專利名稱：飛行器飛行駕駛臺的可視顯示器的制作方法
飛行器飛行駕駛臺的可視顯示器
背景技術(shù)：
現(xiàn)代飛行器駕駛艙包括具有一個或更多的下視顯示器(head down display)(HDD)的飛行駕駛臺，一個或更多的下視顯示器向飛行員和飛行人員顯示大范圍的飛行器、飛行、導(dǎo)航和在飛行器的操作和控制中使用的其他信息。上述顯示器可以被照亮以幫助飛行員觀察和定位相關(guān)信息。響應(yīng)環(huán)境照明條件而改變顯示器的發(fā)光度(brightness)，從而向飛行員提供顯示信息的更好的能見度。例如，在正常的日光條件期間，可能需要將顯示器照亮到高發(fā)光度水平以便飛行員可輕易地觀察顯示器。在夜間條件下，相同程度的發(fā)光度可能造成對于使用而言顯示器太明亮，并且可能妨礙飛行員容易地觀察和察覺其他較低發(fā)光對象的能力。此外，直接照耀到HDD上或直接照耀到飛行員眼睛中的陽光使得閱讀該顯示器非常困難，除非為補償而調(diào)節(jié)顯示器的發(fā)光度
發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，一種飛行器的駕駛艙，包括具有光線可通過的至少一個透明面的風(fēng)擋；與風(fēng)擋間隔并面對的至少一個座位；具有設(shè)置在風(fēng)擋下方的至少一部分及具有至少一個下視顯示器的飛行駕駛臺，下視顯示器具有可由發(fā)光度信號設(shè)置的可調(diào)發(fā)光度；照相機，其具有包含至少一個座位的至少一部分的視場并輸出指示視場內(nèi)亮度(luminance)信息的圖像信號；以及操作地耦合到照相機和下視顯示器的處理器。處理器配置成接收圖像信號、確定視場的至少一部分的亮度、基于確定的亮度確定下視顯示器的發(fā)光度，以及向下視顯不器輸出對應(yīng)確定的發(fā)光度的發(fā)光度信號。在另一實施例中，一種飛行器的飛行駕駛臺的下視顯示器組裝件，包括殼體；安裝在殼體內(nèi)并具有視角的下視顯示器；照相機，照相機由殼體承載并具有包含視角的至少一部分的視場，以及輸出指示視場內(nèi)的亮度信息的圖像信號；圖像處理器，其操作地耦合到照相機以接收圖像信號并輸出對應(yīng)圖像信號的亮度信號；以及圖形處理器，其操作地耦合到圖像處理器并接收亮度信號和對應(yīng)地調(diào)節(jié)下視顯示器的發(fā)光度。在又一實施例中，一種調(diào)節(jié)飛行器的駕駛艙中的至少一個下視顯示器的發(fā)光度水平的方法，包括拍攝下視顯示器的視角內(nèi)的駕駛艙的至少一部分的圖像，確定圖像的至少一部分的亮度，以及根據(jù)確定的亮度來設(shè)置下視顯示器的發(fā)光度水平。


在附圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)中已知的、帶有飛行駕駛臺的飛行器駕駛艙的一部分的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的帶有具有多個下視顯示器組裝件的飛行駕駛臺的飛行器駕駛艙的一部分的透視圖。圖3是圖2的飛行器駕駛艙的一部分的俯視圖。圖4是可用于圖2和圖3的飛行駕駛臺中的下視顯示器組裝件的示意圖。
具體實施例方式圖I示出現(xiàn)有技術(shù)的飛行器10的一部分，其具有駕駛艙12，駕駛艙12帶有具有多個下視顯示器16的飛行駕駛臺14。下視顯示器16典型地被照亮并且能夠具有依賴于駕駛艙12中的環(huán)境照明的多種發(fā)光度水平。環(huán)境光傳感器18典型地位于顯示器16上并典型地檢測直接落在環(huán)境光傳感器18上的光線。環(huán)境光傳感器18測量直接落在傳感器18上的亮度，這限定了傳感器18的有效視場19，這與駕駛艙12相比是相對受限的。視場19示為圓錐體，其確認(rèn)光線可落在傳感器上的區(qū)域。