专利名称：飞机悬停系统和方法
技术领域：
本发明涉及全球定位系统(GPS)、在飞机上采用的地形感知警告系统(TAWS)、在飞机上采用的各种指示器系统，并且特别涉及用于使得飞机的机组人员能够将飞机悬停在目标空间位置的飞机悬停系统。
背景技术：
部署用于灭火行动、救援行动、军事行动和类似行动的垂直起飞和着陆(VOTL)飞机有时需要反复悬停在特定战略空间位置。在灭火行动情况下更是如此，因为部署的飞机从而需要不止一次的返回特定空间位置，以便有效执行指定操作。地形感知系统和安装在飞机中的高度表帮助其机组人员大致确定目标空间位置位于何处，然而，仅专用于此目的的系统在本领域中仍是未知的。
发明内容
根据本发明的实施例的系统和方法提供用于使得飞机能够悬停在目标空间位置的方法。指示器系统包括显示屏，在该显示屏上呈现在气载飞机下方地形的实况视频。实况视频资料(feed)可包括相机视图或者可以是使用地形数据和GPS数据生成的动画。其它类型的视频资料也将被理解。画面进一步包括重叠在地形上实况视频资料上的第一标记和第二标记，所述第一标记和第二标记分别表示气载飞机相对于地形的位置和相对于地形的目标空间位置。随着飞机接近目标空间位置，第一和第二标记之间的距离例如逐渐地减小，并且当飞机在目标空间位置时，第一和第二标记基本上重合，例如在预定的容差之内，诸如+/_零至10%，例如3-5%。通过将与其相关的GPS位置坐标输入至与飞机悬停系统整合的用户接口，目标空间位置被记录到飞机悬停系统中。在一个方面中,本发明针对一种用于使得飞机能够悬停在通过GPS位置坐标表不的目标空间位置处的飞机悬停系统，该悬停系统包括呈现画面的显示装置，包括:(a)在气载飞机下方的地形的实况视频资料；(b)叠加在视频资料上的第一标记，第一标记表示飞机相对于地形的当前位置；和(C)包围第一标记的周界，相比于周界外地形的部分，周界内的地形部分被放大。该系统被配置成使得随着飞机到达目标空间位置，在画面上的第一标记和第二标记之间的距离减小，直到第一和第二标记在预定的容差内重合；第二标记表示目标空间位置。本发明的实现可以包括下面中的一个或多个。画面可以进一步包括高度指示器部分，该高度指示器部分显示表示飞机的当前高度的当前指针、和表示飞机的目标高度的目标指针。当前指针和目标指针之间的距离可以被配置成随飞机从当前高度到达目标高度而减少。该系统可进一步包括用于当飞机接近目标空间位置时递送听觉警报的装置。听觉警报可包括成功警报，当第一和第二标记在预定的容差内重合时递送成功警报。听觉警报可以进一步包括偏离警报，当飞机在到达目标空间位置之后与其偏离了大于阈值的量时，递送偏离警报。在任何点，第二标记在画面上的可见性取决于第一和第二标记之间的距离、设置的地形放大倍率和显示装置的规格。显示装置可以包括显示屏。第一标记可以固定的集中部署。周界以外的地形区域的放大率是可调的。该系统进一步可包括用于接收用于实况资料的数据的用于全球定位系统信号的输入。该系统可以进一步包括用户接口，其中包括一组GPS位置坐标的目标空间位置被输入。周界内地形的放大率可以被配置成随着飞机靠近目标空间位置而增加。该系统可以进一步包括标记装置，诸如按钮，使得标记装置在任何空间位置处的激活导致将其作为目标空间位置输入。第一和第二标记每个可以包括十字标。周界可以是矩形。飞机可以包括垂直起飞和着陆(VTOL)飞机，诸如直升机。在另一种实现中，本发明针对一种飞机悬停系统，该飞机悬停系统用于使得飞机能够悬停在通过全球定位系统(GPS)的位置坐标表示的目标空间位置，该悬停系统与地形感知和警告系统配合使用，该悬停系统包括呈现画面的显示屏。该系统可包括:(a)在气载飞机下方的地形的实况视频资料，实况资料的覆盖的范围由显示装置的规格和地形的放大程度决定，从GPS接收到实况资料；(b)叠加在视频资料上的中心部署的第一标记，第一标记表示如通过GPS确定的飞机相对于地形的当前位置；和(c)围绕第一标记的周界，周界内的地形在任何点相比于周界外面的地形被放大，其中该系统被配置成使得随着飞机靠近目标空间位置，表示目标空间位置的第一标记和第二标记之间的距离减小，直到第一和第二标记在预定容差内重合。在进一步的实现中，本发明针对一种用于使得飞机能够悬停在通过位置坐标表示的目标空间位置处的方法，包括:接收在气载飞机下方的地形的实况视频资料；显示叠加在视频资料上的第一标记，第一标记表示飞机相对于地形的当前位置；以及显示围绕第一标记的周界，周界内部的地形的部分相比于周界以外的地形的部分实质上被放大。随着飞机和目标空间位置之间的距离减小，实况视频资料被更改成使得在画面上第一标记和第二标记之间的距离减少，直到第一和第二标记在预定容差内重合，第二标记表示目标空间位置。从下面结合附图的详细描述中，在此的实施例的目的和优点将变得显而易见。
