(57)【要約】【課題】障害物回避誘導をパイロットに提供するための表示ジェネレータを提供する。衝突回避システムからのデータは、改良されているので、パイロットが、潜在的な障害物を容易に認識することを可能にし、障害物回避誘導を提供する。【解決手段】表示ジェネレータ６０が、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０、混成地上衝突回避モジュール３０、混成空中衝突回避モジュール４０、表示制御パネル５０、および航行管理モジュール７０からデータを受け取る。表示ジェネレータは、予測地上衝突、予測空中衝突、および誘発衝突のいずれかの衝突の位置を表す記号を含む障害物回避表示イメージビデオデータを生成する。表示ジェネレータは、パイロットが、空中障害物と地上障害物の両方を回避するのに使用することができる、障害物回避表示イメージビデオデータを、イメージレンダリングデバイス８０に供給する。【選択図】図１
2008217775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中衝突回避データおよび地上衝突回避データを取得するための手段と、
航行データを取得するための手段と、
どのような情報をディスプレイ上で提示すべきかを指示する制御信号を取得するための手段と、
前記空中衝突回避データおよび前記地上衝突回避データ、前記航行データ、および前記制御信号を受け取り、予測地上衝突状況、予測空中衝突状況、および誘発衝突情報の少なくとも１つを表す記号を含む表示イメージビデオデータを生成するように動作可能なプロセッサと、
を組み合わせとして含む障害物回避誘導を表示するための表示ジェネレータ。
【請求項２】
前記記号は、障害物衝突条件を回避するように航空機がたどるべき経路を識別する誘導ラダー記号を含む、請求項１に記載の表示ジェネレータ。
【請求項３】
障害物回避データを取得するステップと、
前記障害物回避データを選別して、表示されるべき所定のビューのためのデータを選択するステップと、
地上衝突条件が表示されるべき場合、地形標高イメージを準備するステップと、
衝突状況に関するプリミティブ表示テーブルを生成するステップと、
前記プリミティブ表示テーブルの中のデータを、使用されるべき表示のタイプに適した表示フォーマットに変換するステップと、
前記衝突状況を提示する表示を構築するステップと、
を組み合わせとして含む障害物回避状況を表す表示を生成するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、状況表示ジェネレータに関し、より詳細には、「空対地」および「空対空」の障害物状況に関する航空機の状況表示イメージを提供することができる表示ジェネレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願）
本発明は、２００６年１月２０日に出願した米国特許出願第１１／３３７，２１２号の一部継続出願であり、２００４年１２月２１日に出願した米国特許出願第１１／０１９，７８１号の一部継続出願であり、かつ米国特許第６，８７３，２６９号の継続出願である。米国特許出願第１１／３３７，２１２号、米国特許出願第１１／０１９，７８１号、および米国特許第６，８７３，２６９号の完全な開示が、参照により全体が本明細書に組み込まれている。
【０００３】
地形への管制飛行、または別の航空機と衝突することによって生じる障害物衝突は、地上回避システム、および／または航空機に装備される空中回避システムを使用してさえ、民間航空機と、軍用航空機の両方に関して、繰り返し発生する問題である。障害物衝突問題に遭遇する確率は、軍用航空機が、戦術環境（例えば、速いテンポ、低い高度、混合モード操縦）で操縦される場合に、高まる。さらに、その確率は、混雑した空域、および／または悪い気象条件において、すべての航空機に関して高まる。
【０００４】
地上回避システムおよび空中回避システムの多くは、衝突回避情報のクロスドメイン相互関係を全く有さないスタンドアロンのシステムである。その結果、これらのシステムによって提供される誘導情報および衝突回避情報は、矛盾がある可能性がある。矛盾する情報を受け取るパイロットは、混乱させられ、これらの支援の使用なしに、潜在的な衝突状況に対応しなければならない可能性がある。
【０００５】
衝突回避システムは、改良されてきた。例えば、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許第６，８７３，２６９号が、組み込み型の自由飛行障害物回避システムについて説明する。このシステムは、地上衝突回避モジュールおよび空中衝突回避モジュールによって生成されるデータを選別し、整合性のある回避管制誘導を生成することができる。
【特許文献１】米国特許出願第１１／３３７，２１２号
【特許文献２】米国特許出願第１１／０１９，７８１号
【特許文献３】米国特許第６，８７３，２６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの衝突回避システムからのデータは、改良されているので、パイロットが、潜在的な障害物を容易に認識することを可能にし、障害物回避誘導を提供するように、このデータをパイロットに提示することが、有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
パイロットに障害物回避誘導を提供するための表示ジェネレータが、説明される。表示ジェネレータは、空中衝突回避データおよび地上衝突回避データを取得するための手段と、航行データを取得するための手段と、ディスプレイ上で、どのような情報を提示すべきかを示す制御信号を取得するための手段と、空中衝突回避データおよび地上衝突回避データ、航行データ、および制御信号を受け取り、予測地上衝突、予測空中衝突、および誘発衝突状況の少なくとも１つを表す記号を含む表示イメージビデオデータを生成するように動作可能なプロセッサとを含む。
【０００８】
プロセッサは、混成空中衝突回避モジュールからの空中衝突回避データ、および混成地上衝突回避モジュールからの地上衝突回避データを受け取る。さらに、または代替として、プロセッサは、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュールから、空中衝突回避データおよび地上衝突回避データを受け取る。また、プロセッサは、航行管理モジュールからの航行データ、および表示制御パネルからの制御信号を受け取る。
