(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機飛行情報をビットマップ表示で画像化するための航空計器表示システムに，完全性検査機能及びグラフィックスレンダリング機能を提供する。【解決手段】ビデオグラフィックスプロセッサ２０６と，航空機及び環境センサデータ２１４の共通の集合とを動作可能に連結する共通プロセッサ２１６を採用し、ビットマップ表示は，個別にアドレス可能であり，複数のピクセルで形成される。完全性検査機能２０２は，グラフィックスレンダリング機能２０４によって生成された画像を直接検査することができる。共通プロセッサの代わりに分離されたプロセッサを用いることもできる。完全性検査機能は，ピクセル色及び位置に基づいて表示を検査するためのピクセル検証マップを生成するために入力された情報を使用する。システムは，統計的検出を用いて複雑画像の画像を検査することに加えて，ピッチ及びロール精度を検査することもできる。【選択図】図８
2007055587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される航空機及び環境センサデータの共通の集合に基づく航空機飛行情報をビットマップ表示で画像化するための航空計器表示システムであって，
前記ビットマップ表示は，その全体に渡る位置に存在する個別にアドレス可能であって，かつ前記ビットマップ表示で画像を生成するための動作可能な複数のピクセルで形成され，
前記表示システムは，ビデオグラフィックスプロセッサを備え，
改良は,
前記表示システムが，前記ビデオグラフィックスプロセッサと，前記表示システムへの入力との間に動作可能に連結される共通プロセッサを備え，
前記共通プロセッサが，完全性検査機能及びグラフィックスレンダリング機能の両方を提供する手段を含み，
前記完全性検査機能が，前記ビデオグラフィックスプロセッサの機能が適切であるかどうか検証し，
前記グラフィックスレンダリング機能が，前記ビデオグラフィックスプロセッサを介して前記ビットマップ表示を生成するための表示出力情報を生成するために前記共通プロセッサに提供される航空機及び環境センサデータの共通の集合を使用し，
前記完全性検査機能が，前記ビットマップ表示の検査のために前記ピクセルの部分集合を生成するために前記共通プロセッサに提供される航空機及び環境センサデータの共通の集合を使用し，
前記グラフィックスレンダリング機能が，前記ビデオグラフィックスプロセッサに対してレンダリング要求を生成し，
前記ビデオグラフィックスプロセッサが，航空機の動作中に航空機の乗組員によって使用される前記航空機飛行情報のグラフィック表示として前記ビットマップ表示を生成することを含む改良航空計器表示システム。
【請求項２】
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，前記ビットマップ表示を生成するためのビデオメモリを備え，
前記ビットマップ表示は，動画表示を提供するための複数の表示フレームを含み，
前記ビデオメモリは，前記ビットマップ表示が前記動画表示を含む場合に前記ビットマップ表示の裂けを防止するために前記表示フレームをマルチバッファリングするための手段を備える請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項３】
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，前記ビットマップ表示を生成するためのビデオメモリを備え，
前記グラフィックスレンダリング機能は，前記ビデオグラフィックスプロセッサに対する直近のレンダリング要求に対応した前記ビデオメモリ内でのメモリ位置を前記完全性検査機能に知らせる請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項４】
前記完全性検査機能は，前記ビットマップ表示のためのピクセル検証マップを生成するために提供された前記入力された情報を使用し，
前記ピクセル検証マップは，少なくとも１つの検査ピクセルを有する請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項５】
前記ビットマップ表示は，カラー表示であり，
前記検査ピクセルは，前記ビットマップ表示上のＸ及びＹ位置，及びその検査ピクセルに関連した色によって特定される請求項４に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項６】
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，前記ビットマップ表示を生成するためのビデオメモリを備え，
前記完全性検査機能は，前記ピクセル検証マップを用いて，前記検査ピクセルと，前記ビデオメモリ内にある前記ビデオグラフィックスプロセッサによってレンダリングされた情報とを比較する請求項５に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項７】
ビデオグラフィックスプロセッサは，前記ビットマップ表示を生成するためのビデオメモリを備え，
前記完全性検査機能は，前記検査ピクセルと，前記ピクセル検証マップを用いて前記ビデオメモリ内にある前記ビデオグラフィックスプロセッサによってレンダリングされた情報とを比較する請求項４に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項８】
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，前記ビットマップ表示を生成するためのアンチエイリアシングされたグラフィック画像化データを生成するための手段を備える請求項７に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項９】
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，前記ビットマップ表示を生成するためのアンチエイリアシングされたグラフィック画像化データを生成するための手段を備える請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１０】
前記ビットマップ表示は，カラー表示であり，
前記検査ピクセルは，前記ビットマップ表示内の情報が前記ビットマップ表示内の正しい位置に描かれていることを検証するための前記検査ピクセルに関連した色によって特定される請求項４に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１１】
前記完全性検査機能は，前記ビットマップ表示のためにピクセル検証マップを生成するために提供される前記入力された情報を使用し，
前記ピクセル検証マップは，少なくとも１つの検査ピクセルを有する請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１２】
前記ビットマップ表示は，カラー表示であり，
前記検査ピクセルは，前記ビットマップ表示内の情報が前記ビットマップ表示内の正しい位置に描かれていることを検証するための前記検査ピクセルに関連した色によって特定される請求項１１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１３】
前記ビットマップ表示は，カラー表示であり，
前記検査ピクセルは，前記ビットマップ表示上のＸ及びＹ位置，及びその検査ピクセルに関連した色によって特定される請求項１１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１４】
前記ビットマップ表示は，前記ビットマップ表示で表示された何れのオブジェクトの色とも異なる背景色を有するカラー表示であり，
前記オブジェクトは，人間の目には事実上同一色であるが，背景色に近い色を有する少なくとも１つのウォーターマークを含み，
前記完全性検査機能は，ウォーターマークと背景の間の色の差異を検出する手段を備える請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１５】
前記背景は，オブジェクトとして特有パターンを有するＡＤＩ背景であり，
ＡＤＩ背景上の特有パターンは，ピッチ及びロール精度を検査するために利用される請求項１４に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１６】
前記ビットマップ表示は，複数の連続フレームを備え，
ピクセル検証マップは，連続フレームのそれぞれにおいて，少なくとも１つの検査ピクセルを含む請求項１１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１７】
前記ビットマップ表示は，表示可能な画像を含み，
前記完全性検査機能は，前記表示可能な画像上の全ての点が検査されるまで，前記表示可能な画像の異なる点を検査する請求項１６に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１８】
前記完全性検査機能は，複雑画像の完全性を検査するために前記ビットマップ表示内にある複雑画像の統計的検出を可能にする手段を備える請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項１９】
前記統計的検出手段は，間違った警報がなされる確率を低くしつつ，誤解を招くような画像を高確率で検出することを保証するために前記ビットマップ表示内に十分な数の点を選択する手段を備える請求項１８に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項２０】
前記複雑画像は，１０２４×７６８ピクセルのアレイを含み，
各ピクセルは，３つのサブピクセルを有し，
前記ビットマップ表示は，表示可能な画像を含み，
前記システムは，４０９６通りの組み合わせの色と強度を含むデータストリームで５０ミリ秒毎に前記ビットマップ表示をリフレッシュする手段をさらに備える請求項１９に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項２１】
前記複雑画像は，所定数ピクセルを有するピクセルアレイを含み，
各ピクセルは，所定数のサブピクセルを有し，
前記ビットマップ表示は，表示可能な画像を含み，
前記表示システムは，所定数の組み合わせの色と強度を含むデータストリームで前記ビットマップ表示をリフレッシュする手段をさらに備える請求項１８に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項２２】
前記ピクセルアレイは，１０２４×７６８ピクセルを有し，
各ピクセルは，３つのサブピクセルを有し，
前記リフレッシュ手段は，４０９６通りの組み合わせの色と強度を含むデータストリームで５０ミリ秒毎に前記ビットマップ表示をリフレッシュする請求項２１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項２３】
前記統計的検出手段は，間違った警報がなされる確率を低くしつつ，誤解を招くような画像を高確率で検出することを保証するためにビットマップ表示内に十分な数の点を選択する手段を備える請求項２１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項２４】
入力される航空機及び環境センサデータの共通の集合に基づく航空機飛行情報をビットマップ表示で画像化するための航空計器表示システムであって，
前記ビットマップ表示は，その全体に渡る位置に存在する個別にアドレス可能であって，かつ前記ビットマップ表示で画像を生成するための動作可能な複数のピクセルで形成され，
前記表示システムは，ビデオグラフィックスプロセッサと，完全性検査機能及びグラフィックスレンダリング機能を提供するために前記ビデオグラフィックスプロセッサに動作可能に連結されたプロセッサ手段とを含み，
前記完全性検査機能は，前記ビットマップ表示に対するピクセル検証マップを生成するために，提供された前記入力された情報を利用することによって，ビデオグラフィックスプロセッサの機能が適切であるかどうか検証し，
前記ピクセル検証マップは，少なくとも１つの検査ピクセルを有し，
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，航空機の動作中に航空機の乗組員によって使用される前記航空機飛行情報のグラフィック表示として前記ビットマップ表示を生成する航空計器表示システム。
【請求項２５】
前記ビットマップ表示は，カラー表示であり，
前記検査ピクセルは，前記ビットマップ表示内の情報が前記ビットマップ表示内の正しい位置に描かれていることを検証するための前記検査ピクセルに関連した色によって特定される請求項２４に記載の航空計器表示システム。
【請求項２６】
前記ビットマップ表示は，カラー表示であり，
前記検査ピクセルは，前記ビットマップ表示上のＸ及びＹ位置，及びその検査ピクセルに関連した色によって特定される請求項２４に記載の航空計器表示システム。
【請求項２７】
前記ビットマップ表示は，複数の連続フレームを備え，
ピクセル検証マップは，連続フレームのそれぞれにおいて，少なくとも１つの検査ピクセルを含む請求項２４に記載の航空計器表示システム。
