用于按照飞行计划飞行的飞行器的显示方法和设备

本发明涉及一种用于按照飞行计划飞行的飞行器的显示方法和设 备，特别是用于运输飞机。

众所周知，在空中交通不断增多的国际环境下，宽度日益变小的空 中走廊与飞行器轨迹有关。为了能够减小这个空中走廊宽度，所述飞行 器的某些性能特征被特别考虑进来。

此外还已知，为了保持在这样的空中走廊内，飞行器必须维持的性 能特征有两种类型，即：

-制导性能：目的是使飞行器正确地按照飞行计划飞行，也就是 最小化制导误差(被称作“飞行技术误差”或FTE)；和

-导航性能：目的是获取飞行器的实际位置的可靠预测，也就是 最小化位置预测误差(PEE)。

要想维持前述的性能特征，因此适当的是最小化这两个误差FTE和 PEE的总和，即被称作“总系统误差”或TSE的总误差。

这个参数TSE的回复性是所要求的条件之一，这些条件为了使得特 别能够：

使飞行器相对于包含障碍物或具有着陆限制的地形根据进入的 新类型飞行；

-在紧密相隔的着陆跑道上实现同时进入；以及

-允许更小的着陆决断高度的最小值。

因此，飞行员和飞行器的系统必须相对于所要求的性能监控关于所 述飞行器的制导和导航的性能。特别地，这样的信息使得能够把边界剩 余告知飞行员和系统，以便使飞行器保持在所要求的空中走廊内。

本发明涉及一种用于按照飞行计划飞行的飞行器的显示方法，使得 能够为飞行器的飞行员提供信息，该信息允许他执行简单而且准确的飞 行器性能的监控，该飞行器性能涉及在飞行走廊(或空中走廊)内飞行 器的限制。

为此，根据本发明，所述显示方法的特征在于下列一套连续的步骤 以自动且重复的方式被实施：

a)计算飞行器的实际位置；

b)确定至少一个关于飞行轨迹上的赋值位置的最大容许偏差，该 飞行轨迹来源于所述飞行计划，该最大容许偏差在一方面随着有关计算 飞行器的所述实际位置的准确性和完整性的性能而变，并且在另一方面 随着有关在飞行走廊内所容许的飞行区域的约束而变，该飞行走廊与所 述飞行计划有关；以及

c)至少一个距离比例尺以及至少下列各项在该距离比例尺上被呈 现在至少一个观察屏上：

-第一符号，该符号是固定的，并且指示被视为参考位置的所述 实际位置；以及

-两个指示符，它们指示通常在飞行轨迹的每一侧上的所述最大 容许偏差的界限，所述指示符是可移动的，并且每次依照在所述步骤a) 和b)中执行的处理的结果相对于所述第一符号被定位。

这样，依靠显示在观察屏上的要素(第一符号和指示符)，飞行员 能够考虑有关该飞行计划的最大容许偏差以准确的方式判断飞行器的 位置。

此外，依靠所述距离比例尺，这些要素给予他有关实际距离的提 示。优选地，该距离比例尺是不变的，也就是它始终呈现绘制的长度的 图示与相应的实际长度之间相同的比例，以便该信息始终以一致的方式 被呈现。

在有利的方式中，如果所述指示符相对于所述第一符号移动，使得 所述第一符号不再位于该指示符之间，那么就发出第一警报信号。

在一个优选的实施例中：

-在步骤b)中，还确定飞行器的赋值位置，该赋值位置对应于由 飞行计划所要求的位置；以及

-在步骤c)中，在距离比例尺上指示所述赋值位置的第二符号还 被呈现在所述观察屏上，所述第二符号是可移动的，并且每次依照在所 述步骤a)和b)中执行的处理的结果相对于所述第一符号被定位。

这样，依靠这些显示在观察屏上的要素(第一和第二符号)，飞行 员能够考虑由飞行计划所要求的位置以准确的方式判断飞行器的位 置。

此外，有利地：

-在步骤c)中，还确定示出飞行器的制导性能的辅助偏差，该辅 助偏差随着被启动用以驾驶飞行器的驾驶模式而变；以及

-在步骤d)中，在距离比例尺上指示通常在飞行轨迹的每一侧上 的所述辅助偏差的界限的两个标记还被呈现在所述观察屏上，所述标记 是可移动的，并且每次依照前述处理的结果相对于所述第一符号被定 位。

