[发明专利]飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及交通工具显示系统，并且更特别地涉及飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景（vison）显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。

背景技术

诸如飞机之类的许多交通工具普遍装配有一个或多个视景增强系统。此类视景增强系统被设计并配置成当在从驾驶员座舱的视野缩小的状况中飞行时，协助飞行员。视景增强系统的一个示例称为合成视景系统（下文中，“SVS”）。典型的SVS被配置成联合与飞机关联的位置确定单元以及感测飞机海拔、航向、和定向的动态传感器来工作。SVS包括或访问包含与沿着飞机的飞行路径的地势相关的信息（诸如与接近飞机飞行路径的地形以及已知的人造和自然障碍物相关的信息）的数据库。SVS从位置确定单元接收指示飞机位置的输入，并且还从动态传感器接收输入。SVS被配置成利用在数据库中包含的位置、航向、海拔、和定向信息以及地势信息，并且生成从坐在飞机驾驶员座舱中的人的视角示出该飞机正飞过的地势环境的三维图像。可以在飞行员可接近的任何合适的显示单元上向飞行员显示三维图像（本文也称为“SVS图像”）。SVS图像包括被图形渲染的特征，包括而不限于，位于接近飞机的飞行路径的地形和障碍物的合成透视图。使用SVS，飞行员能够查看显示单元的显示屏，以获得对飞机正飞过的三维地势环境的理解，并且还能够看到什么位于前方。飞行员还能够查看显示屏来确定飞机与接近飞行路径的一个或多个障碍物的接近度。

视景增强系统的另一个示例被称为增强视景系统（下文中，“EVS”）。典型的EVS系统包括成像设备，诸如但不限于，可见低光电视摄像机、红外摄像机、或者能够检测处于可见光谱内或外的光或电磁辐射的任何其他合适的光检测系统。此类成像设备被安装到飞机并且定向成检测发源于飞机外并且通常在飞机的飞行路径中位于飞机前方的区域的光传输。由EVS接收到的光被EVS用来形成EVS图像，所述EVS图像然后在飞机的驾驶员座舱中的任何合适的显示单元上向飞行员显示。EVS中所使用的传感器比人眼对光更敏感。因而，使用EVS，飞行员能够查看对于人眼而言不可见的地势元素。因此，当尝试在恶劣天气或晚上降落飞机时，EVS对于飞行员而言非常有益。EVS系统的一个优势是，其描绘实际存在的事物相对于描绘数据库中所记录的事物。然而，EVS系统具有低分辨率，并且由于某些障碍物的大小或其他状况而可能没有灵敏到足以检测所述障碍物。例如，瘦无线电塔、高压线、电缆、电力线等表示尤其有害的障碍危险，原因在于即使在具有良好可见度状况的白昼期间，EVS系统也难以检测到它们。

组合视景显示包括SVS图像和EVS图像这二者，并且可以进一步包括采用符号形式的附加图像。符号普遍表现为显示屏上的图标或一系列图标，并且可以指示飞机航向、方向、姿态、和定向。利用组合视景显示，在相同的显示屏上向飞行员共同示出SVS和EVS图像。可以将EVS图像（其可能小于SVS图像）覆盖在SVS图像的上面，以使得在EVS图像下面的SVS图像的部分可能不可见或可能是模糊的（obscured）（分别诸如当EVS覆盖具有较高的不透明度级别或是半透明时）。可以在视觉上将组合视景显示中的EVS覆盖分成单独的部分。当EVS图像的上部分以与EVS图像的下部分不同的颜色来显示时采用提供向/从下面的SVS图像的无缝衔接的方式，并且采用允许察觉下面的SVS图像的方式来显示姿态基准（例如，用于飞机的零俯仰姿态）之下的EVS图像的部分。以该方式，飞行员能够在维护情境感知时，关于EVS图像中所示出的特征而快速且直觉地查明飞机的相对姿态和/或相对海拔。

情境感知的一个重要方面是感知对交通工具造成碰撞威胁的障碍物。这对于在起飞和降落或其他低海拔操作期间的飞机而言尤其如此，并且甚至对于在低可见度状况中的飞机更为如此。地形和障碍物图像应该以此类方式来呈现：其将提供对相对于交通工具的可能碰撞威胁的类型、高度、位置、和距离的及时感知。为了成功避开障碍物，操作者将具有较短的响应时间，在所述响应时间中要确定如何最好地避开障碍物。令人遗憾的是，组合视景显示中的障碍物图像即使在传感器检测范围内或在数据库中，也可能不是容易可见的，从而限制了障碍物感知并且降低了避开障碍物的可能性。