在地面操作期間顯示避障信息的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于幫助飛行員感知相對(duì)于飛機(jī)特征的障礙物的系統(tǒng)和方法。示例性的處理器36、50從安裝在飛機(jī)特征(例如，燈模塊30)中的一個(gè)或多個(gè)傳感器26接收傳感器信息，基于接收到的傳感器信息或數(shù)據(jù)庫信息確定是否至少一個(gè)障礙物位于預(yù)定義的視場內(nèi)，并且生成圖像。該圖像包括具有至少一個(gè)表示飛機(jī)翼尖的特征的本機(jī)圖標(biāo)以及與確定的至少一個(gè)障礙物相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)標(biāo)志。顯示器設(shè)備54呈現(xiàn)了生成的圖像。顯示器設(shè)備呈現(xiàn)了第一感測(cè)覆蓋區(qū)域的尖端，其鄰近與左翼相關(guān)聯(lián)的一個(gè)翼尖特征，并且呈現(xiàn)了第二感測(cè)覆蓋區(qū)域的尖端，其鄰近與右翼相關(guān)聯(lián)的一個(gè)翼尖特征。在至少一個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)所述標(biāo)志。
【專利說明】在地面操作期間顯示避障信息的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】
[0001]由國家運(yùn)輸安全委員會(huì)(NTSB)提供的證據(jù)表明:地面操作由于翼尖與在機(jī)翼軌道上物體的碰撞威脅而表現(xiàn)出重大的損害危險(xiǎn)性。在NTSB數(shù)據(jù)庫中確定的地面事故的三個(gè)主要原因?yàn)?
(1)未能保持足夠的視覺瞭望，
(2)未能感知機(jī)翼與障礙物之間的距離，以及
(3)未能保持所需的間隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本發(fā)明提供了一種用于幫助飛行員感知相對(duì)于飛機(jī)翼尖的障礙物的系統(tǒng)和方法。示例性的處理器從安裝在一個(gè)或多個(gè)翼尖燈模塊中的一個(gè)或多個(gè)傳感器接收傳感器信息，基于接收到的傳感器信息確定是否至少一個(gè)障礙物位于預(yù)定義的視場內(nèi)，并且生成圖像。該圖像包括具有至少一個(gè)表示飛機(jī)翼尖的特征的本機(jī)圖標(biāo)以及與所確定的至少一個(gè)障礙物相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)標(biāo)志。顯示器設(shè)備呈現(xiàn)了生成的圖像。實(shí)施方式的其它示例可以包括在飛機(jī)不同的機(jī)體部位上的安裝，從而以360度圍繞飛機(jī)進(jìn)行覆蓋。
[0003]在本發(fā)明的一個(gè)方面，生成的圖像包括第一感測(cè)覆蓋區(qū)域和第二感測(cè)覆蓋區(qū)域。顯示器設(shè)備呈現(xiàn)了第一感測(cè)覆蓋區(qū)域的尖端，其鄰近至少一個(gè)與飛機(jī)左翼相關(guān)聯(lián)的翼尖特征，并且呈現(xiàn)了第二感測(cè)覆蓋區(qū)域的尖端，其鄰近至少一個(gè)與飛機(jī)右翼相關(guān)聯(lián)的翼尖特征。在至少一個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)所述標(biāo)志。
[0004]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，錐形和本機(jī)圖標(biāo)以一對(duì)一的關(guān)系呈現(xiàn)，并且覆蓋區(qū)域和本機(jī)圖標(biāo)以兩個(gè)不同的距離分辨率之一來呈現(xiàn)。
[0005]在本發(fā)明的又一個(gè)方面，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括唯一描繪了至少一個(gè)覆蓋區(qū)域的距離線或其它類型的圖標(biāo)。該唯一描繪的距離線對(duì)應(yīng)于包括在接收到的傳感器信息中的障礙物的距離信息。
[0006]在本發(fā)明的又另一個(gè)方面，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括位于至少一個(gè)覆蓋區(qū)域中的距離值。該距離值對(duì)應(yīng)于包括在接收到的傳感器信息中的障礙物的距離信息。
[0007]在本發(fā)明的進(jìn)一步方面，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)機(jī)場設(shè)施信息?；诮邮盏降膫鞲衅餍畔⒒虼鎯?chǔ)的機(jī)場設(shè)施信息中的至少一個(gè)，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括至少一個(gè)確定的障礙物的至少局部輪廓。將該至少局部輪廓呈現(xiàn)在至少一個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)。
[0008]在本發(fā)明的又進(jìn)一步的方面，生成的圖像包括第一分區(qū)，其與飛機(jī)外的第一區(qū)域相關(guān)聯(lián)，該第一區(qū)域?yàn)槿绻谄渲袡z測(cè)到障礙物，則飛機(jī)基于當(dāng)前的飛機(jī)航向?qū)⒈苊饨佑|的區(qū)域；以及第二分區(qū)，其與飛機(jī)外的第二區(qū)域相關(guān)聯(lián)，該第二區(qū)域?yàn)槿绻谄渲袡z測(cè)到障礙物，則飛機(jī)基于當(dāng)前的飛機(jī)航向?qū)⒑芸赡芘c障礙物相撞的區(qū)域。
