使用天氣雷達感測的顯示系統(tǒng)和方法
【專利說明】使用天氣雷達感測的顯示系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請涉及Wood等人在2014年09月10日提交的美國專利申請14/482681，McCusker等人在2014年6月1日提交的美國專利申請14/301199，2012年09月26日提交的美國專利申請13/627788; 2010年09月28日提交的美國專利申請12/892563，2011年09月30日提交的美國專利申請13/250798,2008年09月28日提交的美國專利申請12/236464,2008年07月02日提交的美國專利申請12/167200，2008年07月02日提交的美國專利申請12/167200,2008年07月25日提交的美國專利申請12/180293,2011年09月28日提交的美國專利申請13/247742,2007年09月06日提交的美國專利申請11/851323,2007年09月26日提交的美國專利申請11/904491，2011年09月22日提交的美國專利申請13/241051，2008年10月31日提交的美國專利申請12/263282，以及2008年07月25日提交的美國專利申請12/180293，其中所有這些專利申請在這里都被完整地引入以作為參考，并且都被轉(zhuǎn)讓給了本申請的申if Ao
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開一般涉及飛行器傳感和/或顯示系統(tǒng)。更具體地說，本公開涉及一種使用天氣雷達感測的顯示系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]飛行器通過使用增強視覺系統(tǒng)(EVS)來向飛行器機組成員提供影像。如果氣象條件阻礙了通過風(fēng)擋清晰自然地查看飛行器的外部環(huán)境，那么該影像可以包括機場航站區(qū)和跑道環(huán)境。舉例來說，EVS可以將機場航站區(qū)和跑道環(huán)境的圖像重疊在飛行員通過飛行器的駕駛艙風(fēng)擋所看到的關(guān)于飛行器外部環(huán)境的自然的無航標(biāo)視圖上。在霧天之類的低能見度狀況下，這種影像可以提升飛行機組成員在儀表進場過程中的態(tài)勢感知。這種增強視覺系統(tǒng)可被用作通過FAA認(rèn)證的增強飛行視覺系統(tǒng)，其中即便在機場環(huán)境不可視的情況下，該系統(tǒng)也可以允許依照儀表飛行規(guī)則著陸的飛行員在低于某個指定高度的情況下操作。例如，依照美國聯(lián)邦法規(guī)第14篇第91部分，除了類別II或類別III之外，除非飛行員可以看到某種必要的目視地標(biāo)，否則飛行員不能從直線儀表進場過程(IAP)下降至低于決策高度(DA)或最低下降高度(MDA)直至高于接地區(qū)標(biāo)高100英尺。作為示例，該目視地標(biāo)包括進場照明系統(tǒng)、閾值照明系統(tǒng)以及跑道邊緣照明系統(tǒng)。然而，在飛行員的自然無輔助視覺無法識別目視地標(biāo)的低能見度狀況下，飛行員可以使用EFVS來識別所需要的目視地標(biāo)。相應(yīng)地，通過使用EFVS，可以將飛行員無法在低能見度的狀況下將飛機著陸以及無法及時運輸貨物和/或乘客所造成的損失降至最低。
[0005]EVS影像通常在上視顯示器(HUD)上呈現(xiàn)給操作飛行員(PF) AUD通常是一個允許PF在通過駕駛艙風(fēng)擋查看飛行器外部環(huán)境的同時查看EVS影像的透明顯示設(shè)備。只要飛行器外部的能見度狀況允許PF通過駕駛艙風(fēng)擋查看外部環(huán)境，則PF可以核實EVS運行正常，由此，HUD上的影像將會符合PF的飛行器外部環(huán)境視圖。
[0006]EVS影像有時也會在下視顯示器(HDD)上呈現(xiàn)給監(jiān)控飛行員(PM)。舉例來說，在一些國家，該系統(tǒng)必須向PM呈現(xiàn)EVS影像，以便確認(rèn)所述EVS信息是與必要的目視地標(biāo)相關(guān)的可靠和精確的指示符。此外，PM還可以使用EVS影像來確定PF是否在進場和著陸過程中采取恰當(dāng)行動。HDD通常是一個安裝在鄰近飛行器控制臺或儀表板的位置或是其內(nèi)部的非透明顯不設(shè)備，
[0007]EVS通常會使用有源或無源感測系統(tǒng)來獲取用于生成機場航站區(qū)和跑道環(huán)境影像的數(shù)據(jù)。作為示例，典型的無源傳感器可以是前視紅外(FLIR)照相機或可見光譜照相機，其接收來自環(huán)境的電磁能量，并且輸出可供系統(tǒng)使用來產(chǎn)生從照相機視角看到的視頻圖像的數(shù)據(jù)。該照相機被安裝在一個恰當(dāng)?shù)奈恢茫顼w行器鼻端，由此可以在HUD上為PF呈現(xiàn)以恰當(dāng)比例擴縮和定位且在PF查看飛行器外部環(huán)境的時候與之具有幾乎相同的視角的視頻圖像。然而，雖然無源傳感器提供了較高質(zhì)量的視頻影像，但其無法在諸如濃霧之類的某些低能見度的狀況中識別所需要的目視地標(biāo)。
