生成包括著陸改道符號的導航顯示的座艙顯示系統和方法
【專利摘要】提供了生成包括著陸改道符號(58，80)的導航顯示(50，70)的座艙顯示系統(10)和方法。在一個實施例中，座艙顯示系統包括座艙監視器和耦合至座艙監視器(18)的控制器(14)。控制器被配置成評估座艙顯示系統被部署在其上的飛行器的范圍中的一個或多個改航機場處著陸的當前可行性。控制器進一步配置成將每個改航機場分配至多個預定著陸可行性種類中的一個，并在座艙監視器上生成水平導航顯示，其包括表示分配至一個或多個改航機場的可行性種類的符號。
【專利說明】
生成包括著陸改道符號的導航顯示的座艙顯示系統和方法
技術領域
[0001]下面的公開總體上涉及座艙顯示系統并且，更特別地，涉及用于生成包括著陸改道符號(landing divers1n symbology)的導航顯示的座艙顯示系統和方法，其幫助飛行員在著陸改道條件下進行決定。
【背景技術】
[0002]進場(approach)和著陸經常是飛行的最苛刻和動態的階段。盡管這些飛行階段在許多實例中可以是高度自動化的，但是進場或著陸參數的突然改變可導致突然轉變至幾乎沒有自動化的狀態。在這樣的實例中，可能需要飛行員迅速評估從計劃路線改道并在替代機場(在此稱為“改航機場(divers1n airport)”)處著陸的可能性。可以保證著陸改道的因素可包括例如由于地面上緊急情況、乘客緊急情況或機場關閉引起的指定跑道或機場的改變；由于不利天氣情況引起的著陸最低標準的改變；由于引擎故障，反推力不可用或減速板(speed break)故障引起的飛行器停止性能(aircraft stopping performance)的降低；以及由于跑道表面上冰或碎片的存在而引起的可用跑道長度的減少。在確定著陸偏離是合適的并確定可行改道選項之后，飛行員從地面管制員請求執行著陸偏離的許可。如果授予了許可，飛行員則在沒有不當延遲的情況下執行著陸偏離。然而甚至在執行改道之后，飛行員及其他飛行機組成員可能仍需監測使改道成為必需的一個或多個條件的任何進一步的變化。因此，相當大的工作量被放在飛行員和飛行人員上以連續地監測飛行參數并評估在著陸改道條件下的安全考慮。
[0003]因此，希望提供座艙顯示系統，其在考慮從計劃著陸改道時，便于飛行員進行決定和安全評估。理想地，這種座艙顯示系統將為飛行員提供飛行器可以在其處可行地著陸的改航機場的直觀圖形指示，以減少動態改變改道條件下放在飛行員和空勤人員上的工作量。也將希望的是，如果當協商可能的著陸改道時，此類座艙顯示系統可以便于飛行員和地面管制員之間的通信。本發明的其它希望的特征和特性將根據結合附圖和前述【背景技術】進行的隨后的詳細描述和所附權利要求而變得顯然。
【發明內容】
[0004]提供了用于生成包括著陸改道符號的導航顯示的座艙顯示系統，其幫助飛行員在著陸改道情況下進行決定。在一個實施例中，座艙顯示系統包括座艙監視器和耦合到座艙監視器的控制器。控制器被配置成評估座艙顯示系統被部署在其上的飛行器附近或范圍中的一個或多個改航機場處著陸的當前可行性。控制器進一步被配置成將每個改航機場分配至多個預定著陸可行性種類中的一個，并在座艙監視器上生成水平導航顯示，其包括表示分配至一個或多個改航機場的可行性種類的符號。
[0005]在另外的實施例中，提供了用于在飛行器機上部署的座艙顯示系統。座艙顯示系統包括座艙監視器和耦合至座艙顯示系統的控制器。控制器被配置成評估在第一著陸選項處著陸的當前可行性，例如在飛行器的范圍中的指定機場或改航機場。控制器進一步將第一著陸選項分配至多個預定著陸可行性種類中的一個并且然后在座艙監視器上生成導航顯示，例如水平或垂直導航顯示，其包括表示分配到第一著陸選項的可行性種類的符號。
[0006]還提供了由飛行器的座艙顯示系統在生成包括著陸改道符號的導航顯示中執行的方法。座艙顯示系統包括控制器和可操作地耦合至控制器的座艙監視器。在一個實施例中，該方法包括如下步驟或過程:(i)在控制器處，評估飛行器的范圍中的一個或多個改航機場處著陸的當前可行性；(ii)在控制器處，將每個改航機場分配至多個預定著陸可行性種類中的一個；以及(iii)在顯示處，在座艙監視器上生成導航顯示，其包括表示分配到一個或多個改航機場的可行性種類的符號。
【附圖說明】
[0007]將在下文中結合下面的圖形來描述本發明的至少一個示例，其中相似的數字表示相似的元件，并且:
[0008]圖1是根據本發明的示例性和非限制性實施例示出的并且在飛行器機上部署的座艙顯示系統的框圖；
[0009]圖2是示意性圖示出示例控制架構的框圖，其可以經由圖1中所示的座艙顯示系統的控制器實施；
[0010]圖3是一個表格，其闡明了圖1中所示座艙顯示系統可將改道和指定機場所分配到的多個著陸可行性種類，以及對應的交叉影線的和顏色編碼的符號，如根據本發明的示例性和非限制性實施例所說明的；
