用於運輸類航空器的可重新配置的飛行引導面板的製作方法

2023-07-08 05:41:11 2

本發明總體上涉及航空器航空電子設備，並且更具體地涉及用於運輸類航空器的可重新配置的飛行引導面板。

背景技術：

傳統的運輸類飛行引導面板主要由硬體實現。旋鈕和按鈕控制特定功能，並且這些功能被印製在面板本身上。使用燈或光提供通報。使用數字讀出器顯示選擇。由硬體實現導致傳統的飛行引導面板難以改變或適應於在該傳統飛行引導面板被設計用於的航空器之外的航空器中的安裝。在設計新的航空器時，這種定製設計是耗時且昂貴的。此外，傳統的飛行引導面板限於在硬體中原始設計的功能，附加功能難以集成在其中。

因此，期望提供用於可重新配置的飛行引導面板的系統和方法。此外，本發明的其它期望特徵和參數將從以下結合附圖和本發明的背景技術對本發明的詳細描述和所附權利要求書而變得顯而易見。

技術實現要素：

本文公開了飛行引導面板和運載工具引導面板的各種非限制性實施例。

在第一非限制性實施例中，一種用於航空器的飛行引導面板包括但不限於硬體旋鈕、靠近所述硬體旋鈕的顯示器以及控制器。所述控制器被配置為：改變所述航空器的自動狀態；接收所述自動狀態生效時所述航空器要實現的飛行參數的目標；以及基於所述飛行引導面板的配置生成與所述飛行參數和所述硬體旋鈕相關聯的功能面板。

在第二非限制性實施例中，一種運載工具引導面板包括但不限於硬體旋鈕、靠近所述硬體旋鈕的顯示器以及控制器。所述控制器被配置為：改變運載工具的自動狀態；接收所述自動狀態生效時所述運載工具要實現的動作參數的目標；以及基於所述運載工具引導面板的配置生成與所述動作參數和所述硬體旋鈕相關聯的功能面板。

附圖說明

下面將結合附圖描述本發明，其中相同的附圖標記表示相同的元件，並且

圖1和圖2是示出根據本公開的教導的飛行引導面板的非限制性實施例的簡化示意圖；以及

圖3是示出根據本公開的教導的操作航空器中的飛行引導面板的方法的非限制性實施例的流程圖。

具體實施方式

以下詳細描述本質上僅是示例性的，並且不旨在限制本發明或本發明的應用和使用。此外，不意圖受前述背景技術或以下詳細描述中給出的任何理論的約束。

本文描述的飛行引導面板(flightguidancepanel，fgp)總體上由軟體實現功能，以提供設計靈活性、可升級性以及將該fgp作為當前投入使用的航空器的改進選項的機會。運輸類柔性飛行引導面板使用軟體控制的顯示器、旋鈕和按鈕，以允許通過改變軟體而在多種航空器類型中使用該面板。本文給出的fgp的例子使用軟體來定義和通告功能和選擇。在一些實施例中，還使用彩色顯示器將fgp的狀態明確地傳達給飛行機組人員。儘管本文中將fgp作為航空器的部件來討論，但是針對fgp的操作描述的配置和算法可以應用於其他運載工具，例如潛艇或汽車。

圖1是示出根據本公開的教導的飛行引導面板(fgp)100的非限制性實施例的示意圖。fgp100包括顯示器110、硬體輸入部分112、接近度傳感器113和控制器114。

顯示器110包括第一功能面板120a、第二功能面板120b、第三功能面板120c、第四功能面板120d和多功能觸控螢幕控制面板(mtcp)122。功能面板120a-d每個與飛行的導航參數，如空速、航向、航線、垂直速度、高度或者通常與飛行引導面板相關的其他參數相關聯。如本文所使用的，術語「功能面板」是指顯示器100的僅包括與飛行參數和可以管理飛行參數的自動模式相關的信息的那一部分。

面板120a-d和122中的每一個是陽光下可讀的，全色的，具有足夠的解析度以在飛行機組人員坐在設計的位置時呈現對於眼睛清楚的文本，並且具有功率和顯示驅動器冗餘以提供魯棒的可用性。例如，面板120a-d可以用有機發光二極體(oled)面板、發光二極體(led)面板或任何其他合適的顯示技術來實現。