【０００９】
制御信号は、障害物回避表示モード、混成空中衝突表示モード、および混成地上衝突表示モードから成るグループから選択されたモードで、情報を表示すべきか否かを示す。障害物回避表示モード、混成空中衝突表示モード、および混成地上衝突表示モードは、より少ないデータが、ディスプレイ上で提示される、下位表示モードを含むことが可能である。
【００１０】
記号には、予測地上衝突の位置を表す実線の円、予測空中衝突の位置を表す破線の円、および誘発衝突状況を表す円記号内の円が含まれることが可能である。さらに、記号には、障害物衝突状況を回避するのに航空機がたどるべき経路を特定する誘導ラダー記号が含まれることが可能である。
【００１１】
また、障害物回避状況を表す表示を生成するための方法も、説明される。方法は、障害物回避データを取得するステップ、その障害物回避データを選別して、表示されるべき所定のビューのためのデータを選択するステップ、地上衝突条件が表示されるべき場合、地形標高イメージを準備するステップ、衝突状況に関するプリミティブ表示テーブルを生成するステップ、プリミティブ表示テーブルの中のデータを、使用されるべき表示のタイプに適した表示フォーマットに変換するステップ、およびその衝突状況を提示する表示を構築するステップを含む。
【００１２】
方法は、表示モードを決定することをさらに含むことが可能である。表示モードは、障害物回避表示モード、混成空中衝突表示モード、および混成地上衝突表示モードの１つであることが可能である。
【００１３】
方法は、予測される衝突条件までの表示時間および表示レートを計算するステップをさらに含むことが可能である。予測される衝突条件は、予測空中衝突条件と予測地上衝突条件のいずれかであることが可能である。
【００１４】
方法は、デクラスタモードが活動中であるか否かを決定するステップを含み、提示されるデータの量は、デクラスタモードが非活動中である場合と比べて、より少ない。
方法は、地形オーバーレイフラグが設定されるか否かを決定するステップをさらに含むことが可能である。地形オーバーレイフラグが設定される場合、衝突状況を提示する表示は、空中状況および地上状況を表す。
【００１５】
表示は、予測地上衝突、予測空中衝突、および誘発衝突状況のいずれかの位置を表す記号を含むことが可能である。さらに、表示は、障害物衝突状況を回避する誘導をパイロットに提供する記号を含むことが可能である。
【００１６】
これら、およびその他の態様および利点は、適宜、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより、当業者には明白となろう。さらに、この概略は、単に例示であり、主張される本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【００１７】
現在、好ましい実施形態を、同様の符号が、様々な図において同様の要素を参照する添付の図面に関連して、後段で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、障害物回避状況表示ジェネレータ６０のための動作環境１０のブロック図である。一般に、表示ジェネレータ６０は、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０、混成地上衝突回避モジュール３０、混成空中衝突回避モジュール４０、表示制御パネル５０、および航行管理モジュール７０からデータを受け取る。表示ジェネレータ６０は、イメージレンダリングデバイス８０に出力を供給する。イメージレンダリングデバイス８０は、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＨＤＤ（ヘッドダウンディスプレイ）、およびＭＰＣＤ（多目的カラーディスプレイ）などの、航空機において使用される任意のタイプのディスプレイであることが可能である。
【００１９】
混成地上衝突回避モジュール３０は、「ＨＹＢＲＩＤ  ＧＲＯＵＮＤ  ＣＯＬＬＩＳＩＯＮ  ＡＶＯＩＤＡＮＣＥ  ＳＹＳＴＥＭ（混成地上衝突回避システム）」という名称の米国特許出願第１１／０１９，７８１号において説明される混成地上衝突回避モジュールと同様であることが可能である。混成地上衝突回避モジュール３０は、ＧＡＴＭ（グローバル航空交通管理）情報、地形データ、航空データ、レーダ高度、および／または空中衝突検証データの中に含まれる確認データを考慮に入れて、競合が存在するか否かを決定することにより、混成地上衝突状況データ３１を生成する。競合が特定された場合、混成地上衝突回避モジュール３０は、地上回避、および特定の空中回避のための適切な解を予測し、生成する。混成地上衝突回避モジュール３０は、混成地上衝突状況データ３１を表示ジェネレータ６０に提供することができる。
【００２０】
混成地上衝突回避モジュール３０は、以下の３つの異なるモードで動作することができる。すなわち、待機モード、ＨＧＣＰ（混成地上衝突予測）モード、およびＨＧＣＡ（混成地上衝突回避）モードである。継続的に地上衝突条件を予測するのに、混成地上衝突回避モジュール３０は、地形−特徴データ、地上衝突センサヘルスデータ、および航空機航行状態ベクトル−レーダデータに依拠する。ＨＧＣＰモードにおいて、混成地上衝突回避モジュール３０は、空中回避クロスドメインフィードバックデータの中に含まれる空中回避解決情報を、指示的入力と一緒に使用して、示された空中回避解に関する対地高度条件を算出する。
【００２１】
混成空中衝突回避モジュール４０は、「ＨＹＢＲＩＤ  ＡＩＲ  ＣＯＬＬＩＳＩＯＮ  ＡＶＯＩＤＡＮＣＥ  ＳＹＳＴＥＭ（混成空中衝突回避システム）」という名称の米国特許出願第１１／３３７，２１２号において説明される混成空中衝突回避モジュールと同様であることが可能である。混成空中衝突回避モジュール４０は、周囲の空域内の他の航空機に関する侵入機追跡ファイルの各レコードの中に含まれる航空機ＩＤ（識別）、ＭＩＤ（任務識別）、航空機フライト番号、航空機タイプ、および航空機位置もしくは航空機相対位置（距離、方位、気圧高度）を取得することにより、混成空中衝突状況データ４１を生成する。競合が特定された場合、混成空中衝突回避モジュール４０は、空中回避、および特定の地上回避のための適切な解を予測し、生成する。混成空中衝突回避モジュール４０は、混成空中衝突状況データ４１を表示ジェネレータ６０に供給することができる。
