(57)【要約】本発明は航空機の表示システム(１Ａ)に関する。本発明のシステムは表示装置(２)からなり、この表示装置(２)が、航空機とこれを取り巻く環境とに関する情報を含む情報源(３)と、この情報源(３)からの情報を用いて航空機の環境の映像を構成でき、航空機の位置と、この航空機が飛行し、航空機がその上を飛行する地上を含む環境とを表示するため、三次元合成映像を構成する情報処理手段(４)であって、上記の合成映像が、少なくとも他方のディスプレイ、即ち二次元ディスプレイに関する情報と一致するものと、ディスプレイ・スクリーン(７)の少なくとも１つの領域(９Ａ)に合成映像を表示するディスプレイ手段(６)とを備えるもの。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用の表示システム(１Ａ、１Ｂ)であって、表示装置(２)からなり、この表示装置(２)は、
航空機とその環境に関する情報とを含む情報源(３)と、
上記の情報源(３)から出る情報を基に映像を構成することができる情報処理手段(４)であって、三次元で合成映像を構成して航空機の位置と、この航空機が飛行し、とくに航空機がその上を飛行する地上を含む環境とを視覚化するものと、
少なくとも１つの視覚スクリーン(７)からなり、この視覚スクリーン(７)の少なくとも１つの領域(９Ａ、９Ｂ)上に合成映像を表示するディスプレイ手段(６)とを備え、
上記の合成映像が、少なくとも他方のディスプレイに関する情報と一致しており、上記の表示装置(２)は上記の他方のディスプレイを為すことができる手段(10、６)に連結されていて、上記の情報処理手段(４)は上記の合成映像上に地上の表示を構成するため増幅高度を用いることを特徴とし、この増幅高度は上記の情報源(３)から受け取る実効地上高度に、その値がほぼ１と２の間にある係数(ｋ)で乗ぜられるものと対応するもの。
【請求項２】
上記の他方のディスプレイが二次元ディスプレイであることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
請求項一又は２に記載の表示システムであって、上記の情報処理手段(４)が、航空機の外側である視点に沿って、三次元で合成映像を構成することを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示システムであって、更に、地上に関する衝突警告装置(10)を備え、この装置(10)が上記の他方のディスプレイを為すことが出来ることを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項４に記載のの表示システムであって、上記の表示装置(２)と上記の衝突警告装置(10)とが、地上に関するデータを含む同じデータベース(16)からの１つの情報を使用することを特徴とするもの。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の表示システムであって、上記の衝突警告装置(10)が、適宜、航空機と、航空機がその上を飛行する地上との潜在的衝突領域を決定し、それを上記の表示装置(２)に伝達し、この表示装置(２)はこの潜在的衝突領域を上記の合成映像に統合することを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の表示システムであって、上記の衝突警告装置(10)が上記の他方のディスプレイ用に種々の色の特定の配分を使用し、この特定の色の配分を上記の表示装置(２)に伝達し、この表示装置(２)は、それを上記の三次元の合成映像のディスプレイに使用することを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示システムであって、上記の視覚スクリーン(７)が、上下に配置された複数の異なるディスプレイ領域(９Ｂ、９Ｃ)、即ち、上記の他方のディスプレイを為す第１上方領域(９Ｃ)と三次元で上記の合成映像をディスプレイするための第２下方領域(９Ｂ)からなる航行スクリーンであることを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項８に記載の表示システムであって、第１領域(９Ｃ)の高