[0011]圖4-6是自頂向下或水平導航顯示的屏幕截圖，其可通過圖1中所示的座艙顯示系統生成并且其示出了多個不同著陸場景；
[0012]圖7-11是橫向或垂直導航顯示的屏幕截圖，其也可通過圖1中所示的座艙顯示系統生成并且其示出了多個不同著陸場景；以及
[0013]圖12是空中交通管制(ATC)顯示的屏幕截圖，其可通過與圖1中所示的座艙顯示系統通信的ATC系統來生成。
【具體實施方式】
[0014]下面的詳細描述本質上僅僅是示例性的，而且不旨在限制本發明或本發明的應用和使用。此外，不存在受前面【背景技術】或下面的詳細描述中提出的任何理論來約束的意圖。在本文中利用術語，例如“包括”、“包含”、“具有”以及其變體來表示非排它性包括。因而此類術語可以被用來描述過程、物品、裝置等，其包括一個或多個命名的步驟或元件，但是可以進一步包括另外的未命名的步驟或元件。
[0015]圖1闡明了適合于生成包括著陸改道符號的一個或多個導航顯示的座艙顯示系統10的框圖，其在進場和著陸期間當考慮從計劃路線改道時，幫助飛行員進行決定。本文出現的術語“顯示”，指的是在圖像生成設備或“監視器”的屏幕上產生的圖像。給定的導航顯示可占據監視器的整個屏幕，或者也許是其有限的部分。在優選實施例中，座艙顯示系統10根據自頂向下或俯視圖視點來生成第一導航顯示。這個類型的顯示可稱為“移動地圖顯示”并在本文稱為“水平導航顯示”。下面結合圖4-6來描述能夠在系統10的操作期間生成的水平導航顯示或“HNAV顯示”的示例。另外或替代地，座艙顯示系統10可進一步根據側面或橫向視點來生成第二導航顯示。這個類型的顯示在本文中稱為“垂直導航顯示”。下面結合圖7-11來描述可以在系統10的操作期間生成的垂直導航顯示或“VNAV顯示”的示例。最后，攜帶座艙顯示系統10的飛行器在本文中稱為“本機飛行器(ownship aircraft)”。
[0016]參照圖1，座艙顯示系統10包括下面的部件，其中的許多或全部可以包括多個設備、系統或元件:控制器14;包括導航數據庫17的存儲器16; —個或多個座艙監視器18;圖形系統20;飛行員接口 22;無線通信模塊24;數據鏈路子系統26;以及與飛行器相關的飛行狀態數據的一個或多個源(本文稱為“本機飛行數據源28”)。座艙顯示系統10的元件通過互聯架構30操作性地耦合在一起，從而能夠實現在座艙顯示系統10內數據、命令信號和操作功率的傳輸。實際上，座艙顯示系統10和本機飛行器將通常包括用于提供另外的功能和特征的各種其它設備和部件，其在圖1中未示出并將不在本文中被描述以避免不必要地使本發明含糊。盡管座艙顯示系統10在圖1中被示意性地示為單一單元，但是座艙顯示系統10的各個元件和部件可以以分布式方式使用硬件或設備的任何數目的物理上不同且操作性互聯的件(piece)來實施。
[0017]控制器14可包括任何適當數目的另外的常規電子部件或與其相關聯，包括但不限于微處理器、飛行控制計算機、導航設備、存儲器、電源、存儲設備、接口卡和本領域已知的其它標準部件的各種組合。此外，控制器14可包括任何數目的軟件程序(例如航空電子顯示程序)或指令或者與其協作，其被設計成執行下面描述的各種方法、過程任務、計算和控制/顯示功能。如下面更詳細地描述的，控制器14獲得并處理指示在指定和改航機場處著陸的可行性的當前數據以確定包括在(多個)座艙監視器18上再現的(多個)導航顯示中的合適的改道符號。
[0018]存儲器16可被實現為隨機存取(“RAM”)存儲器、閃速存儲器、可擦除可編程只讀存儲器(“EPR0M”)存儲器、電可擦除可編程只讀存儲器(“EEPR0M”)存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤，光盤只讀存儲器(“CD-ROM”)或任何其它形式的本領域已知的存儲介質。在這方面，存儲器16可被耦合至控制器14，使得控制器14可從存儲器16讀取信息并將信息寫入至存儲器16。替代地，存儲器16可集成至控制器14。作為示例，控制器14和存儲器16可駐留在專用集成電路中(“ASIC”)中。實際上，可使用存儲器16中保持的程序代碼來實現座艙顯示系統10的功能或邏輯模塊/部件。例如，圖形系統20、無線通信模塊24或數據鏈路子系統26可以具有在存儲器16中存儲的關聯的軟件程序部件。此外，存儲器16可以存儲用來支持座艙顯示系統10的操作的數據，如根據下面的描述將變得顯然的。導航數據庫17特別地存儲關于機場和跑道的信息，例如跑道位置和長度。在一個實施例中，導航數據庫17包括或采取增強型近地警告系統(“EGPWS”)跑道數據庫的形式。