在所提供的例子中，在fgp100中面板120a-d和122上下對齊並且從左到右按字母順序排列，多功能面板122設置在功能面板120b和120c之間。在所提供的例子中，功能面板120a-d由四個分立的顯示器來實現。應當理解，功能面板120a-d可以由兩個顯示器通過軟體進一步劃分的多片分立的玻璃來實現，可以在與多功能面板122相同的玻璃片上的同一顯示器上實現，或者可以由不脫離本公開的範圍的其他配置實現。在所提供的例子中，多功能面板122比面板120a-d大，並且是觸摸面板以能夠通過觸摸多功能面板122的表面來接收用戶輸入。

接近度傳感器113被配置為感測機組成員的手向面板的接近。如本領域普通技術人員將理解的，接近度傳感器113可以使用任何已知的技術來檢測機組成員的手或其他物體的接近。在所提供的例子中，控制器114使用接近度傳感器113來控制顯示在顯示器110上的信息的量，如下所述。

硬體輸入部分112包括至少一個硬體按鈕130和至少一個硬體旋鈕132，以接收由控制器114使用的機組人員的輸入。在所提供的例子中，硬體按鈕130沿著每個面板120a-d和122的頂部和底部邊緣排成行。硬體按鈕130是具有以軟體實現的相關功能和標籤的物理按鈕。在所提供的例子中，每個功能面板120a-d具有五個硬體按鈕130，三個布置在頂部，兩個布置在底部。除了任何具體實施所需的硬體按鈕之外，還可以提供用於解決新出現的需求和未來發展所需的硬體按鈕。在所提供的例子中，與多功能面板122相關聯的三個硬體按鈕130沿著fgp100的底部布置。應當理解，在不脫離本公開的範圍的情況下，硬體按鈕130的數量和位置可以改變。在一些實施例中，硬體按鈕130被省略，並且按鈕可以作為由軟體實現的虛擬按鈕來實現。

每個功能面板120a-d與專用硬體旋鈕132相關聯，以允許機組成員調整顯示在各功能面板120a-d上的飛行參數。硬體旋鈕132可以被旋轉以提供對例如與飛行參數的自動目標相關聯的數值的簡單調整。在所提供的例子中，硬體旋鈕132還可以被壓下以允許另外的機組成員輸入功能。

現在參考圖2，控制器114是執行電腦程式的指令以執行fgp100的功能的硬體裝置。控制器114是被配置為執行電腦程式以提供本文所描述的功能的專用計算機。控制器114包括存儲電子數據和電腦程式的一個或多個存儲器單元。例如，該存儲器單元可以是快閃記憶體(flashmemory)、自旋轉移扭矩隨機存取存儲器(spin-transfertorquerandomaccessmemorystt-ram)，磁存儲器、相變存儲器(flashmemory，pcm)、動態隨機存取存儲器(dram)或其它合適的電子存儲介質。在所提供的例子中，存儲器單元存儲具有與控制器114的處理器協作以執行下面描述的方法的操作的指令的控制邏輯。在一些實施例中，處理器可以包括一個或多個中央處理單元(「cpu」)、微處理器、專用集成電路(「asic」)、微控制器和/或其他合適的裝置。此外，控制器114可以使用本領域技術人員也理解的多個硬體裝置。

除了下面描述的具體特徵之外，控制器114還被配置為提供與飛行引導面板相關聯的功能。一般來說，控制器114接收輸入，計算指令，並且產生用於顯示器110呈現與航空器的狀態相關的信息的指令。

控制器114被配置為定義各種硬體按鈕130的功能以及使顯示器110呈現用於被分配功能的各種硬體按鈕130的標籤。在所提供的例子中，基於按鈕位置，在按鈕的上方或下方，靠近並緊鄰按鈕顯示用於各種硬體按鈕130的功能標籤。在所提供的例子中，控制器114將功能面板120a-d中的硬體按鈕130配置為以兩種方式之一操作。第一，硬體按鈕130可以立即選擇用於改變自動模式的選項，如垂直面板上的飛行水平改變(flightlevelchange，flch)。第二，按鈕可以在兩個選項之一之間切換。功能面板120a和120d上的右下側按鈕130以這種方式操作，在可用顯示單元之間切換(例如，用於速度的kt/馬赫，用於高度的ft/米)。在一些實施例中，控制器114命令顯示器110鄰近硬體按鈕呈現自動狀態標籤，按鈕可以被按下以指示改變自動狀態的輸入，並且控制器114可以被配置為響應於接收到所述改變自動狀態的輸入而改變航空器的自動狀態。