さと上記の第２領域(９Ｂ)の高さとの割合が２と３との間にあることを特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の表示システムであって、上記の第１上方領域(９Ｃ)に、衝突警告装置(10)から出る少なくとも１つの地上映像を表示することを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示システムであって、上記の合成映像を３次元で構成するため、上記の他方の映像に使用される、ディスプレイ・モードおよびディスプレイ・スケールとに依存する、地上の様相を上記の合成映像に明示するパラメータを用いることを特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項を基に特記された表示システム(１Ａ、１Ｂ)を備えること特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の表示システム、特に、民間移送飛行機のものに関する。
より正確に言えば、上記の表示システムは、特に、航空機の環境の映像を構成し、それを航空機の１人以上のパイロットに提示するように意図されている。
【背景技術】
【０００２】
航空機、特に、民間移送飛行機の航行および操作は、乗務員および管制官にとってかなりの作業負荷を生じることは知られている。特に、飛行のある段階ないし状態は、多少なりともパイロットの集中力のかなりの欠落によるところがある。その際操縦および航行データおよび航空機のシステムの状態の複雑な合成は最適で完全な方法では行なわれない。空間における航空機の実際の位置を間違えて頭の中で画くと、時を逸したあるいは間違った判断と行動を行なう。
【０００３】
間違った映像を頭の中で画くのは、特に、色々な表示が異なるタイプのもの、例えば、異なる数の次元である場合、パイロットに呈示されるこれらの表示に存在する(寸法、色等)の不均一性あるいはより頻繁には異質性によるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、これらの欠点を解決することのできる、航空機用表示システムである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明によれば、表示システムであって、
航空機とその環境との情報を含む情報源と、
この情報源から出る情報の基に航空機の環境の映像を構成できる情報処理手段と、
少なくとも１つの視覚スクリーンからなる表示手段とを備えた表示装置からなるタイプのものであって、
上記の情報処理手段が、航空機の位置ならびにこの航空機が飛行し、この航空機がその上を飛行する地上を含む環境を映し出すため三次元で合成映像を構成し、この合成映像が、少なくとも、もう１つのディスプレイ(例えば、２次元のもの)に関連する情報と、一貫性があり、上記のディスプレイ手段が上記の視覚スクリーンの少なくとも１つの領域に上記の合成映像を示し、上記の表示装置が上記のもう１つのディスプレイを為すことができる手段と連結していることを特徴としている。
【０００６】
上記の情報処理手段は、以下の方法で、航空機の外側の視点に従い３次元で上記の合成映像を構成するのが好ましい。そのような３次元映像は、特別の努力もなくパイロットには直接的且つ直感的に接し得るものである。
【０００７】
更に、本発明によれば、構成され、示された３次元の合成映像は、更に異なるタイプ(３次元に代え２次元)のものである、航空機の少なくとも１つの他方のディスプレイ(例えば、２次元のもの)と一致する。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明による表示システムは、パイロットが航空機の環境における位置を認識するのを助けることができる。そして、特に、提供される３次元の映像と、少なくとも１つの他方のタイプのディスプレイに関する情報との一致により地上に対する航空機の実際の位置を把握するのに価値ある補助を提供し、よって、飛行の快適さと安全性とを増加する。
【０００９】