【００２２】
また、混成空中衝突回避モジュール４０も、以下の３つのモードで動作することができる。すなわち、待機モード、ＨＡＣＰ（混成空中衝突予測）モード、およびＨＡＣＡ（混成空中衝突回避）モードである。継続的に空中衝突条件を予測するのに、混成空中衝突回避モジュール４０は、直接デジタルデータリンク、ルーティングデジタルデータリンク、空中衝突センサヘルスデータ、および航空機航行状態ベクトル−レーダデータの中に含まれるデータに依拠する。ＨＡＣＰモードにおいて、混成空中衝突回避モジュール４０は、地上回避クロスドメインフィードバックデータの中に含まれる地上回避解決情報を、指示的入力と一緒に使用して、示された地上回避解に関する空間距離条件を算出する。
【００２３】
障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、「ＥＭＢＥＤＤＥＤ  ＦＲＥＥ  ＦＬＩＧＨＴ  ＯＢＳＴＡＣＬＥ  ＡＶＯＩＤＡＮＣＥ  ＳＹＳＴＥＭ（埋め込み型自由飛行衝突回避システム）」という名称の米国特許第６，８７３，２６９号において説明される障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュールと同様であることが可能である。障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、混成地上衝突回避モジュール３０および混成空中衝突回避モジュール４０によって生成されたデータを選別して、障害物回避誘導ベクトル２１をもたらす。障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、障害物回避誘導ベクトル２１を表示ジェネレータ６０に供給することができる。
【００２４】
障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、回避モードコントロールからの制御およびデータ、回避解をディスパッチする際の動作−構成データ、ならびに混成モジュール３０、４０の一方によって生成され、他方の混成モジュール３０、４０によって使用される支援データに基づき、動作する。ルーティング情報は、回避解に関するクロスドメイン検証およびクロスドメイン妥当性検査を可能にする。
【００２５】
「誘発される」衝突条件は、航空機が、修正された飛行経路をたどることによって第１の障害物を回避するように導かれ、その修正された飛行経路が、たどられた場合、第２の障害物との衝突をもたらす可能性がある場合に、生じる可能性がある。或る回避解が、検証段階において誘発衝突条件をもたらす場合、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、以下の検証フィードバック、すなわち、混成地上衝突回避モジュール３０に関する空中回避クロスドメインフィードバックデータと、混成空中衝突回避モジュール４０に関する地上回避クロスドメインフィードバックデータとを互いに関係付け、出所のモジュール３０、４０に提供する。或る誘発される条件が特定された場合、その誘発される条件の詳細な情報が、フィードバックデータの中に含められる。出所のモジュール３０、４０は、そのフィードバックデータを使用して、最初の解を変更すること、または新たな解を生成することを含むことが可能な、より妥当な解を生成することができる。
【００２６】
障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、地上衝突回避解決追跡ファイルの中に含まれるデータを監視して、予測地上衝突条件が存在するか否かを決定する。その条件が存在する場合、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、航空交通状況に関する検証を実行するよう、混成空中衝突回避モジュール４０に、要求とともに、地上衝突回避追跡ファイルから抽出されたデータを送る。指示される地上衝突回避解に関する航空交通状況を特定した後、混成空中衝突回避モジュール４０は、空中衝突回避解決追跡ファイルを介して障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０に、フィードバック情報を供給する。障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、このフィードバックデータを処理し、このデータは、混成地上衝突回避モジュール３０に戻るようにルーティングされる。
【００２７】
同様に、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０は、航空交通回避解に関して地上衝突回避解決追跡ファイルの中の適合性指標を調べ、次に、適切なデータを特定して、地上回避クロスドメインフィードバックデータを介して混成空中衝突回避モジュール４０に送り返す。
【００２８】
表示制御パネル５０は、どのような情報が、どのようにパイロットに表示されることが可能であるかを管理する。例えば、表示制御パネル５０は、障害物状況のイメージを、飛行モード、飛行誘導コマンド、および／または空中−地上回避状況のオーバーレイを伴って、パイロットに表示することを選択することが可能である。何が表示されるべきかに関する情報は、表示選択信号５１の中に含まれることが可能である。表示制御パネル５０は、表示選択信号５１を表示ジェネレータ６０に供給する。
【００２９】
航行管理モジュール７０は、高度計、内部航行センサ、磁力計、グローバルポジションシステムなどの様々な航行センサから受け取られた航行情報に基づき、航空機動的パラメータを計算する。航行管理モジュール７０は、それらのセンサデータを使用して、緯度、経度、垂直速度、航跡角、および高度の点で航空機位置の最良の推定値をもたらす。これらの推定値は、航空機航行ベクトル７１において提供される。航行管理モジュール７０は、航空機航行ベクトル７１を表示ジェネレータ６０に供給する。
