СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА НАВИГАЦИОННОМ ЭКРАНЕ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2010 года по МПК G01C23/00 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для автоматической регулировки изображения навигационного экрана летательного аппарата.

Известно, что летательный аппарат, в частности транспортный летательный аппарат, обычно оборудован различными системами, предназначенными для контроля условий полета летательного аппарата (воздушного движения, местности, над которой пролетает летательный аппарат и др.), для того, чтобы обеспечить обнаружение событий, представляющих опасность для данного летательного аппарата, таких как риск столкновения с другим летательным аппаратом или с наземными препятствиями, над которыми пролетает летательный аппарат. Когда такая система выдает предупреждение летательного аппарата, пилот летательного аппарата обычно непрерывно наблюдает за своим навигационным экраном, например, типа ND (Навигационный дисплей), чтобы оценивать реальную обстановку, в которой находится его летательный аппарат во время полета, в частности при получении предупреждения о риске столкновения с другим летательным аппаратом. В настоящее время случается, что конфигурация отображения, имеющаяся в данный момент на навигационном экране, не может обеспечить пилота необходимой информацией. Кроме того, для получения точного представления о реальной обстановке, часто в напряженной аварийной ситуации, такой как данная, пилот должен изменять способ отображения и/или масштаб навигационного экрана для получения подходящего изображения, чтобы принять верное решение в сложившейся ситуации. Такое регулирование вручную может стать причиной потери времени, особенно при необходимости выполнения нескольких манипуляций с каждой из двух связанных кнопок управления. Поэтому такое решение является неудовлетворительным.

Целью настоящего изобретения является устранение данных недостатков. Оно относится к способу, обеспечивающему возможность автоматической регулировки изображения навигационного экрана навигационных данных летательного аппарата, причем упомянутый навигационный экран способен отображать изображение в соответствии с режимом отображения, представляющим собой часть из множества различных режимов отображения, и с масштабом, представляющим собой часть из множества различных масштабов.

Для достижения данной цели в соответствии с настоящим изобретением предлагается упомянутый способ, в котором автоматически выполняют указанные ниже последовательные операции:

а) осуществляют непрерывный контроль условий полета летательного аппарата для того, чтобы обеспечить обнаружение события, представляющего опасность для данного летательного аппарата, и

b) если такое событие обнаружено на этапе а):

b1) проводят анализ отображения, полученного на навигационном экране, для того, чтобы обеспечить определение необходимости изменения отображения в соответствии с:

- изменением режима отображения и/или

- изменением масштаба;

b2) если на этапе b1) обнаружена необходимость изменения отображения:

α) определяют новую конфигурацию отображения, а именно новый режим отображения и/или новый масштаб, который пригоден для существующих условий полета летательного аппарата и который обеспечивает возможность представления на навигационном экране навигационных данных события, обнаруженного на этапе а), и

β) изменение отображения навигационного экрана осуществляют автоматически посредством применения для этой цели новой конфигурации отображения, определенной на этапе α).

Таким образом, благодаря настоящему изобретению при обнаружении события (такого как нижеуказанное), представляющего опасность для летательного аппарата, автоматическое изменение конфигурации отображения, то есть режима отображения и/или масштаба, осуществляется при необходимости таким образом, чтобы предложить непосредственно пилоту летательного аппарата конфигурацию отображения, наиболее подходящую в данной ситуации, в частности такую, которая обеспечивает наилучшее представление обнаруженного события на навигационном экране. Данная автоматическая реконфигурация освобождает пилота от работы, которую он до данного момента выполнял вручную, что позволяет, в частности, в значительной степени уменьшить рабочую нагрузку пилота в такой аварийной ситуации, которая обычно является очень напряженной.

Кроме того, преимущественно, если опасное событие обнаружено на этапе а), также выполняют указанные ниже операции:

- проводят анализ совокупности информации, представленной на навигационном экране, для того чтобы определить информацию, которая не является необходимой в ближайшее время для пилотирования летательного аппарата, и

- отключают отображение всей определенной, таким образом, не являющейся необходимой, информации на указанном навигационном экране.