[0009]在本發(fā)明的再進(jìn)一步的方面，從本機(jī)圖標(biāo)的左翼尖開始呈現(xiàn)第一分區(qū)的第一部分和第二分區(qū)的第一部分。從本機(jī)圖標(biāo)的右翼尖開始呈現(xiàn)第一分區(qū)的第二部分和第二分區(qū)的
第二部分。[0010]在本發(fā)明的又再進(jìn)一步的方面，基于傳感器信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括以第一格式呈現(xiàn)在一個(gè)分區(qū)部分中的最近障礙物圖標(biāo)?；趥鞲衅餍畔?，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括以第二格式呈現(xiàn)在一個(gè)分區(qū)部分中的次最近障礙物圖標(biāo)。
[0011]仍在本發(fā)明的又再進(jìn)一步的方面，基于傳感器信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括在第一分區(qū)中的最近障礙物圖標(biāo)，其以第一格式呈現(xiàn)在第一分區(qū)的一個(gè)分區(qū)部分中?；趥鞲衅餍畔?，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括在第二分區(qū)中的最近障礙物圖標(biāo)，其以第二格式呈現(xiàn)在第二分區(qū)的一個(gè)分區(qū)部分中。
[0012]在本發(fā)明的另一方面，基于當(dāng)前的飛機(jī)速度和航向，處理器確定每個(gè)翼尖的軌道。生成的圖像包括基于確定的相關(guān)聯(lián)翼尖軌道生成的第一翼尖航線；以及基于確定的相關(guān)聯(lián)翼尖軌道生成的第二翼尖航線。翼尖航線基于距離或時(shí)間值中的至少一個(gè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]參考以下附圖，在下文中詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選和替換的實(shí)施例；
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的飛機(jī)機(jī)身的前視圖；以及
[0016]圖3—17為由圖1所示的系統(tǒng)生成的示例性移動(dòng)地圖圖像的屏幕截圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，示例性的機(jī)場地面防撞系統(tǒng)(ASCAS) 18包括在飛機(jī)20上的組件，并且可以包括從飛機(jī)20上移除的組件。飛機(jī)20包括傳感器(例如發(fā)射器/傳感器(即，雷達(dá)))26，該傳感器26包括在飛機(jī)燈模塊30中。燈模塊30還包括導(dǎo)航/航行燈34、處理器36和通信設(shè)備38。傳感器26通過通信設(shè)備38 (有線或無線)與一個(gè)或多個(gè)用戶界面(UI)設(shè)備44-48進(jìn)行通信。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，UI設(shè)備44-48包括處理器50(可選的)、通信設(shè)備(有線或無線)52和一個(gè)或多個(gè)報(bào)警設(shè)備(顯示器54)?；趥鞲衅鲗?dǎo)出并處理的信息，飛行員和/或地勤人員(拖車司機(jī)、翼尖監(jiān)護(hù)員等)的UI設(shè)備44-48提供了音頻和/或視覺提示(例如，通過耳機(jī)、平板PC等)。
[0019]基于來自傳感器26的信息，Π設(shè)備44-48提供以下功能的某些或全部:檢測(cè)和追蹤侵入者、評(píng)估威脅和劃定威脅優(yōu)先級(jí)、呈現(xiàn)威脅圖像以及宣布并確定動(dòng)作。一旦已經(jīng)產(chǎn)生與檢測(cè)相關(guān)聯(lián)的警報(bào)，如果在牽引狀況下，則接著由飛行員或拖車司機(jī)手動(dòng)地執(zhí)行，或由自動(dòng)系統(tǒng)(例如，自動(dòng)制動(dòng)器)自動(dòng)地執(zhí)行防撞動(dòng)作(例如，使飛機(jī)停止、避開侵入者等)的執(zhí)行。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，由在傳感器級(jí)處的處理器36和/或在UI設(shè)備44-48處的處理器50完成對(duì)傳感器信息的處理。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，通過與廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視/廣播式交通情報(bào)服務(wù)(ADS-B /TIS-B)、與關(guān)于車輛/飛機(jī)/障礙物的機(jī)場/航線信息(例如，通過WiMax)，以及與由使用通信設(shè)備52的各自的設(shè)備接收的機(jī)場移動(dòng)地圖、合成視覺系統(tǒng)/增強(qiáng)視覺系統(tǒng)/綜合視覺系統(tǒng)(SVS / EVS / CVS)相集成來改善狀況感知。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明通過分析飛行計(jì)劃和滑行許可信息，以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器60中或通過通信設(shè)備52從源頭接收的機(jī)場建筑/障礙物數(shù)據(jù)庫，來減少誤報(bào)警。
