境警觉性信息包括至少Vref速度指示符和着地区指示符；以及
在所述飞行器移动时更新所述位置确定、图形表示和所述处境警觉性信息。
优选的，确定所述飞行器的位置包括接收跑道数据，其包括关于所述跑道的长度的数据。
优选的，确定所述飞行器的位置进一步包括从全球定位***接收坐标。
优选的，所述方法进一步包括确定所述飞行器的航向和方位并且基于确定的航向和方位来更新所述位置确定、图形表示和所述处境警觉性信息。
优选的，其中所述处境警觉性信息基于以下中的至少一个而预测：飞行器性能、引擎性能、跑道数据、跑道表面条件、无效设备、需要的爬升梯度、障碍物和当前外界天气条件。
优选的，所述方法进一步包括警告用户关于所述飞行器相对于所述跑道的位置。
优选的，所述警告基于所述飞行器的位置和所述Vref速度来指示所述飞行器应执行转动程序。
优选的，所述警告指示所述飞行器将未达跑道着陆所述着地区。
优选的，所述警告指示所述飞行器已经行进超出所述着地区。
优选的，所述警告指示所述飞行器在所述Vref速度以上行进。
附图说明
在图中：
图1是根据本发明的实施例具有飞行显示器的飞行器驾驶舱的一部分的透视图，图形表示和处境警觉性信息可在该飞行显示器上图示。
图2是示出根据本发明的实施例图示飞行器处境信息的方法的流程图。
图3是根据本发明的实施例显示的图形表示和处境警觉性信息的图示的示范性图。
图4是根据本发明的另一个实施例的图形表示和处境警觉性信息的图示的示范性图。
图5是根据本发明的再另一个实施例的图形表示和处境警觉性信息的图示的示范性图。
具体实施方式
图1图示具有驾驶舱12的飞行器10的一部分。尽管已经图示商用飞行器，预想本发明的实施例可在任何类型的飞行器中使用。第一用户（例如，飞行员）可出现在驾驶舱12的左侧处的座位14上并且另一个用户（例如，副驾驶员）可出现在驾驶舱12的右侧处的座位16上。具有各种仪表20和多个多功能飞行显示器22的驾驶舱仪表板18可定位在飞行员和副驾驶员的前面并且可对飞行人员提供信息来帮助使飞行器10起飞。
飞行显示器22可包括主飞行显示器或多功能显示器并且可显示广泛的飞行器、飞行、导航信息和在飞行器10的操作和控制中使用的其他信息。飞行显示器22可能够向用户显示彩色图形和文本。飞行显示器22可采用任何方式来布局，其包括具有更少或更多的显示器并且不必共面或大小相同。触屏显示器或触屏表面24可包括在飞行显示器22中并且可被一个或多个飞行人员成员（其包括飞行员和副驾驶员）使用，来与飞行器10的***交互。预想一个或多个光标控制装置26和一个或多个多功能键盘28可包括在驾驶舱12中并且也可被一个或多个飞行人员成员使用来与飞行器10的***交互。
控制器30可能操作地耦合于飞行器10的部件，其包括飞行显示器22、触屏表面24、光标控制装置26和键盘28。该控制器30还可与飞行器10的其他控制器（未示出）连接。控制器30可包括存储器和处理单元，其可运行任何适合的程序来实现图形显示或图形用户界面（GUI）和操作***。
控制器30可包括计算机可搜索信息数据库（未示出）或可能操作地耦合于信息数据库。例如，这样的数据库可存储在备选计算机或控制器上。将理解数据库可以是任何适合的数据库，其包括具有多个数据集的单个数据库、链接在一起的多个离散数据库或甚至单个数据表。
预想这样的数据库可在例如航空公司或飞行运营部门控制（未示出）的位置或另一个位置处定位在飞行器10外并且控制器30可能操作地耦合于无线网络（未示出），通过其数据库信息可提供给控制器30。该数据库可包括经由电子手段（即，闪速存储器、因特网、WiFi、LAN、SatComm）或其他电子传送手段而输入的飞行员优选数据。
数据库可包括监管要求，例如FAA、航空公司或飞行器操作员、操作手册或规范要求，并且还包括飞行员偏好、最佳实践和飞行员为起动、滑行、起飞、离场程序、爬升、巡航、下降、到达程序、进场程序选择、着落所选的最佳实践、反推力使用和滑行技术。数据库还可包括跑道数据、导航信息、飞行器性能数据、引擎性能数据、跑道表面条件、当前外界天气条件等。
