專利名稱：飛機(jī)速度指引顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于顯示代表距規(guī)定的四維飛行路徑的偏離的飛行信息的系統(tǒng)和方法。具體地，但是非排他地，本發(fā)明涉及用于使飛行員在特定時(shí)間到達(dá)特定位置并且對飛機(jī)速度實(shí)現(xiàn)必要改變以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的地速的座艙顯示。
背景技術(shù)：
通常以三維(即經(jīng)度、維度和高度)計(jì)算飛行路徑。未來空中交通控制系統(tǒng)被期待向飛行路徑規(guī)定進(jìn)ー步的維度，即時(shí)間。換句話說，這種空中交通控制系統(tǒng)將不僅僅提供飛機(jī)必須遵循的路徑，而且規(guī)定飛機(jī)必須處于路徑上的每ー個(gè)位置的時(shí)間。這就允許空中交通控制放松對飛機(jī)間分離度的要求，因而允許更有效地利用空域?，F(xiàn)有的座艙顯示器僅僅顯示絕對空速、絕對空速的目標(biāo)和空速趨勢箭頭。后者根 據(jù)空速的當(dāng)前改變速率指示飛機(jī)在固定時(shí)間段(通常，六到十秒)之后的預(yù)計(jì)速度。這種座艙顯示器適用于目前使用的空中交通控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以規(guī)定目標(biāo)空速形式的絕對速度命令。然而，它們不向機(jī)組提供與準(zhǔn)確地遵循四維飛行路徑的任務(wù)直接相關(guān)的信息?？账贉y量不能與地速值直接比較，因?yàn)榭账偈窍鄬τ陲w機(jī)飛行穿過的空氣體測量的?？諝怏w自身可以相對于地面運(yùn)動(dòng)。用風(fēng)速和風(fēng)向表征空氣體的運(yùn)動(dòng)，風(fēng)速和風(fēng)向中的每ー個(gè)均可以隨著時(shí)間變化。因此，地速等效于定義飛機(jī)的空速的矢量和定義風(fēng)速的矢量的和的大小。通常，在此比較中，豎直方向不被考慮在內(nèi)，因?yàn)槠渚哂锌珊雎缘挠绊?。鑒于空速相對于地速的時(shí)變特質(zhì)，顯示空速不適于機(jī)組試圖準(zhǔn)確地遵循四維飛行路徑。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實(shí)施方式，方法顯示與預(yù)定飛行路徑有關(guān)的飛行信息。預(yù)定的飛行路徑規(guī)定位置和相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間。所述方法包括監(jiān)視飛機(jī)沿著預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置。所述方法包括確定飛機(jī)在當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間。所述方法包括為應(yīng)在當(dāng)前位置的飛機(jī)提供調(diào)度時(shí)間。所述方法包括計(jì)算當(dāng)前時(shí)間和調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離。該方法包括顯示該時(shí)間偏離。根據(jù)又ー個(gè)實(shí)施方式，用于顯示飛行信息的系統(tǒng)包括飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器，其被設(shè)置以存儲(chǔ)與規(guī)定沿著飛行路徑的位置以及相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間的預(yù)定飛行路徑有關(guān)的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)包括位置確定單元，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)沿著預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置的位置數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)包括定時(shí)器単元，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)處于當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)。系統(tǒng)包括處理器，其被設(shè)置以接收位置數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，從存儲(chǔ)在飛行路徑存儲(chǔ)器中的調(diào)度時(shí)間確定對應(yīng)于當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間，以及計(jì)算當(dāng)前時(shí)間和該調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離。該系統(tǒng)包括顯示器，其被設(shè)置以顯示時(shí)間偏離。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施方式，公開ー種用于在顯示器上呈現(xiàn)飛行信息的布局，包括時(shí)間偏離標(biāo)尺，其具有原點(diǎn)和向原點(diǎn)的任意ー側(cè)延伸的代表時(shí)間偏離的正和負(fù)值的部分；時(shí)間偏離指示符，其指示沿著時(shí)間偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示時(shí)間偏離的值；地速偏離標(biāo)尺，其具有原點(diǎn)和向原點(diǎn)的任意ー側(cè)延伸的代表地速偏離的正和負(fù)值的部分；以及地速偏離指示符，其指示沿著地速偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速偏離的值。