CN100547353C

CN100547353C - 电子非线性航空器动态参数显示器

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Publication number: CN100547353C
Application number: CNB038236753A
Authority: CN
Inventors: 约翰·马里斯
Original assignee: Marinvent Corp
Current assignee: Marinvent Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: BR0314374A; WO2004031833A2; JP2006501097A; CA2494050C; JP4246155B2; ATE320588T1; EP1546655B1; EP1546655A2; DE60304053D1; CA2494050A1; AU2003266895A8; WO2004031833A3; AU2003266895A1; DE60304053T2; US7062364B2; US20040113816A1; CN1688868A; ES2260639T3; BR0314374B1

Abstract

本发明公开了一种用来显示航空器的动态参数的方法和装置，该装置包括一个接收显示信号并显示刻度的显示单元，该刻度根据所选定的显示算法动态且非线性地变化，该显示单元还显示一个根据所述动态参数的读数而指向所述刻度的指针，由此突出了所述动态参数的所述读数的范围。

Description

电子非线性航空器动态参数显示器

技术领域

本发明涉及航空器仪表领域，更准确地说，本发明具体涉及航空器动态参数显示器。

背景技术

航空器动态参数的测量和显示对于正确地控制、操纵和确认航空器位置和速度是关键问题。

众所周知，用气压计和其它装置测量航空器飞行高度和垂直速度是一项成熟技术，自从首次部署高度表和垂直速度指示器(VSI)以来，该技术就建立在保持相对不变的原理上。

相反，“现代”高度表显示器已经经历了四代明显的发展。

最早的现代高度表显示器是“三指针(three-pointer)”圆形高度模拟显示器，它内装对着同一刻度盘的三个同心读数指针。100英尺、1000英尺和10000英尺的飞行高度分别用一个专门的指针来显示，如图1a所示。这种形式的高度表显示器不容易判读，尤其是在动态状况下。使用这种技术导致了若干航空器事故，因为，较小的10000英尺指针容易被较大的指针遮住，从而导致对10000英尺的倍数的判读错误。这种趋势随着喷气式航空器的出现而变得不能接受，随着喷气式航空器的高速爬升和下降使得这种三指针飞行高度表实际上不再有用。本领域普通技术人员了解，三指针飞行高度表仍然在低性能通用航空器上有广泛的使用。

第二代机械高度表是“计数器-指针(counter-pointer)”高度表，它是“三指针”高度表的改进，它包括扫过圆形刻度的一个单独的100英尺指针，带有一个附加的数字飞行高度显示器，该显示器设置在仪表表面上的一个鼓或者计数器上，如图1b所示。

尽管该数字显示器的细节在不同的实施方案中不同，比如，其最小数字高度增加，但是原理仍然不变。“计数器-指针”高度表的主要好处包括判读容易，并消除了潜在的对10000英尺的判断错误。

第三代高度表包括一个对着中心静止指针的活动的垂直高度带式(tape)读数器，如图2所示。该仪表通常包括个与所述带式显示器相邻的航空器飞行高度数字读出器。这个系统的改进包括设置了一个与高度刻度相邻的垂直速度显示器，这样使得飞行员在眼睛活动最小的情况下同时监视高度和垂直速度。

当代高度表反映了从机械仪表到电子飞行仪表系统(EFIS)和平视显示器(HUD)的转变。这种系统使得高度显示指示器可以从任何“物理的”高度表的仪表中分离出来，从而允许采用新的显示形式。

上述现代高度表形式具有若干重要的缺陷。

除了处于非常低的飞行高度之外，在通常平均海平面(MSL)高度基准数据上方没有关于航空器飞行高度的模拟表示。这是由于刻度的标定是在足够分辨率和足够量程之间所采取的折中，因此在高空，无论是计数器指针或是带式高度表都不能显示零高度数据。换句话说，这些高度表的模拟部分只能显示航空器当前飞行高度周围一个相对窄的高度带，该高度带一般不包括零点。这是一个严重的缺陷，因为人在估计模拟数据(例如指针)的变化速度比数字数据要好的多，并且，同时显示零数据和基准数据是关键，尤其是在急剧变化的状况之中。常规的仪器已经不能在同时显示零数据和当前飞行高度的时候以好的模拟方式来显示高度信息。

此外，机械高度表的分辨率通常在所有的高度都是固定的，即使飞行操作可能需要对于不同的环境改变分辨率(例如，在低空需要更高的分辨率，这时候离地高度最为关键)时也如此。