对于离开和对于到达的性能标准可由控制器30根据以下飞机配置从数据库得到：襟翼、引擎引气、缺失或无效设备、轮子、轮胎、刹车、反推力、跑道环境的跑道参数和条件、重量，等。备选地，这样的性能标准可通过航空公司运营控制（AOC）上行传输或由机组人员手动计算并且输入飞行管理***（FMS）内。另外，进场和着落字段长度要求可在数据库中规定并且可限定最小字段长度和最小性能界限。
此外，飞行器10可配备有各种导航工具，其包括也可操作地与控制器30耦合的惯性参考***（IRS）和/或全球定位***（GPS）。IRS可以是机载***，其感测飞行器10的移动，并且持续计算飞行器的方位、速度等。GPS可安装在飞行器10上并且给出关于卫星和/或蜂窝网络的方位报告，其包括例如速度、方向和高度等信息的报告。
在操作期间，控制器30可利用来自飞行员、数据库的输入和/或来自AOC或飞行运营部门的信息来向飞行员或其他用户呈现图形表示和处境警觉性信息。飞行员可从这样的信息做出关于起飞或着落以及中止这样的操纵（如必要的话）的更明智的决策。起飞可由于多种原因而被拒绝，其包括引擎失效、起飞警报喇叭的激活、来自空中交通管制的指示、爆胎、***警报等。着落可由于多种原因而被拒绝，其包括越过指定点或未达跑道着陆着地区、飞行器10太快、飞行器10未足够放慢，等。
根据本发明的实施例，图2图示方法100，其可用于在驾驶舱12中的飞行显示器22上图示飞行器处境信息。该方法100通过确定飞行器的位置而在102处开始。在起飞期间，确定可关于飞行器在起飞跑道上的位置。在着落期间，确定可关于飞行器相对于着落跑道的位置。不管飞行器10是起飞还是着落，确定飞行器10的位置可包括接收跑道数据，其包括关于跑道长度和跑道方位的数据。确定飞行器10的位置可包括从GPS接收坐标。此外，可确定飞行器10的航向和/或方位。例如，航向和方位可通过从IRS接收输入而确定。
在104处，控制器30可在飞行显示器22上显示跑道的向前看的图形表示。例如，该向前看的图形表示可包括略微真实的表示，其可与从跑道上的地理位置拍摄的照片或视频相似。采用该方式，将理解跑道的向前看的图形表示可基于确定的飞行器相对于跑道的位置。例如，显示图形表示可包括根据确定的飞行器位置从存储在飞行器10上的至少一个数据库生成图像。如果已经确定飞行器的航向和方位，则图像可在也考虑该信息的情况下生成。将理解图形表示可采用多种方式而在图形表示上图示并且跑道的各个方面可在飞行显示器22上图示以更好地帮助飞行员做出关于起飞和着落的决策。例如，图形表示可是做成3D的，可图示跑道的各种特性，其包括中心线、坡度、跑道标志等。
控制器30还可显示处境警觉性信息，如在106处指示的。该处境警觉性信息可在图形表示上显示。例如，快速速度可在图形表示上显示来指示在哪些地方那些快速速度应被飞行器实现。这些快速速度标示所代表的实际速度是特定飞行器型号所特有的真实空速，并且根据飞行器指示的空速来表达，使得飞行员可直接使用它们而不必应用校正因子。预想这些快速速度可由飞行器计算或可从AOC上传。飞行器10的配置以及操作条件和设置可影响这样的速度并且可在计算处境警觉性信息时考虑到。预想处境警觉性信息可基于以下中的至少一个而预测：飞行器性能、引擎性能、跑道数据、跑道表面条件、无效设备、需要的爬升梯度、障碍物和当前外界天气条件。跑道数据可包括与跑道的结构有关的信息，其包括它的形状、位置、长度、非标准爬升梯度和斜坡。这样的信息可来自跑道数据库。飞行器性能可包括飞行器10的空气动力学并且引擎性能可包括飞行器10上的引擎的精确性能特性。跑道表面条件可包括与形成跑道的材料的类型有关的信息，以及跑道当前光滑或结冰的天气。当前外界天气条件除其他事物外可包括气温、风向和风速。在实现中，这样的因素可转换成算法来确定处境警觉性信息。这样的算法可转换成计算机程序，该计算机程序包括可执行指令集，其可被控制器30执行并且可用于在图形表示上显示处境警觉性信息。