依賴傳感器18的形狀和角度，該圓錐體可以比示出的更大或更小并且可轉(zhuǎn)動與示出不同的角度。依賴相對于諸如太陽的環(huán)境光源的傳感器18的位置，傳感器18可以或不可以給出落在顯示器16上的光線的真實測量。例如，環(huán)境光傳感器18可位于陰影中，同時顯示器16的大部分可被環(huán)境光直接照亮。光線傳感器18典型地安裝在包圍顯示器的殼體內(nèi)。多個環(huán)境光傳感器18可設(shè)置 在殼體上、顯示器附近，以檢測落在顯示器16不同部分上的光線。然而，存在對這種方法的實用限制，諸如可利用的空間和成本。在顯示器16的一部分處于陰影中同時其另一部分處于明亮的陽光中的情況下，已知傳感器18不能給出準(zhǔn)確的光線測定。這可能潛在地導(dǎo)致顯示器16非故意地變暗淡并使得不可讀，以及因為在所有顯示器中采用相同的方法，所以可能導(dǎo)致所有顯示器16同時變暗淡。由于飛行駕駛臺14內(nèi)的這些環(huán)境光傳感器18的通常位置，對于傳感器18準(zhǔn)確地確定駕駛艙12中的照度量和多少照度進(jìn)入飛行員的眼睛可能是非常困難的。一個典型的問題是當(dāng)飛行器10飛入陽光中而無光線落在顯示器16上導(dǎo)致顯示器16變暗。同時，飛行員直接注視陽光而因此不能看見顯示器16。由此，這些傳感器18僅感測落在它們上面的光線，這不能保證相同的光線落在飛行員的眼睛上。為在這個問題中給予幫助，前觀察遠(yuǎn)距離光傳感器20通常包含在這樣的飛行器10中以檢測穿過風(fēng)擋22的光線，該光線與將直接進(jìn)入飛行員眼睛的光線相關(guān)。顯示器16的發(fā)光度可由兩種類型的傳感器18、20檢測的光線來控制。作出駕駛艙12內(nèi)的照度水平的半精確確定需要的多個傳感器18、20通常是昂貴的，而且往往不能確定駕駛艙12內(nèi)準(zhǔn)確的光線水平，從而導(dǎo)致顯示器16存在潛在問題的發(fā)光度水平。圖2顯示具有駕駛艙112的飛行器100的一部分，駕駛艙112帶有具有多個下視顯示器(HDD)組裝件116的飛行駕駛臺114。雖然在商用客機中示出，但是該發(fā)明的HDD組裝件116可以用于任意類型的飛行器，無限制例如，固定翼、旋轉(zhuǎn)翼、火箭、商用飛行器、私人飛行器和軍用飛行器。風(fēng)擋122可設(shè)置在駕駛艙112的前部區(qū)域中并可具有光線可以通過的至少一個透明面。已示出風(fēng)擋122為包括設(shè)置在駕駛艙的前部區(qū)域中的兩個透明面，以允許飛行人員向飛行器100前面的駕駛艙112外看。一個或更多的窗124還可包括在駕駛艙112的側(cè)面上。上述窗124還可包括光線可通過的透明面，并且飛行人員可通過透明面看到駕駛艙112外的另外的區(qū)域。一個或更多的座位130可設(shè)置在駕駛艙112內(nèi)并與風(fēng)擋122間隔及面對。已示出并排安排的兩個座位130?？稍O(shè)想的，更少或更多的座位可包括在駕駛艙112中，而且另外的座位可向前對著風(fēng)擋122或可側(cè)面對著窗124。
飛行駕駛臺114可包括多種儀器和控制機構(gòu)132和多個HDD組裝件116，所有這些使得飛行人員能夠駕駛飛行器100。如所示，飛行駕駛臺114可設(shè)置在座位130的周圍且飛行駕駛臺114的一部分可布置在風(fēng)擋122的下方。進(jìn)一步地，HDD組裝件116可位于風(fēng)擋122的下方。還可設(shè)想，包括HDD組裝件116的飛行駕駛臺114的部分可位于風(fēng)擋122的上方。將理解的是這些HDD組裝件116可以以任意數(shù)量和布局來配置且它們的配置不限于示出的示例。HDD組裝件116的每個可包括殼體140和安裝在殼體140內(nèi)的下視顯示器(HDD) 142。HDD 142可以是具有可由發(fā)光度信號設(shè)置的可調(diào)發(fā)光度的任何合適類型的顯示器，作為非限制示例包括IXD顯示器或LED顯示器。