关于航空器空速，用空速计静态(pitot-static)装置测量航空器空速是已知技术，它也作为一项非常成熟的技术而为众人所知，自从部署第一代空速指示器(ASI)以来，建立该技术的原理一直基本保持不变。现代空速指示器采取一种或者两种显示器：刻度盘(dial)/指针显示器，这些显示器偶尔增加一个数字计数器，以及固定的指针/活动的带式显示器，通常并入电子飞行仪表系统(EFIS)和平视显示器(HUD)中，如图3所示。这两种形式的显示器共有一个严重的缺点，它们采用一个固定不变的刻度，该刻度需要在分辨率和刻度量程之间权衡。换句话说，大刻度更容易辨认，但是其显示范围相对较小，而较小的刻度实现了良好的范围但是牺牲了可识别性。

因此，需要一种方法和装置来克服上面所确认的缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种使用灵活的动态参数刻度来显示航空器动态参数的装置。

本发明的另一个目的是提供一种使用灵活的动态参数刻度来显示航空器动态参数的方法。

本发明的又一目的是提供一种与灵活的高度刻度一起显示航空器实测飞行高度信号的装置。

本发明的再一个目的是提供一种与灵活的空速刻度一起显示航空器实测空速信号的方法。

本发明的再一个目的是提供一种用来显示航空器的垂直空速值的装置。

根据本发明第一个技术方案，提供一种显示航空器的动态参数的装置，该装置包括：一个处理单元，用于接收所选定的显示算法信号和动态参数的读数，该处理单元确定显示信号；以及一个显示单元，该显示单元接收该显示信号，该显示单元根据所选定的显示算法显示动态地并且非线性地变化的刻度，该显示单元还根据该动态参数的读数显示指向该刻度的指针位置，因此突出了该动态参数的读数范围。

根据本发明的另一个技术方案，提供一种用来显示航空器的动态参数的方法，该方法包括：提供动态参数读数；利用所提供的动态参数读数、所选定的显示算法信号以及一个根据航空器动态参数的读数指向刻度的指针位置产生动态地并且非线性地变化的刻度；用指针显示刻度，由此突出了动态参数的读数范围。

根据本发明的另一个技术方案，提供一种显示航空器动态参数的装置，该装置包括一个显示单元，用于接收显示信号并显示刻度，该刻度根据所选定的显示算法动态地并且非线性地改变，该显示单元还根据动态参数的读数显示指向刻度的指针位置，由此突出了动态参数的读数范围。

附图说明

本发明的其它特征和优点通过下面结合附图进行的详细描述而变得清楚，附图中：

图1A是现有的“三指针”高度表的正视图；可以认为，需要努力地把三个指针的读数综合为一个清晰明确的飞行高度；此外，小的10000英尺指针可能会被比较大的指针包住；

图1B是现有的“计数器指针”高度表的正视图；

图2是现有技术实施例的带式高度表的正视图；本领域普通技术人员将发现，由于刻度局限性，可见的假定“带”的较小的部分会导致没有零值、平均海平面或者地平面基准数据，；

图3是包括在电子飞行仪表系统(EFIS)和平视显示器(HUD)中的现有的固定指针/活动带显示器的正视图；

图4是根据本发明优选实施例的电子非线性航空器动态参数显示器的框图，该显示器包括处理单元和显示单元；

图5是显示如何操作根据本发明优选实施例的电子非线性航空器动态参数显示器的流程图；

图6是显示设置在电子非线性航空器动态参数显示器上的动态参数带的第一个例子的示意图；

图7是显示设置在电子非线性航空器动态参数显示器上的动态参数带的第二个例子的示意图；

图8是显示设置在电子非线性航空器动态参数显示器上的动态参数带的第三个例子的示意图；

图9是显示电子非线性航空器动态参数显示器第一实施例的框图，其中该动态参数是飞行高度；

图10是显示如何操作按本发明的第一个实施例的电子非线性航空器动态参数显示器的流程图，其中该动态参数是飞行高度；

图11是显示本发明第一个实施例中的电子非线性航空器动态参数显示器的第一个例子的示意图，其中该动态参数是飞行高度；

图12是显示本发明第一个实施例中的电子非线性航空器动态参数显示器的第二个例子的示意图，其中该动态参数是飞行高度；

图13是显示电子非线性航空器动态参数显示器第二个实施例的框图，其中该动态参数是速度；

图14是显示本发明的第二个实施例中的电子非线性航空器动态参数显示器如何操作的流程图，其中该动态参数是速度；

图15是显示本发明第二个实施例中的电子非线性航空器动态参数显示器的一个例子的示意图，其中该动态参数是速度；

注意，整个附图中相同的部件采用相同的参考数字表示。

具体实施方式

现在参见图4，图4显示出电子非线性航空器动态参数显示器5的一个优选实施例。

电子非线性航空器动态参数显示器5包括处理单元8和显示单元10。在本发明的一个优选实施例中，处理单元8是数字计算机或微处理器，而显示单元10是本领域普通技术人员熟知的电子飞行仪表系统(EFIS)，多功能显示器(MFD)，或平视显示器(HUD)。