Это позволяет упростить считывание данных на навигационном экране и, следовательно, уменьшить рабочую нагрузку пилота в аварийной ситуации высокого напряжения, такой как данная.

Преимущественно, на этапе а) осуществляют непрерывный контроль, по меньшей мере, одного из указанных ниже элементов:

- воздушного движения, которое существует в воздушном пространстве вокруг летательного аппарата;

- местности, над которой пролетает летательный аппарат, и

- аэродинамических условий полета летательного аппарата и особенно появления турбулентности.

Кроме того, преимущественным образом, пилот летательного аппарата может запросить, предпочтительно посредством ручного управления, изменение отображения навигационного экрана, для того чтобы обеспечить новую конфигурацию отображения, и когда два различных изменения запрашиваются одновременно соответственно пилотом и операцией α), одна из двух запрошенных новых конфигураций отображения выбирается автоматически в соответствии с заданной логикой приоритета, и новая конфигурация отображения, выбранная таким образом, применяется автоматически для навигационного экрана.

В рамках настоящего изобретения возможны различные логики приоритета, в частности, в зависимости от запрошенных конфигураций отображения и/или в зависимости от этапа полета. Однако в предпочтительном варианте осуществления конфигурация отображения, запрошенная пилотом, имеет приоритет над конфигурацией отображения, относящейся к автоматическому запросу. Таким образом, пилот летательного аппарата остается ответственным за индикацию, осуществляемую на навигационном экране, поскольку простая команда с его стороны обеспечивает возможность отмены любого автоматического управления в соответствии с настоящим изобретением.

В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение также относится к устройству для автоматической регулировки изображения на навигационном экране летательного аппарата, в частности транспортного летательного аппарата, причем указанный навигационный экран может отображать изображение в соответствии с режимом отображения, представляющим собой часть из множества различных режимов отображения, и с масштабом, представляющим собой часть из множества различных масштабов.

В соответствии с настоящим изобретением указанное устройство отличается тем, что оно содержит:

- средство контроля для осуществления автоматического контроля условий полета летательного аппарата, для того чтобы обеспечить обнаружение события, представляющего опасность для летательного аппарата;

- первое средство для автоматического анализа отображения, осуществляемого на навигационном экране, если такое событие обнаружено при помощи средства контроля, для того чтобы обеспечить определение необходимости изменения отображения в соответствии с:

- изменением режима отображения и/или

- изменением масштаба;

- второе средство для автоматического определения необходимости изменения отображения, определенного при помощи первого средства, новой конфигурации отображения, а именно нового режима отображения и/или нового масштаба, которая пригодна для существующих условий полета летательного аппарата и которая обеспечивает возможность представления на навигационном экране обнаруженного события, и

- средство отображения для автоматического осуществления изменения отображения на навигационном экране посредством применения новой конфигурации отображения, определенной при помощи указанного второго средства.

В конкретном варианте осуществления указанное устройство также содержит:

- третье средство для анализа совокупности информации, представленной на навигационном экране, если опасное событие обнаружено при помощи средства контроля, для того, чтобы определить информацию, которая не является необходимой в ближайшее время для пилотирования летательного аппарата, и

- четвертое средство для отключения на указанном навигационном экране отображения всей не являющейся необходимой информации, которая определена при помощи указанного третьего средства.

Кроме того, в другом варианте осуществления указанное устройство также содержит:

- приводимое в действие средство управления, позволяющее пилоту летательного аппарата запросить, предпочтительно посредством выполняемого вручную управления, изменение отображения на навигационном экране, и

- пятое средство для выбора, когда два различных изменения запрашиваются одновременно соответственно пилотом (посредством указанного средства управления) и указанным вторым средством, одной из запрошенных новых конфигураций отображения в соответствии с заданной логикой приоритета, причем новая конфигурация отображения, выбранная при помощи указанного пятого средства, применяется автоматически в навигационном экране.

Один прилагаемый чертеж иллюстрирует способ реализации настоящего изобретения. Данный чертеж представляет собой блок-схему устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением, схематично представленное на чертеже, предназначено для автоматической регулировки отображения на навигационном экране 2 летательного аппарата, в частности транспортного самолета.