【請求項２８】
入力される航空機及び環境センサデータの共通の集合に基づく航空機飛行情報をビットマップ表示で画像化するための航空計器表示システムであって，
前記ビットマップ表示は，その全体に渡る位置に存在する個別にアドレス可能であって，かつ前記ビットマップ表示で画像を生成するための動作可能な複数のピクセルで形成され，
前記表示システムは，ビデオグラフィックスプロセッサと，完全性検査機能及びグラフィックスレンダリング機能を提供するために前記ビデオグラフィックスプロセッサに動作可能に連結されたプロセッサ手段を含み，
前記完全性検査機能は，ビデオグラフィックスプロセッサの機能が適切であるかどうか検証し，
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，航空機の動作中に航空機の乗組員によって使用される前記航空機飛行情報のグラフィック表示として前記ビットマップ表示を生成し，
前記ビットマップ表示は，前記ビットマップ表示表示に表示された何れのオブジェクトの色とも異なる背景色を有するカラー表示であり，
前記オブジェクトは，人間の目には事実上同一色であるが，背景色に近い色を有する少なくとも１つのウォーターマークを含み，
前記完全性検査機能は，ウォーターマークと背景の間の色の差異を検出する手段を備える航空計器表示システム。
【請求項２９】
前記背景は，オブジェクトとして特有パターンを有するＡＤＩ背景であり，
ＡＤＩ背景上の特有パターンは，ピッチ及びロール精度を検査するために利用される請求項２８に記載の航空計器表示システム。
【請求項３０】
入力される航空機及び環境センサデータの共通の集合に基づく航空機飛行情報をビットマップ表示で画像化するための航空計器表示システムであって，
前記ビットマップ表示は，その全体に渡る位置に存在する個別にアドレス可能であって，かつ前記ビットマップ表示で画像を生成するための動作可能な複数のピクセルで形成され，
前記表示システムは，ビデオグラフィックスプロセッサと，完全性検査機能及びグラフィックスレンダリング機能を提供するために前記ビデオプロセッサに動作可能に連結されたプロセッサ手段を含み，
前記完全性検査機能は，ビデオグラフィックスプロセッサの機能が適切であるかどうか検証し，
前記ビデオグラフィックスプロセッサは，航空機の動作中に航空機の乗組員によって使用される前記航空機飛行情報のグラフィック表示として前記ビットマップ表示を生成し，
前記完全性検査機能は，複雑画像の完全性を検査するために前記ビットマップ表示内にある複雑画像の統計的検出を可能にする手段を備える航空計器表示システム。
【請求項３１】
前記統計的検出手段は，間違った警報がなされる確率を低くしつつ，誤解を招くような画像を高確率で検出することを保証するために前記ビットマップ表示内に十分な数の点を選択する手段を備える請求項３０に記載の航空計器表示システム。
【請求項３２】
前記複雑画像は，１０２４×７６８ピクセルのアレイを含み，
各ピクセルは，３つのサブピクセルを有し，
前記ビットマップ表示は，表示可能な画像を含み，
前記システムは，４０９６通りの組み合わせの色と強度を含むデータストリームで５０ミリ秒毎に前記ビットマップ表示をリフレッシュする手段をさらに備える請求項３１に記載の航空計器表示システム。
【請求項３３】
前記複雑画像は，所定数ピクセルを有するピクセルアレイを含み，
各ピクセルは，所定数のサブピクセルを有し，
前記ビットマップ表示は，表示可能な画像を含み，
前記表示システムは，所定数の組み合わせの色と強度を含むデータストリームで前記ビットマップ表示をリフレッシュする手段をさらに備える請求項３１に記載の航空計器表示システム。
【請求項３４】
前記完全性検査機能は，複雑画像の完全性を検査するために前記ビットマップ表示内にある複雑画像の統計的検出を可能にする手段を備える請求項３０に記載の航空計器表示システム。
【請求項３５】
前記複雑画像は，所定数ピクセルを有するピクセルアレイを含み，
各ピクセルは，所定数のサブピクセルを有し，
前記ビットマップ表示は，表示可能な画像を含み，
前記表示システムは，所定数の組み合わせの色と強度を含むデータストリームで前記ビットマップ表示をリフレッシュする手段をさらに備える請求項３４に記載の航空計器表示システム。
【請求項３６】
航空計器表示中の複雑画像の完全性を検査するための方法であって，
前記航空計器表示は，前記ビットマップ表示は，その全体に渡る位置に存在する個別にアドレス可能であって，かつ前記ビットマップ表示上に航空機の動作中に航空機の乗組員によって使用される航空機飛行情報の画像を生成するための動作可能な複数のピクセルで形成されたビットマップ表示を備え，
前記航空機飛行情報は，航空機及び環境センサデータに基づき，
前記方法は，前記複雑画像の完全性を検査するために前記複雑画像の統計的検出を用いることを含む方法。
【請求項３７】
間違った警報がなされる確率を低くしつつ，誤解を招くような画像を高確率で検出することを保証するために表示内に十分な数の点を選択することをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記複雑画像は，所定数ピクセルを有するピクセルアレイを含み，
各ピクセルは，所定数のサブピクセルを有し，
前記表示は，表示可能な画像を含み，
前記方法は，所定数の組み合わせの色と強度を含むデータストリームで前記表示をリフレッシュすることをさらに含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ピクセルアレイは，１０２４×７６８ピクセルを有し，
各ピクセルは，３つのサブピクセルを有し，
前記リフレッシュステップは，４０９６通りの組み合わせの色と強度を含むデータストリームで５０ミリ秒毎に前記表示をリフレッシュする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記複雑画像は，所定数ピクセルを有するピクセルアレイを含み，
各ピクセルは，所定数のサブピクセルを有し，
前記表示は，表示可能な画像を含み，
前記方法は，所定数の組み合わせの色と強度を含むデータストリームで前記表示をリフレッシュすることをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記ピクセルアレイは，１０２４×７６８ピクセルを有し，
各ピクセルは，３つのサブピクセルを有し，
前記リフレッシュステップは，４０９６通りの組み合わせの色と強度を含むデータストリームで５０ミリ秒毎に前記表示をリフレッシュする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記システムは，比較器プロセッサをさらに備え，
前記比較器プロセッサは，センサデータを受け取り，受け取ったセンサデータから前記比較器プロセッサによる比較画像化データを生成し，
比較画像化データは，飛行情報をビットマップ表示でレンダリングするためにグラフィックスレンダリング機能が生成した表示情報が正当であることを検査するために，複数の飛行パラメータに対してグラフィックスレンダリング機能が生成した表示出力情報のうちの選択された部分との比較のために使用され，
前記比較画像化データは，所定の表示位置での前記飛行パラメータのそれぞれを視覚的に画像化するために前記ピクセルの前記部分集合のみを作動させる際に用いられる，グラフィックスレンダリング機能が生成した表示情報に対応する請求項１に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項４３】
前記システムは，入出力プロセッサをさらに備え
入出力プロセッサは，センサデータを受け取り，受け取ったセンサデータをバッファし，
バッファされたセンサデータを，前記グラフィックスレンダリング機能及び前記完全性検査機能，及び前記比較器プロセッサへ移送する請求項４２に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項４４】
前記システムは，前記グラフィックスレンダリング機能と，前記完全性検査機能と，前記ビデオグラフィックスプロセッサを連結するデータ移送バスをさらに備える請求項４３に記載の改良航空計器表示システム。
【請求項４５】
前記比較器プロセッサによって生成される前記比較画像化データは，アンチエイリアシングされておらず，
前記比較器プロセッサは，アンチエイリアシングされていない前記比較画像化データと，前記ビデオグラフィックスプロセッサが生成するアンチエイリアシングされた表示情報のうちの対応するものとを比較し，この比較によって前記ビデオグラフィックスプロセッサが生成する前記表示情報が正当であることを確認する請求項４２に記載の改良航空計器表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は，単独発明者としてＧｅｏｆｆｒｅｙ  Ｓ．Ｍ．  Ｈｅｄｒｉｃｋを挙げている共有の米国特許第６，６９３，５５８号（出願日：２００１年１２月１４日，発行日：２００４年２月１７日）に関係している。米国特許第６，６９３，５５８号の内容は，その全体がここに参照によって取り込まれる。
【０００２】
本発明は，航空機(aircraft)で使用されるフラットパネル航空計器(flight instrument)表示システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
航空機乗組員(flight crew)が利用し，かつ信頼する航空機用のグラフィック表示の(graphical)航空計器を創作するとき，これらの計器が，極めて高い信頼性及び完全性(reliability and integrity)を有することが必須である。
【０００４】
従来のシステムでは，航空機の，操縦士飛行表示（ＰＦＤ），ナビゲーション表示（ＮＤ）及びエンジン／電気表示（ＩＣＡＳ）システムは，全ての関連するパラメータについてのセンサデータ／入力（大多数がＡＲＩＮＣ４２９規格のシリアルフォーマットの約１００片のデータ）を受け取る。
【０００５】
このデータは，画像レンダリング(image rendering)を行うシンボル生成器(Symbol Generator)に入力され，その合理性及び妥当性（reasonableness and validity）が検査される。パラメータは，利用可能なフォーマットに併せて適切に調整(scale)される。航空機乗組員が見ることができる表示画面上に関連するデータを報告するために，種々の情報の英数字及びグラフィック画像(alphanumeric and graphical images)を生成する命令(commands)が，調整されたパラメータ(scaled parameters)を用いて実行される。
【０００６】
これらの命令は，グラフィック基本要素(graphical primitives)（例えば，点，線，ポインタ(pointer)，弧，ポリゴン及びフィル命令(polygon and fill commands)，英数字(alphanumeric characters)）を含む。一般的な表示は，数千ものこのような命令が，毎秒１００回のオーダーで実行されることによって生成される。
【０００７】
これらの生成されたグラフィック基本要素又は基本命令要素(primitive command elements)のそれぞれは，シンボル生成器が受け取ったデータ信号値に応答して，回転，並進，色（例：赤，青及び緑）の修正又は変化又は変動されなければならない。
【０００８】
画面表示上での画像化(imaging)のためのこれらのグラフィック特徴部(graphical features)の生成，方向決め及び位置決め(creation, orienting and positioning)は，数千，一般に数万又は数十万行のコンピュータコードを必要とする。
【０００９】
一旦，方向決め及び位置決めが行われると，各基本要素は，個々の表示フィールドテクステル(individual display field textels)（点）を計算し，これらをビデオＲＡＭ内の８００万バイトのピクセルマップ（pixel map）に配置することによって，レンダリングされる。これは，毎秒１００回のオーダーでリフレッシュされる。
【００１０】
グラフィック表示画面に与えられるデータに対して，アンチエイリアシングを行い，生成される画像ラインをスムーズにする必要がある。これによって，航空機乗組員に提示される表示が，読みやすく，かつ解釈しやすくなるからである。また，表示されるべき情報が，航空機乗組員に素早く伝達可能になるからである。
しかしながら，表示データのアンチエイリアシングは，表示される画像ラインをスムーズにするために各線，弧などに沿った点の部位と，隣接するピクセル（つまり，計算されるデータ点に隣接するピクセル）の強度レベルを計算する必要があるので，極端に計算集約的(computationally intensive)であり，一般に，毎秒８０００億命令を要する。
【００１１】
この高い計算のオーバーヘッド(high computational overhead)を避けるために，このような表示の多くは，主として垂直スケール(vertical scale)を用いる。垂直スケールは，画像ラインのアンチエイリアシングを必要としない。しかし，垂直スケールは，（１）航空機乗組員が慣れている従来の機械式計器をグラフィック的に描写（つまり，模倣）したり，（２）他の便利で，読みやすく，使いやすく，理解しやすいフォーマットで航空計器データを表示したりするといった，グラフィック的に生成される航空計器の能力を制限する。