每個HDD 142可具有視角144,為幾個HDD 142已示意性地示出視角144且視角144是以可接受的可視性能可觀測HDD 142的最大角度。如果從視角144外觀測HDD 142 JUHDD 142可能喪失發(fā)光度或可能具有色移。照相機146可安裝到一個或更多的HDD組裝件116或由其承載。作為非限制示 例，照相機146已示出為結(jié)合到兩個HDD組裝件116中。剩下的HDD組裝件116可認(rèn)為是非照相機HDD組裝件116?？稍O(shè)想的，具有照相機146的HDD組裝件116可以位于飛行駕駛臺114上的多種位置。還可設(shè)想的，HDD組裝件116的每個可具有照相機146。進(jìn)一步，可設(shè)想的，單個的HDD 116可具有照相機146。在示出的實施例中，每個照相機146可以位于單獨的殼體140內(nèi)，并可與對應(yīng)的殼體140內(nèi)的開口對齊。照相機146可以是用于輸出指示照相機視場內(nèi)的亮度信息的圖像信號的任何合適類型的照相機。示例性照相機包括CCD照相機、CMOS照相機、數(shù)字照相機、攝影機或能捕獲圖像的任何其他類型的裝置。每個照相機146可具有視場148，用虛線已示意性示出視場148，并且視場148是照相機146的覆蓋范圍?？稍O(shè)想的，照相機視場148可包括一個座位130的至少一部分且如所示可包含兩個座位130的每一個的至少一部分。照相機視場148可包含下視顯示器視角144的至少一部分。照相機視場和下視顯示器視角144的重疊部分已示出為包括兩個座位130的每一個的一部分。還示出，駕駛艙112的整個寬度可以在照相機146的視場148內(nèi)。還可設(shè)想，駕駛艙112的整個寬度可以在單個照相機146的視場148內(nèi)。圖3更加清晰地示出示例性下視顯示器視角144和照相機視場148。圖3還示出具有預(yù)定反射率的發(fā)光目標(biāo)150 (以虛線示出)可包括在駕駛艙112中、照相機視場148內(nèi)。這樣的發(fā)光目標(biāo)150可簡單地是具有已知反射率的表面或墻?？稍O(shè)想，照度目標(biāo)150可以是諸如18%灰色的中性灰色，以提供跨越可見光譜的平面反射光譜。照度目標(biāo)150可以是在駕駛艙墻上的卡片或類似結(jié)構(gòu)或可用這樣的顏色粉刷駕駛艙。照相機146的位點可相對于駕駛艙112固定，這簡化了確定圖像的哪部分相對駕駛艙112的哪部分。因此，有可能處理圖像的離散部分以確定不同的亮度并做出更好的處理決定。例如，座位130具有有限的可調(diào)性且飛行員的高度變化是有限的，因此飛行員頭部落入圖像內(nèi)的預(yù)定區(qū)域?qū)⑹且阎?。中性的灰色可形成頭部區(qū)域的背景。圖4示出用于處理來自照相機的圖像并根據(jù)處理的圖像調(diào)節(jié)顯示器發(fā)光度的處理器或控制器152。為方便起見，控制器152可包含在具有照相機146的HDD組裝件116中。控制器152可操作地耦合到照相機146和下視顯示器142。圖像處理器154和圖形處理器165以及任何關(guān)聯(lián)的存儲器158可包含在控制器152內(nèi)。圖像處理器154可操作地耦合到照相機146并可接收來自照相機146的圖像信號。圖像處理器154可以是能夠確定圖像的至少一部分的亮度并輸出對應(yīng)所確定的圖像信號的亮度的亮度信號的任何適合的的圖像處理器。圖形處理器156可操作地耦合到圖像處理器154和HDD 142。圖形處理器156可以是能夠接收亮度信號并基于確定的亮度確定HDD 142的發(fā)光度水平的任何適合的圖形處理器。圖形處理器156可能夠輸出對應(yīng)于所確定的發(fā)光度的發(fā)光度信號到HDD 142且因此可相應(yīng)地調(diào)節(jié)HDD 142的發(fā)光度。