处理单元8接收由用户界面6提供的所选定的显示算法信号和由动态参数测量设备12提供的实测动态参数信号。

处理单元8把动态参数显示信号提供给显示单元10。

现在参见图5，图5显示出如何操作根据本发明优选实施例的电子非线性航空器动态参数显示器5的流程。

根据步骤20，使用用户界面6选择显示算法。用户界面6将所选定的显示算法信号提供给处理单元8。在一个实施例中，显示算法由航空器飞行员选择，而根据本发明的另一个实施例，显示算法由飞行数据计算机或者显示计算机等选择。对于简单的实施例，显示算法可以是一个用户不可选择的固定算法。

根据步骤22，使用动态参数测量设备12测量动态参数信号，该设备将实测的动态参数信号提供给处理单元8。

根据步骤24，动态参数显示信号，包括显示在显示单元10上的动态参数带的数据。在显示该动态参数带之前，处理单元8首先利用实测的动态参数信号和所选定的显示算法信号来确定动态参数显示信号，并且，将所产生的动态参数显示信号提供给显示单元10。

现在参见图6，图6显示出设置在电子非线性航空器动态参数显示器10上的动态参数带30的第一个例子。

动态参数带30包括：动态非线性参数刻度34，对应的非线性动态参数值刻度32和指针36。

按照惯例，纵向显示动态非线性动态参数刻度34和对应的非线性动态参数值刻度32。根据另一个实施例，可以横向或者以其它角度显示动态非线性动态参数刻度34和对应的非线性动态参数值刻度32。

动态非线性动态参数刻度34是设置在第一个动态参数刻度端部38和第二个动态参数刻度端部40之间的动态参数刻度。

对应的非线性动态参数值刻度32包括多个对应的动态参数值，这些多个对应的动态参数值设置在与第一个动态参数刻度端部38对应的第一动态参数值(动态参数的最小值)42和与第二个动态参数刻度端部40对应的第二动态参数值(动态参数的最大值)44之间。

指针36基本上按等距离设置在动态非线性动态参数刻度34的端部38与端部40之间。指针36包括实测的动态参数信号的指示。

将发现，根据所选定的显示算法信号来调整动态非线性动态参数刻度34。如下面要解释的，在一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个指数因子，而在本发明的另一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个对数因子。或者，所选定的显示算法信号是一个几何因子。

此外，将发现，根据第一个所选定的显示算法信号来调整在动态非线性动态参数刻度34的第一部分，比如，指针36上方的部分时，可以根据第二个所选定的显示算法信号来调整该动态非线性动态参数刻度34的第二部分，比如，指针36下方的部分。

在一个实施例中，由用户界面6提供对应于第一个动态参数刻度端部38的第一个动态参数值42和对应于第二个动态参数刻度端部40的第二动态参数值(动态参数的最大值)44，而在另一个实施例中，自动选择第一个动态参数值42和第二动态参数值(动态参数的最大值)44。

现在参见图7，图7显示出设置在电子非线性航空器动态参数显示器上的动态参数带50的第二个例子。

动态参数带50包括：动态非线性参数刻度52，对应的非线性动态参数值刻度54，指针56和相邻垂垂直条66。

按照惯例，纵向显示动态非线性动态参数刻度52和对应的非线性动态参数值刻度54。在另一个实施例中，可以横向显示动态非线性动态参数刻度52和对应的非线性动态参数值刻度54。

动态非线性动态参数刻度52包括设置在第一个动态参数刻度端部58和第二个动态参数刻度端部60之间的动态参数刻度。

对应的非线性动态参数值刻度54包括多个对应的动态参数值，这些多个对应的动态参数值设置在对应于第一个动态参数刻度端部58的第一动态参数值(动态参数的最小值)62和对应于第二个动态参数刻度端部60的第二动态参数值(动态参数的最大值)64之间。

指针56基本上按等距离设置在动态非线性动态参数刻度52的端部58与端部40之间。指针56包括实测的动态参数信号的指示。

相邻垂直条66设置在与对应的非线性动态参数值刻度54相邻的地方。或者，相邻垂直条66设置在邻近动态非线性动态参数刻度52的地方。

相邻垂直条66包括一个与对应的未来)动态参数值53相邻的可变端部68。因此，如果动态参数的当前变化在一个预定时间内保持不变的话，相邻垂直条66就提供未来动态参数值的指示。