【００３０】
障害物回避状況表示ジェネレータ６０は、障害物データを地図および航空交通データと重ね合わせて、障害物回避表示イメージビデオデータ６１を生成することができる。障害物回避表示イメージビデオデータ６１は、パイロットへのイメージ提示のために、イメージレンダリングデバイス８０に供給される。障害物回避状況表示ジェネレータ６０について、図２に関連してさらに説明する。
【００３１】
図２は、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータ６０のブロック図である。表示ジェネレータ６０は、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０、混成地上衝突回避モジュール３０、混成空中衝突回避モジュール４０、および航行管理モジュール７０から、モジュール内バス２３０を介してデータを受け取る。表示ジェネレータ６０は、アビオニクスバス２２０を介して、表示制御パネル５０からデータを受け取る。表示ジェネレータ６０は、ビデオバス２４０を介して、障害物回避表示イメージビデオデータ６１をイメージレンダリングデバイス８０に供給する。
【００３２】
アビオニクスバス２２０、モジュール内バス２３０、およびビデオバス２４０は、様々なデータタイプを転送するのに適したモジュール間の任意の種類の相互接続であることが可能である。例えば、アビオニクスバス２２０は、ＡＲＩＮＣ−４２９バス、ＭＩＬ−１５５３バス、または高速イーサネットバスであることが可能である。さらに、バス２２０、２３０、２４０の１つまたは複数が、組み合わされても、あるいは表示ジェネレータ６０とデータを交換する各モジュールのために、別個のバスが使用されてもよい。
【００３３】
表示ジェネレータ６０は、表示ジェネレータ６０の内部コンポーネント間で転送されるデータを扱うグローバルデータマッピングバス１６０を含む。通信は、表示制御パネル５０から表示選択信号５１を受け取る入力／出力バスプロセッサ１５０によって、送受信のために制御され、スケジュールされる。データフローは、実線で表されているのに対して、制御フローは、破線で表されている。プロセッサ１５０は、通常、ソフトウェアアプリケーションからの命令を解釈して、実行するように動作可能なハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアの任意の組み合わせであることが可能である。例えば、プロセッサ１５０は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）であることが可能である。
【００３４】
表示ジェネレータ６０は、表示特徴計算、表示データ選別、ならびにイメージ処理およびイメージオーバーレイを実行するように設計されたコンポーネントのセットを含む。好ましくは、コンポーネントは、ソフトウェアコンポーネントであるが、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアの任意の組み合わせであることが可能である。例えば、表示ジェネレータ６０は、表示モードおよび特徴選択処理コンポーネント１００と、デジタル化合成表示地形処理コンポーネント１１０と、航空交通表示データ処理コンポーネント１２０と、予測地上衝突までの表示時間および表示レート計算コンポーネント１３０と、予測空中衝突までの表示時間および表示レート計算コンポーネント１４０と、障害物回避状況表示コントローラコンポーネント１７０と、障害物回避データ抽出コンポーネント１７５と、混成空中衝突データ抽出コンポーネント１８０と、混成地上衝突データ抽出コンポーネント１９０と、表示のための航行データ処理コンポーネント２００と、ＯＡＳ（障害物回避状況）ビューアのための混成表示データマージおよび構築コンポーネント２１０とを含むことが可能である。
【００３５】
表示ジェネレータ６０におけるコンポーネントの数および機能は、単に実施例としてだけ提供される。より多い、またはより少ないコンポーネントが、表示ジェネレータ６０に提供されることも可能である。さらに、それらのコンポーネントは、一緒に組み合わされても、サブコンポーネントにさらに細分されてもよい。
【００３６】
表示モードおよび特徴選択処理コンポーネント１００は、システム条件を定期的に評価して、表示ジェネレータ６０に関する活動中のモードおよび状態を特定する。例えば、活動中のモードには、障害物回避表示モード、混成空中衝突表示モード、および混成地上衝突表示モードが含まれることが可能である。また、その他の活動中のモードも可能である。表示ジェネレータ６０の活動中のモードは、図３および図４に関連してさらに説明される。
【００３７】
デジタル化合成表示地形処理コンポーネント１１０は、表示されるべき地形の境界を、現在の航空機位置、対地速度、および表示範囲選択に応じて選択する。地形データは、データベースの中に格納されることが可能である。地形データベースは、地理的位置によって索引付けされたデータを格納するデータベースであることが可能である。デジタル化合成表示地形処理コンポーネント１１０は、ＧＰＳ（または他の航行ソリューション）によって特定された航空機の位置に基づき、地形データベースからイメージを取得し、一部のビデオゲームによって生成される風景と同様に、その地形の３次元ピクチャを生成する。
【００３８】
航空交通表示データ処理コンポーネント１２０は、航空機位置、クロージャ距離、大圏距離、ならびに表示のための空域状況に関する範囲選択に基づき、混成空中衝突データ抽出コンポーネント１８０によって抽出された侵入機情報を選択する。航空交通表示データ処理コンポーネント１２０は、予測空中衝突条件が存在するか否かを決定する。予測空中衝突条件が存在する場合、このコンポーネント１２０は、空中衝突回避解決追跡ファイルから、計算された回避飛行経路を抽出し、その飛行経路は、操縦ポイント、回避操縦開始時刻、および操縦のタイプ（すなわち、目標高度、目標垂直速度、スラストコマンド）を少なくとも含む。
【００３９】
予測地上衝突までの表示時間および表示レート計算コンポーネント１３０は、混成地上衝突回避モジュール３０によって計算された時間を、スクリーン上の表示時間および配置に変換する。同様に、予測空中衝突までの表示時間および表示レート計算コンポーネント１４０も、混成空中衝突回避モジュール４０によって計算された時間を、スクリーン上の表示時間および配置に変換する。