Известно, что навигационный экран 2, например экран типа ND (Navigation Display), представляет графическое отображение плана полета летательного аппарата и положения летательного аппарата на данном плане полета (в двух измерениях). Такой навигационный экран 2 обычно представляет следующие элементы:

- символ, иллюстрирующий положение летательного аппарата;

- графическое изображение теоретической траектории полета летательного аппарата в горизонтальном плане полета;

- шкала угловых отклонений;

- шкала расстояния, и

- возможно, один или более дополнительных графиков, иллюстрирующих, например, радиолокационное изображение и/или изображение местности, над которой пролетает летательный аппарат.

В стандартном виде указанный навигационный экран 2 способен воспроизводить изображение в соответствии с конкретным режимом отображения и в соответствии с конкретным масштабом. Данный конкретный режим отображения и данный конкретный масштаб представляют собой соответственно часть из множества различных режимов отображения и множества различных масштабов, как указано ниже.

В соответствии с настоящим изобретением указанное устройство 1 содержит:

- средство контроля 3, описанное ниже, для осуществления автоматического контроля условий полета летательного аппарата, для того чтобы обеспечить обнаружение любого события, представляющего опасность для указанного летательного аппарата, например такого, как риск столкновения с наземным препятствием, над которым он пролетает, или с другим летательным аппаратом;

- средства 4 и 5 для автоматического анализа отображения, осуществляемого на навигационном экране 2, когда опасное событие обнаружено при помощи средства контроля 3, с которым они соединены соответственно соединениями 6 и 7. Данные средства 4 и 5 выполнены таким образом, чтобы обеспечить определение необходимости изменения отображения, соответствующего изменению режима отображения (в отношении указанного средства 4) и изменению масштаба (в отношении средства 5);

- средства 8 и 9, которые соединены соответственно соединениями 10 и 11 с указанными средствами 4 и 5 и которые выполнены таким образом, чтобы автоматически определять новую конфигурацию отображения, когда необходимость изменения отображения определена при помощи средств 4 и 5. Точнее, когда средство 4 определяет необходимость изменения режима отображения, средство 8 определяет новый режим отображения, который пригоден для существующих условий полета летательного аппарата и который обеспечивает возможность представления на навигационном экране 2 обнаруженного события. Кроме того, когда средство 5 обнаруживает необходимость изменения масштаба, средство 9 автоматически определяет новый масштаб, который также пригоден для существующих условий полета летательного аппарата и который также обеспечивает возможность представления на навигационном экране 2 обнаруженного события, и

- средство отображения 12, которое соединено соответственно соединениями 13 и 14 с указанными средствами 8 и 9 и которое выполнено таким образом, чтобы автоматически осуществлять изменение отображения на навигационном экране. Следовательно, указанное средство отображения 12 применяет новый режим отображения, полученный из указанного средства 8, и/или новый масштаб, полученный из указанного средства 9, для того чтобы получить новую конфигурацию отображения.

Таким образом, при обнаружении события (такого, как указано ниже), представляющего опасность для летательного аппарата, устройство 1 при необходимости осуществляет автоматическое изменение конфигурации отображения (то есть только режима отображения, или только масштаба, или и способа отображения, и масштаба) навигационного экрана 2 таким образом, чтобы предложить непосредственно пилоту летательного аппарата конфигурацию отображения, наиболее пригодную для имеющей место ситуации, в частности такой, которая обеспечивает обнаружение события, которое должно быть наилучшим образом представлено на навигационном экране 2. Данная автоматическая реконфигурация освобождает пилота от работы, которая обычно выполняется вручную, что, в частности, обеспечивает возможность уменьшения рабочей нагрузки пилота в такой аварийной ситуации, которая обычно является очень напряженной.

В предпочтительном варианте осуществления указанное средство контроля 3 содержит:

- систему 15 для обнаружения риска столкновения летательного аппарата с наземным препятствием, над которым от пролетает; и/или

- систему предупреждения столкновений 16 и/или

- систему 17 контроля аэродинамических условий летательного аппарата, в частности, обеспечивающую возможность обнаружения сдвигов ветра.