本领域普通技术人员将发现，航空器飞行员通过观察可变端部68可以容易地看清对应的未来动态参数值53。

将发现，将根据所选定的显示算法信号来调整动态非线性动态参数刻度52。如下面要解释的，在一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个指数因子，而在本发明的另一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个对数因子。或者，所选定的显示算法信号是一个几何因子。

此外，将发现，根据第一个所选定的显示算法信号来调整动态非线性动态参数刻度52的第一部分，比如指针56上方的部分时，可以根据第二个所选定的显示算法信号来调整动态非线性动态参数刻度52的第二部分，比如，指针56下方的部分。

在一个实施例中，由用户界面6来提供对应于第一个动态参数刻度端部58的第一个动态参数值62和对应于第二个动态参数刻度端部60的第二个动态参数值64，而在另一个实施例中，自动选择第一个动态参数值62和第二个动态参数值64。事实上，将发现，动态非线性动态参数刻度52将从第一个动态参数值62和第二个动态参数值64开始朝着指针56展开。

现在参见图8，图8显示出设置在电子非线性航空器动态参数显示器上的动态参数带80的第三个例子。

动态参数带80包括：动态非线性参数刻度82，对应的非线性动态参数值刻度84，指针86，相邻垂直条96和相对于预定时间的动态参数变化指示器100。

按照惯例，纵向显示动态非线性动态参数刻度82和对应的非线性动态参数值刻度84。在另一个实施例中，横向显示动态非线性动态参数刻度82和对应的非线性动态参数值刻度84。

动态非线性动态参数刻度82包括由设置在第一个动态参数刻度端部88和第二个动态参数刻度端部90之间的动态参数刻度。

对应的非线性动态参数值刻度84包括多个对应的动态参数值，这些多个对应的动态参数值设置在与第一个动态参数刻度端部88对应的第一动态参数值(动态参数的最小值)92和与第二个动态参数刻度端部90对应的第二动态参数值(动态参数的最大值)93之间。

指针86基本上设置在动态非线性动态参数刻度82的中间位置。指针86包括实测的动态参数信号的指示器。

相邻垂直条96设置在与对应的非线性动态参数值刻度84相邻的地方。或者，相邻垂直条96设置在与动态非线性动态参数刻度82相邻的地方。

相邻垂直条96包括与对应的未来动态参数值101相邻的可变端部98。因此，如果动态参数的当前变化在预定时间量内保持不变，那么，相邻垂直条96就提供了未来动态参数值的指示。相邻垂直条96还包括指示相对于预定时间量的动态参数变化的指示器100。

本领域普通技术人员应了解，航空器的飞行员通过观察可变端部98可以容易地看清对应的未来动态参数值101。

将发现，根据所选定的显示算法信号来调整动态非线性动态参数刻度82。如下面要解释的，在一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个指数因子，而在本发明的另一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个对数因子。或者，所选定的显示算法信号是一个几何因子。

此外，将发现，根据第一个所选定的显示算法信号来调整动态非线性动态参数刻度82的第一部分，比如，指针86上方的部分时，可以根据第二个所选定的显示算法信号来调整该动态非线性动态参数刻度82的第二部分，比如，指针86下方的部分。

现在参见图9，图9显示出一个框图，该框图示出本发明的第一个实施例，其中电子非线性航空器动态参数显示器是电子非线性航空器飞行高度表显示器118。

该电子非线性航空器飞行高度表显示器118包括处理单元112和显示单元114。

还是本发明的第一个实施例，处理单元112是本领域普通技术人员所熟知的航空数据计算机，而显示单元114是本领域普通技术人员熟知的电子飞行仪表系统(EFIS)，多功能显示器(MFD)，或者平视显示器(HUD)。

处理单元112接收由用户界面110提供的所选定的显示算法信号，和飞行高度基准信号以及由飞行高度测量设备116提供的实测高度信号。

处理单元112把高度显示信号提供给显示单元114。

现在参见图10，图10显示出中如何操作按本发明的一个优选实施例的子非线性航空器高度表显示器118的流程。

根据步骤120，使用用户界面110选择显示算法。用户界面110将所选定的显示算法信号提供给处理单元112。在一个实施例中，由航空器飞行员选择显示算法，而在本发明的另一个实施例中，由飞行数据或者显示计算机等选择显示算法。对于简单的实施例，显示算法可以是一个非用户可选择的固定算法。