另外，在有利的方式中：

-所述最大容许偏差与所述辅助偏差进行比较；以及

-如果所述最大容许偏差变得小于所述辅助偏差，那么就发出第 二警报信号。

在第一个变化形式中，所述最大容许偏差是最大容许侧向偏差，并 且所述飞行轨迹是侧向飞行轨迹。

在一个特别的实施例中，在步骤b)中，下列三个差值中的最小值 被确定为最大容许侧向偏差：

-有关飞行走廊的走廊约束和计算出的实际位置中的不确定度之 间的差值；

-两倍所述的走廊约束和水平完整性界限之间的差值；以及

-两倍所述的走廊约束和有关横向导航误差的可能性之间的差 值。

在第二个变化形式中，或者作为前述第一个变化形式的补充，所述 最大容许偏差是最大容许垂直偏差，并且所述飞行轨迹是垂直飞行轨 迹。

在第三个变化形式中，或者作为一个或两个前述变化形式的补充， 所述最大容许偏差是根据飞行轨迹的纵向偏差。

另外，在一个特别的实施例中，在步骤c)中，下列距离比例尺中 的一个或多个被呈现：

-侧向比例尺；

-纵向比例尺；以及

-垂直比例尺。

此外，有利地，在步骤c)中，在一个且相同的距离比例尺上对应 于水平偏差实现侧向和纵向偏差的组合显示。

本发明也涉及一种用于按照飞行计划飞行的飞行器的显示设备。

根据本发明，所述设备的特征在于该设备包括：

-第一装置，用于计算飞行器的实际位置；

-可能第二装置，用于确定飞行器的赋值位置，该赋值位置对应 于由飞行计划所要求的位置；

-第三装置，用于确定至少一个关于飞行轨迹(侧向或者垂直或 者根据飞行轨迹的)上的赋值位置的最大容许偏差(侧向、垂直或者纵 向的)，该飞行轨迹来源于所述飞行计划，该最大容许偏差在一方面随 着有关计算飞行器的所述实际位置的准确性和完整性的性能而变，并且 在另一方面随着有关在飞行走廊内所容许的飞行区域的约束而变，该飞 行走廊与所述飞行计划有关；以及

-显示系统，用于在至少一个观察屏上呈现至少一个距离比例尺 (优选不变的)以及在该距离比例尺上呈现：

·第一符号，该符号是固定的，并且指示被视为参考位置的所述 实际位置；

·可能第二符号，指示所述赋值位置；以及

·两个指示符，指示所述最大容许偏差的界限(如果是侧向或垂 直偏差的话，在飞行轨迹的每一侧上)，

所述显示系统被形成为以便移动可移动的所述第二符号和所述指 示符，使得它们每次依照由所述第一、第二和第三装置执行的处理的结 果相对于所述第一符号被定位。

优选地，根据本发明的所述设备还包括第四装置，用于确定指示飞 行器的制导性能的辅助偏差，该辅助偏差随着所启动的驾驶模式而变， 并且所述显示系统还在所述观察屏上呈现两个标记，这两个标记在距离 比例尺上指示所述辅助偏差的界限(如果是侧向或垂直偏差的话，在飞 行轨迹的每一侧上)，所述显示系统被形成为以便移动可移动的所述标 记，使得它们每次依照由所述第四装置执行的处理的结果相对于所述第 一符号被定位。

此外，在一个特别的实施例中，所述装置还包括：

-能够发出至少一个警报信号的装置；和/或

-包括约束值的数据库，特别是包括走廊约束值，该约束值涉及 与飞行计划有关的飞行走廊。

另外，有利地：

-至少所述第三装置形成飞行器的飞行管理系统的一部分；和/或

-所述观察屏是主驾驶屏。

附图的图示将清楚地说明本发明可被具体实施的方式。在这些图示 中，相同的标记指示同样的元件。

图1是根据本发明的显示设备的示意图；

图2至图5分别在不同飞行状态下，通过在主驾驶屏上的实例示出 根据本发明实施的显示；以及

图6至图8示意地示出在观察屏上根据本发明所呈现的提示标志的 不同实施例。

根据本发明并且示意地示于图1中的设备1被用于显示关于按照飞 行计划飞行的飞行器A的信息，特别是关于运输飞机的信息，该信息在 下文进行了详述。该飞行计划在飞行之前或在飞行的过程中以通用的方 式被确定，例如用FMS类型的飞行管理系统的方式。