[0008]作為示例，有源傳感系統(tǒng)可以是毫米波(MMW)雷達系統(tǒng)(例如，94GHz)，該系統(tǒng)向環(huán)境中發(fā)射電磁能量，然后接收環(huán)境反射的回波電磁能量。該有源感測系統(tǒng)通常被安裝在一個恰當(dāng)?shù)奈恢茫顼w行器鼻端。有源感測系統(tǒng)的成本很高，并且需要在飛行器上提供其他類型的設(shè)備同樣需要的空間。此外，MMff雷達系統(tǒng)需要成本很高的雷達罩技術(shù)。
[0009]作為補充，無源FLIR照相機和有源毫米波長雷達系統(tǒng)在諸如濃霧之類的某些低能見度的狀況中的范圍都很有限。
[0010]由此需要用于在惡劣的環(huán)境中以及以更遠(yuǎn)的距離來提供增強視覺的實時或準(zhǔn)實時感測系統(tǒng)和方法。更進一步，所需要的是用于提供增強視覺影像的成本較低且不需要飛行器上的附加空間的實時或準(zhǔn)實時感測系統(tǒng)和方法。并且，所需要的是通過使用來自天氣雷達系統(tǒng)的雷達數(shù)據(jù)來提供外部場景形貌的顯示系統(tǒng)和方法。更進一步，所需要的是用于提供從天氣雷達數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的跑道環(huán)境圖像的系統(tǒng)和方法，其中所述圖像允許在儀表進場期間在低于某個指定高度的情況下執(zhí)行操作。作為補充，所需要的是通過使用X波段和C波段雷達數(shù)據(jù)來實現(xiàn)更高分辨率的成像處理的系統(tǒng)和方法。
[0011]如果能夠供應(yīng)一種提供了這些和其他有利特征中的一個或多個特征的系統(tǒng)和/或方法，那么將是非常理想的。從本說明書中可以清楚了解其他的特征和優(yōu)點。對于落入附加權(quán)利要求范圍的實施例來說，無論其是否實現(xiàn)了如前所述的一個或多個需求，所公開的教導(dǎo)均可擴展至這些實施例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一個方面，關(guān)于這里公開的發(fā)明概念的實施例涉及一種用于增強視覺的圖像處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個處理器以及與該處理器耦合的存儲器。該存儲器包含了在被處理器運行的時候使得處理器執(zhí)行以下處理的指令:提供雷達波束，以及接收角度和/或距離分辨率提升的雷達回波，以便導(dǎo)出關(guān)于外部場景形貌的圖像數(shù)據(jù)。
[0013]在另一個方面中，關(guān)于這里公開的發(fā)明概念的實施例涉及一種視覺方法或視覺系統(tǒng)，其中該方法使用或者該系統(tǒng)包括一個被配置成提升距離和方位角分辨率的天氣雷達系統(tǒng)。該天氣雷達系統(tǒng)生成與天氣雷達系統(tǒng)所接收的雷達回波相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)。該雷達回波處于X波段或C波段。該視覺系統(tǒng)還包括一個與天氣雷達系統(tǒng)通信的顯示器，并且該顯示器被配置成顯示與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的圖像。
[0014]在另一個方面中，關(guān)于這里公開的發(fā)明概念的實施例涉及一種提供增強視覺的機載天氣雷達系統(tǒng)。該天氣雷達系統(tǒng)包括天線和控制電路，其中該控制電路被配置成借助天線來向外部環(huán)境提供雷達波束，并且被配置成接收雷達回波。該控制電路被配置成通過處理雷達回波來提供與外部環(huán)境相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)。與那些感測用于提供圖像數(shù)據(jù)的雷達回波的天氣雷達感測功能相比，該天氣雷達系統(tǒng)提供了提升的距離分辨率和提升的角度分辨率。雷達波束處于X波段或C波段，并且圖像數(shù)據(jù)會向飛行員提供關(guān)于外部場景形貌的目視圖像。
[0015]在另一個方面中，關(guān)于這里公開的發(fā)明概念的實施例涉及一種提供實時傳感器圖像的方法。該方法包括:接收來自X波段或C波段機載天氣雷達系統(tǒng)的雷達回波。通過處理雷達回波，可以具有提升的距離分辨率和角度分辨率，并且所述雷達回波是從外部環(huán)境接收的。該方法還包括:基于雷達回波來提供關(guān)于外部場景形貌的目視圖像。
【附圖說明】
[0016]通過思考以下的詳細(xì)描述，可以更好地理解關(guān)于這里公開的發(fā)明概念的實施方式。這些描述引用了附圖，其中該附圖未必是按比例繪制的，為了清楚起見，附圖中的一些特征可被放大，并且一些特征可被省略或示意性表示。在附圖中，相同的參考數(shù)字可以表示和標(biāo)引相同或相似的元件、特征或功能。在附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)這里公開的發(fā)明概念的示例性實施例的飛行器控制中心或駕駛艙的示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)這里公開的發(fā)明概念的示例性實施例的用于顯示從雷達數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的圖像的顯示系統(tǒng)的示意性概括框圖；
[0019]圖3是顯示根據(jù)這里公開的發(fā)明概念的另一