Целью указанной системы 15 является обнаружение любого риска столкновения летательного аппарата, на котором она установлена, с наземным препятствием и предупреждение экипажа данного летательного аппарата, когда такой риск обнаружен. Что касается системы 15, то ею может быть, в частности, система оповещения и предупреждения об опасной близости земли типа TAWS (Terrain Awareness and Warning System), в частности усовершенствованная система сигнализации об опасных сближениях с землей типа EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System) или система предупреждения столкновений с землей типа GCAS (Ground Collision Avoidance System). Когда такая система 15 выдает предупреждающий сигнал, то обычно от пилота требуется принять все возможные меры, в частности, посредством пилотирования самолета ручную, чтобы избежать столкновения с наземным препятствием.

Кроме того, система предупреждения столкновений 16, в частности система предупреждения столкновений в полете типа TCAS (Traffic alert and Collision Avoidance System), обеспечивает возможность контроля траекторий летательного аппарата, пролетающих рядом с рассматриваемым летательным аппаратом и отображения их соответствующих положений на экране для визуального наблюдения, например на навигационном экране 2. Данная система предупреждения столкновений 16 основана на обмене информацией посредством ответчиков. Посредством обмена данными о высоте и дальности, осуществляемого, например, каждую секунду, указанная система предупреждения столкновений 16 вычисляет траекторию летательного аппарата. Затем она производит оценку потенциальной опасности и вычисляет соответствующий маневр для ее избежания. Данный маневр обычно выполняется только в вертикальной плоскости.

Кроме того, система 17, например система прогнозирования сдвига ветра типа PWS (Predictive Windhear), обеспечивает возможность обнаружения турбулентностей атмосферы на малых высотах, называемых сдвигами ветра. Обнаружение данных явлений осуществляется, например, при помощи метеорологической РЛС Х-диапазона, использующей эффект Доплера.

Как было указано выше, устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает возможность автоматической регулировки конфигурации отображения на навигационном экране 2 при выдаче предупреждения, по меньшей мере, одной из указанных систем 15, 16 и 17. Данная регулировка конфигурации отличается автоматической перестройкой масштаба (обычно выражаемого в морских милях) и/или режима отображения.

Что касается режима отображения, то известно, что навигационный экран 2 обычно включает, по меньшей мере, указанные ниже режимы:

- режим под условным наименованием «Роза», при котором символ, иллюстрирующий летательный аппарат, расположен в центре навигационного экрана 2. Он является неподвижным, и его носовая часть направлена вверх. Несколько концентрических окружностей образуют шкалу отсчета, обеспечивающую возможность быстрого и наглядного измерения расстояний;

- режим под условным наименованием «Дуга», при котором символ, иллюстрирующий летательный аппарат, расположен в нижней части навигационного экрана 2 в центре нескольких дуг окружностей, расстояние между которыми соответствует выбранному масштабу. Карта поворачивается и плавно перемещается в зависимости от перемещений летательного аппарата, символ которого остается неподвижным, как в режиме «Роза», и

- режим под условным наименованием «План». Это вид сверху, указывающий на север. Летательный аппарат перемещается по данной карте, которая является неподвижной. Режим «План» подобен режиму «Роза» (он состоит из окружностей), но он несколько более ограниченный и отделен от символа, отображающего летательный аппарат.

Кроме того, в конкретном варианте осуществления устройство 1 также содержит:

- средство 18 для анализа совокупности информации, представленной на навигационном экране 2, когда опасное событие обнаружено при помощи средства контроля 3 таким образом, чтобы определить информацию, которая не является необходимой в ближайшее время для пилотирования летательного аппарата, и

- средство 19, которое соединено соединением 20 с указанным средством 18 и которое выполнено таким образом, чтобы отключать в данной ситуации на указанном навигационном экране 2 отображение всей не являющейся необходимой информации, определенной при помощи указанного средства 18.