在一個(gè)變形方式中，布局包括其中地速偏離標(biāo)尺的原點(diǎn)隨著時(shí)間偏離的指示值而改變。有利地，這種方法和系統(tǒng)可以連續(xù)地并且實(shí)時(shí)地顯示直接表示距規(guī)定的四維路徑的偏離的飛行信息，并且可以使機(jī)組容易改變飛機(jī)的軌跡位置以更精密地遵循四維路徑。等同地，這些方法和系統(tǒng)可以用于不規(guī)定高度的路徑；S卩，其中僅僅規(guī)定了維度、經(jīng)度和時(shí)間。因此，盡管本發(fā)明利用四維路徑，但是本發(fā)明涵蓋顯示關(guān)于在ニ維(橫向)內(nèi)規(guī)定的路徑的時(shí)間偏離。換句話說，沿著飛行路徑的規(guī)定位置可以被表示為三維位置或者ニ維位置。例如，飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器可以是任意形式的存儲(chǔ)器，包括易失性(例如，RAM)或者非易失性(例如，硬盤)兩者。此外，飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)整個(gè)預(yù)定飛行路徑，或·者飛行路徑中的一個(gè)或者更多個(gè)部分。在各個(gè)實(shí)施方式中，飛行路徑數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)地發(fā)送到飛機(jī)以便存儲(chǔ)在飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器中，在這種情況下該飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器可以是簡單的緩沖器/緩存。飛行路徑存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以包括對應(yīng)于沿著飛行路徑的位置的調(diào)度地速。替代性地，可以從與調(diào)度時(shí)間和沿著飛行路徑的位置有關(guān)的飛行路徑數(shù)據(jù)導(dǎo)出調(diào)度地速。例如，調(diào)度時(shí)間所指示的位置的改變速率可以被計(jì)算并且作為調(diào)度地速使用。位置確定單元可以是飛機(jī)上機(jī)載的或者在地面上。在后一種情況下，可以使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信方式向飛機(jī)發(fā)送當(dāng)前位置。當(dāng)位置確定器件位于飛機(jī)上吋，它可以包括GPS接收機(jī)或者ー些其它無線定位裝置。如果需要，則可以使用例如GPS接收機(jī)或更優(yōu)選地使用例如氣壓測高計(jì)等部件來確定飛機(jī)的高度。在位置確定器件位于地面上的實(shí)施例中，可以包括雷達(dá)系統(tǒng)。定時(shí)器単元可以是時(shí)鐘或者時(shí)間信號的接收機(jī)，例如從GPS接收機(jī)接收信號。處理器可以是通用計(jì)算機(jī)的部件，或者可以是專用顯示裝置的內(nèi)嵌部件。


為了更好地理解本發(fā)明并且示出如何將本發(fā)明投入實(shí)際應(yīng)用，僅僅通過示例方式引用以下附圖，其中圖1示出用于顯示飛行信息的系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的示意圖；圖2示出形成第一實(shí)施方式的非線性顯示形成部分；圖3示出用于顯示飛行信息的系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的示意圖；圖4示出第二實(shí)施方式的組合的線性和非線性顯示形成部分；以及圖5示出形成本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在組合的線性和非線性顯示器上呈現(xiàn)飛行信息的替代性布局。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的實(shí)施方式的例示。在這些實(shí)施方式的ー個(gè)或者更多個(gè)實(shí)施方式中，以下是ー個(gè)或者更多個(gè)元件的圖例。例如，飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器可以是任意形式的存儲(chǔ)器，包括易失性(例如，RAM)或者非易失性(例如，硬盤)兩者。此外，飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)整個(gè)預(yù)定飛行路徑，或者飛行路徑的ー個(gè)或者更多個(gè)部分。在各個(gè)實(shí)施方式中，飛行路徑數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)地發(fā)送到飛機(jī)以便存儲(chǔ)在飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器中，在這種情況下該飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器可以是簡單的緩沖器。飛行路徑存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以包括對應(yīng)于沿著飛行路徑的位置的調(diào)度地速。替代性地，可以從與調(diào)度時(shí)間和沿著飛行路徑的位置有關(guān)的飛行路徑數(shù)據(jù)導(dǎo)出調(diào)度地速。例如，調(diào)度時(shí)間指示的位置的改變速率可以被計(jì)算并且作為調(diào)度地速使用。位置確定單元可以是飛機(jī)上機(jī)載的或者在地面上。在后一種情況下，可以使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信方式向飛機(jī)發(fā)送當(dāng)前位置。當(dāng)位置確定器件位于飛機(jī)上吋，它可以包括GPS接收機(jī)或者ー些其它無線定位裝置。如果需要，則可以使用GPS接收機(jī)或者更優(yōu)選地使用諸如氣壓高度計(jì)等部件確定飛機(jī)的高度。