根据步骤122，使用用户界面110选择飞行高度基准信号。用户界面110将所选定的飞行高度基准信号提供给处理单元112。在一个实施例中，由航空器飞行员选择飞行高度基准信号，而在本发明的优选实施例中，由飞行数据计算机等提供飞行高度基准信号。飞行高度基准信号通常代表数据高度表设置，它以毫巴，英寸水银柱，或者以英尺或米来表示飞行高度值。

根据步骤124，使用飞行高度测量设备116测量飞行高度信号，该设备将实测的飞行高度信号提供给处理单元112。

根据步骤126，在显示单元114上提供包括一个飞行高度带的飞行高度显示信号。首先利用实测的飞行高度信号，所选定的飞行高度基准信号和所选定的显示算法信号来确定高度显示信号，并且将所产生的飞行高度显示信号提供给显示单元114，由此提供高度带。

现在参见图11，图11显示出电子非线性航空器高度显示器上提供的飞行高度带130的第一个例子。

飞行高度带130包括：动态非线性高度刻度134，对应的非线性高度值刻度132，指针144，相邻垂直条146和相对于预定时间量的飞行高度变化的指示器150。

按照惯例，纵向显示动态非线性飞行高度刻度134和对应的非线性飞行高度值刻度132。在另一个实施例中，可以横向显示动态非线性飞行高度刻度134和对应的非线性飞行高度值刻度132。

动态非线性飞行高度刻度134包括设置在第一飞行高度刻度端部136和第二个飞行高度刻度端部138之间的飞行高度刻度。

对应的非线性飞行高度值刻度132包括多个对应的飞行高度值，并且，它设置在与第一个飞行高度刻度端部136对应的第一个飞行高度值140(动态参数的最小值)和与第二个飞行高度刻度端部138对应的第二个飞行高度值142(动态参数的最大值)之间。

指针144基本上设置在动态非线性飞行高度刻度134的中间。指针144包括一个实测的飞行高度信号的指示。

相邻垂直条146设置在与对应的非线性飞行高度值刻度132相邻的地方。或者，相邻垂直条146设置在与动态非线性飞行高度刻度134相邻的地方。

相邻垂直条146包括一个可变端部148，该端部与对应的未来飞行高度值152相邻。相邻垂直条146在实测的飞行高度信号和可变端部148之间延伸。因此，如果飞行高度的当前变化在一个预定的时间量内保持不变的话，相邻垂直条146就提供了未来飞行高度值的指示。相邻垂直条146还包括一个飞行高度相对于预定时间量的变化的指示器150。

优选实施例中，此预定时间量为1分钟。在这个例子中，飞行高度相对于预定时间量的变化的指示器150是1000英尺/min。还是这个例子，对应的未来飞行高度值152是6000英尺。

本领域普通技术人员应了解，航空器飞行员通过观察可变端部148可以容易地看清对应的未来高度值152。

将发现，根据所选定的显示算法信号来调整动态非线性高度刻度134。

事实上，是根据下面具体描述的各种原则来不断调整动态非线性高度刻度134。

第一个原理是动态非线性飞行高度刻度134基本上居于实测的飞行高度信号的中间。本领域普通技术人员应了解，这第一个原则可使飞行高度信息正确地显示给航空器飞行员。

第二个原理是最好使第一个飞行高度值140表示飞行高度表的设定数据。在一个实施例中，飞行高度设定数据可以是平均海平面。在另一个实施例中，飞行高度表的设定数据可以是标准压力数据(29.92水银柱英寸)。在另一个实施例中，该飞行高度表数据可以是该表面本身，这里飞行高度表测量设备118是雷达测高计或者无线电测高计。可以通过手工设定、或者从空气数据计算机、或者雷达测高计获得飞行高度表的设定数据。

第三个原理是，使用所选定的显示算法信号来标定动态非线性高度刻度134，以便将实测的飞行高度信号和飞行高度表设定的数据140设置在可利用的显示空间内。

在一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个指数因子。在本发明的另一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个对数因子。在另一个实施例中，所选定的显示算法信号是一个几何因子。在优选实施例中，设置所选定的显示算法信号，使得动态非线性飞行高度刻度134随着从当前飞行高度分离而减小；也就是说，与实测的飞行高度信号直接相邻处可以观察到动态非线性高度刻度134中的最高分辨率。