图1是飞机悬停系统的画面的图示，其中第一和第二标记相对于地形是分开的。图2是飞机悬停系统的画面的图示，其中第一和第二标记相对于地形是重合的。图3是可以构成飞机悬停系统的示例性计算设备的描述。
具体实施例方式在下面的详细描述中，参考形成本发明的一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实施的具体实施例。这些实施例被足够详细的描述，以使得本领域技术人员能够实施实施例，并且应当理解，在不脱离实施例范围的情况下可以做出逻辑的、机械的和其它改变。因此，下面的详细描述不具有限制含义。根据本发明的实施例的系统和方法提供了使得飞机能够悬停在通过全球定位系统(GPS)的位置坐标表示的目标空间位置处的方法。飞机悬停系统可以是独立系统或者可以是地形感知警告系统(TAWS)的延伸，其通常耦合至GPS。所述系统和方法可以特别适用于垂直起飞和着陆(VOTL)飞机，并且甚至更特别的适用于部署救援行动、军事行动、灭火行动等等的直升机，如前面所讨论的，在这些情况下出于战略原因飞机需要悬停在特定空间位置处。飞机悬停系统可以包括本领域中已知的任何合适的分辨率和尺寸的显示屏。在一个实施例中，TAWS的显示屏用作飞机悬停系统的显示装置，以便更有效使用在飞机内已采用的仪器。参照图1，由显示屏呈现的画面10包括在气载飞机下方的地形12的实况视频资料。飞机悬停系统可被配置成使得可以根据飞机机组人员的判断在任何点放大或缩小地形12的实况视频资料。包括例如十字标等的中心部署的第一标记14覆盖在视频资料上，其中第一标记14表示气载飞机相对地形12的当前位置。飞机悬停系统可以被配置成使得第一标记14固定地被部署，而地形12的实况视频资料对于飞机的航线是敏感的。例如具有矩形形状的周界16围绕第一标记14，并且可以是使得地形12在其中的部分在任何给点处于更高的放大倍率。如本领域普通技术人员可以理解的，例如实况视频资料和飞机的相对位置的数据可以由GPS接收并传递到TAWS或其它系统。飞机悬停系统可以进一步包括输入和接收与目标空间位置有关的详细信息的用户接口。更特别的，用户接口可以包括用于输入或使得与一个或多个目标空间位置有关的GPS位置坐标的输入(例如，来自另一源)的数据输入字段。标记键或按钮形式的另一输入选项可以由飞机悬停系统提供。当标记键或按钮被部署在任何空间位置处时，其可被记录为目标空间位置，例如辅助目标。一旦细节被输入，则如图1中所示，表示目标空间位置的第二标记18与地形12的实况视频资料相关联。第二标记18也可以是十字标等形式。第二标记18在画面10上的可见性取决于飞机的当前位置和目标空间位置之间的距离、显示屏的规格或限制、和地形12的设置放大倍率。为了更易于识别，第一标记14和第二标记18可以具有不同颜色。当飞机靠近目标空间位置，第二标记将会被看到，在一个相对的基础上，靠近固定的第一标记。当飞机在目标空间位置上方时，标记将大致重合，或至少在一预定的容差之内重合，诸如0-10 %、3-7 %、4-6 %或5 %。也可以根据情况采用其它公差。仍然参照图1，画面10还可以包括包含高度比例尺20、指向飞机的当前高度的当ill闻度指针22、和指向目标闻度的目标闻度指针24的闻度部分。在本领域已知的所有不同高度类型中，例如，雷达、压力、GPS等，尤其可以采用压力高度，因为其通常避免了由不平坦地形中的梯度导致的潜在问题。如人们可以理解的，可以从高度计获取当前高度和目标高度，高度计是任何飞机中的通用特征。在一个实施例中，与目标高度有关的细节被输入到用户接口中。为了更容易识别，当前高度指针22和目标高度指针24可以具有不同的颜色和大小。参照图1和2，随着飞机靠近目标空间位置，第一标记14和第二标记18之间的距离逐渐减小，直到它们最终重合。而且，以类似的方式，当飞机从当前高度到达目标高度时，当前高度指针22和目标高度指针24之间的距离减小并且最后指针22和24重合，并且这也可以是在预定容差范围内，例如0-10%、例如3-7%、4-6%、5%等。周界16内的放大程度使得飞机的飞行员能够进行精细的调整，而不需要他/她在这一点上放大地形12。在一个实施例中，飞机悬停系统被配置成使得随着飞机接近目标位置，在周界16内地形12的放大倍率逐渐增加。飞机悬停系统可以进一步包括用于在特定事件时向飞机的机组人员递送听觉警报的装置。例如，当飞机处于离目标空间位置预定距离时可以发出警报。在另一个例子中，当飞机到达目标高度时可以发出警报。在又一示例中，当飞机在到达目标空间位置之后例如取决于所需的精度级别与其偏离了例如大于由大于阈值的量时，例如大于1、3、5、10%，可发出偏离警报。