【００４０】
障害物回避状況表示コントローラコンポーネント１７０は、表示ジェネレータ６０内の、その他のコンポーネントのタイミング、および処理シーケンスを決定する。さらに、障害物回避状況表示コントローラコンポーネント１７０は、システム起動試験の完了後、データバッファに関する初期設定を実行し、制御信号をデフォルトのモードおよび状態に設定する。
【００４１】
障害物回避データ抽出コンポーネント１７５は、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０によって生成された障害物回避データ２１を収集する。混成空中衝突データ抽出コンポーネント１８０は、混成空中衝突回避モジュール４０によって生成された混成空中データ４１を収集する。混成地上衝突データ抽出コンポーネント１９０は、混成地上衝突回避モジュール３０によって生成された混成地上データ３１を収集する。
【００４２】
表示のための航行データ処理コンポーネント２００は、航行管理モジュール７０からの航空機位置、航空機機首方位、ピッチ姿勢  ロール姿勢などの航行データ７１を収集する。この情報は、航空機の現在の位置、および予測される位置を示す記号をディスプレイ上で提示するのに使用されることが可能である。
【００４３】
ＯＡＳ（障害物回避状況）ビューアのための混成表示データマージおよび構築コンポーネント２１０は、表示データをプリミティブ表示テーブルに変換する。表示モードに基づき、ビューアコンポーネント２１０は、様々な表示イメージおよびオーバーレイをマージするか否かを決定する。ビューアコンポーネント２１０から出力された表示イメージデータ６１は、ビデオバス２４０に送られ、イメージ提示のためにイメージレンダリングデバイス８０にディスパッチされる。
【００４４】
図３は、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータ６０に関するモード遷移図２４５である。表示ジェネレータ６０の３つの主な表示モードは、障害物回避表示モード２５１、混成空中衝突表示モード２５９、および混成地上衝突表示モード２６７である。デフォルトのモードは、障害物回避表示モード２５１である。このモード２５１では、地上障害物状況と空中障害物状況がともに、パイロットに表示される。
【００４５】
また、パイロットが、混成空中衝突表示モード２５９または混成地上衝突表示モード２６７で活動することを選択することもできる。代替として、航空機が、混成空中衝突表示モード２５９または混成地上衝突表示モード２６７を自動的に選択してもよい。例えば、地形データベースが利用できない場合、パイロットおよび／または航空機は、混成空中衝突表示モード２５９で活動することを選択してもよい。同様に、航空機が、低空飛行している場合、パイロットおよび／または航空機は、混成地上衝突表示モード２６７で活動することを選択してもよい。
【００４６】
各表示モード２５１、２５９、２６７は、メインモードに関して提示される情報の量を最小限に抑えるサブ表示モードを有する。障害物回避表示モード２５１に関するサブモードは、障害物回避デクラスタモード２５８である。混成空中衝突表示モード２５９に関するサブモードは、混成空中衝突デクラスタモード２６３である。混成地上衝突表示モード２６７に関するサブモードは、混成地上衝突デクラスタモード２７０である。
【００４７】
デクラスタモード２５８、２６３、２７０は、パイロットが、飛行表示から低優先順位の記号を除去することができるようにする。これは、パイロットが、油断ならない操縦を試みており、多すぎる情報の負担をかけられるのを望まない場合に、役立つ可能性がある。例えば、デクラスタモード２５８、２６３、２７０において、表示ジェネレータ６０は、風速記号、低レベル脅威記号、および／または勧告−警告記号を表示しないことが可能である。その結果、パイロットは、或る特定の状況に関する最も有用な誘導を提供する記号に集中することができる。
【００４８】
システム起動時に、システム起動試験が完了した後、表示モード選択が、障害物回避モード２５０に設定されると、表示ジェネレータ６０は、障害物回避表示モード２５１にされる。障害物回避表示モード２５１から、表示制御パネル５０上のデクラスタボタンが押された場合２５４、表示ジェネレータ６０は、障害物回避デクラスタモード２５８に遷移する。障害物回避デクラスタモード２５８から、表示制御パネル５０上のデクラスタボタンが選択解除された場合２５５、表示ジェネレータ６０は、障害物回避表示モード２５１に遷移する。
【００４９】
障害物回避表示モード２５１から、表示ジェネレータ６０は、表示モード選択が、空中衝突２５３に設定された場合、混成空中衝突表示モード２５９に遷移する。混成空中衝突表示モード２５９から、デクラスタボタンが押された場合２６０、表示ジェネレータ６０は、混成空中衝突デクラスタモード２６３に遷移する。混成空中衝突デクラスタモード２６３から、表示ジェネレータ６０は、デクラスタボタンが再び押された場合２６１、混成空中衝突表示モード２５９に遷移する。
【００５０】
混成空中衝突表示モード２５９から、表示ジェネレータ６０は、表示モード選択が、障害物回避表示モードに設定された場合２５６、障害物回避表示モード２５１に遷移する。混成空中衝突表示モード２５９から、表示ジェネレータ６０は、表示モード選択が、地上衝突に設定された場合２６４、混成地上衝突表示モード２６７に遷移する。
【００５１】
混成地上衝突表示モード２６７から、デクラスタボタンが押された場合２６８、表示ジェネレータ６０は、混成地上衝突デクラスタモード２７０に遷移する。混成地上衝突デクラスタモード２７０から、表示ジェネレータ６０は、デクラスタボタンが再び押された場合２６９、混成地上衝突表示モード２６７に遷移する。
【００５２】
混成地上衝突表示モード２６７から、表示ジェネレータ６０は、表示モード選択が、空中衝突２６５に設定された場合、混成空中衝突表示モード２５９に遷移する。やはり混成地上衝突表示モード２６７から、表示ジェネレータ６０は、表示モード選択が、障害物回避表示モード２５７に設定された場合、障害物回避表示モード２５１に遷移する。さらに、障害物回避表示モード２５１から、表示ジェネレータ６０は、表示モード選択が、地上衝突２５２に選択された場合、混成地上衝突表示モード２６７に遷移する。