【００１２】
この従来技術に関連する多くの問題を解決する，同一人によって所有されている米国特許第６，６９３，５５８号で述べたように，ＰＣ産業から急速に進化するコンピュータ処理及びグラフィックス表示生成技術は，インテルペンティアム（登録商標）４のようなＣＰＵと多くの会社から市販されている特定目的の２５６ビットパラレルレンダリングエンジンなどの両方において，低コストで格別に強力な計算エンジンを提供する。
【００１３】
より強力な計算エンジンが入手可能であることは，さらに能力が高い複雑な表示システムの実施を容易にする。なぜなら，これらの新しいシステムは，一秒間により多くの命令（つまり，コードの行）を実行可能だからである。
【００１４】
しかしながら，このコードのサイズと，表示の複雑さは，特にこれらの新しい大きなフォーマットにおいて，航空電子工学産業(avionics industry)では，ＦＡＡ（連邦航空局）によって飛行に極めて重要な航空機搭載機器(flight critical airborne equipment)に対して要求される厳しい基準に照らして，新たな，改良されたプロセッサ及び表示サブシステムの航空機での許可された使用のために認可を受けるために(in order to certify)航空機で使用されることが意図される全てのコードを試験しなければならないという問題を引き起こす。
【００１５】
極めて重要な飛行データをフォーマットし，表示するためにこのような機器によって実行される数十万命令が，以前に認可を受けたシステムに対する比較的小幅な変更であっても，一般に５０００人月かかる，網羅的で注意深く文書化される試験(exhaustive, carefully-documented testing)を受けることがＦＡＡによって要求される。
【００１６】
さらに，ＰＣ産業から広く市販されている低コストで高性能なハードウエアは，現在は，従来の航空計器システムでは使用できない。なぜなら，このようなハードウエアに対する設計履歴及び検証データ(design history and verification data)が製造者から入手可能でなく，その動作信頼性及び設計完全性(operational reliability and design integrity)を示すのに十分なサポートデータ及び試験は，製造者によってなされておらず，これからもなされないからである。
【００１７】
多くの従来技術の航空計器表示器は，一般に，特定用途のために特別設計された(specifically designed for the particular application)専用プロセッサ(dedicated processors)及びグラフィックスレンダリングチップ(graphics rendering chips)を使用する。
【００１８】
ＦＡＡ認可は，表示システムのハードウエアとソフトウエアの両方が，例えば，広範な試験及び文書化(extensive testing and documentation)を通じて，対象とする航空機飛行デッキ環境(intended flight deck environment)において予期された飛行及び環境データ(anticipated flight and environmental data)で，予期しないエラー又は不正確さ(unexpected errors or inaccuracies)を導入せずに動作可能(operable)であることが徹底的に示されたという決定に基づく。
【００１９】
これは，一般に，プロセッサ又はチップの履歴又は継承物（history or heritage）が，ＦＡＡに対して十分に文書化されなければならず，ハードウエア及びソフトウエアが，全範囲のデータ（つまり，航空機の通常使用中にチップが取り扱うことが予測される全てのデータ）を用いてチップ内の全ての経路を通るデータの流れ(data flow)が正当であることを確認することによって試験されなければならないということを要求とする。このプロセスは，何ヶ月もの試験を必要とする。
【００２０】
その結果，例えば航空機のグラフィックスレンダリングコンピュータのグラフィックスプロセッサを定期的に改良したい製造者は，新しい又は改良されたチップを試験するために事実上全ての時間を費やすであろう。
【００２１】
現在の，広く入手可能な，比較的安価な，既製のグラフィックスプロセッサチップは，６ヶ月程度毎に改良され，顕著に，より強力に且つより有能になるという事実がある。それにも関わらず，これらの専門化された航空機表示器で使用される専門航空計器プロセッサチップ及びプロセッサの更新又は変更は，現実的な理由により，非常に稀である。これは，これらのチップ及びプロセッサが出力する表示データの妥当性及び完全性を十分に示すためにＦＡＡが要求する再認可のために絶えず再試験を行うことを避けるためである。
【００２２】
従って，航空機で使用され，現在のＦＡＡ認可に悪影響を与えることなく，計器表示システムの広範な再認可を必要とすることなく，簡単にグレードアップ可能なグラフィック表示器の構成要素及びサブシステムに対応可能な改良されたグラフィック表示システムに対する要求が常に存在している。
【００２３】
これらの問題の多くは，共有の米国特許第６，６９３，５５８号（以下，「’５５８システム」）で開示されたシステムで満足された。このシステムでは，比較器プロセッサ(comparator processor)が，グラフィックスレンダリングコンピュータプロセッサと共に使用されている。
【００２４】
グラフィックスレンダリングプロセッサ（ここから航空機乗組員に示される表示が生成される。）は，センサ列(a bank of sensors)及び他の環境及び動作パラメータ(environmental and operating parameters)及び航空機入力(aircraft inputs)によって提供されたデータから，アンチエイリアシングされたグラフィック的に提示されたデータ画像(anti-aliased graphically-presented data images)を表示画面にレンダリングするのに必要な種々の命令を生成するのに動作する。
【００２５】
分離された(separate)比較器プロセッサは，同一のセンサ及び入力データ（このデータからレンダリングプロセッサが航空機乗組員に対して表示される画像を生成する。）から選択された複数のデータ点の表示位置及び値(a selected plurality of data point display locations and values)を独立して計算するように構成されている。
【００２６】
比較器プロセッサは，自身が計算した選択データ点の値及び位置(select data point values and locations)を，グラフィックスレンダリングプロセッサが表示のために生成した対応するデータ点の値及び位置と比較し，その値及び位置が同一であるかどうかを判断し，それによって，表示のためのレンダリングプロセッサが生成したグラフィック画像の信頼性を試験する。
【００２７】
比較器プロセッサの出力データは，完全にレンダリングされた画面表示を提供するには意図的に不十分にしてある。また，比較器プロセッサの出力データは、グラフィックスレンダリングコンピュータによって生成されたデータの完全性検査にのみ利用されるので，比較器プロセッサには，アンチエイリアシング機能は，要求されない。
【００２８】
また，’５５８システムでは，比較器は，比較の際に使用される限定数の選択されたデータ点のみを計算するという動作が好ましい又は意図されている。
これらの理由により，顕著に簡略化された比較器プロセッサの使用が可能になる。データ処理及び比較機能を提供する比較器プロセッサでは、表示用画像を生成するグラフィックスレンダリングプロセッサよりも，必要とされる処理能力と実行命令がはるかに少ないからである。その結果，比較器の迅速なＦＡＡ認可が達成可能になる。
【００２９】
グラフィックスレンダリングプロセッサのデータの完全性に対する検査として比較器プロセッサを使用することにより，グレードアップされたレンダリングエンジングラフィックスプロセッサの置換を，ＦＡＡの再認可を得るための広範な（及びもしあれば後に続く）試験及び文書化を行うことなく(without extensive, if any, subsequent testing and documentation)，容易に行うことができるようになる。なぜなら関連する比較器プロセッサは，一般に，変更されないからである。
【００３０】
しかしながら，’５５８システムは，比較ハードウエアを必要とするのに加えて，分離された完全性検査プロセッサ及びグラフィックスレンダリングプロセッサを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従って，このようなシステムの改良に対する要求が存在しており，このようなシステムでの複雑画像(complex images)の完全性を検査するための改良された技術に対する要求も存在している。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００３２】
改良された航空計器表示システムは，入力される航空機及び環境センサデータの共通の集合(a common set of aircraft and environmental sensor data)に基づく航空機飛行情報をビットマップ表示で画像化するための航空計器表示システムであって，完全性検査機能及びグラフィックスレンダリング機能の両方を提供するために，ビデオグラフィックスプロセッサ(video graphics processor)と，前記航空機及び環境センサデータの共通の集合とを動作可能に連結する共通プロセッサを採用する。前記ビットマップ表示は，その全体に渡る位置に存在する個別にアドレス可能であって，かつ前記ビットマップ表示で画像を生成するための動作可能な複数のピクセルで形成される。
【００３３】
完全性検査機能は，比較器ハードウエアを必要とせずにグラフィックスレンダリング機能によって生成された画像を直接検査することができる。
【００３４】
完全性検査機能は，少なくとも１つの検査ピクセル(check pixel)を含む表示用のピクセル検証マップ(pixel verification map)を生成するために，入力された情報を使用する。
【００３５】
ビットマップ表示が普通のカラー表示であると仮定すると，検査ピクセルは，ビットマップ表示上のＸ及びＹ位置，及びその検査ピクセルに関連した色によって特定される。
【００３６】
本発明でのビデオグラフィックスプロセッサは，ビデオメモリを含む。完全性検査機能は，ピクセル検証マップを用いて，検査ピクセルと，ビデオメモリ内にあるビデオグラフィックスプロセッサによってレンダリングされた情報とを比較する。検査ピクセルの色は，前記ビットマップ表示中の情報が正しい位置(correct location)に描かれているかどうかを検証するのを助ける。
【００３７】
本発明の改良されたシステムでは，ビットマップ表示の背景色は，ビットマップ表示された何れのオブジェクトの色とも異なっていてもよい。オブジェクトは，人間の目には事実上同一色である，背景色に近い色を有するウォーターマーク(すかし，watermark)を含んでもよい。この場合，本発明のシステムでの完全性検査機能は，人間の目では検出できない，ウォーターマークと背景の間の色の差異を検出することができる。
【００３８】
本発明のシステムでのピッチ及びロール精度(pitch and roll accuracy)を検査するために，背景は，オブジェクトとして特有パターン(unique pattern)を有するＡＤＩ背景である。この特有パターンがピッチ及びロール精度を検査するために利用される。
【００３９】
本発明では，ビットマップ表示は，通常，複数の連続フレーム(successive frames)を備える。ピクセル検証マップが，連続フレームのそれぞれにおいて，少なくとも１つの検査ピクセルを含む。
【００４０】
完全性検査機能は，表示可能な画像上の全ての点が検査されるまで，ビットマップ表示上の表示可能な(displayable)画像の異なる点を検査する。
【００４１】
完全性検査機能は，例えば，間違った警報(false alarm)がなされる確率を低くしつつ，誤解を招くような画像(misleading images)を高確率で検出することを保証するためにビットマップ表示内の十分な数の点を選択することによって，複雑画像の完全性を検査するためにビットマップ表示内にある複雑画像の統計的検出(statistical detection)を利用する。
【００４２】
例えば，複雑画像が１０２４×７６８ピクセル（各ピクセルが３つのサブピクセル，赤，青及び緑を有する。）のアレイを含む場合，ビットマップ表示は，４０９６通りの組み合わせの色と強度を含むデータストリームで５０ミリ秒毎にリフレッシュされてもよい。このような状況では，１つの光点が偶然によって正しく見える確率は，４０９６分の１である。
【００４３】