[0019]在示例性實施例中，(多個)座艙監視器18被耦合至圖形系統20。控制器14和圖形系統20協作以在(多個)座艙監視器18上顯示、再現或以其它方式傳達一個或多個圖形表示、合成顯示、圖形圖標、視覺符號或與本機飛行器的操作相關的圖像，如下面更詳細地描述的。座艙顯示系統10的實施例可結合圖形系統20利用現有圖形處理技術和工藝。例如，圖形系統20可以被適當地配置成支持眾所周知的圖形技術，例如在沒有限制情況下的視頻圖形陣列(“VGA”)，超級VGA (super VGA)和超VGA (ultra VGA)技術。(多個)座艙監視器18可包括能夠產生如下所述類型的一個或多個導航顯示的任何(一個或多個)圖像生成設備。適合用作(多個)座艙監視器18的顯示設備的非詳盡列表包括陰極射線管、液晶、有源矩陣和等離子體顯示設備。作為重點，術語“座艙監視器”包括固定到飛行器座艙的監視器(圖像生成設備)，以及電子飛行包(“EFBs” )以及可由飛行員或其他飛行機組成員攜帶到飛行器的座艙中并執行下面所述功能的其它便攜式監視器。
[0020]飛行員接口22被適當地配置成從飛行員或其他機組成員接收輸入;并且作為對其的響應，供應適當的命令信號到控制器14。飛行員接口 22可以是各種已知飛行員接口設備或技術中的任何一個或任何組合，包括但不限于:觸摸屏，光標控制設備，諸如鼠標，軌跡球或操縱桿;鍵盤;按鈕;開關;或旋鈕。此外，飛行員接口22可與(多個)座艙監視器18和圖形系統20合作以提供圖形飛行員接口。因此，機組成員可通過移動(多個)座艙監視器18上再現的光標符號來操縱飛行員接口 22，并且除了別的以外，用戶可使用鍵盤來輸入文本數據。例如，機組成員可以操縱飛行員接口 22以將期望的或請求的新飛行水平輸入到座艙顯示系統10中。
[0021]在示例性實施例中，無線通信模塊24被適當地配置成支持本機飛行器和一個或多個遠程系統之間的數據通信。更具體地，無線通信模塊24允許接收本機飛行器附近內的其它飛行器的當前空中交通數據32。在特定的實施例中，無線通信模塊24被實施為飛行器到飛行器的無線通信模塊，其可包括從不同于本機飛行器的飛行器接收飛行狀態數據的S模式應答機。例如，無線通信模塊24可被配置成用于與廣播式自動相關監視(“ADS-B”)技術，與交通和防撞系統(“TCAS”)技術和/或與類似的技術兼容。空中交通數據32可以在沒有限制的情況下包括:空速數據;燃料消耗;地速數據;高度數據;包括俯仰數據和滾動數據的姿態數據;偏航數據;地理位置數據，諸如GPS數據;時間/日期信息;航向信息;天氣信息;飛行路徑數據;軌跡數據(track data);雷達高度數據;幾何高度數據;風速數據;風向數據等。
[0022]數據鏈路子系統26能夠實現本機飛行器和包括ATC顯示36的空中交通控制員(“Α?Τ)系統34之間的無線雙向通信。如在本文出現的，術語“空中交通管制員”和對應的首字母縮寫詞“ATC”指的是在攜帶座艙顯示系統10的飛行器外部控制空中交通的任何公認的權威。數據鏈路子系統26可以被用來提供ATC數據到本機飛行器和/或按照已知的標準和規格將信息從本機飛行器發送至ATC。通過使用數據鏈路子系統26，本機飛行器可將改道請求連同其它數據發送至基于地面的ATC站。繼而，本機飛行器可酌情地從ATC接收改道許可或授權，使得飛行員可在著陸路線中發起請求的改道，如下面結合圖12更完全地描述的。
[0023]繼續參考圖1，本機飛行數據28的源生成，測量和/或提供不同類型的數據，其與本機飛行器的操作狀態、其中本機飛行器正在操作的環境、飛行參數等相關。本機飛行數據28的源還可以是其它系統，針對本文檔的目的，其可以認為是被包括在座艙顯示系統10內。此類系統可以包括但不是限于飛行管理系統(“FMS”)，慣性參考系統(“IRS”)和/或姿態航向參考系統(“AHRS”)。由本機飛行數據28的源提供的數據可以在沒有限制的情況下包括:空速數據;地速數據;高度數據;包括俯仰數據和滾動數據的姿態數據;偏航數據;地理位置數據，諸如全球定位系統(“GPS”)數據;時間/日期信息;航向信息;天氣信息；飛行路徑數據；軌跡數據;雷達高度;幾何高度數據;風速數據;風向數據;燃料消耗等。座艙顯示系統10被適當地設計成以本文更詳細地描述的方式處理從本機飛行數據28的源獲得的數據。特別地，當結合圖4-11再現下面描述的導航顯示時，座艙顯示系統10可以利用本機飛行器的飛行狀態數據。
[0024]圖2是示意性圖示出示例控制架構40的框圖，其可以經由座艙顯示系統10(圖1)的控制器14來實施。控制架構40被分成多個模塊或部件，其可以利用硬件、軟件、固件等的任何組合來實施。控制架構40包括改道評估識別器42、改道評估引擎44、評估響應計劃器(planner)46和輸出引擎48。在座艙顯示系統10的操作期間，改道評估識別器42監測指示改道選項的評估為所需或合適的輸入信號。如圖2中所指示的，此信號可以作為著陸參數改變來被接收，例如跑道改變、機場改變或進場參數的改變。替代地，可以經由管制員-飛行員數據鏈通信(CroLCs)來接收數據，如在數據鏈路子系統26(圖1)上發生的，命令著陸改道評估的執行。作為更進一步的可能性，識別器42可以響應于飛行員請求而在(多個)導航顯示上建立生成改道符號的合意性。在這種情況下，請求可以包含描述對象，比如機場、跑道和進場路徑的一個或其組合，或者替代地，來自飛行員或數字副駕駛(DFO)的指示需要執行改道任務的簡單信號。當確定改道評估被保證時，識別器42發送對應的請求至改道評估引擎44。