几何因子，对数因子，指数因子或者所选定的其他任何非线性显示算法信号的选择可能取决于所要求的应用以及所要求的高度显示范围。

第四个原理涉及在实测高度信号上方，采用类似的几何因子，对数因子，指数因子或者其所选定的他任何非线性显示算法信号，将动态非线性高度刻度134标定到第二个高度值142。因为，在航空器下方的飞行高度其意义相对更大，因此，可以调整上面的标定因子，以使实测的飞行高度信号上方显示的飞行高度刻度比实测的飞行高度信号下方的更少。将发现，按照第三个原理，所选定的显示算法信号也可以自动地改变。

本领域普通技术人员应了解，为了服从例如空中交通管理员(ATC)的管理，高分辨率设置在最为重要之处，以保持正确的飞行高度。同时，给出与第一个飞行高度值140相关的一个清楚的航空器图形指示。

如前所述，将发现，根据第一个所选定的显示算法信号来调整动态非线性高度刻度134的第一部分，比如，指针144上方的那部分时，可以根据第二个所选定的显示算法信号来调整动态非线性高度刻度134的第二部分，比如，指针144下方的那部分。

现在参见图12，图12显示出电子非线性航空器高度显示器上设置的飞行高度带130的第二个例子。

该例子中，指针144显示实测的飞行高度信号为5000英尺。

还是在这个例子中，相对于预定时间量的飞行高度变化的指示150是3000英尺/min，因此，如果航空器保持其下降的速率，那么对应的未来高度值152是2000英尺。

还将发现，为了突出飞行高度的范围，根据显示算法信号不断调整动态非线性飞行高度刻度134；这种不断地的调整使得航空器飞行员能够很好地了解航空器的动态情况；更准确地说，普通技术人员应了解，在下降时，为了适用可以利用的显示区域，当高度较小时，动态非线性速度刻度134增加。这使得分辨率增加，在航空器处于低高度时这更为必要。

作为推论，就给定的爬升或者下降速率而言，动态非线性速度刻度134在低空移动得比在高空移动得更快，因为，标定因子在前一种情况下更大。由此使其具有的更大特征是，对在低飞行高度时的高度最大下降速率有利。

尽管可能有人辩论说，相邻垂直条与现有的垂直速度指示器(VSI)类似，但将发现，现有的垂直速度指示器对于正常的操作不能显示非常高的速度变化，同时保持足够的分辨率。因此，对于现代的垂直速度指示器，特别是在高速下降期间被“钉死”不是稀有的事，所以飞行员对实际的下降速率以及它与当前高度的关系缺乏足够的了解，对于高性能的航空器尤为如此。这对于引入了数字读出器的属于现有技术的垂直速度指示显示器也是不利的，因为“碰撞时(time-to-impact)”的确定仍然需要心算，从迅速改变的实测的飞行高度信号中减去一个瞬时的垂直速度指示读数。

这种心算减法在具有高操作量的动态条件下通常是不可能完成的任务。

本行业的普通技术人员应了解，这样的缺点对于本发明是不可能的，因为，当地面冲击(grounnd impact)少于1分钟时，垂直速度指针的“固定”将是唯一时间。

在这种情况下，逼近的冲击会是明显的，并且数字读出器150将仍然把所需的速率信息提供给飞行员。

还将发现，飞行高度带130的这个实施例的另外的优点是，飞行员可以通过简单地调整爬升或者下降的速率，将可变端部58固定到所需的平飞高度而容易地实现在所需飞行高度处的理想的渐近平飞。以这种方式使用，不断的调整动态非线性高度刻度134具有这个效果，即当需要的和当前实测的飞行高度信号之间的差别减小时，它将爬升或者下降的速度逐渐减小到零。

现在参见图13，图13显示出了说明本发明第二个实施例框图，其中，电子非线性航空器动态参数显示器是一个电子非线性航空器速度显示器162。

电子非线性航空器速度显示器162包括处理单元164和显示单元166。

还是在本发明的这第一个实施例中，处理单元164是本领域普通技术人员熟知的飞行数据计算机，而显示单元166是本领域普通技术人员所熟知的电子飞行仪表系统(EFIS)中的空速显示器，多功能显示器(MFD)，或者平视显示器(HUD)。

处理单元164接收由用户界面160所提供的所选定的显示算法信号，以及由速度测量设备168所提供的实测速度信号。

处理单元164把速度显示信号提供给显示单元166。

现在参见图14，图14显示出如何操作在本发明优选实施例中的电子非线性航空器速度显示器162流程。

根据步骤180，使用用户界面160选择显示算法。所选定的显示算法信号由用户界面160提供给处理单元164。在一个实施例中，由航空器飞行员选择显示算法，而在本发明另一个实施例中，由飞行数据计算机等选择显示算法。