存儲器158可用于存儲圖像處理器154和圖形處理器156的控制軟件和控制器152所需的任何另外的軟件。存儲器158還可用于存儲信息，例如數(shù)據(jù)庫或表，和存儲從照相機146接收的圖像或視頻?？刂破?52還可以與飛行器100的一個或更多的組件操作地耦合以用于與這些組件通信。例如，信息系統(tǒng)服務(wù)器160、飛行器系統(tǒng)162和非照相機HDD組裝件116已示出為與控制器152耦合。信息系統(tǒng)服務(wù)器160可接收來自圖像處理器154的壓縮圖像或視頻，同時飛行器系統(tǒng)162可提供飛行器數(shù)據(jù)到HDD組裝件116以便這樣的信息可在HDD 142上 示出。飛行器系統(tǒng)還可以接收來自控制器152的信息。在單個照相機146用于控制多個HDD 142的情況下，控制器152還可操作地耦合到另外的非照相機HDD組裝件116 (以虛線示出)以及可配置成控制其HDD 142的發(fā)光度。這樣的非照相機HDD組裝件116可還具有控制器(未示出)，該控制器還可用于操作非照相機HDD組裝件116。在飛行器100的操作期間，駕駛艙112內(nèi)的至少一個HDD 142的發(fā)光度水平可通過基于照相機146拍攝的圖像或視頻的發(fā)光度信號來調(diào)節(jié)。更明確地，可拍攝HDD 142的視角144內(nèi)駕駛艙112的至少一部分的圖像。如果照相機146是攝影機，那么這可包括拍攝視頻。圖像或視頻可發(fā)送至圖像處理器154且圖像的至少一部分亮度可由圖像處理器154確定，圖像處理器154可使用圖像處理軟件以確定捕獲的圖像中的亮度。任何適合的軟件可用于確定圖像的一部分中環(huán)境光的量。該軟件可以確保來自照相機146的圖像被存儲在亮度/色度顏色空間(例如Y CrCb或YUV)中，從而軟件可以查看亮度分量。然后可執(zhí)行圖像的直方圖分析，其中圖像的亮度級被分成幾個范圍并在每個亮度范圍內(nèi)確定像素的數(shù)量。這可用于確定圖像亮度的一般水平?？蓮闹狈綀D分析來確定亮度的分布。一旦亮度的分布被確定，平均或中值亮度和因此情景中環(huán)境光的估計也可以被確定?？稍O(shè)想，圖像處理還可以在圖像的更小區(qū)域內(nèi)執(zhí)行，以便在照相機視場內(nèi)尋找特定的元素，諸如駕駛艙墻的背面上的區(qū)域或窗。這將允許計算情景中全部環(huán)境光的不同分量?？稍O(shè)想，對于每個顯示器照相機，這些區(qū)域可以是不同的并可以在不同的飛行器類型之間變化?？稍O(shè)想，亮度可以在整個圖像或圖像的任意部分上來確定。圖像處理器154還可以確定接收來自飛行器100直接前方從飛行員和駕駛艙112的背面反射的光?？稍O(shè)想，確定亮度還可以包括確定對應(yīng)駕駛艙112內(nèi)的反射目標(biāo)150的圖像的一部分的亮度。圖像處理器可基于已知的反射率來確定表面上的亮度并因此確定那部分的亮度?；诖_定的亮度，控制器152可設(shè)置HDD 142的發(fā)光度水平。更明確地，控制器152輸出發(fā)送對應(yīng)確定的發(fā)光度水平的發(fā)光度信號到HDD 142。如果多個圖像被拍攝，亮度可被重復(fù)地確定?？刂破?52可確定每個圖像的亮度并可用每個確定的亮度來設(shè)置HDD 142的發(fā)光度水平。在拍攝視頻的情況下，那么亮度可隨著時間被重復(fù)地確定，并且設(shè)置發(fā)光度水平可包括根據(jù)重復(fù)地確定的亮度來重復(fù)地設(shè)置發(fā)光度水平。可設(shè)想，圖像或視頻的亮度的這樣的重復(fù)確定可以是持續(xù)的，并且照這樣，HDD142的發(fā)光度可被持續(xù)地調(diào)節(jié)。在多個照相機146的情況下，圖像處理器154能夠組合圖像，并且控制器152能夠確定整個駕駛艙112的亮度簡檔。