[0025]響應于接收來自識別器42的改道評估請求，改道評估引擎44執行著陸改道評估。通過評估飛行器的范圍中著陸選項的可能性，引擎44執行著陸改道評估。可以以傳統上已知的方式基于天氣狀況、飛行器重量、當前剩余燃料和由本機飛行數據源28(圖1)提供的其它此類參數來確定飛行器的當前范圍。飛行器可用的著陸選項可包括飛行器當前被安排著陸所處的機場(此處稱為“指定機場”)和飛行器范圍中的任何改航機場。在此評估期間，可通過改道評估引擎44考慮的因素包括，但不限于，當前天氣狀況，當前跑到狀況，飛行器當前能量狀態，當前飛行器位置(“PP0S”)、飛行器飛行計劃、拖拽部件可用性(dragcomponent availability)和部署方案以及自動化和飛行員的協調可能性。在某些實施方式中，可利用現有的數據通信，例如數字航行通告(“Ν0ΤΑΜ”)、數字自動終端信息服務(〃ATIS")、天氣數據源(例如XM天氣)和自動化基礎設施來實施著陸改道評估。引擎44可以利用預先建立的查找表或算法來分配每個著陸選項(例如指定機場和范圍內改航機場)到多個預定著陸可行性種類中的一個。此外，在確定應將著陸選項分配到的特定著陸可行性種類中，改道評估引擎44還可考慮在穩定飛行器以在可用跑道長度內著陸和安全停止中所遇到的挑戰和飛行員工作量。換句話說，引擎44可根據下面來評估在改航機場的每個處著陸的當前可行性:(i)在改航機場處成功著陸的可能性，和(ii)執行在改航機場處成功著陸所需的估計的操作工作量。
[0026]可將著陸選項分配到的著陸可行性種類的數目和類型將在實施例之中變化。然而，通常優選的是，為了便于理解而僅利用了幾個著陸可行性種類。由于這個原因，下面將描述示例性實施例，其中利用了三個著陸可行性:高可行性著陸種類、中等或中間可行性著陸種類以及無或低可行性著陸種別。如上面指明的，可基于包括當前操作狀況、跑道狀況和飛行員/飛行人員工作量的任何數目的標準來將每個著陸選項(例如，指定機場和范圍內改航機場)分配到特定著陸種類。作為非限制性示例，下面將描述其中可將著陸選項分配到這些示例性著陸可行性種類的一個方式。另外，可以由(多個)座艙監視器18產生表示將每個著陸選項分配到的著陸可行性種類的顏色編碼圖標或其它符號。此類三個著陸種類層次結構很好地幫助了廣泛認可的和直觀的“綠-琥珀-紅”顏色編碼方案。特定地，表示高、中和低著陸種類的圖標或其它圖形可以分別被顏色編碼為綠色、琥珀色和紅色。下面結合圖3來提供顏色編碼的另外的討論。然而，首先，提供了其中著陸選項(指定機場和附近改航機場兩者)可以以不同的可行性種類分配或分類的方式的進一步解釋。
[0027]首先進行高可行性(綠色)著陸種類，當相對簡單或容易執行時，可以將著陸選項分配到這個種類，使得相對輕的操作工作量被放在飛行員和飛行人員上。更特定地，當飛行器可以遠在最終著陸門(landing gate)之前就會聚(converge)到理想的下降路徑時，改道評估引擎44(圖2)，或更一般地，座艙顯示系統10(圖1)的控制器14可以將特定的著陸選項分配到高可行性著陸種類。例如，只有當預測飛行器達到穩定和最終著陸門所處的點之間的預定閾值或緩沖區(例如，3海里)被超過時，著陸選項可被分配至高可行性著陸種類。此夕卜，當飛行器配置或自動化參數(例如，垂直速度)中不需要重大改變時和/或當在著陸過程期間僅需要傳統拖曳部件(例如，減速板和襟翼)來耗散飛行器的多余能量時，著陸選項被理想地分配到高可行性著陸種類。
[0028]當著陸選項是可行的，但是對飛行員/飛行人員施加中等操作工作量時，可以將著陸選項分配至中等可行性(琥珀色)著陸種類。如果需要相當大的能量耗散來在最后著陸門處穩定飛行器，則分配到中等可行性著陸種類可以是適當的。在這種情況下，可能需要在著陸過程期間部署起落架(非常規拖曳部件)連同常規拖曳部件。因此，在著陸期間，可以將中等工作量放在飛行員上以會聚至理想下降路徑。因此，通過向飛行員視覺地地傳達著陸選項已經被分配到中等可行性著陸種類或被分類在其中，當指定機場被分配到這個種類時或當飛行員正考慮完成改線到被分配到這個種類的改航機場的決定時，提示飛行員觀察警告。最后，如果改道評估引擎44(圖2)，或更一般地，座艙顯示系統10(圖1)的控制器14確定飛行器將不可能在著陸之前達到充分穩定，可能不能會聚到理想的下降路徑(例如，如下所述的，通過控制器14或其它機載系統計算的進場路徑)，或甚至當應用了全部常規或非常規增阻設備時將可能沖出跑道，則著陸選項可被分配到低可行性(紅色)著陸種類。盡管上面的示例，但是應當強調的是其中控制器14將著陸選項分配到可行性種類的特定方式將在實施例之中變化。