【００５３】
図４は、障害物回避状況表示ジェネレータ６０による表示を生成するための方法３００を示す流れ図である。ブロック３０２で、表示ジェネレータ６０が、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０によって生成された障害物回避データを収集する。ブロック３０４で、表示ジェネレータ６０は、混成地上衝突回避モジュール３０によって生成された混成地上データ、地上衝突予測データ、および地形標高データを収集する。ブロック３０６で、表示ジェネレータ６０は、混成空中衝突回避モジュール４０によって生成された混成空中データ、空中衝突予測データ、および航空交通データを収集する。
【００５４】
ブロック３０８で、表示ジェネレータ６０は、障害物回避表示モード２５１が活動中であるか否かを決定する。障害物回避表示モード２５１が活動中である場合、ブロック３１０で、表示ジェネレータ６０は、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０、混成地上衝突回避モジュール３０、および混成空中衝突回避モジュール４０から、障害物衝突条件に関係するデータ、障害物回避制御データ、航空交通追跡ファイル、および地上地形処理データを抽出する。
【００５５】
ブロック３１２で、表示ジェネレータ６０は、それらの抽出されたデータに選別を適用して、選択されたビューフィールドに入るデータだけが、表示されるようにする。表示データの選別および整列は、現在の航空機位置、航空機方向、対気速度、対地速度、地上衝突条件までの大圏距離、および空中衝突条件までのクロージャ距離に基づく。
【００５６】
ブロック３１４で、表示ジェネレータ６０は、地形標高データを正規化し、正規化された各地形標高ポストを、カラーコード定義パレットに基づいて、対応するカラーバンディングコードに変換することにより、地形データフレームを表示のために準備する。加えて、表示ジェネレータ６０は、サンシェーディング角計算を適用して、各標高ポストに関する輝度を決定する。カラーバンディングデータおよび輝度データは、グラフィックスハードウェアが、ビデオ出力変換に先立ってイメージ回転を実行することを可能にする、機首または航跡の航空機方向と一緒に、グラフィックスビデオ生成ハードウェアに送られる。
【００５７】
ブロック３１６で、表示ジェネレータ６０は、障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール２０から収集されたデータを表示プリミティブに変換することを実行し、表示座標における各プリミティブに関する変位を計算する。例えば、侵入航空機が、侵入機の緯度と経度の位置から、または距離と方位角から計算された、表示座標における表示位置を有するソリッド三角形に変換されることが可能である。侵入機移動方向チェックマークの配置は、混成空中衝突回避モジュール４０において計算されたクロージャレートに基づいて決定される。クロージャレートが正である場合、チェックマークは、見通し線上に、ホスト航空機に向かって配置される。そうではない場合、チェックマークは、見通し線上に、ホスト航空機から離れるように配置される。表示のための即時飛行ディレクタ飛行誘導コマンドバーおよび回避空中経路のためのデータは、混成地上衝突回避モジュール３０または混成空中衝突回避モジュール４０によって生成される、予測される障害物回避外部ループ誘導から直接に生成される。
【００５８】
ブロック３１８で、表示ジェネレータ６０は、障害物回避デクラスタモード２５８が活動中であるか否かを決定する。障害物回避デクラスタモード２５８が活動中である場合、表示ジェネレータ６０は、ブロック３２０で、低い優先順位を有する表示プリミティブを表示テーブルから除去する。障害物回避デクラスタモード２５８が、非活動中である場合、またはブロック３２０で、低い優先順位の表示プリミティブが、除去された後、表示ジェネレータ６０は、ブロック３２４で、事前設定に基づく適合する表示フォーマットに表示テーブルの中の表示プリミティブを変換して、様々な航空機構成に対応する。
【００５９】
ブロック３２６で、表示ジェネレータ６０は、地形オーバーレイフラグが設定されているか否かを決定する。地形オーバーレイフラグが設定されている場合、ブロック３２８で、表示ジェネレータ６０は、ビデオオーバーレイスイッチを設定する。ビデオオーバーレイスイッチを設定した結果、グラフィックスハードウェアは、２つのグラフィックスイメージを走査し、次に、ビデオストリームをビデオバス２４０上に出力するのに先立って、地形イメージの上に表示プリミティブを重ね合わせて、混成ビデオイメージを構築する。地形オーバーレイフラグが設定されていない場合、表示を生成するための方法３００は、地形プリミティブ３１６だけから成る表示イメージを構築し、方法は、ブロック３０２で、次の処理フレームに関して繰り返す。
【００６０】
ブロック３０８に戻ると、障害物回避表示モード２５１が、非活動中である場合、表示ジェネレータ６０は、ブロック３３２で、混成空中衝突表示モード２５９が活動中であるか否かを決定する。混成空中衝突表示モード２５９が活動中である場合、ブロック３３４で、表示ジェネレータ６０は、混成空中衝突回避モジュール４０から、予測空中衝突データ、誘発される空中衝突の条件およびデータ、ならびにクロージャ距離、距離変化率、および移動方向（すなわち、ホスト航空機から離れる、またはホスト航空機に向かう）を伴う航空交通侵入機ファイルを含む混成空中衝突データを抽出する。
【００６１】
ブロック３３６で、表示ジェネレータ６０は、選択された表示ウインドウから外れる表示データを選別して除く。選択された表示ウインドウに関するビューフィールドは、現在の航空機位置、航空機機首方向、大圏距離、およびクロージャ距離に基づく。表示ジェネレータ６０は、ブロック３４０で、航空機から、予測空中衝突条件までの表示時間および表示レートを計算する。
【００６２】