照這樣，可組合來自多個照相機的數(shù)據(jù)以形成可在所有的HDD 142之間共享的情景亮度數(shù)據(jù)。此外，在多個照相機146的情況下，控制器152可以使用每個圖像的確定的亮度的平均值或加權(quán)平均值。還可設(shè)想，每個HDD 142可以將它的發(fā)光度向它自己的亮度測定偏置，但使用其他的發(fā)光度水平以獲得一般情景亮度值。還可設(shè)想的，由單個照相機拍攝的圖像或視頻可以是至少兩個HDD 142的視角144內(nèi)駕駛艙112的至少一部分，并且單個照相機146可用于提供圖像或視頻到控制器152以控制多個HDD 142。在這樣的實例中，確定亮度可包括確定視角144中的每個內(nèi)的圖像的一部分的亮度。控制器152可配置為基于對應(yīng)于它的視角144的圖像的一部分中的確定的 亮度來確定非照相機HDD組裝件116的發(fā)光度?？刂破?52可以基于確定的亮度來為非照相機HDD 142確定合適的發(fā)光度,并可以輸出對應(yīng)于確定的發(fā)光度的發(fā)光度信號至非照相機HDD組裝件116。照這樣，非照相機HDD 142的發(fā)光度也可以被控制。上述發(fā)明的實施例允許能更好地感測駕駛艙112內(nèi)的環(huán)境光條件，其包括從飛行器100的直接前方接收的光線。照相機146可以取代安裝在顯示器上和遠(yuǎn)離地安裝的多個環(huán)境光傳感器以確定從飛行器前方接收的光線。照相機146允許通過查看駕駛艙112的更寬的視場來確定的駕駛艙112中亮度的更精密的測量。將理解，通過在駕駛艙112內(nèi)具有照相機，其中座位130在照相機視場148內(nèi)，還可實現(xiàn)其他優(yōu)點。這樣的優(yōu)點可包括飛行員意識監(jiān)測，這在飛行器100由單個飛行員操作(其中飛行員的警覺需要保持)的情況下是更加重要的。照相機146可用于監(jiān)測飛行員的頭部移動以確定飛行員是否是昏昏欲睡的?？刂破?52可基于對比飛行員的視頻幀或圖像來確定飛行員的頭部移動。處理器中的一個能夠運行用于從圖像或視頻確定飛行員是否是昏昏欲睡的或在某些方面喪失能力的算法。如果確定飛行員的頭部移動指示他是昏昏欲睡的，那么控制器152可用于產(chǎn)生報警并且注意力獲取裝置用于吸引飛行員的注意。還可設(shè)想，控制器152可參與飛行器的全自動操作和/或告警地面飛行員在某些方面喪失能力。還可設(shè)想，因為飛行員的移動可以從圖像或視頻來確定，那么姿態(tài)控件可用于控制HDD 142。更明確地，控制器152可以如上所述確定飛行員的移動并可基于確定的飛行員的移動來操作HDD 142。這可導(dǎo)致高交互控制的方法。照相機146還可用于其他功能，諸如視頻會議，其中飛行員的壓縮視頻可通過衛(wèi)星、蜂窩電話、Wi-Fi連接或一些其他的連接發(fā)送至地面接收器。備選地，視頻可用于飛行員和機組乘務(wù)員之間的內(nèi)部通信?？蓪崿F(xiàn)的另外的優(yōu)點是記錄重復(fù)地拍攝的圖像或視頻并將同樣的數(shù)據(jù)存儲在存儲器158中。可以后檢查這樣的記錄并且可提供關(guān)于駕駛艙內(nèi)活動的有用信息，該信息否則將是不可利用的。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求定義，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實質(zhì)不 同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種飛行器的駕駛艙，包括 風(fēng)擋，其具有光線可通過的至少一個透明面； 至少一個座位，其與所述風(fēng)擋間隔并面對所述風(fēng)擋； 飛行駕駛臺，其具有設(shè)置在所述風(fēng)擋下方的至少一部分并且具有至少一個下視顯示器，所述下視顯示器具有可由發(fā)光度信號設(shè)置的可調(diào)發(fā)光度； 