[0029]在執行上述評估以后，改道評估引擎44輸出結果至評估響應計劃器46(圖2)。評估響應計劃器46使得飛行員能夠選擇著陸選項，例如改航機場，以用于進一步評估。這樣，當確定改道是否被保證時，計劃器46允許飛行員縮小范圍并在候選改航機場之中進行選擇，并且如果這樣，可以安全地將飛行器改線到的替代機場。由計劃器46提供的另外的操作細節可以包括關于飛行器軌跡和改航機場處特定跑道的理想下降路徑之間的交叉點的垂直軌跡和投影，如下面結合圖7-11更加完整地描述的。計劃器46還可考慮相關的拖曳部件部署計劃和完全或半自動垂直引導可能性。可行性和安全評估優選地被漸近地執行以反映最近天氣、跑道、燃料和飛行器健康狀況的相關性。最后，輸出引擎48提供輸出信號到(多個)座艙監視器18以在其上產生一個或多個導航顯示，如下面進一步描述的。如果需要，引擎48還可以將可行性和安全評估自動地傳輸至ATC 34 (圖1)，其可以以文本或圖形格式在ATC顯示36(圖1)上顯示。這可以便于飛行員和ATC 34(圖1)之間的關于飛行器的改道的協商，如下面結合圖12描述的。
[0030]通過執行上述過程，控制器14和更一般地，座艙控制系統10可以評估在飛行器的范圍中的一個或多個著陸選項(包括多個改航機場)處著陸的當前可行性，并且將每個著陸選項分配到多個預定著陸可行性種類的一個。與前述示例一致，這些著陸可行性種類可包括高可行性，中等可行性和低可行性著陸種類。在將每個改航機場分配到著陸可行性種類之后，控制器14可在(多個)座艙監視器18上生成一個或多個導航顯示，視覺地向飛行員傳達可用著陸選項、可用著陸選項的可行性、以及在評估和執行著陸改道中有用的其它信息。優選的是，某獨特的并容易地可理解的符號被用來表示分配到著陸選項的可行性種類。這個符號將不可避免地在實施例之中變化并且可以是迅速和直觀地向飛行員傳達可行性種類的任何圖形符號。在優選實施例中，利用顏色編碼圖標來表示可行性種類，例如下面結合圖3描述的顏色編碼圖標。
[0031]作為非限制性示例，圖3闡明了一個表格，其包括可被用來視覺地表示高(綠色)、中(琥珀色)和低(紅色)著陸種類的三個圖標。另外，圖3中示出的表格的右列提供了將示出的交叉影線圖案(其被用于專利說明目的)與對應的顏色代碼相關聯的關鍵(key)。特別地，如圖3中所指示的，在導航顯示的實際實現中，高、中和低可行性種類的圖標表示可分別被顏色編碼為綠色、琥珀色和紅色。現在將結合圖4-11描述可以由座艙顯示系統10生成的導航顯示的示例，其中交叉影線被用來表示在圖3中確定的顏色代碼。
[0032]圖4示出了可以根據第一示例場景由控制器14(圖1)在座艙監視器18中的一個上生成的HNAV顯示50。顯示50包括本機符號52和多個線段54，其共同表示包括進場和著陸的飛行器的計劃的飛行路線的一段路程。計劃的路線在指定機場圖標56處相交或終止，其表示本機飛行器被安排著陸所處的機場。進一步生成包括表示飛行器的范圍中的改航機場的多個改航機場圖標58(a)-(g)的HNAV顯示50。顯示50上的改航機場圖標58(a)-(g)和指定機場圖標56的定位表示指定機場和改航機場相對于飛行器位置的現實世界的位置。此外，圖標56和58(a)-(g)根據它們被分配的著陸可行性種類而被顏色編碼。在此場景中，控制器14(圖1)已將指定機場分配到低可行性(紅色)著陸種類。因此，指定機場圖標56被顏色編碼為紅色(再次，如圖3中所指示的，由第一交叉影線圖案表示)。類似地，改航機場圖標58(f)也已被分配到低可行性著陸種類并且被同樣地顏色編碼為紅色。相比之下，改航機場圖標58(a)和58(g)已經被分配到中等可行性著陸種類并且被顏色編碼為琥珀色。最后，改航機場圖標58(b)-(e)已經被分配到高可行性著陸種類并且被顏色編碼為綠色。
[0033]如果希望的話，還可以在顯示50上呈現另外的信息以進一步在視覺上傳達將指定機場或改航機場分配到特定著陸種類的深層的主要原因。在優選實施例中，針對分類在低可行性(紅色)種類中的機場以及可能地分類在中等可行性(琥珀色)種類中的機場，此另外的信息被呈現在顯示50上。此另外的信息可以被呈現為文本和/或符號，例如直觀推理圖標。作為第一示例，由于不穩定的進場，第一符號和縮寫文本“USTB”可以鄰近可行性種類已被降級所處的那些機場來產生。參見圖4中的指定機場圖標56和改航機場圖標58(g)。作為第二示例，由于不足的可用跑道長度，第二符號和縮寫文本“SHRW”可以鄰近可行性種類已被降級所處的那些機場來產生。參見由圖4中的改航機場圖標58(f)表示的機場。可鄰近分類在中或低可行性種類中的機場來顯示的其它主要原因包括低燃料條件或跑道沖出。