Данный конкретный вариант осуществления позволяет упростить считывание данных на навигационном экране 2 и, таким образом, уменьшить рабочую нагрузку пилота в напряженной аварийной ситуации, такой как данная.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления указанное устройство 1 также содержит:

- приводимое в действие средство управления 21, позволяющее пилоту летательного аппарата запрашивать изменение режима отображения на навигационном экране 2. Данное средство управления 21 выполнено таким образом, чтобы обеспечить возможность управления вручную посредством поворотной кнопки или приводимого в действие ключа, и

- средство 22 для управления приоритетом, которое, например, встроено в указанное средство отображения 12. Данное средство 22 выполнено таким образом, чтобы выбирать одну из запрошенных новых конфигураций отображения, когда два различных изменения отображения запрашиваются одновременно соответственно после приведения в действие средства управления 21 пилотом (через соединение 23) и автоматически при помощи указанного средства 8 или 9 (через соединение 13 или 14). Указанное средство 22 осуществляет данный выбор в соответствии с заданной логикой приоритета.

Новая конфигурация отображения, выбранная при помощи данного средства 22, автоматически применяется в навигационном экране 2 посредством указанного средства отображения 12.

В рамках настоящего изобретения возможны различные логики приоритета, в частности, в зависимости от запрашиваемых конфигураций отображения и/или в зависимости от этапа полета. Однако в предпочтительном варианте осуществления запрос, сделанный пилотом, всегда имеет приоритет над любым автоматическим запросом. Таким образом, пилот летательного аппарата остается ответственным за отображение, осуществляемое на навигационном экране 2, поскольку простая команда с его стороны (при помощи указанного средства управления 21) обеспечивает возможность отмены любого автоматического управления в соответствии с настоящим изобретением.

В конкретном варианте осуществления:

- указанные средства 4 и 8 встроены в устройство обработки данных 24, и

- указанные средства 5 и 9 встроены в устройство обработки данных 25.

Необходимо отметить при помощи иллюстрации, что в случае выдачи предупреждения о столкновении системой предупреждения столкновений 16:

- устройство обработки данных 24 проверяет посредством учета, например, углового положения летательного аппарата-нарушителя, обнаруженного на магнитном курсе летательного аппарата, на котором установлено устройство 1, содержится ли данный летательный аппарат-нарушитель на изображении, которое отображается на навигационном экране 2 и которое соответствует имеющемуся в данный момент режиму отображения. В противном случае устройство обработки данных 24 определяет режим отображения, при котором угловое положение летательного аппарата-нарушителя может быть отображено на индикаторе навигационном экране 2, и

- устройство обработки данных 25 проверяет посредством учета существующего в данный момент масштаба навигационного экрана 2 и расстояния между летательным аппаратом, оборудованным устройством 1, и летательным аппаратом-нарушителем, находится ли летательный аппарат-нарушитель на изображении, отображаемом на навигационном экране 2. В противном случае устройство обработки данных 25 выбирает масштаб, обеспечивающий возможность представления летательного аппарата-нарушителя на отображаемом изображении. Такой выбор осуществляется, например, в интерактивном режиме посредством выполнения указанной поэтапной проверки в соответствии с возможными значениями масштаба, которые учитываются последовательно в порядке увеличения.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для автоматической регулировки изображения на навигационном экране летательного аппарата (ЛА). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата устройство содержит средства для автоматического формирования новой конфигурации отображения. Предлагаемые дополнительные средства обеспечивают возможность представления на навигационном экране обнаруженного в процессе полета ЛА опасного события. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ автоматической регулировки изображения на навигационном экране (2) летательного аппарата, причем указанный навигационный экран (2) способен отображать изображение в соответствии с одним из множества различных режимов отображения и с одним из множества различных масштабов, в соответствии со способом на этапе а), контроль условий полета летательного аппарата осуществляют автоматически таким образом, чтобы обеспечить возможность обнаружения события, представляющего опасность для летательного аппарата, при этом следующий этап (b) осуществляют также автоматически:
b) если такое событие обнаружено на этапе а):
b1) проводят анализ отображения, осуществляемого на навигационном экране (2), для того, чтобы обнаружить необходимость изменения отображения в соответствии с
изменением режима отображения; и/или изменением масштаба;
b2) если необходимость изменения отображения определена на этапе b1):
α) определяют новую конфигурацию отображения, а именно новый режим отображения и/или новый масштаб, которая пригодна для существующих условий полета летательного аппарата и которая обеспечивает возможность представления на навигационном экране (2) события, обнаруженного на этапе а);
β) изменение отображения на навигационном экране (2) осуществляют автоматически посредством применения в нем новой конфигурации отображения, определенной на этапе α).