硬體旋鈕132的功能由控制器114確定。在一些實施例中，控制器114被配置為響應於硬體旋鈕的旋轉而改變飛行參數的自動目標。在所提供的例子中，逆時針旋轉旋鈕減小旋鈕正在控制的值，順時針旋轉旋鈕增加旋鈕正在控制的值。每個旋鈕的中心可以被按下。在所提供的例子中，按下速度旋鈕、橫向旋鈕和垂直旋鈕上的「sync」按鈕將使航空器的當前參數值位於每個顯示器的中心。按下高度旋鈕上的中心按鈕將使機組人員在以百位(hundredsdigit)或千位thousandsdigit控制高度值之間切換。一旦航空器高於過渡高度(transitionaltitude)，則將自動選擇千位模式。

如上所述，每個功能面板120a-d與飛行參數相關聯。如本文所使用的，術語「飛行參數」是指量化航空器的動作的值，並且可以由航空器的自動駕駛儀控制或管理。一般來說，每個功能面板120a-d呈現飛行參數的目標值以及用於改變在fgp100中哪個自動模式生效的選擇器。

可以通過使用mtcp122來改變每個功能面板120a-d顯示的參數。例如，控制器114可以被配置為響應於在mtcp輸入的重新配置而改變功能面板和與硬體旋鈕相關聯的飛行參數。在所提供的例子中，第一功能面板120a是速度面板(「速度」)，第二功能面板120b是橫嚮導航面板(「橫向」)，第三功能面板120c是垂直導航面板(「垂直」)，第四功能面板120d是高度面板(「海拔高度」)，如本領域普通技術人員將理解的。

在所提供的例子中，功能面板的頂部是該功能面板的可用模式被選擇和顯示的地方。在一些功能面板中，如垂直面板，當這些模式相互排斥時，可以直接選擇這些模式。可以選擇vnav、fpa或飛行水平改變(flch)。相反，速度面板的上部按鈕在自動速度和手動速度之間切換，並且高度面板的按鈕可以在預先選擇的高度已經被自動採集時手動選擇高度保持或者簡單地通告。在所提供的例子中，底部按鈕在速度面板、垂直面板和高度面板上的單元之間以及在橫向面板上的航向和追蹤之間切換。應當理解，在不脫離本公開的範圍的情況下，按鈕的數量和每個按鈕的功能可以改變。

每個功能面板120a-d包括自動狀態指示器和追蹤狀況指示器。自動狀態指示器傳達自動是否對飛行參數生效。追蹤狀況指示器傳達航空器當前是否以飛行參數目標操作。在所提供的例子中，每個功能面板120a-d的中心部分中的矩形140用作自動狀態指示器和追蹤狀況指示器。每個矩形140內的值示出fgp100現在正在做什麼。在所提供的例子中，矩形140本身可以指示四種狀態中的一種。第一狀態是「自動跟隨(automationfollowing)」狀態，其指示航空器自動化正在主動維持功能面板中指示的值。在所提供的例子中，自動跟隨狀態由圖2的功能面板120c-d中的實心綠色邊框指示。

第二狀態是「手動引導器」狀態，其提供飛行引導器以用於最初飛行顯示，但是自動被關閉，並且機組人員負責利用操縱信號發源器(inceptor)、油門杆或其它手動飛行控制物體來主動地管理該值。在所提供的例子中，功能面板120b示出手動引導器狀態。第三狀態是「僅信息(informationonly)」狀態，其指示機組人員負責管理該值，並且不提供飛行引導器。在所提供的例子中，僅信息狀態由缺少與功能面板的背景匹配的矩形或黑色矩形來指示。

第四狀態是「自動化未追蹤」狀態，其指示自動化負責管理該值，但是當前未追蹤期望值。例如，當該值最近被改變時或者當航空器不能維持該值時(例如，沒有足夠的功率以被追蹤的垂直飛行路徑角度來維持目標空速)，可以呈現自動未追蹤狀態。在所提供的例子中，自動未追蹤狀態由綠色反轉視頻指示，其中矩形140的填充具有綠色填充，如圖2的功能面板120a所示。

