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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Anzeigen für eine Flugzeuginstrumentierung.
Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf dünne Flachbildschirme, welche
Darstellungen von Flugzeuginstrumenten in Farbe anzeigen.
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Es
ist wünschenswert,
einen dünnen
Flachbildschirm in einem Flugzeugcockpit zu verwenden, damit Flugzeugparameter,
welche auf analogen oder elektronischen Instrumenten typischerweise
angezeigt werden, auf dem Flachbildschirm simuliert werden können, um
eine zuverlässige
Flugzeuginformation bereitzustellen. Flugzeugparameter, so wie Höhe, Fluggeschwindigkeit,
Abstand, Schlingern und Treibstoffverbrauch können auf einem dünnen Flachbildschirm
simuliert werden, damit die Cockpitcrew diese Parameter leicht beobachten
kann. Diese Anzeigen setzen sich üblicherweise aus Flüssigkeitskristalleinrichtungen
(LCD, Liquid Crystal Devices) zusammen, welche Farbbilder ausgeben
können.
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Bei
Flachbildschirmen, bevorzugt LCD-Flachbildschirmen, welche simulierte
Anzeigen von Instrumenten kombinieren, müssen die gesamten simulierten
Instrumente Bilder an die Cockpitcrew mit der höchsten Integrität ausgeben.
Frühere
Versuche beim Herstellen der Flachbildschirme, welche durch eine
zentrale Verarbeitungseinheit und einen Videographikbeschleuniger
betrieben werden, haben es nicht ermöglicht, die aktuellen Bilder
auf einem flachen Panel, welches die Flugcrew als eine Referenz verwendet,
zu überwachen.
Bis jetzt wurde noch nicht die komplizierte Software entwickelt,
welche benötigt
werden würde,
um heutige Graphikbeschleuniger und zentrale Verarbeitungseinheiten
zu modifizieren, um entsprechend zu gewährleisten, daß die Flachbildschirme
keine Fehlinformation ausgeben. Demgemäß hat der Stand der Technik
dafür noch
keine Flachbildschirme für
eine Flugzeuginstrumentierung hergestellt, welche zuverlässig Flugzeugparameter
an Cockpitcrews bereitstellen. Darüber hinaus ist weitere Information,
welche die Crew während
eines Flugs und Landungen überwachen
muß, derzeit in
einem bequemen elektronischen Format nicht verfügbar, damit die Flugcrew auf
dieses leicht und einfach auf eine zeitliche und sichere Art und
Weise zugreifen kann. Beispielsweise enthalten gut bekannte „Anflugprozeduren", welche im Detail
das Terrain darlegen, über
welchem das Flugzeug fliegt, detaillierte Information über das
Terrain, welches von der Crew während einem
Flug und Landungen überprüft werden
muß. Typischerweise
waren Anflugprozeduren nur als faltbare, landkartenartige Hardcopy-Unterlagen
verfügbar,
welche die Crew auf ein Instrument in dem Cockpit steckt oder anklebt.
Es erübrigt sich
zu erwähnen,
daß dies
eine ineffiziente und potentiell gefährliche Weise ist, um Terraininformation zu
beobachten. Da Anflugprozeduren detaillierte Information über das
Terrain enthalten, ist die Information darüber hinaus oftmals unklar und
schwierig zu lesen, da sie nur auf der Hardcopy existiert. In jüngster Zeit
wurden Anflugprozeduren auf CDs bzw. Compact Discs verfügbar gemacht,
jedoch werden die benötigten
CD-Spieler bzw. Compactdisk-Player gewöhnlich nicht in einem Cockpit
gefunden, damit die Crew elektronisch auf die Anflugprozeduren zugreifen
kann. Ebenso weisen CD-Spieler nicht die Fähigkeit auf, sich auf einen
gewünschten
Bereich der Anflugprozedur „hineinzuzoomen", damit die Information
einfach durch die Flugcrew verstanden und interpretiert werden kann.
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Zusätzlich benötigten Anzeige-
und Verarbeitungssysteme für
Cockpitcrews detaillierte und zeitaufwendige Zertifizierungsprozeduren
durch die Bundesflugverwaltung (FAA, Federal Aviation Administration),
bevor derartige Systeme und Software in ein neues Flugzeugflugsystem
aufgenommen werden können.
Derartige Zertifizierungsprozeduren sind ziemlich kostenintensiv
und können
die Entwicklung und Verwendung neuer Flugzeugsteuerungs- und Flugsysteme
behindern.