特に、これに限るものではないが、上記の他方のディスプレイに関連する情報が、航空機が地上と衝突する危険がある際警報信号を出すことができる衝突警告装置から出る。衝突警告装置に関しては、特に、ＴＡＷＳ (地形認識および警告システム)タイプ、ＥＧＰＷＳ (地上近接警告強化システム) タイプあるいはＧＣＡＳ(地上衝突回避システム) タイプのものである。
【００１０】
第１の特定実施例では、本発明による表示システムは、更に、上記の他方のディスプレイを実施することができる、地上に関する衝突警告装置を備える。
更に、上記の表示装置で出される３次元の合成映像と衝突警告装置で出される他方のディスプレイとの一致性を増加するために、
ａ) 上記の表示装置および上記の衝突警告装置は地上に関するデータを含む同じデータベースからの１つの情報を使用し、そして／または、
ｂ) 上記の衝突警告装置は、航空機と、この航空機がその上を飛行する地上との潜在的衝撃領域を(標準の方法で)適宜決め、それを上記の表示装置に伝達し、この表示装置は、その潜在的衝撃領域を上記の合成映像に統合し、そして／または
ｃ) 上記の衝突警告装置は、(特に、上記の潜在的衝撃領域の)上記の他方のディスプレイ用に種々の色を(標準の方法)で特定配分し、この特定の色の配分を上記の表示装置に伝達し、この表示装置はそれを上記の合成映像の３次元ディスプレイに使用するのが好ましい。
【００１１】
第２の特定の実施例(上記の第１実施例と組み合わせてもよい)では、上記の視覚スクリーンは、上下に配置された複数の異なるディスプレイ領域、即ち、上記の他方のディスプレイを為す第１上方領域と、上記の合成映像を三次元でディスプレイするための第２の下方領域とからなる。
【００１２】
第１領域の高さと第２領域の高さの割合は２と３との間にあるのが好ましい。
更に、上記の表示装置はその第１上方領域に、特に上記のタイプの衝突警告装置から出る少なくとも１つの地上の映像を表示する。
【００１３】
表示装置と上記の他方のディスプレイの実施を図る手段(即ち、第１実施例での衝突警告装置と第２実施例での視覚スクリーンの第１上方領域)との間の本発明による連結は、上記の第１実施例では、
上記の例ａ)で使用されている同一のデータベースと、
上記の例ｂ)とｃ)とにおける情報伝達のための物理的リンクとによって為され、
第２実施例では、上記の第１上方ディスプレイ領域を上記の表示装置の視覚スクリーンに統合することにより為される。
【００１４】
上記の情報処理手段は上記の合成映像上に地上を表すために増幅された高度を使用し、この増幅された高度は、上記の情報源から受け取る実効地上高度に、その値がほぼ１と２との間にある係数ｋを乗じたものに対応する。この係数ｋはほぼ１.４に等しいのが好ましい。そのような乗数係数を用いることにより、高度を増幅でき、よって、安心感を高める。
【００１５】
更に、上記の合成映像を3次元で構成させるため、上記の情報処理手段は、上記の他方の映像に使用されるディスプレイ・モードとディスプレイ・スケールとに依存する(上記の合成映像に地上の様相を明示する)パラメータを使用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付の図面により、本発明が実施される方法を明らかにする。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１および図２は、本発明による表示システムの２つの異なる実施例の略図である。
【００１７】
各々図１および図２に示されている２つの実施例１Ａと１Ｂとに従って示されている、本発明による表示システムは、特に、航空機の環境の映像を構成し、それを、航空機、特に移送用飛行機の１人以上のパイロットに示すことを意図するものである。
【００１８】
上記の表示システム１Ａ、１Ｂは、少なくとも１つの表示装置２を備えたタイプのもので、この表示装置２は、
航空機とその環境とに関する情報を含む情報源３と、
上記の情報源３にリンク５により連結され、この情報源３から
出てくる情報に基づいて航空機の環境の映像を構成することができる情報処理手段４と、
少なくとも１つの視覚スクリーン７からなり、上記の情報処理手段４にリンク８により連結されているディスプレイ手段６とからなる。
【００１９】