在108处，位置确定、图形表示和处境警觉性信息可在飞行器沿跑道移动或移动通过空中时在飞行显示器22上更新。例如，生成的图像和在其上显示的处境警觉性信息可基于更新的位置确定而更新。此外，如果已经确定飞行器10的航向和方位，这还可用于更新图形表示和处境警觉性信息。此外，处境警觉性信息可关于条件或影响处境警觉性信息确定中的任一个的其他因素中的任何变化而更新。
起飞和着落的特定示例可被证明是有用的。图3图示向前看的图形表示120，其包括飞行器10即将起飞所在的跑道122。在起飞期间，飞行器10的起飞滚动的关键要素是实现推力加速所处的点和离开跑道上的飞行器方位。推力加速是这样的点，其中随着推力杆的前进，引擎动力增加，推力变得大于拉力并且空速增加。如果推力进展太慢，飞行器10将已经驶过跑道的一部分而超出在V1以下在不引起损坏的情况下安全中止起飞的点。从而，在飞行器驶过跑道时的当前飞行器方位可通过向前看的图形表示120连同多种处境警觉性信息来图示。图形表示可采取任何适合的形式，其包括向前看的图形表示120，该向前看的图形表示120可包括在跑道122将以清晰的能见度出现时它的描绘。
在图示的示例中，处境警觉性信息包括在124处的V1速度指示符和在126处的Vr速度指示符。相对于跑道，在飞行器10需要达到这些速度所在的位置处，该V1速度指示符124和Vr速度指示符126在屏幕上示出。V1速度指示符124指示停止可被飞行员发起所在的最后的点，其可称为Go/No Go点。典型地，在该速度以下的引擎失效应导致中止起飞；在该速度以上，起飞运行应持续。Vr速度指示符126指示这样的点，其中飞行器10的速度应在其中前轮离开地面所在的点处。该速度无法小于V1或小于空气中最小控制速度的1.05倍。
还预想处境信息可包括V2速度指示符。该V2速度是起飞安全速度。在起飞安全速度处，如果飞行器失去引擎，这是飞行器维持并且爬出来清除三十五英尺障碍物所在的速度。
处境警觉性信息在图形表示上显示使得飞行员可更好地使信息与飞行器10的移动关联。处境信息中的全部可在跑道的图形表示上并且在考虑任何航空公司或运营限制的情况下显示。例如，处境警觉性信息可关于对于离开的跑道的近似60%而显示，其典型地允许飞行器加速到V1并且留下跑道的40%来停止。
此外，信息还可包括在飞行显示器22上，其包括可在图形表示120上显示的额外信息中的一些。例如，可包括空速指示符130和高度指示符132，其全部图示为标度。还可显示常规的飞行器符号134、代表俯仰角标度的阶梯136、人工地平线138和滚动标度140。
本发明的实施例还可警告飞行员飞行器在跑道上的位置和飞行器的不可接受的快速速度中的至少一个。例如，警告可基于飞行器10的推力和飞行器速度而指示飞行器10不在安全状况（safe position）中。例如，驾驶舱12中的视觉或听觉警告可警告飞行员飞行器是否在跑道上走得太远而不能成功拒绝起飞操纵。这可帮助防止过度的飞行器损坏。
图4图示示范性飞行显示器22的另一个实施例，其图示向前看的图形表示150（其包括飞行器10即将着落的跑道152）。显示的处境警觉性信息包括Vref指示符154和着地区指示符156。Vref速度指示符154图示Vref速度或飞行器10应减速到它越过阈值158时的速度。它还可称为着落参考速度或阈值跨越速度。例如，它可以是着落配置中失速速度的1.3倍。飞行器10应维持该速度直到它在着地区156中着地。着地区指示符156可以是用于警告飞行员着地区（其是应该用于着地以安全着落的区域）的任何适合的指示符或标记。如果飞行器超出着地区156，则应发起复飞操纵。关于起飞场景，位置确定、图形表示和处境警觉性信息可在飞行器移动时在飞行显示器上更新。
还预想可关于飞行器相对于它着落的跑道的位置来警告驾驶舱12中的用户。例如，警告可指示飞行器应执行转动程序，如在图5中在170处指示的。这可由控制器30基于Vref速度和飞行器的位置而确定。在图示的示例中，因为飞行器的速度比Vref速度大得多并且飞行器10在跑道152上走得太远，飞行器10应转动。转动将允许飞行器10在跑道152终点之前安全着地并且减速。备选地，可显示警告，其可指示飞行器在Vref速度以上行进。再进一步地，可显示警告，其指示飞行器10将未达跑道着陆着地区或指示飞行器10已经行进超出着地区156。