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Darüber hinaus
haben Flugsteuerungssysteme und Anzeigeeinrichtungen des Standes
der Technik keine passenden diagnostischen Werkzeuge für die Crew
und ein Wartungspersonal geliefert, um die Performance der unterschiedlichen
Flugsysteme zu testen und zu überprüfen, welche
typischerweise in dem Cockpit angezeigt werden. In der Vergangenheit wurden
derartige Systeme getestet oder haben nur überwacht, wenn Wartungspersonal
spezifische diagnostische Prozeduren auf den Systemen gemäß Standardpraktiken
oder Wartungsroutinen laufen ließen.
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Deshalb
werden Langzeitdaten für
Flugsysteme nicht bereitgestellt oder gar verfügbar gemacht, welche bei einem
Anzeigen und/oder Diagnostizieren sporadischer oder zeitweiliger
Probleme mit den Systemen helfen können, wobei dabei ein Wartungs-
und Crewpersonal unterstützt
wird, um sich derartigen Problemen für Sicherheitszwecke adäquat zu
widmen.
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Das
US-Patent Nr. 4,859,997 (Bouron
et al.) beschreibt ein Anzeigesystem für eine Datenpräsentation
auf einem matrixartigen flachen Panel, welches umfaßt: (i)
eine Anzeigevorrichtung eines matrixartigen flachen Panels und welche
ein Matrixadressierungsmittel aufweist, um ein Bild zu erhalten,
welches von geraden Teilen des Bildes und ungeraden Teilen des Bildes
resultiert, die miteinander verflochten sind, wobei die Matrixadressierungsmittel
vier Gruppen von Schaltungen umfassen, welche entsprechend geradzahlig
numerierte Zeilen und geradzahlig numerierte Spalten adressieren,
welche die geraden Teile des Bildes bilden, und ungeradzahlig numerierte
Zeilen und ungeradzahlig numerierte Spalten, welche die ungeraden
Teile des Bildes bilden; und (ii) Graphikprozessormittel zum Vorbereiten von
Videosignalen für
eine Anzeige durch Adressieren von Spalten und Anwenden von Scansignalen auf
die Zeilen, wobei die Graphikprozessormittel in zwei Untergruppen
geteilt werden, eine erste Untergruppe, welche eine Vorbereitung
der geraden Teile des Bildes betrifft und eine zweite Untergruppe,
welche eine Vorbereitung der ungeraden Teile des Bildes betrifft.
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Demgemäß gibt es
einen lange bestehenden, jedoch ungelösten Bedarf im Stand der Technik für Flachbildschirmsysteme,
welche in ein heutiges Flugzeug leicht implementbar sind, um Flugdaten
an die Crew in dem Cockpit anzuzeigen. Derartige Anzeigesysteme
sollten robust und leicht in die Cockpitumgebung integriert sein,
damit sich die Flugcrew auf die Daten verlassen kann, die von dem
Anzeigesystem mit einer Gewißheit
seiner Glaubwürdigkeit empfangen
werden. Es wäre
weiter nützlich,
falls diese Systeme mit diagnostischen Prozeduren ausgestattet werden,
damit Langzeitdaten entwickelt werden, um die Performance der Systeme über lange Perioden
und unterschiedliche Bedingungen anzuzeigen. Darüber hinaus ist ein leicht zertifizierbares System
erwünscht.
Derartige Bedürfnisse
wurden bisher im Stand der Technik nicht erzielt.
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Die
vorhergehend erwähnten
lang verspürten
Bedürfnisse
und Probleme werden durch Flachbildschirmsysteme, bevorzugt LCD-Flachbildschirmsysteme,
erfüllt
und gelöst,
welche in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 bereitgestellt werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
sind der Gegenstand der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
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Darüber hinaus
wird ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildes von Flugzeugflugdaten
an eine Flugzeugflugcrew auf einem Farbflachbildschirm in einem
Flugzeugcockpit in Übereinstimmung
mit Anspruch 17 bereitgestellt.
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Die
erfinderischen Systeme umfassen mindestens zwei Hauptverarbeitungseinheiten
(CPU, Central Processing Units), welche jede mit einem separaten
Graphikgenerator gekoppelt ist, welcher einen Farbgraphikbeschleuniger
aufweist. Die CPUs sind weiter an zwei Flugzeugsystemschnittstellen
gekoppelt, welche Flugzeugsystemparameter empfangen und diese in
digitale Daten konvertieren, welche durch die CPUs verwendet werden
können.