本発明によれば、上記の情報処理手段４は三次元で合成映像を構成して、航空機の位置と、この航空機が飛行する、とくにその上を航空機が飛行する地上を含む環境とを視覚化し、この合成映像は少なくとも１つの二次元のディスプレイに関する情報と一致し、上記のディスプレイ手段６は、上記の合成映像を上記の視覚スクリーン７の少なくとも１つの領域９Ａ、９Ｂに三次元で示す。
【００２０】
上記の情報処理手段４は、下記に特記する方法で、航空機の外側である視点に従って、３次元で上記の合成映像を構成するのが好ましい。パイロットは、特別努力しなくても、そのような３次元映像に直接および直感的に接することができる。
【００２１】
更に、本発明によれば、構成されて、表示される三次元の合成映像は、更に異なるタイプ(三次元に代え２次元のもの)である、航空機の少なくとも１つの他方のディスプレイ(二次元のもの)と一致する。
【００２２】
本発明による表示システム１Ａ、１Ｂは、よって、パイロットが航空機の環境におけるその位置を即座に認識するのを助けることができ、地上に対する航空機の位置を把握するための価値ある補助を提供し、飛行の快適さと安全性を増加させる。
【００２３】
更には、これに限るものではないが、二次元のディスプレイに関する情報は衝突警告装置10から出てきて、この警告装置10は、航空機と、航空機がその上を飛行している地上とが衝突する危険がある場合、眼に見えるおよび／または聞こえる警告信号を発する。衝突警告装置10に関しては、特に、ＴＡＷＳタイプ(地形認識警告システム)、ＥＧＰＷＳタイプ(地上接近警告強化システム)あるいはＧＣＡＳタイプ(地上衝突回避システム)の装置である。
【００２４】
そのような衝突警告装置10は一般に異なるレベルの、警告に関する２つの警告信号、即ち、注意と警告を発することができる。一般に、注意は、航空機と地上とが潜在的に衝突する危険が検知されると、その潜在的衝突の約６０秒前に注意が発せられる。航空機と地上とが衝突すると思われる３０秒前でも、衝突の危険がまだ明らかであれば、上記の衝突警告装置10は警告を発する。勿論、警告の場合は、パイロットは即座に反応しなくてはならない。他方、注意の場合は、航空機のパイロットは地上との潜在的衝突の危険の事実を確かめ、この危険が明白であれば、その衝突を回避するため航空機の軌道を修正することになっている。
【００２５】
図１に示されている第１の特定実施例では、本発明による表示システム１Ａは、上記の要素に加えて、上記のディスプレイを二次元で為すことのできる、地上に関する衝突警告装置10を備える。
【００２６】
この衝突警告装置10は標準的に
１組の情報源11と、
リンク13により上記の組11に連結され、種々の処理操作を行なう中央ユニット12と、
例えば、視覚スクリーン(図示略)からなり、リンク15で上記の中央ユニット12に連結されており、適宜、上記のタイプの警告信号を出す警告手段14とからなる。
【００２７】
この場合、上記のデータベース16は、図１に示されているように、表示装置２の情報源３と、衝突警告装置10の上記の１組の情報源11との一部分を形成する。更に、上記の情報源３は、例えば、検知器、コンピュータ、搭載システム等からなり、航空機およびその環境に関する情報を提供する。
【００２８】
更に、表示装置２によって示される三次元の合成映像と衝突警告装置によって出される二次元のディスプレイとの間の一致性を更に増加させるため、
上記の衝突警告装置10は標準的に(航空機の軌跡の予見できる計算に基づいて)航空機と、その上を航空機が飛行する地上との潜在的衝突領域を決定し、それをリンク17により上記の情報処理手段４に伝達し、情報処理手段４はこの潜在的衝突領域を上記の合成映像に統合し、それが視覚スクリーン７に示され、
上記の衝突警告装置10は、上記の潜在的な衝突に関しての二次元ディスプレイ用に、標準的に、種々の色の特定配分をし、そして、この色の特定配分をリンク17により上記の情報処理手段４に伝達し、この情報処理手段４が同様にそれを視覚スクリーン７上で(三次元での)合成映像のディスプレイに使用する。
【００２９】
一般に、衝突警告装置10は入力として地形高度グリッドを使用し、出力として “ラベル”といわれるグリッドを与え、そしてそれが示す２次元映像上で各ラベルと色(および／またはテキスチャー(基調))とを組み合わせる。よって、例えば、注意はアンバ(琥珀)色と組み合わせ、警告は赤色と組み合わせる。上記の装置２と10との、本発明による結合により、合成映像用の色(および/またはテキスチャー)と2次元ディスプレイ用のものとは(既に示したように)同じか相互に一致する色(および/またはテキスチャー)である。