接近度傳感器113可以利用任何合適的技術來確定接近顯示器110的物體的存在或不存在，如本領域普通技術人員將理解的。在所提供的例子中，控制器114使用接近度傳感器113，在檢測到物體時顯示允許你與面板互動並且改變航空器狀態的所有標籤和選項。當接近度傳感器113未檢測到物體時，控制器114命令顯示器100呈現最小化狀態，其顯示航空器的狀態但不呈現用於改變該狀態的選項。例如，在最小化狀態下可以省略按鈕標籤。換句話說，控制器114利用接近度傳感器113，通過抑制在當前飛行階段中不相關的項目的顯示來簡化或減少視覺混亂。

mtcp122被控制器114配置為控制幾個不同的功能。在所提供的例子中，apr按鈕選擇接近模式，如果可用的話。按下ap/at按鈕將接通自動駕駛儀和自動油門二者。隨後的推動來解除自動駕駛儀，但是保持自動油門接通。在所提供的例子中，只能通過使用航空器的油門上的按鈕來解除自動油門。也可以通過使用航空器的飛行控制操縱信號發源器上的解除開關來解除自動駕駛儀。最後，最初飛行顯示源(primaryflightdisplaysource,pfdsrc)按鈕使fgp導航源在飛行員和副駕駛員之間切換。

應當理解，多功能面板122可以控制其他功能。例如，mtcp122可以控制：橫嚮導航源的選擇；鏡像最初飛行顯示模式選擇器和狀態；顯示和輸入與fgp相關的數據鏈路命令；以及各種時鐘和計時器。mtcp還可以被配置為執行功能面板120a-d的功能，以在功能面板發生故障的情況下提供調度能力。

在一些實施例中，控制器114可以被配置為命令顯示器將飛行參數、虛擬按鈕和標籤呈現為航空器的原始部件的仿真物(skeuomorph)，飛行引導面板可以被布置在其中，作為替代飛行引導面板。因此，可以減少必須儲備以服務較老型號航空器的替換部件的數量。

現在參考圖3，並繼續參考圖1-2，圖3示出操作航空器中的飛行引導面板的方法200。在所提供的例子中，方法200的任務由控制器114與顯示器110、硬體輸入部分112和接近度傳感器113協作執行。

在任務210中，控制器命令顯示器呈現用於目標飛行參數的功能面板。例如，控制器114可以命令顯示器110呈現功能面板120a-d。在任務212中，控制器確定是否處於自動。例如，控制器114可以確定針對給定功能面板和飛行參數的自動模式。

當處於自動時，方法200進行到任務214，在任務214中，控制器指示由自動駕駛儀管理飛行參數。當未處於自動時，方法200進行到任務216以指示手動管理飛行參數。例如，在任務214和216中，控制器114可以將自動狀態指示器呈現為具有不同顏色的矩形140。

在任務220中，控制器確定航空器當前是否以(「追蹤」)飛行參數操作。當航空器正在追蹤飛行參數時，在任務222中，控制器指示航空器正在追蹤。當航空器未在追蹤飛行參數，則在任務224中，控制器指示航空器未在追蹤。例如，控制器114可以通過在矩形140內缺少有色填充來指示航空器正在追蹤飛行參數，或者可以通過矩形140內存在有色填充來指示航空器未在追蹤飛行參數。

本文中描述的實施例提供了優於傳統飛行引導面板的多個優點。例如，相對於硬體，用軟體實現功能允許在開發過程中更靈活，並且通過允許終端用戶定製(例如，同時顯示諸如cas和馬赫、航向和track等雙值)來適應廣泛的機組人員偏好。

雖然在本發明的前述詳細描述中已經給出至少一個示例性實施例，但是應當理解，存在大量的變型。還應當理解，所述一個或多個示例性實施例僅是例子，並且不旨在以任何方式限制本發明的範圍、適用性或配置。相反，前面的詳細描述將為本領域技術人員提供用於實現本發明的示例性實施例的方便的路線圖。應當理解，在不脫離如所附權利要求中闡述的本發明的範圍的情況下，可以對示例性實施例中描述的元件的功能和布置進行各種改變。