在位置確定器件位于地面的實(shí)施方式中，它可以包括雷達(dá)系統(tǒng)。定時(shí)器単元可以是時(shí)鐘或者時(shí)間信號的接收機(jī)，例如從GPS接收機(jī)接收。處理器可以是通用計(jì)算機(jī)的部件，或者可以是專用顯示裝置的內(nèi)嵌部件。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，如圖1所示，飛機(jī)包括顯示器100 ;處理器200 ;飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器210 ;位置確定單元220 ;以及定時(shí)器單元230。如圖2所示，顯示器100被設(shè)置以示出時(shí)間偏離110。顯示器100可以附加地示出在飛機(jī)座艙中常規(guī)地顯示的其它數(shù)據(jù)，諸如絕對空速。飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器210存儲(chǔ)與飛機(jī)要經(jīng)過的預(yù)定飛行路徑有關(guān)的飛行路徑數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)可以由飛機(jī)的飛行管理系統(tǒng)產(chǎn)生，或者可以由負(fù)責(zé)飛機(jī)經(jīng)過的空域的空中交通管理単位提供。飛行路徑數(shù)據(jù)代表沿著規(guī)定希望飛機(jī)經(jīng)過的位置的預(yù)定路徑的離散點(diǎn)，以及指示希望飛機(jī)經(jīng)過每ー個(gè)位置的調(diào)度時(shí)間的時(shí)間調(diào)度/時(shí)間表。飛行路徑數(shù)據(jù)優(yōu)選地是以對應(yīng)的維度、經(jīng)度、高度和時(shí)間值的列表形式。然而飛行路徑數(shù)據(jù)不必須規(guī)定針對每個(gè)位置的調(diào)度時(shí)間值，并且因此時(shí)間值的列表可以可選地稀疏地被填入。當(dāng)需要時(shí)，處理器200可以在數(shù)據(jù)點(diǎn)之間插值以估計(jì)中間值因而創(chuàng)建連續(xù)數(shù)據(jù)的印象。替代性地或者附加地，處理器200可以使用飛機(jī)行為的更復(fù)雜模型來估計(jì)中間點(diǎn)。位置確定單元220被設(shè)置以提供表示飛機(jī)的三維位置的位置數(shù)據(jù)，優(yōu)選地以維度、精度、高度值的形式。用于確定飛機(jī)三維位置的適當(dāng)設(shè)備是本領(lǐng)域公知的，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS、雷達(dá)、氣壓高度計(jì)等，或者這些的組合。處理器200可以被設(shè)置以從位置確定單元220接收位置數(shù)據(jù)和從飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器210接收飛行路徑數(shù)據(jù)。處理器200因而確定在給定時(shí)間飛機(jī)在沿著預(yù)定飛行路徑上的何處。(如果飛機(jī)的位置從預(yù)定飛行路徑偏離，則路徑上的最近位置可以被用于以下討論的方法)。定時(shí)器単元230被設(shè)置以提供表示當(dāng)前時(shí)間的當(dāng)前時(shí)間數(shù)據(jù)。定時(shí)器単元230可以包括時(shí)鐘，或者替代性地可以通過與外部時(shí)鐘通信來確定時(shí)間，例如GPS時(shí)間。處理器200可以還被設(shè)置以從定時(shí)器単元230接收當(dāng)前時(shí)間數(shù)據(jù)。處理器200將當(dāng)前時(shí)間數(shù)據(jù)與飛行路徑數(shù)據(jù)的調(diào)度時(shí)間部分相比較，因而確定時(shí)間偏離110。時(shí)間偏離110因而代表當(dāng)前時(shí)間和飛行路徑數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的對應(yīng)于沿著預(yù)定飛行路徑的飛機(jī)當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間之間的差。顯示器100顯示處理器200確定的時(shí)間偏離110。顯示器100可以通過顯示值作為數(shù)字字符和/或通過顯示圖來顯示時(shí)間偏離110。當(dāng)顯示為圖時(shí)，可以在線性標(biāo)尺上表示，或者如圖1所示，在非線性標(biāo)尺上表示。有利地，非線性標(biāo)尺可以以比時(shí)間偏離110中的大值更大的精度顯示時(shí)間偏離110中的小值。在飛行期間，機(jī)組可以監(jiān)視時(shí)間偏離110來知道針對他們的當(dāng)前位置他們是否超前于調(diào)度或者落后于調(diào)度。因而能夠?qū)︼w機(jī)速度進(jìn)行必要的調(diào)整以減少時(shí)間偏離110，因而更緊密地遵循預(yù)定的飛行路徑。如將理解的，機(jī)組可以之后相應(yīng)地影響空速并且使用所公開的顯示器來監(jiān)視地速的最終改變。可以通過控制飛機(jī)的引擎提供的推力或者通過調(diào)整飛機(jī)的控制表面和構(gòu)造來改變空速。在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，如圖3所示，除了第一實(shí)施方式的部分之外，飛機(jī)還包括地速確定單元240。盡管第一實(shí)施方式的顯示器使機(jī)組能夠増加或者減少飛機(jī)速度以最小化時(shí)間偏離110，不過當(dāng)預(yù)定的四維飛行路徑包括速度變化(例如，在飛機(jī)起飛或者著陸時(shí))時(shí)，時(shí)間偏離110將相應(yīng)地増加或者減少。為了機(jī)組能夠更緊密地跟蹤沿著預(yù)定飛行路徑的行進(jìn)，第二實(shí)施方式的顯示器還顯示飛機(jī)地速和調(diào)度地速之間的偏離。如圖4所示，顯示300示出地速偏離320，并且可以可選地還示出以下中的ー個(gè)或更多個(gè)時(shí)間偏離310 ;最大允許地速偏離322 ;以及最小允許地速偏離324 (應(yīng)理解的是地