其他值也将被理解。然而，当飞机偏离周界16时可以发出另一个警报。如本领域的普通技术人员可以理解的，可以通过诸如扬声器、耳机等合适的硬件来递送这些警报。图3图示了可能构成飞机悬停系统并执行所描述的方法的示例性计算设备26的另一种描述。设备26包括处理器28和存储器30，存储器30承载能够提供用于输入与目标空间位置有关的细节的用户接口的计算机可读指令，其中所述细节可以包括与目标空间位置有关的GPS位置坐标。所述细节可以可选地包括与目标高度有关的细节。存储器可以从独立的传感器接受这样的位置或高度数据，或其可以由用户手动输入。作为以上讨论的存储器30的替代物，设备26进一步包括存储器32，存储器32承载能够在飞机的操作过程期间将任何给定点处的空间位置记录为目标空间位置的计算机可读指令。以类似的方式，计算机可读指令也可以能够将任何给定点处的高度记录为目标高度。仍然参照图3，设备26可以进一步包括存储器34，存储器34承载能够接收和显示在气载飞机下方的地形的实况视频资料的计算机可读指令。设备26可以进一步包括存储器36，存储器36承载能够接收和显示飞机相对于地形的当前空间位置和目标空间位置的计算机可读指令。设备26可以进一步包括存储器38，存储器38承载能够在多个预定事件时递送听觉警报的计算机可读指令。其它存储器也将被理解为可以用于执行在本说明书中指出的其它步骤。可以用任何数目的计算设备来充分实现该飞机悬停系统。通常，指令布置在计算机可读介质中，通常为非临时性的，并且这些指令足够允许计算设备中的处理器来实现该飞机悬停系统的方法。计算机可读介质可以是硬盘驱动器或固态存储，其具有当运行时被加载到随机存取存储器中的指令。例如来自传感器或用户的飞机悬停系统的输入可以是通过任何数量的适当的计算机输入设备。例如，用户可以采用键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、跟踪板或任何其它此类计算机输入设备来将数据输入至悬停系统。传感器可以包括任何种类的高度仪或任何种类的导航设备。也可以通过插入的存储芯片、硬盘驱动器、闪速驱动器、闪速存储器、光介质、磁介质或任何其它类型的文件存储介质的方式输入数据。可通过视频图形卡或耦合到显示器(例如，在航空电子设备显示器上)的集成图形芯片集的方式将输出递送至用户。替代地，也可以采用打印机以输出结果的硬拷贝。例如，输出可以被存储在存储器芯片、硬盘驱动器、闪速驱动器、闪速存储器、光介质、磁介质或任何其它类型的输出设备上。还应当注意，本发明可在任何数量的不同类型的计算设备上实现，例如，航空电子设备、个人计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本计算机、手持式计算机、个人数字助理、移动电话、智能电话、平板计算机和在专门为这些目的而设计的设备上。在一个实现中，智能电话或W1-Fi连接设备的用户可以使用无线互联网连接将应用的副本从服务器下载到他们的设备。应用可以通过移动连接、或通过W1-Fi或其它无线网络连接下载。前述具体实施例的描述将如此充分地揭示在此的实施例的总体性质，使得其他人能够通过应用当前知识容易地修改和/或调整各种应用，例如特定的实施例，而不脱离通用的概念，并且因此，这样的调整和修改应当并且意欲理解在所公开的实施例的等同物的含义和范围之内。应当理解，在此采用的短语和术语用于描述而不是限制的目的。因此，尽管已经用优选的实施例描述了在此的实施例，但是本领域技术人员将认识到在所附权利要求书的精神和范围内的修改能够实施在此的实施例。
权利要求
1.一种飞机悬停系统，所述机悬停系统用于使飞机悬停在由GPS位置坐标表不的目标空间位置处，所述悬停系统包括呈现画面的显示装置，所述画面包括: (a)在气载飞机下方的地形的实况视频资料； (b)叠加在视频资料上第一标记，所述第一标记表示所述飞机相对于所述地形的当前位置；以及 (c)包围所述第一标记的周界，所述地形在所述周界内的部分相比于所述地形在所述周界之外的部分被放大； 其中所述系统被配置成使得，随着所述飞机到达目标空间位置，在所述画面上的所述第一标记和所述第二标记之间的距离减小，直到所述第一标记和第二标记在预定的容差内重合；所述第二标记表示所述目标空间位置。
2.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述画面进一步包括高度指示器部分，所述高度指示器部分显示表示所述飞机的当前高度的当前指针、和表示所述飞机的目标高度的目标指针；并且使得所述当前指针和目标指针之间的距离被配置成随着所述飞机从所述当前高度到达所述目标高度而减少。