[0034]因此應該認識到，通過在導航顯示50(圖4)處掃視，飛行員可以快速地得到當前改道狀況的全面的記憶圖像；即，從計劃著陸改道的緊迫，以及呈現飛行器可安全著陸所處的可行候選的飛行器的范圍中的替代機場。顏色編碼的“著陸可行性”圖標因此為飛行員提供直觀態勢感知(SA)工具以為計劃機場再現去或不去的決定。另外，優選地，以適當的刷新率來更新HNAV顯示50以反映具有變化的飛行器位置和其它發展條件的新的可行性和安全狀況，例如變化的跑道表面條件，變化的天氣條件，與緊急狀況有關的發展條件等。可以通過參考圖5來更加完全地認識到這個，其示出了在圖4中所示的第一場景之后不久發生的第二場景下的顯示50。這里，如由飛行器圖標52指示的，飛行器位置已經變化，并且對應于圖標58(a)和58(g)的機場的著陸可行性種類分配也如此。因此，通過定期地更新顯示50，HNAV顯示50可將影響改道決定的動態變化條件的當前狀態傳達到飛行員，由此減輕飛行員和其它飛行人員不斷監測各個參數以進行進一步發展的工作量。
[0035]當然，優選的是在生成HNAV顯示50時僅顯示相關信息以減少顯示雜亂并且將飛行員和飛行人員的操作工作量最小化。因此，在優選實施例中，當確定改道評估不需要執行時，控制器14(圖1)配置成抑制改航機場圖標的顯示，這可以是當指定機場被分配到高可行性著陸種類時的情況。此類場景在圖6中被示出，其中指定機場圖標56被顏色編碼為綠色并且改航機場圖標58(a)-(g)(圖3和4中所示)的顯示被抑制。在又一些實施例中，控制器14可以抑制改航機場圖標的顯示，而不管指定機場被分配到的著陸種類如何并且直到控制器14被例如命令信號提示在顯示50上再現改道符號的這樣的時間為止，所述命令信號經由數據鏈路子系統26(圖1)從ATC 34接收或者經由飛行員接口22(圖1)從飛行員/飛行人員接收。
[0036]在某些實施例中，除了圖4-6中所示的HNAV顯示或者作為對其的替代，座艙顯示系統10可以被配置成選擇性地生成VNAV顯示。VNAV顯示非常適合于視覺地傳達指示所選擇的改航機場(以及可能地指定機場)到特定著陸可行性種類的分配的深層推理的詳細信息。另夕卜，VNAV顯示可提供視覺提示，從而幫助飛行員在指定機場或改航機場處著陸。飛行員可以選擇在VNAV顯示上顯示特定機場，例如，通過利用飛行員接口22(圖1)與HNAV顯示50(圖4-6)交互作用；例如，飛行員可以利用光標設備來選擇顯示50上出現的特定改航機場圖標58(a)-(g)。響應于為更詳細的著陸分析而選擇特定改航機場的飛行員輸入的接收，座艙顯示系統10可生成下面結合圖7-12描述的類型的VNAV顯示。VNAV顯示可以以例如并排或畫中畫格式來在與HNAV顯示50(圖4-6)相同的監視器上產生;或者替代地，座艙顯示系統10可以在不同的監視器上生成VNAV顯示。
[0037]圖7示出了示例性VNAV顯示70，其可在更多著陸場景下由座艙顯示系統10(圖1)生成。VNAV顯示70包括飛行器符號72、跑道符號74、當前軌跡輪廓76和如由圖1中所示的控制器14或部署在飛行器機上的另一飛行計算機計算的理想軌跡輪廓78。另外，如圖7中所示，VNAV顯示70可以包括預測軌跡輪廓82和一個或多個增阻設備部署標記或提示84、86，其指示可用來捕捉飛行計算機計算的理想軌跡輪廓78的部署方案。在此示例中，部署提示84、86包括減速板部署提示84和第一襟翼部署提示86。最后，生成包括整個評估圖標和信息80的VNAV顯示70，其指示顯示的著陸選項當前被分類在高可行性(綠色)著陸種類中。如果希望的話，預測的軌跡輪廓82還可以被顏色編碼為綠色以進一步指示著陸選項當前被評估為高度可行的。這樣，VNAV顯示70不僅視覺地傳達著陸選項的頂級評估，而且進一步以圖形方式指示頂級評估的深層基本原理;這里，通過以所示方式部署飛行器增阻設備，可在遠在最終著陸門之前就使飛行器穩定。因此，通過查看VNAV顯示70，飛行員可以獲得針對著陸改道的執行計劃和擴展SA的更多的操作和可行性細節。這可以在改道選項或計劃機場或座艙顯示系統10(圖1)所提供的總體著陸可行性和安全評估中增加飛行員信心。
[0038]圖8示出了在另外的著陸場景下的VNAV顯示70，其中所描繪的著陸選項(指定機場或選擇的改航機場)已經被分配到中等可行性(琥珀色)著陸種類。由于預測飛行器在最終著陸門之外穩定，所以座艙顯示系統10已評估所選擇的改道選項(或者具有改變的著陸參數的指定機場)是適度地可行的，而預測的觸地點指示飛行器將能夠遠在可用跑道內安全停止。此外，在這種情況下，所有的常規增阻設備和非常規增阻設備(例如，起落架、襟翼、減速板和縫翼)被用在預測中，如由分別表示減速板、第一襟翼、起落架和第二襟翼部署的部署提示84、86、88和90所指示的。如果希望的話，預測的軌跡輪廓82可被顏色編碼為琥珀色，以進一步指示著陸選項被認為是適度地可行的。