根据本发明，所述设备1包括：

-信息源的组件2，特别包括通用的装置，装备有例如GPS类型 (“全球定位系统”)的传感器，用于计算飞行器A的实际位置；

-装置3，用于确定飞行器A的赋值位置，该赋值位置对应于由所 述飞行计划所要求的位置，飞行器A必须按照该飞行计划飞行；

-装置4，用于实时确定至少一个在飞行轨迹的每一侧上的最大容 许偏差，该飞行轨迹以通用方式来源于所述飞行计划。在本发明的范围 内，这可能牵涉到有关侧向飞行轨迹的最大容许侧向偏差和/或有关垂直 飞行轨迹的最大容许垂直偏差和/或根据飞行轨迹的最大容许纵向偏 差。通过非限制性的图示，下述说明适用于在侧向飞行轨迹5的每一侧 上的最大容许侧向偏差E1，该侧向飞行轨迹被示意地示于图2至图5 的上部。根据本发明，所述装置4确定所述最大容许侧向偏差E1：

·在一方面，该最大容许侧向偏差随着有关计算飞行器A的所述 实际位置的准确性和完整性的性能而变，也就是随着测量值所具有的置 信度以及被执行用于确定该实际位置的计算结果而变；以及

·在另一方面，该最大容许侧向偏差随着有关容许飞行区域的约 束而变，而且更确切地说是随着走廊约束CV而变，该走廊约束涉及由 界限6A和6B限定的飞行走廊，该界限也被示于图2至图5的上部。所 述飞行走廊(或空中走廊)与所述飞行计划有关，并且使得当飞行器按 照所述飞行计划飞行时，飞行器A必须保持在这个飞行走廊的内部；以 及

-显示系统7，该系统包括至少一个观察屏8，并且在该观察屏8 上呈现至少一个距离比例尺9，而且在这个距离比例尺9上例如用海里 刻度：

·符号10，例如垂直设置的长划线，该符号是固定的并且指示飞 行器A的所述实际位置，该实际位置被视为参考位置；以及

·一组提示标志11，它相对于所述固定符号10是可移动的。

所述提示标志组11包括至少：

-符号12，例如垂直设置的矩形或长划线，该符号指示所述赋值 位置，也就是由飞行计划在侧向飞行轨迹5上所要求的位置；以及

-两个指示符13和14，它们指示所述最大容许侧向偏差E1的界 限15A和15B(在侧向飞行轨迹5的每一侧上)，如图2所示。

根据本发明，所述显示系统7被形成为以便移动可移动的所述提示 标志组11，使得该提示标志组始终依照前述处理(被实时执行)的结果 相对于所述符号10被定位。

这样，依靠显示在观察屏8上的要素(符号10和12，以及指示符 13和14)，飞行员能够在一方面考虑由飞行计划所要求的位置，在另 一方面考虑有关该飞行计划的最大容许侧向偏差E1以准确的方式判断 飞行器A的位置。

此外，依靠所述距离比例尺9，这些要素10、12、13、14为他提供 有关相应的实际距离的提示。优选地，该距离比例尺9是不变的，也就 是它始终呈现绘制的长度的图示和相应的实际长度之间的相同比例，使 得就长度而言该信息始终以一致的方式被呈现。

关于显示(特别用于纵向偏差)，几种可能性在本发明的范围内是 可以预见到的，特别是：在特定距离比例尺(除了两个侧向和垂直距离 比例尺之外，可预见到所有的组合：仅仅一个距离比例尺的显示、两个 或三个距离比例尺的显示)上的纵向偏差；在同一个距离比例尺上对应 于水平偏差的侧向和纵向偏差的组合显示。

在图2至5中，飞行状态被示于上部，并且对于相应状态的根据本 发明实施的显示被示于下部。

图2示出飞行器A位于侧向飞行轨迹5上的例子。在该情况下，指 示飞行器A的实际位置的符号10与在所述侧向飞行轨迹5上指示规定 位置或赋值位置的符号12是重叠的。

在图3的例子中，飞行器A的实际位置(位于实际的侧向轨迹17 上)相对于规定的侧向轨迹5被侧向移位了距离D。符号12也相对于 所述固定符号10被移位。然而，因为该侧向距离或偏差D小于最大容 许侧向偏差E1(未图示)，所述符号10始终位于指示符13和14之间， 该指示符指示侧向飞行轨迹5的每一侧上的所述最大容许侧向偏差E1 的界限。飞行器A的飞行根据指令在该情况下保持不变，飞行器A此时 处于距飞行走廊的界限6A和6B足够距离的位置上，从而防止它离开所 述飞行走廊的任何危险。