根据步骤182，使用速度测量设备168测量速度信号，该设备把实测速度信号提供给处理单元164。

根据步骤184，在显示单元166上设置包括速度带的速度显示信号。利用实测的速度信号和所选定的显示算法信号首先确定速度显示信号，然后，将所得到的速度显示信号提供给显示单元166，由此设置速度带。

现在参见图15，图15显示出电子非线性航空器动态参数显示器上所设置的速度带190的一个例子。

速度带190包括：动态非线性速度刻度192，对应的非线性速度值刻度194，指针212和相邻垂直条214。

最好纵向显示动态非线性速度刻度192和对应的非线性速度值刻度194。

动态非线性速度刻度192包括设置在第一个速度刻度端部196和第二个速度刻度端部198之间的速度刻度。

对应的非线性速度值刻度194包括多个对应的速度值，并且设置在对应于第一个速度刻度端部196的第一个速度值200(动态参数的最小值)和对应于第二个速度刻度端部210的第二个速度值210(动态参数的最大值)之间。

指针212基本设置在动态非线性速度刻度192的中间。指针212包括实测的速度信号指示值。

相邻垂直条214设在与对应的非线性速度值刻度194相邻的地方。或者，相邻垂直条214设在与动态非线性速度刻度192相邻的地方。

相邻垂直条214包括邻近对应的未来速度值218的可变端216。因此，如果速度的当前变化在一个预定的时间量内保持不变的话，那么相邻垂直条214就提供了一个未来速度值的指示值。在一个优选实施例中，预定的时间量是10秒。

本行业普通技术人员应了解，航空器飞行员通过观察可变端216可以容易地看到对应的未来速度值218。

将发现，根据所选定的显示算法信号不断地调整动态非线性速度刻度192。在一个实施例中，所选定的显示算法信号是指数因子，在本发明另一个实施例中，所选定的显示算法信号是对数因子；在另一个实施例中，所选定的显示算法信号是几何因子。

事实上，所选定的算法应设置成在紧邻实测速度信号处能观察到最高的分辨率。

此外，将发现，在根据第一个所选定的显示算法信号来调整动态非线性速度刻度192的第一部分时，可以根据第二个所选定的显示算法信号来调整动态非线性速度刻度192的第二部分。

在一个实施例中，由用户界面160来提供对应于第一速度刻度端部196的第一个速度值200和对应于第二速度刻度端部198的第二个速度值210，而在优选实施例中，由飞行数据计算机自动选择第一个速度值200和第二个速度值210。将发现，可以根据航空器的设计情况来选择第一个速度值200和第二个速度值210。

在这个例子中，实测速度信号是205kts。

将发现，或者，速度带190包括航空器的特性速度，例如，Vfe，VNe，Vg，V1，Vr等的指示。

此外，可以在速度带190中增加速度区域，例如“黄色弧”，“绿色弧”和“白色弧”。普通技术人员将发现，图15中显示了速度带190上面的“白色弧”191。

本领域普通技术人员将发现，这个实施例可使动态非线性速度刻度192的标定在实测的速度信号附近达到最大。

此外，在速度带190上总是显示了对应的第一个速度值200和对应的第二个速度值210。

此外，在航空器受到很多限制的地方，航空器接近低空速或者高空速时，动态非线性速度刻度192在这些危急状况下会确保良好的可识别性。

在这个动态参数为高度的实施例中，将发现，相邻垂直条214在不超出可用显示器的情况下显示非常高速的变化技术方案具有很大的优越性。

属于现有技术的趋势矢量(trend vector)可能会被“钉死”，但这里所公开的实施例克服了这种缺点，这对于军用喷气机是非常有利的。

尽管这里公开了动态参数可以是速度或者高度之一，但本领域的普通技术人员将发现，该动态参数或者可以是每分钟的旋转度(RPM)，油压，油温，燃油流，转速计，剩余燃料等等之一。

本发明的上述实施例仅仅是用于解释本发明。因此，本发明的范围只由所附权利要求限制。

Claims

1.一种用来显示航空器的动态参数的装置，所述装置包括：

用来接收所选定的显示算法信号和所述动态参数读数的处理单元，所述处理单元确定显示信号；和

用来接收所述显示信号并显示具有刻度端部的刻度的显示单元，所述刻度根据所选定的显示算法连同所述动态参数的最小值和所述动态参数的最大值动态且非线性变化，所述显示单元还显示一个根据所述动态参数的读数指向所述刻度的指针，使得所述所选定的显示算法不断地调节所述刻度，使所述刻度与所述读数、所述动态参数的最大值和所述动态参数的最小值相适应，由此突出所述动态参数的所述读数的范围同时使所述动态参数的最小值和所述动态参数的最大值总是保持在各个刻度端部可以看得见。