【００３０】
よって、潜在的衝突領域が存在すれば、警告が三次元映像に出される。例えば、この潜在的衝突の領域は警告的に色付けされていてもよいし、また、閃光してもよく、閃光周波が高ければ、高いほど、その衝突領域は航空機に近いことになる。
【００３１】
図２に示されている第２の特定実施例(その特徴を図１の第１実施例のものと組み合わせてもよい)では、上記の視覚スクリーン７はＮＤ(航行表示)タイプの標準航行スクリーンであり、上下に配置された２つ以上の異なるディスプレイ領域９Ｂと９Ｃ、即ち二次元表示を為す第１上方領域９Ｃと、上記の合成映像を三次元でディスプレイする第２下方領域９Ｂとからなる。
【００３２】
ディスプレイ手段６は、上記の上方領域９Ｃに標準航行情報(飛行計画、速度、風向き等)と、天候情報ならびに上記のタイプの衝突警告装置から出る地上映像からなる二次元映像を表示する。
【００３３】
２つのディスプレイ領域９Ｂと９Ｃ上で同一の情報は同一の処理ユニットおよび／または同一の情報源から出る。また、本発明の構成内で、これら2つのディスプレイを行なうため、上記の表示システム１Ｂは
２つの領域９Ｂと９Ｃとに唯１つで共通の情報源３と情報処理手段４、あるいは
異なっており、(相互に領域９Ｂと９Ｃとに組み合わせられる)情報源３Ａと３Ｂとであるが、情報処理手段４は上記の領域９Ｂと９Ｃとには唯１つで共通である、あるいは
上記領域９Ｂおよび９Ｃとに唯１つで共通である情報源３と、異なっていて、それぞれ領域９Ｂおよび９Ｃとの組み合わせられた）情報処理手段４Ａと４Ｂとからなる。
【００３４】
更に、上方領域９Ｃの高さと下方領域９Ｂの高さとの比は２と３との間にあり、好ましくは、
エアバスＡ３８０に使われるタイプの６インチＸ８インチのスクリーン上では、８インチの配分は、６インチ(領域９Ｃ)と２インチ(領域９Ｂ)であり、
エアバスＡ３１８、Ａ３１９、Ａ３２０、Ａ３２１、Ａ３３０およびＡ３４０に用いられるタイプの６インチＸ６インチスクリーン上での６インチの配分は４インチ(領域９Ｃ)と２インチ(領域９Ｂ)である。
【００３５】
更に、上記の情報処理手段４は三次元映像に地上を表示するため増幅高度を用いるのが好ましい。この増幅高度は、(上記の情報源３から受け取る)実行地上高度に、ほぼ１と２との間にある係数kによって乗じたものに対応する。この係数ｋは、ほぼ１.４ に等しいのが好ましい。そのような乗数係数を用いることにより、高度を僅かに増幅し、よって、安心感を高める。
【００３６】
更に、上記の情報処理手段４は三次元で合成映像を構成するため、(以下に特記し、合成映像に地上の様相を明示することができる)、例えば、ディスプレイ・モ−ド(所謂ＡＲＣモードあるいは所謂ＲＯＳＥモード)および２次元ディスプレイ用に使用されるディスプレイ・スケール(範囲)に依存するパラメータ、α、β....を使用する。
【００３７】
本発明により、上記の合成映像上に地上を示す表示は写実的で、直感的な表示であり、これにより実際の地理を即座に把握するのに好都合である。
【００３８】
以下に、上記の合成映像を3次元で構成するための好ましい実施例を記載する。
【００３９】
この好ましい実施例によれば、上記の情報処理手段４は以下の一連の工程からなる方法を実施する：
ａ) 航空機の位置を通過する第１直線を決定し、航空機のコースに対し側方に離間する第１角度αと垂直方向に離間する第１角度βとを形成し、
ｂ) 航空機の後部までの上記の第１直線上に位置する第１点を、この第１点の航空機の位置を通過する水平面上への垂直投影が航空機の上記位置から所定の距離Ｌ１に位置する距離に定め、
c) 上記の第１点を通過する目標線を決定し、上記の第１点を通過し、上記の航空機のコースに平行な第２直線から側方に離れる第２角度ｖａと垂直に離れる角度ｖｂとを形成し、
ｄ) 上記の目標線に直交する投影面を形成し、
ｅ) 上記の第１点を投影の基準点と考えて、上記の投影面に円錐投影して、航空機の少なくとも前部の環境の少なくとも一部分の映像を構成し、