[0023]包括在機(jī)翼和機(jī)尾導(dǎo)航燈模塊中的傳感器26提供了幾乎完全覆蓋飛機(jī)20的傳感器。全覆蓋可通過在策略地位于飛機(jī)20上的其它燈中放置傳感器來達(dá)到。
[0024]本發(fā)明通過以下設(shè)備為不同利益相關(guān)者提供不同的Π設(shè)備:電子飛行包(EFB) /主飛行顯示器(PFD) /多功能顯示器(MFD) /給飛行員的導(dǎo)航顯示器、給拖車司機(jī)的EFB /耳機(jī)、給翼尖監(jiān)護(hù)員的耳機(jī)等。
[0025]飛行員和拖車司機(jī)以聽覺地、視覺地和/或觸覺地方式被警報(bào)。例如，在EFB顯示器上呈現(xiàn)的視覺警報(bào)示出了飛機(jī)翼尖輪廓或任何障礙物的高亮顯示——見下圖為例。聽覺警報(bào)可以通過現(xiàn)存的安裝設(shè)備，諸如:對(duì)講機(jī)或其它警告電子設(shè)備或者可能的機(jī)組報(bào)警系統(tǒng)(CAS)。
[0026]在翼尖和機(jī)尾處包括的傳感器26的視場(FOV)提供了飛機(jī)附近的理想覆蓋。FOV參數(shù)從典型事故的幾何學(xué)以及功能要求導(dǎo)出。飛機(jī)周圍的盲點(diǎn)基于一個(gè)候選技術(shù)(雷達(dá))的FOV以及與將雷達(dá)放置在機(jī)翼/機(jī)尾導(dǎo)航燈模塊30內(nèi)側(cè)的相關(guān)聯(lián)約束。取決于在哪里放置傳感器26，其它FOV是可能的。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，基于最大和最小的停止距離來評(píng)估傳感器FOV的閾值。
最大距離:
?制動(dòng)動(dòng)作由飛機(jī)執(zhí)行。
?飛機(jī)以16m / s的地面速度移動(dòng)，其對(duì)應(yīng)于最大假定滑行速度。(可以使用其它閾值滑行速度)
?飛機(jī)在濕差的跑道上移動(dòng)，該濕差的跑道具有對(duì)應(yīng)的飛機(jī)制動(dòng)系數(shù)μ B=O- 3。(制動(dòng)摩擦系數(shù)根據(jù)目前污染物而變化)
?飛機(jī)產(chǎn)生零升力。
?假定沒有打滑。
最小距離:
?制動(dòng)動(dòng)作由飛機(jī)執(zhí)行。
?飛機(jī)以1.4m / s的地面速度移動(dòng)，其對(duì)應(yīng)于飛機(jī)被向后推的速度(例如，人快速步行)(可使用其它速度)。
?飛機(jī)在濕差的跑道上移動(dòng)，該濕差的跑道具有對(duì)應(yīng)的飛機(jī)制動(dòng)系數(shù)μ B = 0.3(取決于地面條件)。
?飛機(jī)產(chǎn)生零升力。
?假定沒有打滑。
[0028]飛機(jī)制動(dòng)系數(shù)(vB)包括在制動(dòng)下匯總作用在輪子上的減速力的系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，μ B = Fbraking/ (mg-L)。這些量為=Fbraking-制動(dòng)力，m-飛機(jī)質(zhì)量,L-升力，g-重力加速度。飛機(jī)制動(dòng)系數(shù)不相當(dāng)于輪胎對(duì)地面的摩擦系數(shù)。估計(jì)的飛機(jī)制動(dòng)系數(shù)是包括一切的術(shù)語，其包含由于跑道表面、污染物以及飛機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)(例如，防滑效率、制動(dòng)器磨損)而帶來的影響。
[0029]執(zhí)行校正動(dòng)作的結(jié)果時(shí)間從做功和物體能量之間的關(guān)系導(dǎo)出。做功定義為:
W=Fbrakingd(D
其中
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛機(jī)(20)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 處理器(36、50)，配置為 從安裝在翼尖燈模塊(30)、機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、起落架或機(jī)尾組件的至少一個(gè)中的一個(gè)或多個(gè)傳感器(26)接收傳感器信息， 基于接收到的傳感器信息確定是否至少一個(gè)障礙物位于預(yù)定義的視場內(nèi)；以及 生成圖像，該圖像包括: 本機(jī)圖標(biāo)(82)，包括至少一個(gè)特征，該至少一個(gè)特征表示飛機(jī)的所述至少一個(gè)翼尖燈模塊、機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、起落架或機(jī)尾組件； 以及 至少一個(gè)標(biāo)志(90)，與確定的至少一個(gè)障礙物相關(guān)聯(lián)；以及顯示器設(shè)備(54)，被配置為呈現(xiàn)所述生成的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述生成的圖像包括第一感測(cè)覆蓋區(qū)域(84)和第二感測(cè)覆蓋區(qū)域(86)，其中顯示器設(shè)備呈現(xiàn)了所述第一感測(cè)覆蓋區(qū)域的尖端，其鄰近至少一個(gè)與所述飛機(jī)的左翼相關(guān)聯(lián)的特征，并且呈現(xiàn)了第二感測(cè)覆蓋區(qū)域的尖端，其鄰近至少一個(gè)與所述飛機(jī)的右翼相關(guān)聯(lián)的特征， 其中，在至少一個(gè)所述覆蓋區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)所述至少一個(gè)標(biāo)志。