2.如权利要求1所述的装置，在所述的刻度中还包括一个由所述显示单元纵向显示的纵向部分。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述动态参数包括所述航空器的当前速度。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述显示单元显示指示所述航空器的所述当前速度的所述指针。

5.如权利要求4中任一所述的装置，其中所述显示单元在靠着所述刻度处显示多个相应的速度值。

6.如权利要求1至5中任一所述的装置，还包括用来提供所述所选定的显示算法信号的用户界面。

7.如权利要求4所述的装置，其中所述显示单元还显示一个相邻条到所述刻度，所述相邻条包括对应于该航空器的所述当前速度的第一端和对应于所述刻度上的未来速度的可变端，该未来速度是在所述当前速度的当前变化在一个预定量的时间内保持不变情况下，所述航空器将要达到的速度。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述显示单元还显示一个指示所述当前速度的所述变化的值。

9.如权利要求7至8中任一所述的装置，其特征是，所述预定量的时间是10秒。

10.如权利要求2所述的装置，其中所述动态参数包括所述航空器的当前高度；此外，其中还提供飞行高度基准信号给所述处理单元，此外，其中所述处理单元利用所述飞行高度基准信号来确定所述显示信号。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述显示单元显示指示所述航空器的所述当前高度的所述指针。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述显示单元在与所述刻度相邻处显示多个相应的高度值。

13.如权利要求10所述的装置，还包括一个用来提供所述所选定的显示算法信号和所述飞行高度基准信号的用户界面。

14.如权利要求11所述的装置，还包括一个用来提供所述所选定的显示算法信号和所述飞行高度基准信号的用户界面。

15.如权利要求12所述的装置，还包括一个用来提供所述所选定的显示算法信号和所述飞行高度基准信号的用户界面。

16.如权利要求10至15中任一所述的装置，其中所述显示单元还显示一个相邻条到所述刻度，所述相邻条包括对应于该航空器的所述当前高度的第一端和对应于所述刻度上的未来高度的可变端，该未来高度是在所述当前高度的当前变化在一个预定量的时间内保持不变情况下，所述航空器将要达到的高度。

17.如权利要求16所述的装置，其中所述显示单元还显示一个指示所述当前高度的所述变化的值。

18.如权利要求16所述的装置，其中所述预定量的时间是60秒。

19.如权利要求1所述的装置，其中所述显示单元在与所述刻度相邻处显示多个相应的动态参数值。

20.一种用来显示航空器的动态参数的方法，所述方法包括：

提供所述动态参数的读数；

产生具有刻度端部的刻度，所述刻度利用所提供的动态参数的读数、一个所选定的显示算法信号以及所述动态参数的最小值和所述动态参数的最大值动态并且非线性地变化，并且产生一个根据所述航空器的所述动态参数的所述读数指向所述刻度的指针；并且

显示所述刻度，所述动态参数的最小值和所述动态参数的最大值，使得所述所选定的显示算法不断地调节所述刻度，使所述刻度与所述读数、所述动态参数的最大值和所述动态参数的最小值相适应，由此突出所述动态参数的所述读数的范围同时使所述动态参数的最小值和所述动态参数的最大值总是保持在各个刻度端部可以看得见。

21.如权利要求20所述的方法，还包括产生多个对应于所述刻度的相应的动态参数值，还包括在靠近所述刻度处显示所述多个相应的动态参数值。

22.如权利要求20或21所述的方法，还包括从多个非线性显示算法中选择所述限定显示算法信号。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述多个非线性显示算法包括几何类算法，指数类的算法，对数类的算法。

24.如权利要求20所述的方法，其中所述产生所述刻度的步骤是利用已经提供的所述动态参数的所述读数和多于一个所选定的显示算法信号来完成的，该多于一个所选定的显示算法信号中的每一个用来产生所述刻度的一个对应的部分。

25.如权利要求20所述的方法，还包括产生相邻条，所述相邻条包括对应于所述航空器的所述动态参数的第一端和一个对应于所述航空器的未来动态参数值的可变端，如果所述动态参数的当前变化在一个预定量的时间内保持不变的话，还包括在靠着所述刻度处显示所述相邻条。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述显示所述相邻条还包括显示所述动态参数的所述当前变化的值。

27.如权利要求20所述的方法，其中所述动态参数包括高度，速度，每分钟转度，油压，油温，发动机温度，燃油流，转速计和剩余燃料中的至少一种。