所望であれば，ハードウエア比較器は，上述のソフトウエア比較器タイプの動作とは対照的に，完全性検査機能によって簡素に表現された(articulated)画像ピクセル(image pixels)の部分集合(subset)をビデオ画像と比較し，全ての不一致(any mismatches)を完全性検査機能に報告するために本発明で利用することもできる。
【００４４】
さらに，所望により，ソフトウエア比較器タイプの動作と共に，共通プロセッサの代わりに，ビットマップ表示内の複雑画像の統計的検出を可能にするために，分離された完全性検査及びグラフィックスレンダリングプロセッサが利用されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に示す各図面では，類似の符号は，類似の要素を示している。
【００４６】
図１は，米国特許第６６９３５５８号（以下，「’５５８特許」とも呼ぶ）のシステムに従って構成された航空機飛行パネル複式表示システム(aircraft flight panel dual display system)の一実施形態を示す。本発明は，このシステムに対する改良に関するものであり，図７〜１０を参照して後で説明する。
【００４７】
図７〜１０に示す本発明の改良されたシステムをより良く理解するために，まず，図１〜６を参照して’５５８特許のシステムについて説明する。
【００４８】
複式制御ステーション(dual control stations)（例：操縦士ステーション及び副操縦士ステーション）は，商業用航空機に一般に存在しているものであり，ここでは，第１表示システム１０Ａ及び第２表示システム１０Ｂが示されている。’５５８特許で開示されたシステム（以下，「’５５８システム」とも呼ぶ）では，表示システム１０Ａ及び１０Ｂは，互いに，機能的及び構造的に等価なものである。
【００４９】
そこで，説明の便宜上，このようなシステムの１つを例にとり，総称的に符号１０を付して，説明を進めることにする。なお，’５５８システムは，単一の表示システム１０が備えられる航空機での使用にも適用可能であり，図１に示すように，これらのシステムを対にして航空機に使用することは，一実施形態であり，用途の１つに過ぎない。
【００５０】
表示システム１０は，表示画面１２（例：液晶表示器（ＬＣＤ），又は他の発光可能な(illuminatable)若しくは別の方法で視認可能な画像表示器）を含む。表示画面１２は，特別設計又は構成されたものであってもよく，公知のものであってもよい。表示画面１２は，動作時に選択的に制御可能な強度レベルの範囲の光を生成することができる，個々にアドレス可能なピクセル（つまり，画素）のアレイを含む。表示器中の各ピクセルは，対応するアドレスを有している。既に知られているように，各ピクセルには，対応するアドレスにおいて制御信号によって個別にアクセス可能であり，各ピクセルは，他の表示ピクセルと共に画像（例：ポインタや他のインジケータ(indicators)，模擬飛行機器及びゲージ，マップ，地形シミュレーション(terrain simulations)，英数字など）を表示画面１２上に描写する。さらに，各ピクセルは，色成分（例：赤，緑又は青（ＲＧＢ値），又はこれらの組み合わせ）を表示又は放射(displaying or radiating)することができる。
【００５１】
各表示システム１０では，専用のシンボル生成器，すなわち制御器(symbol generator or controller)１６が，計算された画像化データ(imaging data)を生成し，出力する。計算された画像化データは，それぞれの又は対応する表示画面１２で適切なピクセルを光らせ，それによって前記表示器上に対象とする画像を生成するために使用される。画像化データは，センサ測定値及び他の入力データ等から，制御器１６によって導き出され又は計算される(derived or calculated)。入力データは，複数の，航空機及び環境のセンサ若しくは入力又は他の航空機システムから得られる。これらは，ここでは，集合的に，センサ又はセンサ列(sensors or sensor bank)１８として参照される。センサ又はセンサ列１８は，動的に変化する飛行制御，遠隔計測，大気，位置及び他の航空機及び環境の状態の情報の現在値の確認又は「読み取り」のために航空機の周り及び全体に配置される。
【００５２】
飛行制御読み取り及びセンサシステムは，一例では，姿勢方位基準システム（ＡＨＲＳ）データ；高度，方向及び制御（ＡＤＣ）データ；ナビゲーショナル（ＮＡＶ）データ；自動方位測定機（ＡＤＦ）データ；全地球測位システム（ＧＰＳ）データ及び装置；航空機インターフェースユニット（ＡＩＵ）データ及び装置；交通警報及び衝突防止システム（ＴＣＡＳ）データ及び装置；機能強化型地上接近警報システム（ＥＧＰＷＳ）データ及び装置；飛行管理装置（ＦＭＳ）データを含むが，これらに限定はされない。
【００５３】
図１に示すように，表示システム１０は，１つ以上の従来型の予備的な又は付加的な機械式ゲージ又は計器（例：姿勢インジケータ(attitude indicator)２１，高度インジケータ(altitude indicator)２２及び対気速度インジケータ(airspeed indicator)２４）を含んでもよく，これらに近接して配置されてもよく，これらと共に使用されてもよい。
【００５４】
複式表示システム１０Ａ及び１０Ｂは，制御器１６Ａが表示画面１２Ａ（例：操縦士ステーション）上に画像をレンダリングさせる(rendering of images on display screen 12)ためのデータを提供し，同様の制御器１６Ｂが表示画面１２Ｂ（例：副操縦士ステーション）に画像をレンダリングさせるためのデータを提供するように，同時に稼働させる。
【００５５】
後でより詳しく説明するが，’５５８システムの経路設定機能又は能力(routing function or capability)によって，一方の制御器からのデータを何れか一方又は両方の表示画面に表示させることができる。これによって，制御器１６Ａ，１６Ｂの一方が機能不全又はそれ以外の部分的若しくは全体的な故障の場合に，他の又は残りの稼動している制御器が同時に両方の表示画面１２Ａ及び１２Ｂに画像化データを提供することができる。この特徴は，図１に示されており，制御器１６Ａ，１６Ｂのそれぞれが，両方の表示画面１２Ａ，１２Ｂと通信しているところが示されている。
【００５６】
ここで，図２を参照すると，各シンボル生成器，すなわち制御器１６は，従来型のＰＣＩバス３６を介して互いに通信可能な，入出力プロセッサ３０，比較器(comparator)プロセッサ３２及びレンダリングコンピュータ３４を含んでいる。この開示から明らかなように，パーソナルコンピュータ産業で一般に使用されている従来型のバス設計を使用することは，レンダリングコンピュータ３４を含む図２に示すようなシステムの種々の構成要素(components)間のデータ転送相互接続に容易に対応できるという点で，’５５８システムとの関係において特に利点がある。
【００５７】
入出力プロセッサ３０は，航空機センサ１８からのシリアルデータの受信又は読み取りを行い，読み取ったデータは，比較器プロセッサ３２及びレンダリングコンピュータ３４がＰＣＩバス３６を介してアクセスできるように，入出力プロセッサ３０のストレージバッファ(storage buffer)に配置される。’５５８システムでは，入出力プロセッサ３０は，モトローラ８２４０マイクロプロセッサを組み込むか又は利用し，３２個の個別の入力と８個の個別の出力を有し，センサ１８，比較器プロセッサ３２，レンダリングコンピュータ３４及び表示画面１２Ａ及び１２Ｂとデータ通信を行う。
【００５８】
入出力プロセッサ３０は，非常に徹底的なＦＣＣ検証及び有効性試験(FCC verification and validation testing)に耐えることが予期される。これは，つまり，当該技術分野及び航空計器産業では周知なように，全てのハードウエア及びソフトウエア経路及び指令(pathway and instruction)が，入出力プロセッサ３０が稼動中に曝されることが予測される全ての範囲のデータを用いて試験されることを意味する。
【００５９】
例えば既知のＩＥＥＥ４２９バスアーキテクチャー(bus architecture)を用いて実装されたパラレルポートバス３８は，冗長性が与えられ（provided for redundancy），ＰＣＩバス１６が一時的に又は部分的にエラー状態になるか又は故障した (temporary or partial error  condition or failure)場合にシステム１０の制御器の構成要素間の通信能力の継続を保証する(assure continued communication ability)。電源２８も，システムの一部として又はシステムと共に利用されるように提供され，入出力プロセッサ３０，比較器プロセッサ３２及びレンダリングコンピュータ３４に動作電力(operating power)を供給する。
【００６０】
図３に，入出力プロセッサ３０のブロック図を示す。インターフェース構成要素（例えば，１つ以上の集積回路チップの形態のもの）４２は，マイクロプロセッサ４６の制御下でＰＣＩバス３６及びパラレルポート３８を介して，入出力プロセッサ３０への，及び入出力プロセッサ３０からのデータを比較器プロセッサ３２及びレンダリングコンピュータ３４に伝達する。処理変数は，ＥＥＲＯＭ及びＥＣＣＲＡＭメモリ４４に格納される。
【００６１】
操縦席に配置されたＬＣＤ表示器１２への表示のための画像化データは，レンダリングコンピュータ３４によって生成される。レンダリングコンピュータ３４は，実質的に従来型の単一ボード及びＰＣＩバスで実装することができる，いわゆるＩＢＭ互換型コンピュータであり，図４に示すように，ビデオ送信器５２と高速画像ポート（ＡＧＰ）インターフェース５４に繋がったグラフィックスプロセッサ５０を有している。
ビデオ送信器５２は，選択されたデータ試験点(data test points)（ここでは，「光点(points of light)」と呼ぶ。）との比較のため，及びレンダリングされたデータを表示画面１２上に画像化するために，レンダリングされたビデオデータを比較器プロセッサ３２に提供する。
【００６２】
単一ボードレンダリングコンピュータ３４は，マイクロプロセッサ（例：インテルペンティアムＩＩＩ又はペンティアムＩＶマイクロプロセッサ，又はモトローラ７５０マイクロプロセッサ）５６を含んでおり，本質的に，既製の，市販の，従来型のマザーボードをペースにしたパーソナルコンピュータである。つまり，グラフィック的にレンダリングされた航空計器及び動的な航空機動作データ及び情報の画像化のためであることが明示されて製造された特注の構成要素で特別設計及び構成されたコンピュータではない。
【００６３】
グラフィックスプロセッサ集積回路チップ又は構成要素（及び任意的にその関連するサポートチップ及び／又は構成要素）は，コンピュータマザーボードに取り付けられた，取り外し可能なメザニン(mezzanine)カードにマウントすることができる。このため，新たな改良された設計及び機能を有するグラフィックスプロセッサが入手可能になったとき，互換性を保った状態で容易に，グラフィックスプロセッサ５０を交換することができる。
【００６４】
’５５８システムのグラフィックスプロセッサは，２４ビットのカラーピクセルワード出力（つまり，青，赤及び緑に８ビットずつ）を提供する。その出力は，（クロック信号と共に）パラレルからシリアルへの変換器に，その後に表示器１２に供給される。単一ボードレンダリングコンピュータ３４は，所望の画像を生成し，表示器上に配置するための全てのデータ処理（表示されるデータ及び画像のスムーズなグラフィック表示を生み出すのに必要なアンチエイリアシング計算も含む。）を行う。
【００６５】
’５５８システムのキーは，実質的に従来型の，市販の，既製のものであり，市場で比較的低価格で容易に入手可能であり，定期的に及び頻繁に更新及び改良され，強力なマイクロプロセッサ及びグラフィックスプロセッサ及び支援チップセット（supporting chip sets）を用いているレンダリングコンピュータ３４の機能と用途（provision and use）である。この機能と用途とは，表示器１２に配置される，動的に変化する，プロセッサ集約型の，十分にアンチエイリアシングされた画像を生成することである。この画像は，航空機を操縦し，動作特性，航空機やその動作環境に関係する他の必須の情報の途切れのない状況認識を維持する航空機乗組員が利用し，信頼することができるものである。
【００６６】
このようなハードウエア（例：強力で低価格なペンティアムベースの単一ボードコンピュータ）を利用することができ，新たな，より強力で能力のあるこのようなプロセッサが市場で入手可能になったときに少なくともそのグラフィックスプロセッサを定期的に更新することができることは，特注構成及び設計されたグラフィックスプロセッサ及び表示レンダリングサブシステム等の航空機表示システムを使用する場合と対比すると，非常に大きな利点がある。これらの特注設計されたプロセッサは，極端に開発コストがかかり，既に使用されているものの何倍もの能力を有する新たなプロセッサの設計及び実装をサポートする技術が継続的に定期的に進歩しているにも関わらず，一旦インストールされると変更されることは稀である。
