[发明专利]飞行器的头部观察系统中显示“姿态指引指示符”的方法

说明书

技术领域

本发明的领域为用于航空应用的穿戴于用户头部的观察系统。

背景技术

这些系统用于民用和军用飞行器的驾驶舱中，以向飞行员呈现关于驾驶或导航的基本信息。所述信息显示为叠加于外部场景。这些系统特别地被称为“透视HMD”，“HMD”为“头部安装的显示器”的缩写。他们可以是单眼的或双眼的。

该类型的系统总是包括两个主要的子组件：观察系统以及姿势检测系统，所述姿势检测系统使得可以相对于已知基准来精确确定用户头部的姿势。因此，可以将信息显示于空间中完全确定的区域。

观察系统主要包括产生合成图像的微成像仪、中继光学器件以及光学组合器或混合器，所述光学组合器或混合器可以将从中继光学器件得到的图像叠加于外部场景。

存在可以精确定位空间中的对象的各种技术。可以使用电磁检测器。发射器设置于固定参考框架，而接收器设置于移动参考框架。还可以使用可以为被动或主动的光学检测。在后者的方案中，观察装置设置有发光二极管，该发光二极管发光的位置由照相机精确定位。对本领域技术人员而言，所有这些技术均是已知的。它们与实时操作兼容并且容易适应根据本发明的观察系统。

该类型的系统的一个优势是可以将信息(特别是符号系统信息)呈现于保形位置，也就是说，完全叠加于他们在外部场景中所占据的空间的位置。因此，可以呈现完全叠加于外部的基本驾驶信息。常规地，该信息一起集合于已知的“ADI”的视图，ADI是表示“姿态指引指示符”的缩写。基本地，该视图包括象征性地表示飞行器的飞机模型和表示就相对于地形基准的滚转和俯仰而言的飞行器的姿态和速度的符号。该符号包括至少一个人工地平线和滚转刻度。应当理解，为了可以容易地解释所述符号系统，该符号系统必须位于飞行器的轴线上。当ADI配置呈现于“透视HMD”时，其还包括称为“速度矢量”的符号，其也称作“飞行路径矢量”并且已知缩写为“FPV”。该符号表示飞机的轨迹，也就是说，飞行器驾驶瞬时朝向的方向。因此，其表示航向或“轨迹”参数，已知缩写为“TRK”，或者表示斜率或“飞行路径角度”参数，已知缩写为“FPA”。另一方面，飞机模型表示飞行器的机头相对于航向角和平衡角的方向。下文中所描述的原理在FPV上示出，但是如果FPV没有呈现在ADI中，则该原理可以应用于飞机模型。

在头部观察系统中呈现驾驶信息的困难之一是，当用户转动其头部时，如果“ADI”符号常规地呈现，则其离开其视场。

为了减轻这种困难，存在“驻留”算法，该算法提供驾驶回到场边界所需的符号。但是，将这些符号驻留会引起这样的效果：所述符号会失去它们所携带的信息的一致性。例如，在确定的飞行器姿态条件下，速度矢量可以驻留于水平线上方，而在现实中，该速度矢量位于水平线下方。另外，符号的表示可能不再适合于任务或飞行阶段的特定力矩。

发明内容

根据本发明的方法不会出现这些缺点。实际上，“姿态指引指示符”可以表现在关联于头部支撑体的参考框架中，因此，其一直在用户的视野中。更精确地，本发明的主题为一种在飞行器的头部观察系统中显示“姿态指引指示符”的方法，所述头部观察系统包括：

头部支撑体，其支撑观察装置；

所述头部支撑体的姿势的检测器；

传感器，其用于检测限定所述飞行器的姿态的各个参数；

用于在所述观察装置中计算并以图形方式生成所述姿态的装置，以符号形式显示的成组的参数被称为“姿态指引指示符”，所述姿态指引指示符显示于确定的角度场；

其特征在于，当头部支撑体定向于与水平线和/或与飞行器的“速度矢量”形成的角度大于第一确定值的确定方向时，和/或当飞行器的姿态参数的至少一个变为大于第二确定值时，姿态指引指示符显示于地形参考框架，或局部地显示在关联于头部支撑体的参考框架，并且显示于观察装置的场中。

有利地，姿态指引指示符包括采用飞机模型形式的中心符号，其表示飞行器的速度矢量，该模型包括第一中心圆，所述第一中心圆由称为小翼的两个对称的直短线包围，并且垂直于前两条短线的第三直短线位于所述第一中心圆的顶端。

有利地，当头部支撑体定向于与水平线和/或与“速度矢量”形成的角度大于第一确定值的确定方向时，姿态指引指示符包括表示这种情形的符号。

有利地，表示符号为角直径为几度的第二圆，所述第二圆以飞机模型的第一圆为中心。

有利地，当头部支撑体定向于与“速度矢量”形成的角度大于第一确定值的确定方向时，模型的三条短线将第一圆的中心作为公共点。