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述覆蓋區(qū)域和所述本機(jī)圖標(biāo)以一對(duì)一的關(guān)系呈現(xiàn)，并且所述覆蓋區(qū)域和所述本機(jī)圖標(biāo)以至少兩個(gè)不同的距離分辨率之一呈現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求.2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括唯一描繪了至少一個(gè)所述覆蓋區(qū)域的距離特征，其中，所述唯一描繪的距離特征對(duì)應(yīng)于包括在至少一個(gè)所述接收到的傳感器信息或所述存儲(chǔ)的信息中的障礙物距離信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括位于至少一個(gè)所述覆蓋區(qū)域中的距離值，其中，所述距離值對(duì)應(yīng)于包括在所述接收到的傳感器信息中的障礙物距離信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 存儲(chǔ)器(60)，被配置為存儲(chǔ)機(jī)場設(shè)施信息， 其中，基于至少一個(gè)所述接收到的傳感器信息或所述存儲(chǔ)的機(jī)場設(shè)施信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括所述至少一個(gè)確定的障礙物的至少局部輪廓， 其中，在至少一個(gè)所述覆蓋區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)所述至少局部輪廓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述生成的圖像包括: 第一分區(qū)(126)，其與所述飛機(jī)外的第一區(qū)域相關(guān)聯(lián)，所述第一區(qū)域?yàn)槿绻谄渲袡z測(cè)到障礙物，則所述飛機(jī)基于當(dāng)前的所述飛機(jī)航向?qū)⒈苊饨佑|的區(qū)域；以及 第二分區(qū)(128)，其與所述飛機(jī)外的第二區(qū)域相關(guān)聯(lián)，所述第二區(qū)域?yàn)槿绻谄渲袡z測(cè)到障礙物，則所述飛機(jī)基于當(dāng)前的所述飛機(jī)航向?qū)⒑芸赡芘c障礙物相撞的區(qū)域， 其中，所述第一分區(qū)的第一部分和所述第二分區(qū)的第一部分從所述本機(jī)圖標(biāo)的左翼尖開始呈現(xiàn)， 其中，所述第一分區(qū)的第二部分和所述第二分區(qū)的第二部分從所述本機(jī)圖標(biāo)的右翼尖開始呈現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，基于所述傳感器信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括以第一格式呈現(xiàn)在一個(gè)所述分區(qū)部分中的最近障礙物圖標(biāo)， 其中，基于傳感器信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括以第二格式呈現(xiàn)在一個(gè)所述分區(qū)部分中的次最近障礙物圖標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，基于所述傳感器信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括在所述第一分區(qū)中的最近障礙物圖標(biāo)，其以第一格式呈現(xiàn)在所述第一分區(qū)的一個(gè)所述分區(qū)部分中， 其中，基于所述傳感器信息，所述至少一個(gè)標(biāo)志包括在所述第二分區(qū)中的最近障礙物圖標(biāo)，其以第二格式呈現(xiàn)在所述第二分區(qū)的一個(gè)所述分區(qū)部分中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器進(jìn)一步被配置為基于所述至少一個(gè)飛機(jī)元件的位置和當(dāng)前飛機(jī)的速度和航向，確定至少一個(gè)飛機(jī)元件的軌道， 其中，所述生成的圖像包括: 基于所述確定的所述相關(guān)聯(lián)飛機(jī)元件的軌道生成的第一航線；以及 基于所述確定的所述相關(guān)聯(lián)飛機(jī)元件的軌道生成的第二航線， 其中，所述航線基于距離或時(shí)間值中的至少一個(gè)， 其中，所述確定的軌道是 線性或非線性的。
【文檔編號(hào)】G08G5/04GK103473958SQ201310381539
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月30日
【發(fā)明者】J·瓦塞克, R·哈特瓦, J·C·柯克, P·科爾凱爾克, T·斯沃博達(dá), M·杜西克, O·奧羅芬博巴 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司