速偏離可以是負(fù)值-最小地速偏離因此對應(yīng)于偏離在負(fù)方向上的最大允許大小)。此外
可選的要顯示的量是當(dāng)前地速；最大允許地速；以及最小允許地速?？梢允褂镁€性標(biāo)尺或者非線性標(biāo)尺來顯示這些量中的任意量。實(shí)際上，如圖4所示，在非線性標(biāo)尺上顯示時(shí)間偏離310，并且在線性標(biāo)尺上顯示地速偏離320。除了以上引用的第一實(shí)施方式的部分，第二實(shí)施方式的飛行路徑數(shù)據(jù)還可以包括指示期望飛機(jī)經(jīng)過沿著預(yù)定飛行路徑的每ー個(gè)位置的調(diào)度地速的地速值。替代性地，可以從飛行路徑數(shù)據(jù)例如通過差分確定調(diào)度的地速。第二實(shí)施方式的飛行路徑數(shù)據(jù)是以對應(yīng)的維度、經(jīng)度、高度、時(shí)間值和地速的列表形式。再次，飛行路徑數(shù)據(jù)不必須規(guī)定每個(gè)位置的調(diào)度地速值，因此可以稀疏地填入地速的列表。地速確定單元240被設(shè)置以提供表示飛機(jī)的地速的地速數(shù)據(jù)。替代性地，可以由處理器200通過基于位置確定單元220確定的位置和來自定時(shí)器230的時(shí)間來計(jì)算地面位置的變化速率來確定飛機(jī)的地速。處理器200可以被設(shè)置以從地速確定單元240接收地速數(shù)據(jù)和從飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器210接收飛行路徑數(shù)據(jù)。處理器200將地速數(shù)據(jù)與飛行路徑數(shù)據(jù)的調(diào)度地速分量(或者從飛行路徑數(shù)據(jù)確定的調(diào)度地速)相比較，并且因而確定地速偏離320。地速偏離320因而代表當(dāng)前地速和在飛行路徑數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的對應(yīng)于沿著預(yù)定飛行路徑的飛機(jī)當(dāng)前位置的調(diào)度地速之間的差，如由處理器200確定的。顯示器100顯示處理器200確定的時(shí)間偏離110。顯示器100可以通過顯示值作為數(shù)字字符和/或通過顯示圖來顯示地速偏離320。優(yōu)選地，顯示300可以示出飛機(jī)的當(dāng)前地速、最大允許地速和最小允許地速。在飛行期間，機(jī)組可以監(jiān)視地速偏離320以知道是否行進(jìn)過快或者過慢以維持正確的四維位置。如果顯示300示出指示飛機(jī)落后于調(diào)度的時(shí)間偏離310，則機(jī)組可以增加飛機(jī)推力以便地速偏離320指示飛機(jī)運(yùn)動(dòng)得比調(diào)度速度更快。因而，通過增加推力以便地速偏離320為正，時(shí)間偏離310將開始減小。相反地，通過減少推力以便地速偏離320為負(fù)，時(shí)間偏離310將開始増大。換句話說，通過監(jiān)視時(shí)間偏離110和地速偏離320 二者，機(jī)組能夠?qū)︼w機(jī)推力、控制表面或者構(gòu)造進(jìn)行必要調(diào)整，以更緊密地遵循預(yù)定的四維飛行路徑。如上所述，顯示300可以附加地顯示最大允許地速和最小允許地速。在這種實(shí)施方式中，飛機(jī)包括用于測量空速和航向的飛機(jī)傳感器250。測量空速的飛機(jī)傳感器優(yōu)選地是皮托管。優(yōu)選地，還設(shè)置有溫度傳感器以允許使用已知方法補(bǔ)償空氣密度的變化。此處使用的測量到的空速可以表示“真實(shí)空速”。測量航向的飛機(jī)傳感器可以是電子羅盤、陀螺儀或者更復(fù)雜的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。飛機(jī)可以在構(gòu)造上改變，例如通過襟翼或者平翼的運(yùn)動(dòng)。針對每ー個(gè)構(gòu)造，飛機(jī)具有飛機(jī)可以安全行進(jìn)的相對于飛機(jī)經(jīng)過的空氣體的相關(guān)聯(lián)的最大空速，例如，更高的速度可能造成結(jié)構(gòu)損壞和/或?qū)е仑?fù)面的空氣動(dòng)カ影響，諸如抖動(dòng)、或者阻礙飛機(jī)有效地操縱。針對飛機(jī)的術(shù)語最大空速在下文是指在相關(guān)時(shí)間對應(yīng)于飛機(jī)構(gòu)造的最大空速。這個(gè)量依賴于風(fēng)速和風(fēng)向相對于地速改變。由于安全原因，通常優(yōu)選地是，將最大允許空速定義為比真實(shí)最大空速小一個(gè)適當(dāng)?shù)陌踩驍?shù)。最大允許地速322可被確定為定義飛機(jī)的最大允許空速的矢量和定義風(fēng)速的矢量之和的大小?？梢园凑粘Ｒ?guī)方式計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向，通過比較測量到的空速和航向(飛機(jī)機(jī)體的朝向)和測量到的地速和軌跡(飛機(jī)移動(dòng)的方向)?？梢允褂脕碜晕恢么_定單元22的位置數(shù)據(jù)確定軌跡。如對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的，確定風(fēng)速和風(fēng)向不是計(jì)算最大允許地速的步驟中的實(shí)質(zhì)性中間步驟，其可以從空速和航向、地速和軌跡以及最大允許空速直接確定。實(shí)際上，最大允許地速可被計(jì)算為定義飛機(jī)的最大允許空速的矢量和定義地速的矢量之和減去定義空速的矢量的大小。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，最大允許地速將在顯示300上顯示。針對每ー個(gè)構(gòu)造，飛機(jī)將還具有相關(guān)聯(lián)的最小操縱空速，其定義相對于飛機(jī)經(jīng)過的空氣體飛機(jī)可以被安全地操縱而不失速的最低速度。