上文描述的实施例提供多种益处，其包括飞行员可做出起飞或着落情形的更准确评估。本发明的实施例的技术效果是飞行员呈现有它要起飞或着落所在的跑道的图形表示并且示出处境警觉性信息来允许飞行员更容易且立即识别威胁并且减轻这些威胁。这通过增加知识改进飞行员的决策而继而可导致拒绝的起飞有关事故的数量减少。此外，这可导致在飞行的着落阶段期间超限事件的数量减少。
该书面描述使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或***并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想起的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。
部件列表
10 飞行器 12 驾驶舱
14 座位 16 座位
18 驾驶舱仪表板 20 仪表
22 多功能飞行显示器 24 触屏表面
26 光标控制装置 28 多功能键盘
30 控制器 100 方法
102 确定位置 104 显示图形表示
106 显示处境警觉性信息 108 更新
120 图形表示 122 跑道
124 V1速度指示符 126 Vr速度指示符
130 空速指示符 132 高度指示符
134 飞行器符号 136 阶梯
138 人工地平线 140 滚动标度
150 图形表示 152 跑道
154 Vref速度指示符 156 着地区指示符
158 阈值 170 警告

Claims (10)

1.一种在飞行器的驾驶舱中的飞行显示器上图示飞行器处境信息的方法，所述方法包括：
确定所述飞行器在跑道上的位置；
在所述飞行显示器上显示从确定的飞行器位置的跑道的向前看的图形表示；
在所述图形表示上显示处境警觉性信息并且其中所述处境警觉性信息包括至少V1速度指示符和Vr速度指示符；以及
在所述飞行器沿所述跑道移动时更新位置确定、图形表示和所述处境警觉性信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述图形表示包括在所述跑道以清晰的能见度出现时它的描绘。
3.如权利要求1所述的方法，其中，显示所述图形表示包括根据确定的飞行器位置从存储在所述飞行器上的至少一个数据库生成图像。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述飞行器的位置包括接收跑道数据，其包括关于所述跑道的长度的数据。
5.如权利要求4所述的方法，其中,确定所述飞行器的位置进一步包括从全球定位***接收坐标。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括确定所述飞行器的航向和方位。
7.如权利要求6所述的方法，其中，确定所述飞行器的航向和方位包括从惯性参考***接收输入。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述处境警觉性信息基于以下中的至少一个而预测：飞行器性能、引擎性能、跑道数据、跑道表面条件、无效设备、需要的爬升梯度、障碍物和当前外界天气条件。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括警告飞行员所述飞行器在所述跑道上的位置和所述飞行器的不可接受的快速速度中的至少一个。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述警告基于所述飞行器的推力和飞行器速度来指示所述飞行器不在安全状况中。
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