【００６７】
’５５８システムは，表示器１２への表示のためにレンダリングコンピュータによって生成される情報の完全性，妥当性，信頼性，精度を，関連する比較器プロセッサ３２を使用して継続的に保証するように稼動するシステムを提供する。レンダリングコンピュータ３４に比べて，比較器プロセッサ３２は，特注設計をベースとすることが好ましく，航空機データのグラフィック的レンダリング表示システムに要求される最も厳しい試験及び試験手順を用いてＦＡＡによる認可を十分に受けることが意図される。
【００６８】
このレベルのＦＡＡ認可試験は，一般に，修正条件決定網羅(modified condition decision coverage)（ＭＣＤＣ）として言及される。’５５８システムに従って，レンダリングコンピュータ３４によって生成される表示データの信頼性の確認は，比較器プロセッサ３２によって提供される。
比較器プロセッサ３２は，レンダリングコンピュータ３４によって生成されるグラフィック的にレンダリングされた情報が表示器１２上で画像化される前に，レンダリングコンピュータの表示データの意味のある部分集合を動作中に検証し（operatively verify），これによって，レンダリングコンピュータ３４の現時点で及び継続的にエラーのない動作及び信頼性(current and continued error-free operation and reliability)を動的に保証する。
検証プロセスに曝される表示データ（これらのデータ点は，「光点(points of light)」として言及されることがある。）の部分集合(subset)は，特に，表示データの画像パラメータの意味のある断面と集合を定義し（define a meaningful cross-section and set of the display data image parameters），これによって，対象とするように，エラーのないデータ信頼性の進行中の確認（the intended ongoing confirmation of error-free data reliability）を達成し，かつ保証するように選択される。
【００６９】
比較器プロセッサ３２に対してハイレベルなＦＡＡ認可を取得することによって，レンダリングコンピュータ３４に対する達成不可能なほどハイレベルなＦＡＡ認可の必要性は，回避される。
【００７０】
この構成の利点は，レンダリングコンピュータ３４と比較して，特注設計の比較器プロセッサ３２のハードウエア及びソフトウエアが，（ハードウエア面とソフトウエア面の両方に関して）比較的シンプルな構成であり，比較器プロセッサ３２に対する最も厳しいＦＡＡ認可手順を満たすのに必要とされる時間と労力が，レンダリングコンピュータの対応する認可に必要とされるもの（’５５８システムのレンダリングコンピュータ３４のこのようなＦＡＡ認可がどんな状況でも達成できるとする仮定する。）よりも，けた違いに少ないことである。
【００７１】
さらに，比較器プロセッサ３２は，いわゆる光点のみに対する表示データの処理及び生成に動作可能である。従って，一旦認可され，航空機内にインストールされると，比較器プロセッサ３２は，レンダリングコンピュータ３４（又はレンダリングコンピュータ３４の少なくともグラフィックスプロセッサ５０又はサブシステム）が新たに入手可能な，及び／又はより強力又は能力がある技術及びチップ設計を利用するためにグレードアップ又は交換されたときに，修正又はグレードアップ又はその以外の方法での変更又は交換が必要ない。
【００７２】
比較器プロセッサ３２のデータ検証機能は，選択される光点と，レンダリングコンピュータ３４によって生成される対応する表示ピクセルに対する表示データとの比較による。従って，レンダリングコンピュータ３４の／に対する（of of to the rendering computer 34 ）グレードアップ又は交換によってレンダリングコンピュータ３４の処理能力及び／又は機能が強化された場合でも，比較器プロセッサ３２のデータ検証機能は，レンダリングコンピュータの表示データの十分な検査を継続する。
【００７３】
比較器プロセッサ３２は，レンダリングコンピュータ３４よりも著しく単純化されているが，この単純化は，多くの要因が関与した結果である。
第１に，比較器プロセッサ３２は，所定の有限数の表示点（光点）のみに対する表示データを処理及び生成するのに動作可能であり，そのハードウエア及びソフトウエアは，同様に，制限された処理動作用に特注設計及び構成されている。
レンダリングコンピュータ３４は，表示器１２上の全てのピクセル位置のそれぞれで，グラフィック表示のための色及び強度データを生成しなければならないが，これとは違って，比較器プロセッサ３２は，限定された所定数の表示ピクセルに対する色及び強度データを生成するのみである。
【００７４】
例えば，１０２４×７６８の解像度を有する９×１２インチのフラットパネルＬＣＤ（液晶表示器）に対しては，レンダリングコンピュータ３４は，約８００，０００ピクセル用の画像データを提供し，毎秒１００回画像データを更新しなければならない。一方，比較器プロセッサ３２が各表示更新間隔の間に表示データを生成する必要がある光点の数は，好ましくは，数百ピクセルのオーダーである。
【００７５】
さらに，比較器プロセッサ３２は，表示器１２のフィールドのところどころに(about the field of display 12)選択的に設置された有限数の選択された光点のみに対する表示データを動作可能に計算する。従って，比較器プロセッサ３２が光点の表示データを計算をする際に，比較器プロセッサ３２がアンチエイリアシング処理を行うことが不要である。
アンチエイリアシング処理ルーチンは，非常に複雑であり，プロセッサ集約的である。比較器プロセッサ３２でのアンチエイリアシング処理を省略することにより，特注設計されたハードウエア及びソフトウエアの構成及び動作が大幅に単純化される。
【００７６】
’５５８システムでは，第２コンピュータ（つまり比較器プロセッサ３２）は，同様にＰＣＩバス３６に接続される。比較器プロセッサ３２は，入出力プロセッサ３０から，レンダリングコンピュータ３４と同じセンサ入力及びデータを受け取るが，レンダリングコンピュータ３４と比べると，データ生成の集約度及び要求度がかなり低い（significantly less intensive and demanding data generating requirements）。
レンダリングコンピュータ３４は，航空機乗組員が航空機を操縦する際に頼りにする，アンチエイリアシングされた，英数字的及びグラフィック的に示された全ての情報を表示器１２上で画像化するのに必要なデータを生成することが要求される。一方，比較器プロセッサ３２は，レンダリングコンピュータ３４によって生成される表示データの精度を検証するための試験又は完全性検査点（test or integrity check points）として使用される，限定数（例：１００〜３００程度）の特定のデータ点のみに対する表示データを生成する。
【００７７】
’５５８システムでは，これらの「光点」は，表示フィールドの全体に渡る位置に配置された点の代表的な集合と一致するように選択されることが意図されている。前記表示フィールドでは，重要な航空機及び環境及び状況パラメータ及び示度（indications）に対するデータが，表示器１２の各周期のリフレッシュ毎に画像化される
【００７８】
選択された光点には，１つ以上の画像パーツ（例：グラフィック画像化された航空計器及びゲージ等の英数字で示された情報，グラフィック的に定義されたポインタ及びその他のインジケータライン(indicator lines)；数値目盛り(numeric scales)のグラフィックライン及び／又は英数字；グラフィック画像化されたマップ又はチャートのライン又は特徴部の一部；及びその他の動的に更新される表示要素）に対するレンダリングコンピュータのデータによって作動される（activated）複数の表示ピクセルが含まれることが望ましい。
【００７９】
光点の中には，表示フィールドの所定の静的な（又は，より変化の頻度が低い）部分（例：グラフィック表示された航空計器の境界又はその他のほぼ静的な表示特徴部又は要素の上／に沿った（on or along）部分）に対応して選択されるものがあってもよい。
【００８０】
選択された光点は，全体として（又は少なくとも大部分において）表示器１２上の特定の，固定された，変化しない，所定のピクセル位置に対応するものではない。むしろ，選択された光点は，主に，表示画像が繰り返しリフレッシュ又は更新されたときに，表示フィールド内でのピクセル位置が頻繁に又は時々変化する特定のデータ表示要素を特定するものである。
例えば，グラフィック画像化された対気速度インジケータの回転可能なポインタ上に３つの光点（２つの端と，ポインタの長さ方向に沿った等距離位置若しくは中央又はその他の所定の位置に対応する。）を定義することができる。ポインタの位置又は回転された方向(position or rotated orientation)は，対気速度の変化に伴って変化し，これら３つのデータ点が画像化される特定の表示ピクセル位置（display pixel locations）は，同様に変化する。
【００８１】
同様に，あるデータが英数字で表示される場合，各英数字上の所定の数の位置を光点として選択することができる。これらの選択された英数字データ点の表示ピクセル位置は，英数字の変化に伴って変化する。
【００８２】
航空機高度が表示器１２上の特定の位置に英数字を用いて表示される場合，グラフィック的に定義された数字「７」用の最下位桁(least significant digit)の選択された光点（例：端の２点と，足が交わって結合される点）は，常に同じ表示ピクセル位置に表示されるが，これらの光点の表示ピクセル位置は，数字が例えば「３」に変化するときに変化するであろう。このとき，光点の指定は，端の２点と，２つの弧セグメント（segment）が交差する点になる。
【００８３】
また，数字「３」のカーブした弧セグメントに沿った１つ以上別途選択された点も，その数字用の光点として定義することもできる。この場合，例えば英数字の精度を検査するために利用される光点の数が，表示される特定の数字の関数として，表示フィールドの更新毎に変化する。
【００８４】
表示器１２上に画像化されるデータの少なくとも一部が画面更新又はリフレッシュの度に変化するので，’５５８システムを実施する際に用いられる光点の正確な数は，レンダリングされる表示フィールドをスキャンする度に変化してもよい。
【００８５】
図５を参照すると，比較器プロセッサ３２は，ビデオ比較器ゲートアレイ７４と一対のビデオ送信器７２（各送信器７２は，表示器１２Ａ，１２Ｂ用である。）に接続されたビデオ受信器７０において，アンチエイリアシングされたグラフィック画像化データをレンダリングコンピュータ３４から受け取る。上述のように，比較器プロセッサ３２によって生成された各光点は，３つの８ビット（赤，緑及び青に対してそれぞれ１バイト），全部で２４ビットで構成することができる。
【００８６】
光点データビット(point of light data bits)は，マイクロプロセッサ７８に繋がったＦＩＦＯスタック７６に格納される。ＦＩＦＯ７６に格納される各光点に対するデータは，３つの８ビットＲＧＢカラーバイトと，光点が表示される表示画面ピクセル位置（display screen pixel location）を特定するクロッキングデータ(clocking data)を含む。
クロッキングデータは，光点のカラーデータ(color data)と，レンダリングコンピュータ３４によって生成される対応する画面表示位置(screen display location)用のカラーデータとの比較の同期を取るために利用される。光点用のデータバイト(data bytes)は，表示画像データが表示器１２に提供されたときに表示器１２上にレンダリングされる順序でＦＩＦＯ７６にロードされる。このレンダリングは，例えば表示フィールドの各水平トレースラインを順にスキャニングするか，これを横切ってトレースすることによって行われる。
【００８７】
図６に示すように，２４ビットカウンタ８２は，クロック及び垂直同期信号をビデオ受信器７０から受け取る。これらを用いて，２４ビットカウンタ８２は，レンダリングコンピュータが生成した画像化データが表示される表示器１２上での位置（つまり，スイープアドレス）を特定する。
ビデオ受信器７０からのクロック信号は，表示器１２の完全な画像化スキャンを集合的に定義するアドレス位置のそれぞれに渡って(through each of the address locations that collectively define a complete imaging scan of the screen display 12)，カウンタ８２を繰り返し稼動させる。このとき，２４ビット比較器８４は，現在アドレス(current address)をカウンタ８２から受け取り，ＦＩＦＯに格納されている次に入手可能な光点のデータの対象とする表示アドレスをＦＩＦＯ７６から受け取る。
【００８８】
