飞行器用的人机界面装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于用触摸屏技术来与飞行器的系统交互的方法和系统，该方法和系统包括用于与飞行器系统交互的人机界面装置。该人机界面包括输入/显示设备，该设备被配置为用于通过共用的人机界面在多个飞行器航空电子系统的图形表示中导航；通过至少一个输入给该输入/显示设备的触摸手势和语音指令来选择飞行器系统；给所选择的飞行器系统输入指令；以及，通过视觉、听觉、触/动觉和触觉频道中的至少一个输出信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于与飞行器系统交互的人机界面装置。
技术介绍
触摸屏技术完全改变了人类与各种系统交互的方式，这些技术在数个行业中普遍使用，包括消费者市场(手机、平板装置等)、机动车工业、银行业以及医疗业。用户可以通过用他们的手指做多种单次和多次触摸手势来与显示交互。尽管触摸屏技术流行，但是在现代民用飞行器的驾驶舱环境中作为与航空电子系统交互的方法，它们的使用仍是相对新的。驾驶员和各种飞行器系统之间大部分的交互仍是通过例如主要位于飞行器驾驶舱的遮光板和中央操纵台上的旋钮、开关和键盘的装置来进行的。然而，随着更大的显示器的发展和在驾驶舱中引入更多的航空电子功能，该行业愈加期望将触摸屏功能引入驾驶舱中。数个航空公司已经引入了电子飞行包(ElectronicFlightBags，EFB)——这些电子飞行包在平板装置上实施——以去除之前由驾驶员携带的文书。在大部分民用飞行器上，自动驾驶控制(例如空速、高度和航向设定)在空中客车飞行器上是通过飞行控制单元(FlightControlUnit，FCU)来输入的，在波音飞行器上是通过模式控制面板(ModeControlPanel，MCP)来输入的。这些界面基本上由按钮、开关和旋钮构成。例如，在空中客车飞行器上，为了用这样的界面来设定高度的目标数值，驾驶员首先将引导模式从“被管理的”(高度在该情况下由飞行管理系统(FlightManagementSystem，FMS)根据预定飞行方案来管理)改成“被选择的”(高度在该情况下由驾驶员来选择)。该改变是通过拉拽高度旋钮来实现的。驾驶员然后通过顺时针旋转旋钮到更高的高度和逆时针旋转到更低的高度来选择目标高度。然后，通过核对通过飞行模式通告器(FlightModeAnnunciator，FMA)在主飞行显示器(PrimaryFlightDisplay，PFD)上实现的相应指示，确认所选择的数值和自动驾驶模式。可以具有引导模式的混合，其中一些参数是“被管理的”而其余则是“被选择的”。与自动驾驶(和其它飞行器系统)交互的现有技术方法运行良好并非常可靠。但是，这些方法具有一些缺陷。例如，按钮、开关和旋钮需要彼此有别，即一个装置具有一个功能。驾驶员所需要能够获得的功能非常多，这导致驾驶舱中的按钮、开关和旋钮需要占据大量空间。这就导致这些装置位于驾驶员四周，这不是最优的，在某些情况下，这些装置甚至位于驾驶员能够够得到的范围之外，驾驶员要够到特定装置会需要离开座椅。大部分按钮、开关和旋钮通常位于遮光板、主仪表板、中央控制台和头顶面板中，这样使得驾驶员为了操作这些装置就必须伸长手臂。找到正确输入控制的位置并选择所期望的选项或数值(例如在FCU中输入目标高度数值)会是相对耗时的，这尤其在飞行的高工作量期间是非常显著的。这是很不便利的，尤其是在动作还涉及相对长的操作时间和仔细的选择(例如在MCP/FCU上选择特定的大高度变化)的时候。当驾驶员需要在湍流条件中伸长手臂操作装置时，情况变得更不好，这是因为湍流条件使得更加难以正确地执行动作。而且，输入装置(例如控制面板和键盘)是昂贵的设备部件，它们在飞行器的寿命期间受损并需要更换。使用按钮、开关和旋钮来控制飞行器具有其它限制。例如，由于驾驶员四周可用空间的限制，这些装置的位置可能会不是最优的。例如，FMS的MCDU位于驾驶员膝盖高度处，这尽管是可接受的，但如果该装置能够位于驾驶员前方，这种位置就不是优选的。而且，按钮、开关和旋钮可能会远离与其功能相关的显示。和同一功能相关的控制和指示器彼此远离不是有利的。例如，有关飞行器系统(例如燃料、液压和电气系统)的显示通常位于主仪表板的中央部分，而控制这些系统的开关和按钮则位于头顶面板上。按钮、开关和旋钮的位置和使用还会限制飞行器在正常操作条件下需要由两名机组成员来操作。这可能是源于多个原因，包括驾驶员工作量。
技术实现思路
本专利技术旨在缓解现有系统的至少一些限制，并提出了新的方法和系统以简化和改善驾驶员与飞行器系统的交互。触摸屏技术能够给驾驶舱环境带来诸多益处。这些益处可以包括更大的便利性和舒适度，与飞行器系统的交互更多地以驾驶员为中心，情况知悉度的改善，飞行控制系统制造、维护和维修成本的降低，以及(最重要地)工作量的减小和安全性的提高。目前，触摸屏的使用主要集中于飞行和任务管理，民用环境中的应用集中于相对具有战略性的功能，例如飞行计划和系统配置(长期引导)。下一步在于将对该技术的使用延伸到飞行的更战术性的功能，例如自动驾驶控制(短期引导)。本专利技术提供了一种用于用触摸屏技术与飞行器系统(例如但不限于：自动驾驶、导航系统和燃料系统)交互的装置、方法和系统。该系统和方法允许驾驶员执行和现有(传统)方法相同的任务但具有额外的优点，这些额外的优点将在本说明书的余下部分中突显。本专利技术既能够和目前的驾驶员界面(例如用于自动驾驶交互的FCU/MCP)一起使用，也能够完全代替当前的界面。