[0039]圖9和10示出了又一些著陸場景中的VNAV顯示70，其中所選著陸選項由于策略原因已被分配到中等可行性(琥珀色)著陸種類。在這些場景中，假如飛行員命令飛行器的垂直速度，則改道選項已被確定成以適度的工作量而在策略上是可行的。如果希望的話，并且如在圖9和10中的右上角中所指示的，座艙顯示系統10(圖1)可產生進一步包括理想下降率(descent rate)指示物82的顯示70。這幫助以垂直速度(V/S)模式來駕駛飛行器，具有DFO推薦的下降率并且沒有飛行計算機引導的下降。替代地，飛行員可利用飛行員接口 22(圖1)來手動地改變下降率并且觀察增加的下降率對與理想軌跡的軌跡會聚和沿著預測軌跡的增阻設備部署提示的影響。這使得飛行員能夠按照他或她的置信水平和其它相關操作條件(例如天氣條件)來進行下降率和增阻設備的特定組合。如前面的情況，預測的軌跡輪廓82可在圖9和10中被顏色編碼為琥珀色，以指示著陸選項已經被座艙顯示系統10(圖1)評估為是適度地可行的。
[0040]圖11示出了著陸場景下的VNAV顯示70，其中描繪的著陸選項已經被分配到低可行性(紅色)著陸種類。這個分配可以指示座艙顯示系統10已經確定在沒有改變的著陸參數的情況下在著陸選項(指定機場或選擇的改航機場)處實現穩定著陸或安全停止是不可行的。如果希望的話，并且如圖11的右上角中所指示的，座艙顯示系統10可在顯示70上生成咨詢消息。例如，在其中飛行器的高度超過最小高度閾值的實例中，可呈現“短跑道”咨詢消息(被示出)，使得飛行員可評估其它替換的改道選項。在其它場景中，其中飛行器的高度低于最小高度閾值，使得可能需要高度的增進(gain)來評估其它改道選項，可以替代地顯示“重飛(go around)”咨詢消息。在這樣的場景中可將預測的軌跡輪廓82顏色編碼為紅色，以指示著陸選項已被座艙顯示系統10(圖1)評估成是不可行的。
[0041]在某些實施例中，座艙顯示系統10可以進一步使得地面管制員(例如，圖1中所示的ATC 34)能夠查看被分配到飛行器當前被安排著陸所處的機場的著陸種類。例如，如圖12中所示的，可以生成包括距離圈92、入侵飛行器符號94、塔臺符號96和本機飛行器符號98的ATC顯示90。如可以看到的，本機飛行器符號98被顏色編碼成紅色，以表示在此示例中，本機飛行器被安排成執行已被標記為幾乎不具有可行性的著陸。這警告ATC評估和執行用于本機飛行器的著陸改道的潛在需要。如上面所指明的，飛行員的決定可以通過CPDLC鏈路被自動地傳達到地面管制員。地面管制員因此可以被通知飛行員是否已經接受或拒絕了由地面管制員建議的改道，或者替代地，飛行員是否正建議基于由本發明的實施例提供的改道可行性評估來許可更可行的和更安全的選項。因此，地面管制員手動信息交換和協商所涉及的全部工作量被顯著減少。
[0042]因此已經提供了用于生成包括著陸改道符號的導航顯示的座艙顯示系統和方法，當研究從計劃著陸改道的可能性時，其幫助飛行員進行決定。特定地，上述導航顯示的實施例提供了新穎的決定和操作輔助，以便于在著陸改道條件下關于著陸操作的可行性和安全的快速的飛行員決定。建議的決定輔助可以通過考慮動態參數(例如，天氣、跑道條件、風、飛行器能量含量、跑道和機場可用性等)而基于臨時飛行計劃來實施，以為著陸可行性和安全評估提供耗散能量的操作指導。座艙顯示系統不斷地評估動態參數，并提供定期評估以確保其評估的相關。這樣，如果發生需要在計劃目的地機場處的改道或著陸參數的改變的狀況，上述導航顯示幫助飛行員在不浸入到詳細信息集成和狀況評估任務中的情況下再現著陸改道條件。作為更多的益處，座艙顯示系統和上述方法可以使得地面管制員能夠查看關于分配的著陸參數的飛行員的狀況挑戰。這樣，飛行員和地面管制員之間的關于著陸改道和著陸參數(標準場站到達航線)的其它改變的協商可以被減輕。