針對飛機(jī)的術(shù)語最小操縱空速在下文是指在相關(guān)時(shí)間對應(yīng)于飛機(jī)構(gòu)造的最小操縱空速。針對每一個(gè)構(gòu)造的與最小操縱空速相關(guān)聯(lián)的地速將依賴于風(fēng)速和風(fēng)向而改變。由于安全原因，通常優(yōu)選地將最小操縱空速定義為比真實(shí)最小操縱空速大ー個(gè)適當(dāng)?shù)陌踩驍?shù)。最小允許地速322可被確定為定義飛機(jī)的最小允許操縱空速的矢量和定義風(fēng)速的矢量之和的大小。如上所述，確定風(fēng)速和風(fēng)向不是計(jì)算最小允許地速的步驟中的實(shí)質(zhì)性中間步驟，其可以從空速和航向、地速和軌跡以及最小允許空速直接確定。例如，最小允許地速可被計(jì)算為定義飛機(jī)的最小允許空速的矢量和定義地速的矢量之和減去定義空速的矢量的大小。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，針對飛機(jī)當(dāng)前構(gòu)造的最小允許地速將在顯示300上顯示。在進(jìn)ー步優(yōu)選實(shí)施方式中，最大允許地速偏離322和最小允許地速偏離324可以被顯示。也就是說，最大允許地速和最小允許地速的量可以被顯示為相對于當(dāng)前地速的相對值。因而可以針對地速偏離320指示出上邊界和下邊界。在飛行期間，機(jī)組因而可以比較地速偏離320與最大和最小允許地速322、324，以確保飛機(jī)在安全限制內(nèi)操作。如以上討論的，可以顯示距調(diào)度地速的偏離。當(dāng)飛機(jī)超前或者落后于調(diào)度時(shí)，ー些飛行管理系統(tǒng)(或者空中交通空中)可以產(chǎn)生命令以“捕捉”沿著軌跡的特定期望位置。該命令可以是以期望的地速的形式。在優(yōu)選實(shí)施方式中，命令可以是使飛機(jī)能夠在針對該位置調(diào)度的時(shí)間達(dá)到沿著軌跡的期望位置的期望地速。按此方式，飛機(jī)管理系統(tǒng)(或者空中交通空中)可以指令飛機(jī)在期望的時(shí)間段內(nèi)“趕上”調(diào)度軌跡，或者到該時(shí)間時(shí)飛機(jī)到達(dá)期望位置。該系統(tǒng)可以確定當(dāng)前地速和命令地速之間的偏離，以計(jì)算命令地速偏離。在優(yōu)選實(shí)施方式中，命令地速偏離可以被顯示以代替或補(bǔ)充通過比較當(dāng)前地速和調(diào)度地速計(jì)算出的地速偏離320。圖5示出用于向機(jī)組呈現(xiàn)飛行信息的布局。如從圖5可見，顯示是在被設(shè)置為圓的弧段501的軸線上被呈現(xiàn)而不是以圖2和圖4所示的直線形式被呈現(xiàn)。分區(qū)被設(shè)置在弧段501下方以沿著連續(xù)軸線圖形地示出時(shí)間偏離的離散值。分區(qū)被設(shè)置在弧段501上方以沿著連續(xù)軸線圖形地示出地速偏離的離散值。時(shí)間偏離510和/或地速偏離520可以按照線性或者非線性比例/標(biāo)尺被表示。有利地，非線性比例可以使用比大值更大的精度來顯示時(shí)間偏離510和/或地速偏離520的小值。在圖5的優(yōu)選實(shí)施方式中，在非線性標(biāo)尺上顯示時(shí)間偏離510，并且在線性標(biāo)尺上顯示地速偏離520。如圖5所示，地速偏離520(以及可選的最大允許地速偏離522和最小允許地速偏離524)在隨時(shí)間偏離510的被顯示值運(yùn)動(dòng)的標(biāo)尺上被示出。換句話說，地速偏離軸線的原點(diǎn)對應(yīng)于指示時(shí)間偏離的箭頭。按此方式，顯示可以以使得其對時(shí)間偏離值的影響能夠被容易地理解的方式來呈現(xiàn)地速偏離；如果向左延伸則這指示出時(shí)間偏離箭頭將向左移動(dòng)，而如果其向右延伸則指示出時(shí)間偏離將向右移動(dòng)。這種移動(dòng)的原點(diǎn)顯示還可以用于圖2和圖4所示的布局的線性形式。因此，呈現(xiàn)飛行信息的布局的優(yōu)選實(shí)施方式包括 時(shí)間偏離標(biāo)尺，具有原點(diǎn)和向原點(diǎn)的任意ー側(cè)延伸的代表時(shí)間偏離的正和負(fù)值的部分；時(shí)間偏離指示符，指示沿著時(shí)間偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示時(shí)間偏離的值；地速偏離標(biāo)尺，具有原點(diǎn)和向原點(diǎn)的任意ー側(cè)延伸的代表地速偏離的正和負(fù)值的部分；以及地速偏離指示符，指示沿著地速偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速偏離的值，其中地速偏離標(biāo)尺的原點(diǎn)隨著時(shí)間偏離的指示值改變?？蛇x地，布局還可以包括最大允許地速偏離指示符，以指示沿著地速偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速偏離的最大允許值?？蛇x地，布局還可以包括最小允許地速偏離指示符，以指示沿著地速偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速偏離的最小允許值。其它優(yōu)選實(shí)施方式可以包括指示當(dāng)前地速的地速指示符。這種指示符可以具有單獨(dú)的地速標(biāo)尺，或者可以指示沿著地速偏離標(biāo)尺的位置，因?yàn)槠浔硎具m當(dāng)單位并且因而還被認(rèn)為是地速標(biāo)尺?？蛇x地，布局還包括最大允許地速指示符，以指示沿著地速標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速的最大允許值?？蛇x地，布局還包括最小允許地速指示符，以指示沿著地速標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速的最小允許值。