有利地，本专利技术使得开关、按钮和旋钮的功能更接近驾驶员，以允许驾驶员不必伸长手臂来与所述各个装置交互。有利地，在本专利技术中，与飞行器系统(包括开关、按钮和旋钮的功能)的交互是以更加以驾驶员为中心的方式来实施的，以缓解在当前系统中发现的一些缺陷。有利地，在本专利技术中，控制(包括开关、按钮和旋钮的功能)和指示器位于相同的区域中，以方便机组交互并缓解在当前系统中发现的一些缺陷。有利地，本专利技术允许相同数据组的不同和多种输入方法，以允许用户偏好和情境偏好的数据输入方法，由此方便比当前系统所提供的更快地输入精确信息。有利地，本专利技术提供的使用触摸手势的驾驶员输入方法提供了与使用旋钮和开关(例如位于键盘上的旋钮和开关)的常规方法相比更为简单或快速的数据输入。有利地，本专利技术提供的驾驶员输入方法对于输入的具体数据是专用的，由此减小了不正确或不小心的驾驶员输入的可能性。有利地，本专利技术提供了允许驾驶员访问特定系统并输入特定预设数值的快捷方法，以方便更快的访问和信息输入。有利地，在本专利技术中，触摸屏装置是能够被重新配置的，以允许驾驶员与飞行器上的不同机载系统交互。有利地，本专利技术允许驾驶员通过语音和手动输入的混合来输入命令，由此方便更快地将信息输入到系统中。有利地，本专利技术输出与驾驶员输入确认相关的声音警报，由此方便减小驾驶员的工作量。有利地，在本专利技术中，触摸屏装置可以是便携式的，以降低制造、安装和维护成本，减小系统故障情况下的不工作时间，进一步方便驾驶员操作。有利地，本专利技术通过触摸屏装置的简单替换提供了冗余性和更低的维护成本。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于用单次和多次触摸手势来与飞行器系统交互的方法。该方法允许用户利用共用界面导航到具体飞行器系统并能够处理一定范围的触摸手势，这些触摸手势可以包括但不限于：点击、保持按压、拖拽、捏起、展开、滑屏和旋转手势。根据本专利技术的另一方面，作为触摸交互能力之外附加的交互形式，该方法还可以提供语音识别。语音识别交互可以通过专用语音识别开关(ON/OFF)按钮来激活或解除激活。通过语音来交互的能力可以有助于缓解中度到重度湍流对触摸屏交互的不良影响。根据本专利技术的另一方面，该方法提供对应于各种飞行器系统的操作的图形指示。根据本专利技术的另一方面，该方法可以在图形指示之外还提供声音通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用单个人机界面(HMI)与飞行器系统交互的方法，该方法包括：提供输入/显示设备；通过共用的人机界面(HMI)在多个飞行器航空电子系统的图形表示中导航；通过向所述输入/显示设备输入触摸手势和语音指令中的至少一个来选择飞行器系统；向所选择的飞行器系统输入指令；并且通过视觉、听觉、触/动觉和触觉频道中的至少一个输出信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.03 US 62/045,1711.一种用单个人机界面(HMI)与飞行器系统交互的方法，该方法包括：提供输入/显示设备；通过共用的人机界面(HMI)在多个飞行器航空电子系统的图形表示中导航；通过向所述输入/显示设备输入触摸手势和语音指令中的至少一个来选择飞行器系统；向所选择的飞行器系统输入指令；并且通过视觉、听觉、触/动觉和触觉频道中的至少一个输出信息。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择包括从自动驾驶系统、导航系统、通讯系统以及飞行器系统中的至少一个中选择，并且其中，所述输入包括经由输入/显示设备通过按钮选择、键盘输入、语音指令和直接与在所述输入/显示设备上显示的参数指示器交互中的至少一个的控制指令。3.如权利要求1所述的方法，该方法还包括在触发事件发生时无用户输入地自动显示对应于有关飞行器航空电子系统的页面。4.如权利要求2所述的方法，该方法还包括：选择所述自动驾驶系统；显示人工地平线和代表飞行速度、航向、高度和竖直速度中至少一项的指示条带；显示键盘；通过所述键盘对所述飞行速度、所述航向、所述高度和所述竖直速度中的至少一项进行设置和改动中的至少一项。5.如权利要求4所述的方法，该方法还包括将所述显示的键盘移动到所述输入/显示设备上的期望位置。6.如权利要求2所述的方法，该方法还包括：选择所述自动驾驶系统；显示表示飞行速度、航向、高度和竖直速度的指示条带和刻度盘中的至少一个；将所述输入/显示设备的显示屏分为分别表示飞行速度、航向、高度和竖直速度的部分；通过用户与所述输入显示设备的直接交互，对所述飞行速度、所述航向、所述高度和所述竖直速度中至少一项来进行设定和改动中的至少一项。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述设定和改动中的至少一项包括点击指示条带上的梯度标志和滑动与指示条带相关的条中的至少一项。8.如权利要求2所述的方法，该方法还包括：选择所述飞行器系统；在不同的飞行器系统之间导航；在所述输入/显示设备上显示飞行器系统屏幕；在系统故障的情况下显示检验单；通过用户与所述输入显示设备的直接交互来设定和改动飞行器系统参数。9.如权利要求2所述的方法，该方法还包括：选...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·扎米特曼吉翁，马特乌什·约德鲁扎克，艾伦·马斯喀特，
申请(专利权)人：马耳他大学，夸埃罗公司，
类型：发明
国别省市：马耳他;MT