[發明專利]垂直飛行顯示器的系統和方法

在審

• 申請號: 201680039688.1
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN107850439A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 德爾馬·M·法登;杰拉爾德·J·布洛克;理查德·W·泰勒
• 申請（專利權）人: 山德爾埃維翁尼克斯有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G01C23/00;G05D1/00;G05D1/04;G05D1/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 楊寶霏,夏凱

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年6月4日提交的標題為“SYSTEM AND METHOD FOR VERTICAL FLIGHT DISPLAY”的美國臨時專利申請第62/171,021號的優先權權益，該申請由本申請的受讓人擁有并且通過引用全部并入本文。

技術領域

本發明的領域涉及航空電子儀表，并且更具體地，涉及包括垂直飛行信息的航空電子儀表。

背景技術

飛機垂直飛行航跡的有效管理包括精確且及時地控制飛機俯仰姿態和動力。垂直飛行信息尤其如此，與存在明顯更大誤差空間的水平或橫向情況相比，對于垂直飛行信息，是以幾十英尺為單位來測量誤差。以前適合手動控制這兩個參數的信息已經被顯示在不同的儀表上并且具有不同的動態特性，因此，如果需要某些類型的轉換，例如，恒定速度上升或下降等，則需要飛行員檢查多個儀表。

提供該背景是為了介紹以下的發明內容和具體實施例的簡要背景。該背景不旨在幫助確定所要保護的主題的范圍，也不視為將所要保護的主題局限于解決上面提出的任何或所有缺點或問題的實施方式。

發明內容

以前由于缺乏計算帶寬并且對許多飛機來說缺乏足夠的傳感器(例如，慣性感測設備)以及集成這些傳感器信息的方法等原因，所以將上面列出的所有信息集成到單個儀表中是不可行的。

另外，在基于性能的導航(PBN)可用之前，除了恒定高度的航段和最后的進場段之外，很難有動機將特定的垂直航跡并入到飛機飛行計劃中。此處要注意的是，基于性能的導航(PBN)通常是利用量化的實時確定性來定義飛機在地球表面上的位置的任何方式。這種能力是在全球實現更大容量的航空交通的ICAO計劃的基礎。FAA將PBN的構思用作美國下一代航空交通控制系統的基礎。PBN的日益增加使用使精確的垂直航跡導航(包括，例如，下降)對于管理高密度地區的交通來說很重要。

對這種垂直航跡進行可視化已經被局限于傳統的偏差顯示器，并且在一些飛機類型中，局限于垂直狀態顯示器(VSD)。這種顯示器旨在提供預期航跡的“大圖”概覽，但是依賴于自動駕駛儀或飛行指引儀來實現所需的航跡跟蹤精度。

根據本原理的系統和方法向飛行員提供了一種具有足夠的航跡靈敏度和趨勢信息的垂直飛行顯示器(VFD)以參照顯示器來直接控制飛機，同時無論飛機的速度如何都能實現所需的航跡精度。由于顯示器支持精確的手動飛行，所以其還可以提供一種明顯增強的監測自動飛行的方式。該系統和方法因此可以與自動駕駛儀或飛行指引儀接口連接以控制飛機或向飛行員提供命令。

根據本原理的系統和方法還提供了一種航跡定義系統，例如，可以在完全定義的航跡是規范的ICAO/FAANextGen航空交通系統中采用該航跡定義系統。

這樣，根據本原理的系統和方法提供了一種垂直飛行顯示器，該垂直飛行顯示器將關于飛機接近度的敏感狀態數據與顯示當前控制動作的結果的預測數據一起合并到期望垂直航跡，將這些方面合并到單個顯示器中使飛行員能夠精確地協調俯仰和動力并且能夠立即觀察到控制變化將會對垂直飛行航跡和總能量狀態產生的影響。

因為支持航跡控制所需的水平和垂直縮放與為飛行員提供發展中的垂直狀態的長期概覽所期望的縮放不一致，所以可以利用配套的垂直狀態顯示器(VSD)來增強VFD。可以采用VSD內的矩形區域來向飛行員顯示在VFD內顯示的區域。

根據本原理的系統和方法進一步提供了一種使飛行航跡角和飛行計劃航跡在VFD上可視化的方式。這種顯示器通常在大多數飛機上都不可用。在進一步實施方式中，根據本原理的系統和方法還包括使潛在飛行航跡角可視化的方式，其可以有利地將該潛在飛行航跡角用作能量管理工具。可以采用潛在飛行航跡角內的數據來幫助飛行員理解總能量情況，并且相應地采取措施。例如，如果通過顯示為給飛行航跡角加上括號的加速度符號來體現潛在飛行航跡角，那么飛行員具有適量的推力來保持當前的飛機速度和當前的飛行航跡角。如果在當前的飛行航跡角上方顯示加速度符號，那么飛行員知道正在添加能量并且飛機將會爬升或加速或執行兩者的混合。同樣，如果加速度符號在飛行航跡角下方，那么沒有足夠的能量來維持當前的狀態，并且飛機將會減速、下降、或者兩者都會。