在附圖和說明書中，討論了ー種顯示與規(guī)定位置和相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間的預(yù)定飛行路徑有關(guān)的飛行信息的方法，該方法包括以下步驟監(jiān)視飛機(jī)的沿著預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置；確定飛機(jī)在當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間；提供用于飛機(jī)在當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間；計(jì)算當(dāng)前時(shí)間和調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離110、310 ;以及顯示時(shí)間偏離110、310。在一個(gè)變形方式中，該方法包括為處于當(dāng)前位置的飛機(jī)提供期望地速的步驟。在另ー個(gè)變形方式中，該方法包括其中所述期望地速是調(diào)度地速。在又一個(gè)變形方式中，該方法包括以下步驟監(jiān)視飛機(jī)的當(dāng)前地速；計(jì)算當(dāng)前地速和期望地速之間的地速偏離320 ;以及顯示地速偏離320。在又一個(gè)變形方式中，該方法進(jìn)ー步包括顯示期望地速的步驟。在一個(gè)變形方式中，該方法進(jìn)ー步包括步驟監(jiān)視飛機(jī)的當(dāng)前地速、當(dāng)前空速、當(dāng)前航向和當(dāng)前軌跡；定義飛機(jī)的最大操作空速；基于所定義的最大操作速度、當(dāng)前空速、當(dāng)前地速、當(dāng)前航向和當(dāng)前軌跡計(jì)算最大允許地速偏離322 ;以及顯示最大允許地速偏離322。在另ー個(gè)變形方式中，該方法還包括步驟定義飛機(jī)的最小操作空速；基于所定義的最小操縱空速、當(dāng)前空速、當(dāng)前地速、當(dāng)前航向和當(dāng)前軌跡計(jì)算最小允許地速偏離324 ;以及顯示最小允許地速偏離324。在ー個(gè)方面，公開ー種用于顯示飛行信息的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器210，其被設(shè)置以存儲(chǔ)與規(guī)定沿著飛行路徑的位置以及相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間的預(yù)定飛行路徑有關(guān)的數(shù)據(jù)；位置確定單元220，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)的沿著預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置的位置數(shù)據(jù)；定時(shí)器單元230，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)處于當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)；處理器200，其被設(shè)置以接收位置數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，從存儲(chǔ)在飛行路徑存儲(chǔ)器中的調(diào)度時(shí)間確定對應(yīng)于當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間，以及計(jì)算當(dāng)前時(shí)間和調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離110、310 ;以及顯示器100，其被設(shè)置以顯示時(shí)間偏離110、310。在一個(gè)變形方式中，所公開的系統(tǒng)被設(shè)置以提供期望的地速。在另ー個(gè)變形方式中，系統(tǒng)包括其中飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器210被設(shè)置以存儲(chǔ)對應(yīng)于沿著飛行路徑的規(guī)定位置的調(diào)度地速；并且期望的地速是對應(yīng)于當(dāng)前位置的調(diào)度地速。在又一個(gè)變形方式中，其中處理器200還被設(shè)置以基于沿著飛行路徑的規(guī)定位置和相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間來計(jì)算對應(yīng)于沿著飛行路徑的規(guī)定位置的調(diào)度地速；并且期望的地速是對應(yīng)于當(dāng)前位置的調(diào)度地速。在一個(gè)另選方式中，所公開的系統(tǒng)還包括地速確定單元240，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)的測量到的當(dāng)前地速的地速數(shù)據(jù)，其中處理器200還被設(shè)置以接收地速數(shù)據(jù)并且計(jì)算測量到的當(dāng)前地速和對應(yīng)于當(dāng)前位置的期望地速之間的地速偏離320 ;并且顯示器100還被設(shè)置以顯示地速偏離。在一個(gè)變形方式中，公開的系統(tǒng)中顯示器(100)還被設(shè)置以顯示調(diào)度地速。在又一個(gè)變形方式中，所公開的系統(tǒng)包括地速確定單元240，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)的測量到的當(dāng)前地速的地速數(shù)據(jù)以及定義飛機(jī)的測量到的軌跡的軌跡數(shù)據(jù)；以及飛機(jī)傳感器250，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)的測量到的當(dāng)前空速的空速數(shù)據(jù)以及定義飛機(jī)的測量到的當(dāng)前空速的航向數(shù)據(jù)，其中飛機(jī)具有定義的最大操作空速；處理器200還被設(shè)置以從空速傳感器接收空速數(shù)據(jù)，從地速確定單元240接收地速數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)，以及從航向傳感器接收航向數(shù)據(jù)；處理器200還被配置以基于所定義的最大操作空速、空速數(shù)據(jù)、地速數(shù)據(jù)、航向數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)來計(jì)算最大允許地速偏離324 ;并且顯示器100還被設(shè)置以顯示最大允許地速偏離324。