3.根据权利要求1所述的 悬停系统，进一步包括用于当所述飞机接近所述目标空间位置时递送听觉警报的装置。
4.根据权利要求3所述的悬停系统，其中所述听觉警报进一步包括成功警报，当所述第一标记和第二标记在预定的容差内重合时递送所述成功警报。
5.根据权利要求3所述的悬停系统，其中所述听觉警报进一步包括偏离警报，当所述飞机在到达所述目标空间位置之后与其偏离了大于阈值的量时递送所述偏离警报。
6.根据权利要求1所述的悬停系统，其中在任何点，第二标记在所述画面上的可见性取决于所述第一标记和第二标记之间的距离、设置的地形放大倍率和所述显示装置的规格。
7.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述显示装置包括显示屏。
8.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述第一标记被固定地中心部署。
9.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述周界之外的地形区域的放大率是可调的。
10.根据权利要求1所述的悬停系统，进一步包括用于接收用于实况资料的数据的用于全球定位系统信号的输入。
11.根据权利要求1所述的悬停系统，进一步包括用户接口，其中包括一组GPS位置坐标的目标空间位置被输入。
12.根据权利要求1所述的悬停系统，其中在所述周界内的地形的放大率被配置成随着所述飞机靠近所述目标空间位置而增加。
13.根据权利要求1所述的悬停系统，进一步包括标记装置，使得所述标记装置在任何空间位置处的激活使其作为目标空间位置而被输入。
14.根据权利要求13所述的悬停系统，其中所述标记装置包括按钮。
15.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述第一标记和第二标记中的每个包括十字标。
16.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述周界是矩形的。
17.根据权利要求1所述的悬停系统，其中所述飞机包括垂直起飞和着陆(VTOL)飞机。
18.根据权利要求17所述的悬停系统，其中所述VTOL飞机包括直升机。
19.一种飞机悬停系统，所述飞机悬停系统用于使得飞机能够悬停在由全球定位系统(GPS)的位置坐标表示的目标空间位置处，所述悬停系统与地形感知和警告系统配合使用，所述悬停系统包括呈现画面的显示屏，所述画面包括: (a)在气载飞机下方的地形的实况视频资料，所述实况资料的覆盖的范围由显示装置的规格和所述地形的放大程度决定，所述实况资料从所述GPS接收； (b)叠加在视频资料上的中心部署的第一标记，所述第一标记表示如由所述GPS确定的所述飞机相对于所述地形的当前位置；以及 (c)围绕所述第一标记的周界，所述周界内的地形在任何点处相比于所述周界之外的地形被放大， 其中所述系统被配置成使得，随着所述飞机靠近目标空间位置，所述第一标记和表示所述目标空间位置的第二标记之间的距离减小，直到所述第一标记和第二标记在预定容差内重合。
20.一种使得飞机能够悬停在由位置坐标表示的目标空间位置处的方法，包括: a.接收在气载飞机下方的地形的实况视频资料； b.显示叠加在所述视频资料上的第一标记，所述第一标记表示所述飞机相对于所述地形的当前位置；以及 c.显示围绕所述第一标记的周界，所述地形在所述周界内部的部分相比于所述地形在所述周界之外的部分实质上被放大； d.随着所述飞机和目标空间位置之间距离减小，更改所述实况视频资料，使得使在所述画面上的所述第一标记和第二标记之间的距离减少，直到所述第一标记和第二标记在预定容差内重合，所述第二标记表示所述目标空间位置。
全文摘要
一种用于使得飞机能够悬停在由GPS位置坐标表示的目标空间位置处的飞机悬停系统。该悬停系统包括呈现画面的显示屏，所述画面包括在气载飞机下方的地形的实况视频资料；叠加在视频资料上的第一标记，第一标记表示飞机相对于地形的当前位置；以及围绕第一标记的周界，地形在周界之内的部分相比于地形在周界之外的部分实质上被放大。该悬停系统被配置成使得随着飞机靠近目标空间位置，在显示屏上第一标记和第二标记之间的距离逐渐减小，直到最终第一标记和第二标记重合；第二标记表示目标空间位置。
文档编号G01C21/00GK103108806SQ201180033122
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2010年7月2日
发明者杰拉尔德·J·布洛克 申请人:山德尔埃维翁尼克斯有限公司