これら２つのアドレスが一致すると，比較器８４は，カラー比較器８８への「適任者 (qualifier)」出力を有効にする。次に，カラー比較器８８は，現在の画面表示位置アドレスに対する，レンダリングコンピュータ３４によって表示器１２への出力のために生成されたＲＧＢカラーデータと，比較器プロセッサ３２によって生成され，ＦＩＦＯ７６に格納された光点データとの比較を行う。
【００８９】
つまり，カウンタ８２がＦＩＦＯスタックの先頭にある次に入手可能な光点データの画面表示位置のアドレスを保持していると比較器８４が判断すると，比較器８４は，レンダリングコンピュータが生成したビデオ受信器７０からのカラーデータと，ＦＩＦＯスタック７６の先頭に格納された光点のカラーデータとをカラー比較器８８に比較させる。
試験アドレスカウンタ８６は，ＦＩＦＯに格納されている次の光点用のアドレス及びカラーデータが比較器８４でのアドレス比較とカラー比較器８８でのカラーデータ比較のためにスタックの先頭に配置されるように，ＦＩＦＯ７６の配列を行う。カウンタ８２が，レンダリングコンピュータの画像化データの画面データアドレス全体の順序付け（sequence through the screen data addresses）を継続する。
【００９０】
’５５８システムによると，カラー比較器８８は，同一の画面表示ピクセル位置に対して，一方では比較器プロセッサ３２によって，他方ではレンダリングコンピュータ３４によって生成されたカラーデータの３つ（つまり，赤，緑及び青）の８ビットバイトのそれぞれの２つの最上位ビット（two most significant bits）（ＭＳＢｓ）のみの比較を行うことができる。
【００９１】
このような各カラー情報（each color information）の一部のみの比較は，適切であり，レンダリングコンピュータのデータの信頼性の評価として意味がある。なぜなら比較器プロセッサ３２によって生成されるピクセルカラーデータは，レンダリングプロセッサ３４によって出力される画像化データとは違って，アンチエイリアシングされていないからである。
【００９２】
何れの所定の表示点すなわちピクセル位置（any given display point or pixel location）においても，表示のために最初に計算されたデータのアンチエイリアシング（前記所定のピクセル位置に隣接したピクセルの選択的な作動(actuation)と，前記所定のピクセル位置の強度（つまり，カラー値(color value)）の対応する減少により結果的に生じるグラフィック画像をスムーズにすること。）により，前記所定のピクセル位置の強度は，３つのカラーバイトの１つ以上おいて，最初に計算されたエイリアシングされたカラー値から３／４（つまり，７５％）減少する
【００９３】
結果的に，少なくとも，所定の画面表示ピクセル位置に対して，レンダリングコンピュータ３４と比較器プロセッサ３２のそれぞれによって生成された３つ（赤，緑及び青）のカラーデータバイトのそれぞれの２つのＭＳＢが同一であるということが決定されれば，そのピクセル位置に対するレンダリングコンピュータの画像化データが信頼できると言える。
【００９４】
上記例では，レンダリングコンピュータ３４によって生成された画像化データの信頼性を評価する際に各カラーデータバイトの２つのＭＢＳのみの比較を行ったが，カラーデータバイトのより多くのビットを比較に用いてもよい。一例では，各カラーデータバイトの４つのＭＳＢを比較してもよい。
【００９５】
採用されるアンチエイリアシングアルゴリズム又は方法又は特性又は他の関連する観点又は要因に基づいて必要又は適切であれば，対応するレンダリングコンピュータデータの信頼性を決定するためのカラーデータ比較結果の評価方法は，適切に修正してもよい。
【００９６】
このような修正に対応するために必要な又は望ましい，種々の要素，構成要素及びサブシステムについての変更，及び／又は，これらの相互接続や動作に関する変更，又は比較を行うための処理ステップや比較の成功又はエラー状態(a successful comparison or an error condition）を特定するための処理ステップに関連した変更は，当業者の通常の能力の範囲内であると言える。
【００９７】
レンダリングコンピュータ３４によって生成され，ビデオ受信器７０にシリアルに供給された画像化データが，カラー比較器８８によって，比較器プロセッサ３２によって生成されてＦＩＦＯ７６に格納された光点データと対照して検証され，検証が成功であったとき，レンダリングコンピュータのデータは，対象とする画像を表示器１２上に生成するために，ビデオ受信器７０からビデオ送信器７２を通って表示器１２上に導かれる。
【００９８】
ビデオ受信器７０は，レンダリングコンピュータ３４からのシリアルの画像化データをパラレル形式に変換する。次に，ビデオ受信器７０は，選択された（つまり，光点）位置に対してバッファされたＲＧＢデータを提示するために，パラレル形式に変換されたデータを比較器アレイ７４にバッファし，さらに，画面表示フィールド画像全体に対してバッファされたＲＧＢデータを提示するために，パラレル形式に変換されたデータをビデオ送信器７２にバッファする。ビデオ送信器７２は，レンダリングされたパラレルＲＧＢデータをシリアル形式に変換し，それを個々の表示器１２に導く。
【００９９】
一般に，通常の状態では，ビデオ送信器７２の１つだけがレンダリングコンピュータの画像化データでそれぞれの表示器１２を操作するのに動作する(be active)。しかし，比較器プロセッサ３２は，必要又は所望の場合に，航空機にある２つの表示システムの１つのレンダリングコンピュータ３４によって生成された画像化データが，レンダリングコンピュータ３４のそれぞれのビデオ送信器７２を介して表示器１２Ａ，１２Ｂの両方を同時に操作するのに使用可能なように，構成してもよい。これは，例えば，後述する他のシンボル生成器１６の故障又はエラー状態が検出されることによって，適切又は必要になることがある。
【０１００】
カラー比較器８８によって行われる，特定の画面表示ピクセル位置に対するカラーデータ比較がレンダリングコンピュータ３４と光点のデータが同じでないか，又は差異が所定の範囲内であれば比較が成功であると予め定めている場合にはその差異の範囲内ではないと決定されると，比較の失敗又はエラー信号が，生成され，比較器プロセッサ３２のマイクロプロセッサインターフェースに提供される。
【０１０１】
’５５８システムは全ての比較の失敗を記録してもよいが，システムは，この失敗がセンサデータ又はデータ計算における一時的な又は再発しないものなのか，それとも，表示器１２上での画像化のためにレンダリングコンピュータ３４によって生成されているデータがひどく疑わしく，信頼できないものにするシステム的な又は継続的な故障を示すものであるかを決定するのに十分な時間の間検出された比較の失敗に対する次のアクション（例：エラーを航空機乗組員に報告すること）が遅れることがある。
【０１０２】
この遅れは，例えば比較の失敗が，同じ光点データ位置において，所定回数以上の表示更新サイクルにおいて特定されるかどうかを決定することによってもたらされる。表示器１２は，例えば毎秒１００回のオーダーで更新されるので，効果的なエラーの評価を可能にするために各画面表示位置に対するカラーデータ比較の結果を十分な回数の連続した表示更新の間注目しても，航空機を危険にさらしたり，又はレンダリングコンピュータのデータが信頼できないことを示す故障イベントの通知を受け入れがたいほど遅延させたりすることがない。
【０１０３】
一例では，特定の光点の画面位置に対する５回の連続したカラーデータの比較の失敗を特定すること（これには，わずか０．０５秒のオーダーの期間のみが必要である。）は，特定の実施形態では，比較の失敗が繰り返し行われる光点位置を含むレンダリングコンピュータのデータの信頼性の無さを示すのに十分であると判断される。このとき，エラー信号が，生成されてもよく，視覚的なエラー表示が，シンボル生成器１６によって駆動される表示器１２の１つ以上に示されてもよい。エラー表示は，任意的に，航空機乗組員に明らかであろう別の方法（例：聴覚的警告(audible alarm)）で示されてもよい。
【０１０４】
エラー表示は，何れの適切な方法で表示器１２に視覚的に示されてもよい。これは，設計の選択の問題である。
検出されたデータのエラーに関連したグラフィック表示の部分又は画像化されたゲージ又はインジケータを修正又は上書きすることによって，その表示が不正確であるか，不正確であるかも知れないということを示すことができる。修正又は上書きは，例えば，大きな「Ｘ」，「失敗」，「エラー」といった記号を表示部分又は画像化されたインジケータの一面に又はこれを横切ってレンダリングすることによって，又はその色を通常のものとは変えることによって，行うことができる。
【０１０５】
グラフィック画像化された対気速度インジケータでの１つ以上の光点の位置に対してレンダリングコンピュータ３４が生成した表示データで検出されたエラーは，表示器１２上のグラフィック表示の対気速度インジケータの位置に大きな「Ｘ」をレンダリングすることによって表示することができる。システムは，自動的に又は操縦士若しくは操作者との対話（interaction）に応答して，エラーが検出された制御器１６によって生成された画像化データを用いた表示器１２へのインジケータ画像の表示を中止し，表示器１２上のインジケータ画像を別の操縦席表示システムの制御器１６によって生成された画像化データと置換してもよい。この後は，同一のシンボル生成器１６が表示器１２Ａと１２Ｂの両方に対するインジケータ画像のための画像化データを供給する。
【０１０６】
別の実施形態では，視認可能な失敗表示（failure indication）を有している「失敗(failed)」インジケータのグラフィック画像は，信頼できないデータを受け取った表示器１２上に維持してもよい。この場合，操縦士と副操縦士の両方が，本発明の航空機複式飛行パネル表示システムの他方の表示器１２上にある，計器の表示を見て，その表示に頼ることができる。
【０１０７】
さらに，レンダリングコンピュータ３４の一方が生成したデータの何れの部分集合にエラー又は失敗が検出されると，エラーを生じさせたレンダリングコンピュータ３４からのデータが以前に供給された表示フィールド画像全体を，別のレンダリングコンピュータ３４が生成した画像化データと置換するようにしてもよい。これは，設計又は操作者の選択の問題である。
【０１０８】
’５５８システムでは，グラフィック画像化されたデータの完全性及び信頼性が向上する。これは，比較器プロセッサ３２が，従来のシステムと比べて，比較的単純であることに起因する。なぜなら，より単純な動作コード（operating code）は，内在的に，より信頼性が高いからである。しかしながら，図７〜１０を参照して後述するように，本発明によると，完全性及び信頼性がさらに向上する。
【０１０９】
’５５８特許のシステムのキーは，航空機飛行情報グラフィック表示システムの最初に検討された用途で実施されているように，表示システムを２つの基本的な機能部分に動作分割（operational division）を行うことである。一方（レンダリングコンピュータ３４）は，表示の入手可能性と信頼性に責任を有し，他方（比較器プロセッサ３２）は，表示の完全性を提供又は保証する。
【０１１０】
ＦＡＡは，航空機の第１飛行表示システムは，機能喪失の可能性が比較的低い現在のシステムに匹敵する入手可能性（つまり，信頼性）を有さなければならないということを要求する。言い換えると，システムは，航空機を操作する航空機乗組員に対してデータに継続的に提供することを保証するのに十分に信頼できるものでなければならない。この最初のＦＡＡ要求を満たすためには，ソフトウエアは，工業規格ＤＯ１７８ レベルＣで検証されなければならない。工業規格ＤＯ１７８ レベルＣは，ソフトウエアが適切に機能し，ソフトウエアコードの全てが試験中に実行されるということが保証されるように，ソフトウエアが，文書化された試験を受けなければならないということを要求する。
【０１１１】
ＦＡＡは，航空機の第１飛行表示システムは，特定のレベルの完全性を満たさなければならないことを要求する。つまり，システムが誤解を招き易い又は予告なしの不正確な情報を全く出力しないことが証明されることが要求される。この第２のＦＡＡ要件の充足を証明し，記録に残すのに必要な認可前の試験が，システム入手可能性の第１要件を満たすために要求されるものよりもさらに厳しいということは理解されるであろう。
【０１１２】
具体的には，完全性を証明するためには，システムソフトウエアが，工業規格ＤＯ１７８ レベルＡで検証されなければならない。工業規格ＤＯ１７８ レベルＡでは，全ての論理経路が，システムが稼動中に現れることが予測される全てのデータ値を代表する多数の値で試験されなければならない。これは，一般に多数条件決定網羅(multiple condition decision coverage)（ＭＣＤＣ）と呼ばれている。さらに，全てのハードウエアが，同等のパフォーマンスを示さなければならない。システムハードウエアの歴史的な発展又は継承物（heritage）が完全に文書化されなければならない。
【０１１３】