ｆ)上記映像の水平線を各々第２点および第３点で切断する２本の垂直直線によってこの映像の側部を制限し、上記の目標線と、第１点および第２点を通過する第３の直線との間の角度が所定の角度に対応し、他方、上記の目標線と、上記の第１点と第３点とを通過する第４の直線との間の角度が所定の角度に対応するようにし、
ｇ) こうして制限された映像のスケールを、上記の第２点および第３点によって形成され、上記の映像の幅を形成する直線分を、この映像を示したい視覚スクリーンの幅に対応させるよう適合させ、
ｈ) こうして構成された映像(３次元の合成映像を示す)を上記のディスプレイ手段６に伝達し、このディスプレイ手段６はそれを上記の視覚スクリーン７のディスプレイ領域９Ａ、９Ｂに示す。
【００４０】
特定の実施例では、
上記の第１側方離間角度αは６度と１５度との間であり、
上記の第２垂直離間角度βは３度と１０度との間であり、
上記の所定距離Ｌ１は３  ｋｍと２０  ｋｍとの間であり、
上記の第２側方離間角度ｖａは上記の第１側方離間角度αより以下であり、
上記の第２垂直離間角度ｖｂは上記の第１垂直離間角度βより以下である。
更に、特定の実施例では、上記の視覚スクリーン７には機首スケールが設けられており、上記の目標線と上記の第３および第４直線との間の角度は、上記の第２および第３点間の機首スケール上の角偏位が４０度と１４０度との間になるようになされている。更に、工程ｇ)では、映像が垂直に制限され、上記映像の水平線が視覚スクリーン７のディスプレイ領域９Ａ、９Ｂの上方１／３の個所に位置する。更に、工程ｅ)では、航空機の前方所定距離までに位置する環境の映像のみが構成される。
【００４１】
本発明の好ましい実施例では、工程ｅ)で構成される映像は少なくとも以下の要素からなる。
航空機およびその位置を示す第１符号、
地上を示す表示、
上記航空機の符号とその符号の上記地上への垂直投影との間の垂直基準ストローク、
上記の航空機の未来の軌跡を示す第１表示(プロット)。
よって、構成された映像により、パイロットは、特に外側の環境に対する航空機の全体的位置およびこの外側の環境に対する航空機の未来の軌跡をより良く把握をすることができる。
【００４２】
更に、工程ｅ)で構成された映像は、
航空機の未来の軌跡の上記地上への垂直投影を示す第２表示、
航空機の未来の軌跡を示す第１プロット上に位置する複数点とこれらに対応する垂直投影との間の複数の垂直ストロークで、その垂直ストロークの少なくとも１つは安全高度の表示からなることが好ましいものと、
水平線の上方に示される機首スケール、
飛行計画、
付加情報、例えば、空の交通あるいは天候に関する情報。
更に、上記の垂直基準ストロークは、安全高度の尺度および／または表示からなる。加えて、上記の航空機を示す第１符号は航空機の姿勢を、横転、縦ゆれおよび偏ゆれの表現で示し、地上を示す表示は航空機の高度と地上の高度との偏差の関数のように色付けしてもよい。
【００４３】
本発明による表示システム１Ａ、１Ｂは、パイロットが、現時点および未来の時点における航空機のその環境における位置を即座に把握するのを助けることができ、航空機の地上に対する位置の把握に価値ある助けとなると共に飛行の快適さと安全性を増加する。特に、上記の表示システム１Ａ、１Ｂは、パイロットに直感的で本能的な情報を提供し、処理するのに頭を使う必要が無い。使用される情報媒体は総合的な瞬時の映像を提供する。作成された３次元表示によりパイロットが全体の位置をよりよく把握する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による表示システムのひとつの実施例の略図である。
【図２】本発明による表示システムの異なる実施例の略図である。
【図１】
2008509844.tif 000003
【図２】
2008509844.tif 000004
【国際調査報告】
2008509844.tif 000005
2008509844.tif 000006
2008509844.tif 000007
2008509844.tif 000008
2008509844.tif 000009
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