在另一方面，在图4的例子中，侧向偏差D大于最大容许侧向偏差 E1，并且飞行器A有处于所述飞行走廊之外的危险。提示标志组11因 此相对于所述符号10被侧向移位。在该情况下，飞行器A不再遵守飞 行走廊内的限制的约束。

根据本发明的设备1包括用于在这种状态下发出警报信号的警报装 置18。警报信号可对应于显示在屏幕上的消息，例如在观察屏8或飞行 器A的任何其他屏幕上，例如像MCDU(“多用途控制显示单元”)类 型的多功能控制屏或ND(“导航显示”)类型的导航屏。警报信号也 可对应于被发送至FWS(“飞行报警系统”)类型的警报系统的信息。

在一个优选的实施例中，通过提示标志组11和可能符号10的闪 烁，警报在观察屏8上(图示于图2至图5)被突出显示。

在图2至图5的实施例中，所述观察屏8是PFD(“主飞行显示”) 类型的主驾驶屏，它以通用的方式显示中心区域16，该中心区域包括仿 真地平仪，当飞行器A倾斜时该仿真地平仪倾斜。在通用的方式中，这 种主驾驶屏8也包括速度比例尺19、航向比例尺20和高度比例尺21。

另外，在一个特别的实施例中，取决于当前飞行计划的所述走廊约 束CV被记录在设备1的数据库22中。

此外，在一个优选的实施例中，所述装置4确定所述最大容许侧向 偏差E1，作为该装置实时计算的下列三个差值的最小值：

-来源于所述数据库22的所述走廊约束CV和所述计算出的实际 位置中的预定不确定度之间的差值；

-两倍所述的走廊约束CV和预定的水平完整性界限之间的差 值；以及

-两倍所述的走廊约束CV和预定的有关横向导航误差的可能性 之间的差值。

另外，在一个特别的实施例中，所述设备1还包括：

-通用装置23，用于提示驾驶模式(自动驾驶仪、飞行指示仪)， 该驾驶模式在当前时刻被飞行器A用于按照所述飞行计划飞行；以及

-装置24，用于确定辅助偏差E2，该辅助偏差表明飞行器A的制 导性能，它随着在当前时刻被启动用于驾驶飞行器A的驾驶模式而变， 其信息接收自所述装置23。

该辅助偏差E2也可取决于飞行轨迹的几何形状或在飞行器A外部 的条件，例如在飞行轨迹上预测的风。

在该情况下，显示系统7在所述观察屏8上还呈现两个标记25和 26，它们在距离比例尺9上指示侧向飞行轨迹5的每一侧上的所述辅助 偏差E1的界限39A和39B(图5)。所述标记25和26形成所述提示标 志组11的一部分，并且依照前述处理的结果相对于所述符号10移动。 标记25和26因此指示与启动的驾驶模式有关的飞行器A的固有性能。

根据本发明的设备1还包括装置27，用于比较接收自所述装置4的 最大容许侧向偏差E1和接收自所述装置24的辅助偏差E2。在图5中 示出的是对应于两倍辅助偏差E2的偏差E3。当最大容许侧向偏差E1 变得小于辅助偏差E2时，所述设备1发出相应的警报信号。在该情况 下，启用的驾驶模式不允许飞行器A仍然保持在飞行走廊内。这是由于 制导性能的下降(标记25和26之间的偏差增大)或导航性能的下降(指 示符13和14之间的偏差减小，如图5的例子所示)。在该情况下，发 出的警报信号可以是与前述提示的警报信号一样的类型。

提示标志组11和符号10被显示在观察屏8的显示区域28上。该 显示区域28示于图6至图8中。根据本发明，所述标记13和14可以 用各种方法进行图形表示。举例来说，所述标记13和14可被图示为：

-呈两个括号连在一起并且形成一个组29的形式，如图2至图5 所示；

-呈括号30的形式，如图6所示；

-呈平面31的形式，如图7所示；或

-呈组32的形式，包括连接在一起的括号和平面，如图8所示。

另外，在一个特别的实施例中，所述装置3、4、24和27形成中央 单元33的一部分，该中央单元经由线路34至38被分别连接到组件2、 装置23、数据库22、显示系统7以及警报装置18，如图1所示。所述 中央单元33例如对应于FMS类型(“飞行管理系统”)的飞行管理系 统。