[0043]有利地，無論是否響應于改變的著陸參數或飛行至替代機場的改道，座艙顯示系統的實施例和關聯方法可自動檢測其中保證安全和著陸可行性的評估的狀況。響應于這些狀況，座艙顯示系統可以為飛行員提供快速態勢感知和評估幫助，以通過接受或拒絕計劃機場的著陸參數的改變(如由地面管制員指示的)，或通過在著陸改道期間選擇最可行的和安全的替代機場來進行去或不去的決定。座艙顯示系統可基于關于各種條件(例如終點天氣、風、可用跑道、相應的跑道長度、跑道條件、機上燃料和飛行器的當前能量含量)評估的可行性和安全來提供可用替代機場的整體視圖。在優選的實施例中，座艙顯示系統進一步通過直觀和廣泛認可的‘綠-琥珀-紅’顏色編碼方案來在視覺上傳達著陸改道評估。可由座艙控制系統為其評估進一步提供直觀理由(justificat1n)。這個理由可以通過將可行性/不可行性評估投影在垂直狀況顯示上來提供，其中預測軌跡的細節和其與理想下降路徑的分岔由飛行計算器計算。另外，如上文所述，增阻設備部署安排和咨詢還可被產生在垂直狀況顯示上。還可以通過使得管制員能夠看一眼由提議的發明執行的可行性和安全評估來改善飛行員-管制員通信的有效性和生產率化1"0(111(31:;^;^7)。這使得地面管制員能夠獲得飛行員的工作量和飛行器的著陸可行性/安全性的增加的意識并且進一步使得地面管制員在降低的通信業務中分配可行參數。最后，可以考慮增阻設備的部署中涉及的工業標準操作程序和指南，以將燃料損失最小化。
[0044]雖然已經在前面的詳細描述中呈現了至少一個示例性實施例，但是應該認識到的是，存在大量的變化。還應認識到的是，一個或多個示例性實施例僅僅是示例，并且不旨在以任何方式限制本發明的范圍、適用性或配置。更確切地說，前述詳細描述將為本領域技術人員提供方便的道路圖來實施本發明的示例性實施例。可以在示例性實施例中描述的元件的功能和布置方面進行各種改變而不偏離如在所附權利要求中闡述的本發明的范圍。
【主權項】
1.一種用于部署在飛行器機上的座艙顯示系統(10)，所述座艙顯示系統包括: 座艙監視器(18);和 與座艙監視器(18)耦合的控制器(14)并配置成: 評估飛行器的范圍中的一個或多個改航機場處著陸的當前可行性； 將每個改航機場分配到多個預定著陸可行性種類中的一個;和 在座艙監視器上生成水平導航顯示(50)，其包括表示分配至一個或多個改航機場的可行性種類的符號(58、80)。2.權利要求1所述的座艙顯示系統(10)，其中所述符號包括改航機場的位置處或附近的水平導航顯示(50)上生成的圖標(58)。3.權利要求2所述的座艙顯示系統(10)，其中圖標(58)是顏色編碼的以指示分配至改航機場的可行性種類。4.權利要求1所述的座艙顯示系統(10)，進一步包括與控制器(14)耦合的輸入設備(22),所述控制器進一步配置成: 從輸入設備接收數據，選擇改航機場之一;和 生成垂直導航顯示(70)，描繪用于選擇的改航機場的預測軌跡輪廓(76)和理想軌跡輪廓(78)。5.權利要求4所述的座艙顯示系統(10)，其中所述控制器(14)進一步被配置成在垂直導航顯示(70)上生成至少一個圖形(84、86、88、90)，其指示在其處應部署飛行器的增阻設備以遵循預測軌跡輪廓(82)的點。6.權利要求1所述的座艙顯示系統(10)，其中控制器(14)還被配置成: 確定飛行器已在其處被許可著陸的指定機場； 評估在指定機場處著陸的當前可行性； 將指定機場分配至多個預定著陸可行性種類中的一個;和 在水平導航顯示(50)上生成符號(56)，其指示指定機場的位置和分配到那里的可行性種類。7.權利要求6所述的座艙顯示系統(10)，其中所述多個預定著陸可行性種類包括第一和第二著陸可行性種類，第一著陸可行性種類比第二著陸可行性種類具有更高的可行性，并且其中控制器(14)被進一步配置成: 當將指定機場分配到第一可行性種類時，抑制表示分配至改航機場(58)的可行性種類的符號的顯示;和 如果并且當指定機場被再分配到第二可行性種類時，顯示表示分配到改航機場的可行性種類的符號。8.權利要求1所述的座艙顯示系統(10)，進一步包括可操作地耦合至控制器(14)并且能夠實現與遠離飛行器的空中交通管制員(ATC;34)通信的數據鏈路子系統(26)，并且其中控制器進一步被配置成: 評估飛行器被安排在其處著陸的指定機場處著陸的當前可行性； 將指定機場分配至多個預定著陸可行性種類中的一個;和 經由數據鏈路子系統將數據發送至ATC，其指示已經將指定機場分配到的著陸可行性種類。9.權利要求1所述的座艙顯示系統(10)，其中控制器(14)被進一步配置成在水平導航顯示(50)上生成圖形，其指示當在所選擇的改航機場處著陸時應在其處部署飛行器的增阻設備的至少一個點。10.—種由飛行器的座艙顯示系統(10)執行的方法，所述座艙顯示系統包括控制器(14)和可操作地與控制器耦合的座艙監視器(18)，所述方法包括: 在控制器處，評估飛行器的范圍中的一個或多個改航機場處著陸的當前可行性； 在控制器處，將每個改航機場分配到多個預定著陸可行性種類中的一個;和在顯示處，在座艙監視器上生成導航顯示(50)，其包括表示被分配至一個或多個改航機場的可行性種類的符號(58)。
【文檔編號】G01C23/00GK105890622SQ201610164078
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月5日
【發明人】A·N·卡瓦爾卡, R·喬貝, R·莫漢
【申請人】霍尼韋爾國際公司