照相機，其具有包含所述至少一個座位的至少一部分的視場，并且輸出指示所述視場內(nèi)的亮度信息的圖像信號；以及 處理器，其操作地耦合到所述照相機和所述下視顯示器并配置成接收所述圖像信號、確定所述視場的至少一部分的亮度、基于所確定的亮度確定所述下視顯示器的發(fā)光度，以及輸出對應(yīng)所確定的發(fā)光度的發(fā)光度信號到所述下視顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的駕駛艙，其中，所述下視顯示器具有與所述照相機視場的至少一部分重疊的視角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的駕駛艙，其中，所述照相機視場包含所述下視顯示器視角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的駕駛艙，其中，所重疊部分包括所述座位的至少一部分。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求的任何一項所述的駕駛艙，進(jìn)一步包括具有預(yù)定反射率的發(fā)光目標(biāo)，同時所述發(fā)光目標(biāo)位于所述照相機視場內(nèi)。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求的任何一項所述的駕駛艙，進(jìn)一步包括并列安排的兩個座位，并且其中所述照相機視場包括所述兩個座位中每一個的至少一部分。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求的任何一項所述的駕駛艙，其中，所述照相機安裝到所述下視顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的駕駛艙，其中，所述下視顯示器位于所述風(fēng)擋的下方。
9.根據(jù)前面權(quán)利要求的任何一項所述的駕駛艙，其中，所述處理器包括 圖像處理器，其操作地耦合到所述照相機以接收所述圖像信號和輸出對應(yīng)所述圖像信號的亮度信號；和 圖形處理器，其操作地耦合到所述圖像處理器并接收所述亮度信號且對應(yīng)地調(diào)節(jié)所述下視顯示器的發(fā)光度。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求的任何一項所述的駕駛艙，其中，所述照相機是攝影機。
11.參考附圖基本如本文描述的駕駛艙。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“飛行器飛行駕駛臺的可視顯示器”。一種飛行器(100)的駕駛艙(112)，包括具有光線可通過的至少一個透明面的風(fēng)擋(122)；與風(fēng)擋(122)間隔并面對的至少一個座位(130)；飛行駕駛臺(114)，其具有設(shè)置在風(fēng)擋(122)下方的至少一部分并具有至少一個下視顯示器(142)，該下視顯示器具有可由發(fā)光度信號設(shè)置的可調(diào)發(fā)光度；照相機(146)，照相機具有包含至少一個座位(130)的至少一部分的視場(148)并輸出指示視場(148)內(nèi)亮度信息的圖像信號；以及處理器(152)，其操作地耦合到照相機(146)和下視顯示器(142)，并配置成接收圖像信號、確定視場(148)的至少一部分的亮度、基于所確定的亮度確定下視顯示器(142)的發(fā)光度，以及向下視顯示器(142)輸出對應(yīng)于所確定的發(fā)光度的發(fā)光度信號。
文檔編號B64D47/08GK102862683SQ20121033401
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者J·A·戴維斯 申請人:通用電氣公司