在一個(gè)變形方式中，公開了系統(tǒng)其中飛機(jī)具有定義的最小操縱空速；處理器200還被配置以基于所定義的最小操縱空速、空速數(shù)據(jù)、地速數(shù)據(jù)、航向數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)來計(jì)算最小允許地速偏離320 ;以及顯示器100還被設(shè)置以顯示最小允許地速偏離320。在另ー個(gè)方面中，公開ー種用于在顯示器上呈現(xiàn)飛行信息的布局，包括時(shí)間偏離標(biāo)尺，其具有原點(diǎn)和向原點(diǎn)的任意ー側(cè)延伸的代表時(shí)間偏離510的正和負(fù)值的部分；時(shí)間偏離指示符，其指示沿著時(shí)間偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示時(shí)間偏離510的值；地速偏離標(biāo)尺，其具有原點(diǎn)和向原點(diǎn)的任意ー側(cè)延伸的代表地速偏離520的正和負(fù)值的部分；以及地速偏離指示符，其指示沿著地速偏離標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速偏離520的值。在一個(gè)變形方式中，布局包括其中地速偏離標(biāo)尺的原點(diǎn)隨著時(shí)間偏離510的被指示值而改變。在另個(gè)變形方式中，布局包括最小允許地速偏尚指不符，以指不沿著地速偏尚標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速偏離524的最小允許值。在又一個(gè)變形方式中，地速指示符被公開成指示當(dāng)前地速；其中，該指示符提供單獨(dú)的地速標(biāo)尺，或者指示沿著地速偏離標(biāo)尺的位置。在一個(gè)變形方式中，最大允許地速指示符指示沿著地速標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速522的最大允許值。在又一個(gè)變形方式中，最小允許地速指示符指示沿著地速標(biāo)尺的點(diǎn)因而指示地速的最小允許值。
權(quán)利要求
1.一種顯示與規(guī)定位置和相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間的預(yù)定飛行路徑有關(guān)的飛行信息的方法，所述方法包括步驟監(jiān)視飛機(jī)沿著所述預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置；確定所述飛機(jī)在所述當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間；提供所述飛機(jī)處于所述當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間；計(jì)算所述當(dāng)前時(shí)間和所述調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離(110、310);以及顯示所述時(shí)間偏離(I 10、310)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括針對在所述當(dāng)前位置的所述飛機(jī)提供期望地速的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述期望地速是調(diào)度地速。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括步驟監(jiān)視所述飛機(jī)的當(dāng)前地速；計(jì)算所述當(dāng)前地速和所述期望地速之間的地速偏離(320);以及顯示所述地速偏離(320)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任意一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括顯示所述期望地速的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括步驟監(jiān)視所述飛機(jī)的當(dāng)前地速、當(dāng)前空速、當(dāng)前航向和當(dāng)前軌跡；定義所述飛機(jī)的最大操作空速；基于所定義的最大操作速度、所述當(dāng)前空速、所述當(dāng)前地速、所述當(dāng)前航向和所述當(dāng)前軌跡計(jì)算最大允許地速偏離(322);以及顯示所述最大允許地速偏離(322)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括步驟定義所述飛機(jī)的最小操作空速；基于所定義的最小操縱空速、所述當(dāng)前空速、所述當(dāng)前地速、所述當(dāng)前航向和所述當(dāng)前軌跡計(jì)算最小允許地速偏離(324);以及顯示所述最小允許地速偏離(324)。