レンダリングコンピュータ３４は，動作時に（operatively）表示入手可能性に対してのみ責任を有する。従って，レンダリングコンピュータ３４は，必要なＦＡＡ認可を得るために工業規格ＤＯ１７８ レベルＣ規格を満たすのみよい。このため，レンダリングコンピュータ３４として，比較的複雑な，市販されている，既製のコンピュータシステムを使用することが許容される。既製のコンピュータシステムは，最初に利用されるときにも，その後にときどき新たに入手可能になった，向上した構成要素及び能力等を有するもので更新されるときにも，工業規格ＤＯ１７８ レベルＣ規格に効率的に及び経済的に検証することができる。
【０１１４】
ＦＡＡ認可を得るために，より厳しくない工業規格ＤＯ１７８ レベルＣ試験のみを必要とするレンダリングコンピュータ３４を使用することは，システムが，進歩したハードウエア及びソフトウエアを利用することを可能にする。このようなハードウエア及びソフトウエアは，より高められた表示機能を提供し，表示システムが最初に設置された後に，向上した構成要素及びサブシステム等が表示システムの周期的に市販されると，簡単にグレードアップすることができる。
【０１１５】
一方，’５５８システムでの表示完全性は，ＦＡＡ認可を得るためにＤＯ１７８ レベルＡ規格で検証されなければならない比較器プロセッサ３２によって提供され，保証される。従って，比較器プロセッサ３２は，一般に，厳しく，広範で，時間及び費用がかかる試験及び文書化を受けなければならない特注設計ハードウエア及びソフトウエアを必要とするであろう。
【０１１６】
しかし，比較器プロセッサ３２は，表示器１２に画像を表示するために利用される多量のデータのうちの比較的小さな部分集合のみを，動作中に（operatively）生成し，レンダリングコンピュータ３４の出力と比較する。また，さらに，比較器プロセッサ３２は，生成するデータのアンチエイリアシング処理を行う必要がない。これら２つの理由により，比較器プロセッサ３２の動作（operating）ソフトウエア及びハードウエアは，表示画面又は領域全体のアンチエイリアシングされたグラフィック表示データを生成するのに必要なものよりもはるかに単純化される。その結果，比較器プロセッサ３２のハードウエア及びソフトウエアは，システムの完全性を保証するために，より厳しいＤＯ１７８ レベルＡ規格で試験及び検証することができる。
【０１１７】
さらに，’５５８システムでの比較器プロセッサ３２は，比較表示ピクセル（又はオブジェクト）データの部分集合のみを生成するのに動作するので，レンダリングコンピュータ３４に対する変更，更新又は強化は，一般に，比較器プロセッサ３２の再試験又は再認可を必要又は正当化(warrant)しないであろう。それによって，予期しない又は異常なコスト又は労力無しで，将来の表示システムのグレードアップがさらに容易になる。
【０１１８】
ここで，図７，８及び１０を参照して，本発明の強化されたシステム１０ａを示す。特に，システム１０ａでは，比較器プロセッサハードウエア３２は，好ましく，除去されている。さらに，後述するように，好ましくは，フラットパネル表示システム１０ａは，単一のプロセッサシステム２００で構成されてもよい。プロセッサシステム２００には，完全性検査機能（すなわちＩＣＦ）２０２と，グラフィックスレンダリング機能（すなわちＧＲＦ）２０４が，同一プロセッサ２００に組み込まれている。さらに，現在の好ましいシステム１０ａは，ビデオグラフィックスプロセッサ（すなわちＶＧＰ）２０６も含む。
【０１１９】
図７に好ましく示すように，強化されたフラットパネル表示１０ａは，一体型フラットパネル表示画面２０８（例えば，上述したようなもの），データ集信ユニット（data concentrator unit）（すなわちＤＣＵ）２１０及び表示制御パネル（すなわちＤＣＰ）２１２で構成される。表示制御パネル２１２は，好ましくは，航空機データを一体型フラットパネル表示画面２０８（例：上述した表示画面１２，例えばアクティブマトリックス液晶表示器（例: Exton, PennsylvaniaのInnovative Solutions & Support, Inc.製のもの））に伝達する上述した入力／出力プロセッサカード３０（図３を参照）を含む。
【０１２０】
一体型フラットパネル表示システム１０ａは，好ましくは，図８に示す完全性検査機能２０２とグラフィックスレンダリング機能２０４を実現する１つ以上のマイクロプロセッサからなるグラフィックス生成モジュールに加えて，表示画面２０８とバックライトアセンブリを含む。表示画面２０８は，表示画面１２に関連して説明した型のものであってもよく，Exton, PennsylvaniaのInnovative Solutions & Support, Inc.製のアクティブマトリックス液晶表示器であってもよい。
【０１２１】
好ましくは，一体型フラットパネル表示システム１０ａは，グラフィックスレンダリング機能２０４の誤った行為(misbehavior)が完全性検査機能２０２に影響を与えないように，ソフトウエア分割(software partitioning)を採用する。好ましくは，完全性検査機能２０２は，表示器２０８上にある，正しい位置決め(correct positioning)のための一次飛行データ(primary flight data)に関連した，表示器２０８内にある全ての特徴部(features)を検査する。不一致(discrepancy)が検出されると，好ましくは，エラー(error)が操縦士に伝えられる。
【０１２２】
さらに図８に好ましく示すように，グラフィックスレンダリング機能２０４は，完全性検査機能２０２と同じセンサデータ２１４（例えば，センサ列によって提供されたデータ）で動作し，表示画面２０８上にビットマップ表示を生成するために，共有メモリ２１６を介してセンサデータ２１４に基づいてグラフィック命令（graphical command）をビデオグラフィックスプロセッサ２０６に与える。ビットマップ表示は，表示器２０８上に画像を生成するために従来の方法で駆動可能である表示器２０８の全面に渡る位置に存在する多数の個別にアドレス可能なピクセルによって形成される。センサデータ２１４は，上述したように，好ましくは，センサ列１８を参照して説明した航空機及び環境センサデータの共通の集合(a common set of aircraft and environmental sensor data)に基づいている。
【０１２３】
’５５８システムを参照して説明したように，一般的なＰＦＤ／ＮＤ表示フォーマットは，直感的である。また，このフォーマットは，気象レーダー，ＴＡＷＳ，ＴＣＡＳ及び飛行計画オーバーレイ(overlay)を有する基本ナビゲーション表示マップと共にテープ対気速度及び高度（tape airspeed and altitude）を有する心地のよい表示フォーマットで，操縦士に飛行に関連する全てのデータを提供する。このフォーマットは，通常は，例えば，丸型ゲージのグラフィック表示を含む元来の操縦席のレイアウトの見た目と感覚を厳密に複製するように設計されている。
【０１２４】
本発明の一部ではないが，データ集信ユニット(data concentrator unit)（つまり，ＤＣＵ）２１及び一体型フラットパネル表示システム１０ａは，所望により同じハウジング内で，一緒に用いてもよい。そして，表示制御パネル（つまり，ＤＣＰ）２１２は，表示ベゼル（bezel）に一体化してもよい。さらに，所望により，表示器２０８は，単一の複合表示器の代わりに，多くの表示器に分割されてもよい。この場合，各表示器は，異なる機能を提示し，故障の際の冗長性を提供する。
【０１２５】
図８を参照して既に説明したように，プロセッサ２００の主要な機能は，好ましくは，完全性検査機能２０２とグラフィックスレンダリング機能２０４との２つの構成要素に分割される。そして，現在好まれている単一プロセッサの実施形態では，これらの機能は，同一のプロセッサに組み込まれる。別の実施形態では，本発明のシステム１０ａは，複数プロセッサシステムを採用してもよく，この場合，１つ以上のプロセッサが全機能を実行する。何れの例でも，完全性検査機能２０２は，好ましくは，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６の機能が適切であるかどうか検証するために使用される。
【０１２６】
上述したように，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６は，グラフィックスレンダリング機能２０４によって提供された命令を受け取り，表示画面２０８上に表示されるデジタルビデオ情報を生成する。グラフィックスレンダリング機能２０４は，好ましくは，上述したように，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６を介して表示出力情報を生成するために，センサデータ２１４の共通の集合を使用する。一方，完全性検査機能２０２は，共有メモリ２１６内にあるビットマップデータと対照して試験される，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６によって生成されるピクセルの部分集合を簡素に表現（articulate）するためにセンサデータ２１４を使用する。
【０１２７】
本発明の現在の好ましい実施形態によると，グラフィックスレンダリング機能２０４は，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６に対してレンダリング要求(rendering calls)を生成する。次に，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６は，共有ビデオメモリ２１６内に表示画像を生成する。ビデオメモリ２１６は，好ましくは，動画表示に裂け(tearing)ができることを防ぐために表示フレームのマルチバッファリング(multi-buffering)が可能なように構成される。
グラフィックスレンダリング機能２０４は，共有メモリ２１６内の共通のアドレス空間にマッピングされている(mapped into the common addressing space in the shared memory 216)，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６内へのレンダリングが最後に行われたメモリ位置(memory location)を完全性検査機能２０２に知らせる。
【０１２８】
完全性検査機能２０２は，好ましくは，個々の特徴部に対するピクセル検証マップ(pixel verification map)を生成するために，提供された入力情報を使用する。このピクセル検証マップは，好ましくは，表示画面２０８上の関連するＸ及びＹ位置によって特定される１つ以上の検査ピクセルと，そのピクセルに関連する特定の色とで構成される。完全性検査機能２０２は，好ましくは，ピクセル検証マップを使用し，そのピクセルを，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６によって図８に示すビデオメモリ２１６内にレンダリングされた情報と比較する。図８に好ましく示すように，これは，上記の’５５８システムの説明で言及されるハードウエア比較器（例：比較器３２）を採用する必要なく達成される。
【０１２９】
ビデオグラフィックスプロセッサ２０６は，好ましくは，通常は動画表示用に(for moving displays)作動させるアンチエイリアシングを有効にする。これによって，好ましくは，特に特徴部が表示器２０８上を移動するとき，表示シンボロジ（display symbology）が色遷移点(color transition point)上でスムーズに見える。
【０１３０】
現在好ましいシステム１０ａでは，完全性検査機能２０２は，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６によって描かれたものとの間の不一致(discrepancies)を検出し，出力画像の独立した検証(independent verification of the output image)を提供するために，検査ピクセルすなわち基点（check pixels or fiducials）を処理し，それらをピクセル検証マップと比較する。そうする際に，完全性検査機能２０２は，好ましくは，検査ピクセルの正確なピクセル位置を使用し，ビデオメモリ２１６から関連するカラー情報を直接読み出す。
【０１３１】
所定のピクセル位置に対して読み出されるカラー情報での関連するカラー値は，全精度で（against its full accuracy）（例えば，好ましくは，２４ビットの色の深みで（for a 24-bit depth)）比較されるか，又は結果的に生じるオブジェクトの見た目に影響を与える可能性があるアンチエイリアシング又はその他の描画技術により生成されることがある色オフセット(color offsets)を排除するためにマスクされる。前記マスクは，好ましくは，情報が正しい位置に描かれたことを保証するために，カラーピクセルが存在していることだけを検証してもよい。
【０１３２】
本発明は，現在入手可能なグラフィックスプロセッサ（例えば，回転，並進及び表示バッファ内にマッピング可能な（can be rotated, translated and mapped into the display buffer)レンダリングバッファを有するもの。）によって従来の方法で提供されるタイプのテクスチャーオブジェクト(textured objects)の表示にも役立つ。