ブロック３４２で、表示ジェネレータ６０は、その空中衝突状況に関する表示テーブルを埋める表示プリミティブを生成する。ブロック３４４で、表示ジェネレータ６０は、混成空中衝突デクラスタモード２６３が活動中であるか否かを決定する。混成空中衝突デクラスタモード２６３が活動中である場合、ブロック３４６で、表示ジェネレータは、低い優先順位の表示プリミティブを表示テーブルから除去する。混成空中衝突デクラスタモード２６３が非活動中である場合、またはブロック３４６で、低い優先順位の表示プリミティブが、表示テーブルから除去された後、表示ジェネレータ６０は、ブロック３２４で、表示テーブルの中の表示プリミティブを適合する表示フォーマットに変換する。
【００６３】
ブロック３２６で、表示ジェネレータ６０は、地形オーバーレイフラグが設定されているか否かを決定する。地形オーバーレイフラグが設定されている場合、ブロック３２８で、表示ジェネレータ６０は、ビデオイメージをマージして、前述したとおり、混成イメージ表示を構築する。地形オーバーレイフラグが設定されていない場合、表示を生成するための方法３００は、地形プリミティブだけから成る表示イメージを構築し３１６、方法３００は、ブロック３０２で、次の処理フレームに関して繰り返す。
【００６４】
ブロック３３２に戻ると、混成空中衝突表示モード２５９が非活動中である場合、ブロック３４８で、表示ジェネレータ６０は、混成地上衝突表示モード２６７が活動中であるか否かを決定する。混成地上衝突表示モード２６７が活動中である場合、表示ジェネレータ６０は、ブロック３５０で、混成地上衝突回避モジュール３０から、予測地上衝突条件、誘発される地上衝突条件データ、および地形状況データを含む混成地上衝突データを抽出する。
【００６５】
ブロック３５２で、表示ジェネレータ６０は、選択された表示ウインドウのビューフィールドに基づき、選択された表示ウインドウから外れる表示データを選別する。表示ジェネレータ６０は、表示ウインドウ内の地形標高データを表示のために選択する。
【００６６】
ブロック３５４で、表示ジェネレータ６０は、ブロック３１４に関連して前述したとおり、その地形標高データを、レンダリングの準備のできた地形イメージに変換する。オーバーレイ特徴データを生成するのに、ブロック３５６で、表示ジェネレータ６０は、航空機から、予測地上衝突状況までの表示時間および表示レートを計算する。ブロック３５８で、表示ジェネレータ６０は、その地上衝突状況に関する表示テーブルを埋める表示プリミティブを生成する。
【００６７】
ブロック３６０で、表示ジェネレータ６０は、混成地上衝突デクラスタモード２７０が活動中であるか否かを決定する。混成地上衝突デクラスタモード２７０が活動中である場合、ブロック３６２で、表示ジェネレータ６０は、低い優先順位を有する表示プリミティブを表示テーブルから除去する。混成地上衝突デクラスタモード２７０が非活動中である場合、またはブロック３６２で、低い優先順位の表示プリミティブが、表示テーブルから除去された後、表示ジェネレータ６０は、ブロック３２４で、表示テーブルの中の表示プリミティブを適合する表示フォーマットに変換する。
【００６８】
ブロック３２６で、表示ジェネレータ６０は、地形オーバーレイフラグが設定されているか否かを決定する。地形オーバーレイフラグが設定されている場合、表示ジェネレータ６０は、ブロック３２８で、前述したとおり、ビデオイメージをマージして、混成イメージ表示を構築する。地形オーバーレイフラグが設定されていない場合、表示を生成するための方法３００は、地形プリミティブだけから成る表示イメージを構築し３１６、方法３００は、ブロック３０２で、次の処理フレームに関して繰り返す。
【００６９】
ブロック３４８に戻ると、混成地上衝突表示モード２６７が非活動中である場合、表示ジェネレータ６０は、障害物回避情報および混成回避状況情報を含まない表示を生成する。表示を生成するための方法３００は、前述したとおり、ブロック３２４に進む。
【００７０】
図５は、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータ６０によって生成される例示的な表示イメージ４００を示すスクリーンショットである。この実施例では、表示イメージ４００は、誘発される地上衝突条件を伴う空中衝突の提示を示す。選別追跡ファイルからの侵入機が、ソリッド三角形４０６、４１３として、動く方向マーカ４１１、４１２とともに提示される。マーカ４１１、４１２は、侵入機が、航空機４５０に向かって動いているか、航空機４５０から離れるように移動しているかを示す。
【００７１】
地形標高等高線４０８が、地上状況認識のために視覚的支援としてパイロットに提示される。ソリッド円記号４０２が、予測空中衝突に関する、誘発衝突条件を示すのに使用される。破線の外側の円記号４０４が、予測空中衝突の位置を示すのに使用される。予測衝突条件に関する誘発衝突が、存在する場合、円記号内の円が、この状況を知らせるのに使用される。衝突までの計算される時間の記号４０３が、衝突条件記号４０２、４０４の隣に表示される。
【００７２】
弾性バンド記号４２０が、侵入機４０６と航空機４５０との間のクロージャ距離を提示するのに使用される。バンド記号４２０上に置かれたドット記号４２１は、侵入機４０６と航空機４５０との間のクロージャレートを示す。誘導ラダー記号４３０は、航空機４５０がたどって、障害物衝突状況を回避することができる、空の経路を提示するのに使用される。飛行ディレクタバー記号４３１は、航空機４５０がたどって、障害物のない状況を実現することができる、飛行誘導コマンドを示すのに使用される。
【００７３】
図６は、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータ６０によって生成される例示的な表示イメージ５００を示すスクリーンショットである。この実施例において、表示イメージ５００は、誘発される空中衝突条件を伴う地上衝突の提示を示す。選別追跡ファイルからの侵入機が、侵入機が航空機４５０に向かって動いているか、航空機４５０から離れるように移動しているかを示す移動する方向マーカ記号を伴う、ソリッド三角形４６０、４６１、４６３として提示される。ソリッド円記号４０４は、予測地上衝突の位置を示すのに使用されるのに対して、破線の円記号４０２は、予測地上衝突に関する誘発衝突条件を示すのに使用される。円記号内の円は、誘発衝突条件を知らせるのに使用される。