2. Способ по п.1, в котором, если опасное событие обнаружено на этапе а), выполняют также следующие операции:
проводят анализ совокупности информации, представленной на навигационном экране (2), для того, чтобы определить информацию, которая не является необходимой в ближайшее время для пилотирования летательного аппарата; и
отключают отображение всей не являющейся необходимой информации, определенной таким образом, на указанном навигационном экране (2).

3. Способ по п.1, в котором на этапе а) осуществляют контроль, по меньшей мере, одного из указанных ниже элементов:
воздушного движения, которое существует в воздушном пространстве вокруг летательного аппарата;
местности, над которой пролетает летательный аппарат; и
аэродинамических условий полета летательного аппарата.

4. Способ по п.1, в котором пилот летательного аппарата может запрашивать изменение отображения на навигационном экране (2) для того, чтобы получить новую конфигурацию отображения, и, когда два различных изменения запрашиваются одновременно соответственно пилотом и посредством операции α), одна из двух запрошенных новых конфигураций отображения выбирается автоматически в соответствии с заданной логикой приоритета, и новая конфигурация отображения, выбранная таким образом, применяется автоматически для навигационного экрана (2).

5. Устройство для автоматической регулировки изображения навигационного экрана (2) летательного аппарата, причем указанный навигационный экран (2) способен отображать изображение в соответствии с одним из множества различных режимов отображения и с одним из множества различных масштабов, причем указанное устройство содержит средство контроля (3) для осуществления автоматического контроля условий полета летательного аппарата таким образом, чтобы обеспечить обнаружение события, представляющего опасность для летательного аппарата, при этом оно также содержит
первое средство (4, 5) для автоматического анализа отображения, осуществляемого на навигационном экране (2), если такое событие обнаружено средством контроля (3), для того, чтобы определить необходимость изменения отображения в соответствии с изменением режима отображения; и/или изменением масштаба; второе средство (8, 9) для автоматического определения, если необходимость изменения отображения определена при помощи первого средства (4, 5), новой конфигурации отображения, а именно нового режима отображения и/или нового масштаба, которая пригодна для существующих в данный момент условий полета летательного аппарата и которая обеспечивает возможность представления на навигационном экране (2) обнаруженного события; и средство отображения (12) для автоматического осуществления изменения отображения на навигационном экране (2) посредством применения новой конфигурации отображения, определенной при помощи указанного второго средства (8, 9).

6. Устройство по п.5, которое также содержит
третье средство (18) для анализа совокупности информации, представленной на навигационном экране (2), если опасное событие обнаружено при помощи средства контроля (3), для того, чтобы определить информацию, которая не является необходимой в ближайшее время для пилотирования летательного аппарата; и
четвертое средство (19) для отключения на указанном навигационном экране (2) отображения всей не являющейся необходимой информации, которая определена при помощи указанного третьего средства (18).

7. Устройство по п.5, которое также содержит
приводимое в действие средство управления (21), позволяющее пилоту летательного аппарата запрашивать изменение отображения на навигационном экране (2); и
пятое средство (22) для выбора, когда два различных изменения запрашиваются одновременно пилотом и указанным вторым средством (8, 9), одной из запрошенных новых конфигураций отображения в соответствии с заданной логикой приоритета, причем новая конфигурация отображения, выбранная при помощи указанного пятого средства (22), применяется автоматически для навигационного экрана (2).

8. Летательный аппарат, который содержит устройство (1), такое, как указано в п.5.