【０１３３】
図１０に示すように，ＥＡＤＩのような複雑なオブジェクト（complex objects）に対して，そのオブジェクトの完全ＣＲＣ検査が行われたテクスチャーマップ２２０（complete CRC checked textured map 220）を作成することができる。特別のマーキングすなわちウォーターマーク２２２(special markings or watermarks)は，背景色に近いオブジェクト上に配置される。その色合い（color shades）は，好ましくは，一般的な人間の目には通常は識別できないが，完全性検査機能２０２には検出可能であるようにウォーターマーク２２２と背景との間に色の差が設けられるように選択される。
【０１３４】
例えば，ＡＤＩ背景の青部分では，背景の主要色は，赤＝０ｘ３ｆ，緑＝０ｘ３ｆ及び青＝０ｘｆｆであり，ウォーターマークパターン２２２の色は，好ましくは，赤＝０ｘ４０，緑＝０ｘ４０及び青＝０ｘｆｆにすることができる。このような状況の場合，完全性検査機能２０２は，これらの色は異なっていると判断するが，これらの色は，通常は，一般的な人間の目には同じに見える。従って，ＡＤＩ背景にある特有パターン（unique pattern）２２２が，ピッチ及びロール精度(pitch and roll accuracy)の検査に利用することができる。
【０１３５】
本発明によると，連続フレーム中の画像上の単一ピクセル(a single pixel on the image in successive frames)を検査することによって，いくつかの表示画像を十分に検出することができる。好ましくは，これを達成するために，各フレーム中の画像セグメントの異なる点(a different point of the image segment on each frame)が検査される。画像の周囲(perimeter of the image)を超え，背景色を検出する検査点は，画像の実際の周囲の検出を可能にする。
【０１３６】
一般的な表示器２０８では，いくつかのオブジェクトは，別のオブジェクト上に描かれてもよい。この例では，完全性検査機能２０２は，本発明によれば，好ましくは重なっている(occluding)オブジェクトを分割して凸形状にすることによって，選択されたピクセルに重なるこれらのオブジェクトを追跡することができる。この例では，完全性検査機能２０２の内部状態マシンは，好ましくは，これら凸形状の頂点の方向を合わせるために利用される。
【０１３７】
好ましくは，追跡される点を有する全てのオブジェクトに対して，２つの機能が設定される。１つは，そのオブジェクトの何れかの点が所定領域内にあるかどうかを試験することであり，もう１つは，所定オブジェクト内の何れかの点に，あるオブジェクトが重なっているかどうかを試験することである。点が所定の凸形状領域内にあるかどうかを試験するために，凸形状オブジェクトのそれぞれの面が，好ましくは，試験される。
好ましくは，凸形状オブジェクトの全ての辺が試験された点について右回りを形成する場合は，点は，凸形状の内部にあるか，凸形状によって覆われる。同様に，点が何れかの辺に沿っているか，その辺について左回りである場合は，点は，凸形状の外にある。
【０１３８】
ビデオグラフィックスプロセッサ２０６内でのアンチエイリアシングアルゴリズムの複雑さのために決定的には簡素に表現されていない(not deterministically articulated)複雑画像(complex images)の完全性を検査するために，本発明に従って，統計的な検出方法が採用されることが好ましい。このような状況では，レンダリングされた画像と簡素に表現されたピクセルとの間で，ある程度の数の不一致(mismatch)が通常は予測される。従って，間違った警報(false alarm)がなされる確率を低く抑えつつ，誤解を招くような画像(misleading images)を高い確率で検出することを保証するために，十分な数の点が選択されることが好ましい。
【０１３９】
一例では，複雑画像が１０２４×７６８ピクセル，すなわち７８６４３２ピクセルのアレイを含み，各ピクセルが３つのサブピクセル（赤，緑及び青）を含む場合，前記画像は，好ましくは，現在好まれる複雑画像の統計的検出(statistical detection)によると，１２ビットの情報(１サブピクセル当り４ビット)（従って，４０９６種類の色と強度の組み合わせが提供される。）を含むデータストリームで５０ミリ秒毎にリフレッシュされる。
この好ましいアプローチでは，画像ピクセルの部分集合(a subset of the image pixels)を簡素に表現するために完全性検査機能２０２内で同じ入力データが，使用される。
【０１４０】
一般に，上記例では，１つの光点が正しく現れる確率は，４０９６分の１である。本発明の完全性検査機能２０２によって検査する必要のあるサンプル数を決定する際に考慮するのは，間違ったエラーの確率の最小化である。例えば，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６は，表示された画像上でアンチエイリアシングアルゴリズムを実行するので，高い信頼度で正しい画像が決定できることは保証されない。
【０１４１】
アンチエイリアシングのためにピクセル値の不一致が検出される確率が３０％であり，所定の画像に対して失敗(fail)との報告がなされるのは，３回の連続した不一致の報告が必要であると仮定する。
間違った警報がなされる確率１Ｅ−１７を達成したいとする。正しい画像中の１１個のサンプルが３回連続して不一致になる確率は，０．３＾（３×１１）＝０．５６Ｅ−１７になる。従って，１１個は，許容できる不一致サンプル数であると分かる。
【０１４２】
代わりに，上記例のパターンで２０個のサンプルが検査される場合，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６が不一致パターンを生成し，この不一致パターンが，完全性検査機能２０２によって生成された正しいサンプルに偶然に一致する確率は，１／(４０９６＾２０) ＝０．５７Ｅ−７２である。
この場合，２０個のサンプルのうちの９個が正しい数値に一致する確率は，１／（４０９６＾９）＊２０！／９！＝０．２１Ｅ−１９である。この結果を，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６によって生成されるが，完全性検査機能２０２が検出しない不一致パターンの確率であるとみなすことができる。
【０１４３】
上記例に基づき，２０個のサンプルのうちの９個が正しいときに合格とする基準（a sample size of 20 with a 9 correct pass criteria）は，間違った警報がなされる確率を１Ｅ−１７より小さくしつつ，１Ｅ−１７より良い確率でビデオグラフィックスプロセッサ２０６が生成した画像の正確性を検出する。
上記例では，データリフレッシュレートが５０ミリ秒なのでデータリフレッシュが毎時７２０００回行われる。従って，２０個の光点のうちの９個が正しいときに合格とする基準によると，間違ったエラーがなされる確率又はエラーが検出されない確率は，毎時１Ｅ−１２より良いであろう。
本発明によると，上記例は，小さいサンプルサイズに基づいたエラー検出に信頼性があることを示し，さらに，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６内での種々のフィルタリングアルゴリズムにより，全ての点の検出が可能でない場合には，より大きな数のサンプルを最小限のコレクトパス基準（correct pass criteria）で利用できることを示す。
【０１４４】
本発明のフラットパネル表示システム１０ａの動作を要約すると，完全性検査機能２０２は，航空機データ２１４を受け取り，そのデータのコピーを保持し，同一のコピーをグラフィックスレンダリング機能２０４に与える。グラフィックスレンダリング機能２０４は，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６に命令を送り，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６は，メモリ２１６に配置された表示バッファに画像を生成する。グラフィックスレンダリング機能２０４は，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６が完全性検査機能２０２への現在画像(current image)のレンダリングを完了したフレームバッファのアドレスを送る。
【０１４５】
完全性検査機能２０２は，次に，各画像に対するピクセルの部分集合を生成し，完全性検査機能２０２とビデオグラフィックスプロセッサ２０６の両方が，それぞれのピクセルの集合(respective set of pixels)を生成したとき，完全性検査機能２０２は，完全性検査機能２０２のピクセルと，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６がメモリ２１６内にレンダリングしたピクセルとを比較する。完全性検査機能２０２のピクセルが，ビデオグラフィックスプロセッサ２０６によって描かれたピクセルと一致すれば，完全性検査機能２０２は，表示器２０８へのビデオストリームの継続を許可する。
【０１４６】
上述したように，図８は，本発明の現在の好ましい，ハードウエア比較器３２が省略されたシステム１０ａを示す。一方，図９は，図８に示すシステム１０ａの別の実施形態を示す。この実施形態には，ハードウエア比較器３２ａが含まれており，ハードウエア比較器３２ａは，完全性検査機能２０２ａから送られた画像ピクセルの部分集合と，ビデオグラフィックスプロセッサからのビデオ画像とを比較し，全ての不一致を完全性検査機能２０２ａに報告する。
【０１４７】
このアプローチは，ハードウエア比較器３２ａを採用しない，図８に関して説明されたアプローチとは対照的である。その他の点については，システムの種々の部分は，同じであり，同様の符号が付されている。
【０１４８】
図１−６に関連した上述したように，本発明のシステムの種々の構成要素には，従来の市販の多目的コンピュータシステムハードウエアが採用可能であることに，注目すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】米国特許第６，６９３，５５８号からの，複式航空機操縦席表示システムを形成する一対のフラットパネルグラフィック表示システムのブロック表示である。
【図２】図１のシステム用のシンボル生成器アーキテクチャーのブロック図である。
【図３】図２のシステムの入出力プロセッサのブロック図である。
【図４】図２のシステムのグラフィックスレンダリングコンピュータのブロック図である。
【図５】図２のシステムの比較器プロセッサのブロック図である。
【図６】図５の比較器プロセッサのビデオ比較器アレイのブロック図である。
【図７】本発明の現在好ましい改良されたシステムのブロック表示である。
【図８】本発明による，ソフトウエア比較器を採用している，図７のシステムの機能ブロック図である。
【図９】ハードウエア比較器を採用している，図８に類似した，機能ブロック図である。
【図１０】ウォーターマークを有するＡＤＩ背景を有する，本発明による，表示の一例である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０：表示システム  １０ａ：改良された表示システム  １０Ａ：第１表示システム  １０Ｂ：第２表示システム  １２：表示器  １６：制御器  １８：センサ又はセンサ列  ２１：姿勢インジケータ  ２２：高度インジケータ  ２４：対気速度インジケータ  ２８：電源  ３０：入出力プロセッサ  ３２：比較器プロセッサ  ３２ａ：比較器ハードウエア  ３４：レンダリングコンピュータ  ３６：ＰＣＩバス  ３８：パラレルポートバス  ４２：インターフェース構成要素  ４４：メモリ  ４６：マイクロプロセッサ  ５０：グラフィックスプロセッサ  ５２：ビデオ送信器  ５４：ＡＧＰインターフェース  ５６：マイクロプロセッサ  ７０：ビデオ受信器  ７２：ビデオ送信器  ７４：ビデオ比較器ゲートアレイ  ７６：ＦＩＦＯ  ７８：マイクロプロセッサ  ８２：２４ビットカウンタ  ８４：２４ビット比較器  ８６：試験アドレスカウンタ  ８８：カラー比較器  ２００：プロセッサ  ２０２，２０２ａ：完全性検査機能    ２０４：グラフィックスレンダリング機能  ２０６：ビデオグラフィックスプロセッサ  ２０８：表示器  ２１０：データ集信ユニット  ２１２：表示制御パネル  ２１４：センサデータ  ２１６：共有メモリ  ２２０：完全ＣＲＣ検査されたテクスチャーマップ  ２２２：ウォーターマーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図７】
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【図１０】
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