【００７４】
図７は、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータ６０によって生成される例示的な表示イメージ６００を示すスクリーンショットである。この実施例において、表示イメージ６００は、現在の飛行経路で存在する空中衝突と地上衝突の両方の検出を示す。図７で見られるとおり、予測地上衝突の位置を示すのに使用されるソリッド円記号４０２は、予測空中衝突の位置を示すのに使用される破線の円記号４０４と一緒に、円記号内の円を形成しない。
【００７５】
図５〜図７は、いくつかの例示的な表示イメージを提供するが、多数の状況が、飛行表示上に表されることが可能であることを理解されたい。さらに、説明される例示的な記号は、新たな記号を追加すること、説明される記号の形状を変更すること、または記号を除去することを含め、変更されてもよい。さらに、記号は、パイロットにさらなる誘導を提供するように、様々な色で提示されてもよい。
【００７６】
障害物管制−誘導を提供することに加え、あいまいさのない障害物回避状況を示す表示記号を提供することにより、パイロットは、障害物のない状況に入るように航空機を手動で操縦する、または航空機が、障害物状況を回避するように自動操縦されるにつれ、航空機の進行状況を監視することができる。表示ジェネレータ６０は、データを選別して、航空機、および航空機に搭載された障害物回避関連の機器の動作エンベロープを反映する高忠実度の障害物状況を提供する。さらに、表示ジェネレータ６０は、障害物回避状況−誘導表示のために、混成エンジンによって生成された混成データを処理することができる。さらに、表示ジェネレータ６０は、回避計画の力学を完全に認識するように、誘発される地上衝突であれ、誘発される空中衝突であれ、誘発衝突条件を航空機搭乗員に提示することができる。
【００７７】
例示される実施形態は、単に実施例であり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。特許請求の範囲は、その旨、記されていない限り、説明される順序または要素に限定されるものと読まれるべきではない。したがって、特許請求の範囲の範囲および趣旨に含まれるすべての実施形態、およびそれらの均等形態が、本発明として主張される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】一実施形態による、障害物回避状況表示ジェネレータのための動作環境を示すブロック図である。
【図２】一実施形態による、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータを示すブロック図である。
【図３】一実施形態による、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータに関するモード遷移図である。
【図４ａ】一実施形態による、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによる表示を生成するための方法を示す流れ図である。
【図４ｂ】一実施形態による、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによる表示を生成するための方法を示す部分流れ図である。
【図４ｃ】一実施形態による、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによる表示を生成するための方法を示す部分流れ図である。
【図４ｄ】一実施形態による、図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによる表示を生成するための方法を示す部分流れ図である。
【図５】図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによって生成された例示的な表示イメージを表すスクリーンショットである。
【図６】図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによって生成された別の例示的な表示イメージを表すスクリーンショットである。
【図７】図１に示される障害物回避状況表示ジェネレータによって生成された別の例示的な表示イメージを表すスクリーンショットである。
【符号の説明】
【００７９】
２０  障害物回避ディスパッチャ−・リゾルバ・モジュール
３０  混成地上衝突回避モジュール
４０  混成空中衝突回避モジュール
５０  表示制御パネル
６０  障害物回避状況表示ジェネレータ
７０  航行管理モジュール
８０  イメージレンダリングデバイス
１００  表示モードおよび特徴選択処理コンポーネント
１１０  デジタル化合成表示地形処理コンポーネント
１２０  航空交通表示データ処理コンポーネント
１３０  予測地上衝突までの表示時間および表示レート計算コンポーネント
１４０  予測空中衝突までの表示時間および表示レート計算コンポーネント
１５０  プロセッサ
１６０  グローバルデータマッピングバス
１７０  障害物回避状況表示コントローラコンポーネント
１７５  障害物回避データ抽出コンポーネント
１８０  混成空中衝突データ抽出コンポーネント
１９０  混成地上衝突データ抽出コンポーネント
２００  表示のための航行データ処理コンポーネント
２１０  ＯＡＳ（障害物回避状況）ビューアのための混成表示データマージおよび構築コンポーネント
２２０  アビオニクスバス
２３０  モジュール内バス
２４０  ビデオバス
【図１】
2008217775.tif 000003
【図２】
2008217775.tif 000004
【図３】
2008217775.tif 000005
【図４ａ】
2008217775.tif 000006
【図４ｂ】
2008217775.tif 000007
【図４ｃ】
2008217775.tif 000008
【図４ｄ】
2008217775.tif 000009
【図５】
2008217775.tif 000010
【図６】
2008217775.tif 000011
【図７】
2008217775.tif 000012
【外国語明細書】
2008217775000001.pdf