8.一種用于顯示飛行信息的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器(210)，其被設(shè)置以存儲(chǔ)與規(guī)定沿著飛行路徑的位置以及相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間的預(yù)定飛行路徑有關(guān)的數(shù)據(jù)；位置確定單元(220)，其被設(shè)置以輸出定義飛機(jī)沿著所述預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置的位置數(shù)據(jù)；定時(shí)器單元(230)，其被設(shè)置以輸出定義所述飛機(jī)處于所述當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)；處理器(200)，其被設(shè)置以接收所述位置數(shù)據(jù)和所述時(shí)間數(shù)據(jù)，從存儲(chǔ)在所述飛行路徑存儲(chǔ)器中的調(diào)度時(shí)間確定對應(yīng)于所述當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間，以及計(jì)算所述當(dāng)前時(shí)間和所述調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離(110、310);以及 顯示器(100)，其被設(shè)置以顯示所述時(shí)間偏離(110、310)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被設(shè)置以提供期望地速。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述飛行路徑存儲(chǔ)存儲(chǔ)器(210)被設(shè)置以存儲(chǔ)對應(yīng)于沿著所述飛行路徑的所述規(guī)定位置的調(diào)度地速；以及所述期望地速是對應(yīng)于所述當(dāng)前位置的調(diào)度地速。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(200 )還被設(shè)置以基于沿著所述飛行路徑的所述規(guī)定位置和相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間來計(jì)算對應(yīng)于沿著所述飛行路徑的所述規(guī)定位置的調(diào)度地速；以及所述期望地速是對應(yīng)于所述當(dāng)前位置的調(diào)度地速。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括地速確定單元 (240)，其被設(shè)置以輸出定義所述飛機(jī)的測量到的當(dāng)前地速的地速數(shù)據(jù)，其中所述處理器(200 )還被設(shè)置以接收所述地速數(shù)據(jù)并且計(jì)算所述測量到的當(dāng)前地速和對應(yīng)于所述當(dāng)前位置的期望地速之間的地速偏離(320);以及所述顯示器(100 )還被設(shè)置以顯示所述最小允許地速偏離(320 )。
13.根據(jù)權(quán)利要求10到12中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述顯示器(100)還被設(shè)置以顯示所述調(diào)度地速。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或者權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，地速確定單元(240)，其被設(shè)置以輸出定義所述飛機(jī)的測量到的當(dāng)前地速的地速數(shù)據(jù)以及定義所述飛機(jī)的測量到的軌跡的軌跡數(shù)據(jù)；以及飛機(jī)傳感器(250)，其被設(shè)置以輸出定義所述飛機(jī)的測量到的當(dāng)前空速的空速數(shù)據(jù)以及定義所述飛機(jī)的測量到的當(dāng)前空速的航向數(shù)據(jù)，其中所述飛機(jī)具有定義的最大操作空速；所述處理器(200)還被設(shè)置以從所述空速傳感器接收所述空速數(shù)據(jù)、從所述地速確定單元(240)接收所述地速數(shù)據(jù)和所述軌跡數(shù)據(jù)以及從所述航向傳感器接收所述航向數(shù)據(jù)； 所述處理器(200)還被配置以基于所定義的最大操作空速、所述空速數(shù)據(jù)、所述地速數(shù)據(jù)、所述航向數(shù)據(jù)和所述軌跡數(shù)據(jù)來計(jì)算最大允許地速偏離(322 );以及所述顯示器(100 )還被設(shè)置以顯示所述最大允許地速偏離(322 )。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述飛機(jī)具有定義的最小操縱空速；所述處理器還被配置以基于所定義的最小操縱空速、所述空速數(shù)據(jù)、所述地速數(shù)據(jù)、所述航向數(shù)據(jù)和所述軌跡數(shù)據(jù)來計(jì)算最小允許地速偏離(324);以及所述顯示器(100)還被設(shè)置以顯示所述最小允許地速偏離(324)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于顯示代表距規(guī)定的四維飛行路徑的偏離的飛行信息的系統(tǒng)和方法。具體地，但是非排他地，本發(fā)明涉及用于使飛行員在特定時(shí)間到達(dá)特定位置以及實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)速度實(shí)現(xiàn)必要的改變以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的地速的座艙顯示。描述顯示與預(yù)定飛行路徑有關(guān)的飛行信息的系統(tǒng)和方法。預(yù)定的飛行路徑規(guī)定位置和相應(yīng)的調(diào)度時(shí)間。飛機(jī)的沿著預(yù)定飛行路徑的當(dāng)前位置被監(jiān)視。飛機(jī)在當(dāng)前位置的當(dāng)前時(shí)間被確定。用于飛機(jī)在當(dāng)前位置的調(diào)度時(shí)間被提供。當(dāng)前時(shí)間和調(diào)度時(shí)間之間的時(shí)間偏離被計(jì)算。該時(shí)間偏離被顯示。
文檔編號G01C21/00GK103017752SQ20121034967
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者L·?？?申請人:波音公司