Jeder der Graphikgeneratoren treibt bzw. steuert Farbausgaben an,
welche in eine Videomultiplexing-Schaltung eingegeben werden, welche
weiter eine LCD, einen dünnen
Flachbildschirm antreibt bzw. ansteuert. Durch abwechselndes Versorgen
des Flachbildschirms mit den Daten von jedem Graphikgenerator können Grauindizes,
Zeiger (Pointer), Anzeigen und Ränder
um jedes der simulierten Instrumente erzeugt werden, die auf dem
flachen Panel gezeigt werden. Dies wird bewerkstelligt, da die erste der
CPUs nur rote Bilder ansteuert, während die zweite CPU nur blaue
und grüne
Bilder ansteuert. Die Kombination dieser drei Farben in dem LCD-Flachbildschirm
wird gräulich-weiße Indizes,
Zeiger, Anzeigen oder Ränder
um jedes der simulierten Instrumente erzeugen, wenn ein Videomultiplexer
die Farbdaten von den zwei CPUs empfangt und selbst korrekt funktioniert.
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Falls
einer der Graphikgeneratoren, einer der CPUs oder einer der Flugzeugsystemschnittstellen
nicht passend Daten ausgibt oder empfängt oder nicht passend anders
funktioniert, wird jener bestimmte Graphikgenerator aus der Zufuhr
zu dem Videomultiplexer herausfallen oder aus der Phase mit dem
anderen Graphikgenerator gelangen. Dies wird entweder rote Indizes,
Zeiger und einen Rand erzeugen, wenn der blaue und grüne Graphikgenerator nicht
passend ausgibt, oder eine cyanartige Farbe, wenn der rote Graphikgenerator
nicht passend ausgibt, oder es wird einen unscharfen Zeiger, Kragen und
Indizes erzeugen, die mit den Farben auf einen gewissen Grad getrennt
wurden, um einen roten und blaugrünen Rand zu erzeugen. Da eine
derartige Fehlausrichtung von Graphiken oder das Versagen von einem
Graphikgenerator für
die Crew bedeutet, daß die
Daten falsch sein können,
wenn die Cockpitcrew beobachtet, daß sich die gräulichweißen Indizes
und/oder ein Rand in eine andere Farbe verändert hat oder verschwommen
ist, wird sie von dieser Tatsache gewarnt, daß sie potentiell fehlerhafte
Daten empfängt,
welche die Flugzeugsystemparameter betreffen, und wobei die Crew
aufgefordert wird, eine korrigierende Handlung vorzunehmen.
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Die
erfinderischen Flachbildschirme sind aufgrund der vorliegenden und
absehenden Zukunft des Flugzeugstandards, die durch die FAA und
andere Organisationen veröffentlicht
werden, einfach zertifizierbar bzw. bescheinigbar, da ein geringer
Betrag an neuer Software geschrieben werden muß, um diese Anzeigen zu implementieren.
Zusätzlich
können mit
der Verwendung einer bevorzugten Monte-Carlo statistischen Musterroutine
die Flugzeugsysteme, die mit dem Flachbildschirm verknüpft sind,
kontinuierlich getestet werden, während das Flugzeug nicht fliegt,
um eine statische Datenbank einer Instrumenten-Performance zu bauen,
welche für
Sicherheits- und Zuverlässigkeitszwecke
analysiert werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Flachbildschirme der vorliegenden Erfindung, greifen die Anzeigen
auf externe Datenquellen zu, welche aussagekräftige Information in die Anzeigen
eingeben können,
welche für
einen sicheren und effektiven Flug notwendig ist. Beispielsweise
können elektronische
Anflugprozeduren auf einem externen CD-Laufwerk gespeichert werden,
DVD-Laufwerk oder
irgendeinem anderen externen Speicher für eine Anzeige auf den erfinderischen
Panelen. Es ist weiter bevorzugter, daß die erfinderischen flachen Panele
bevorzugt mit Eingabevorrichtungen ausgestattet sein können, um
eine gewünschte
Position auf einer bestimmten Anflugprozedur zu wählen, damit das
Panel in die Position hineinzoomen oder herauszoomen kann, um die
Details der Position der Crew klar und effizient anzuzeigen. Derartige
Eingabevorrichtungen können
ein kapazitives Standard-Eingabe-Berührungsfeld sein, welches an
den Kranz des Flachbildschirmes, einer Computermaus, einen Eingabestift,
eine Rollkugel, einen Widerstandsfilm oder eine andere äquivalente
Eingabevorrichtung gekoppelt ist. Fotosensoren können ebenso an den Ecken der
Flachbildschirme verwendet werden, um Farbveränderungen zu detektieren und
um eine weitere Datenintegrität
an die Anzeigen bereitzustellen. Derartige Merkmale, Nutzen und
Vorteile sind bis heute im Stand der Technik nicht erzielt worden.
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Diese
und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
genauen Beschreibung offensichtlich, welche in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen betrachtet wird. Es kann jedoch verstanden werden, daß die Zeichnungen
nicht maßstabsgetreu
dargestellt sind und lediglich für
Zwecke einer Illustration und nicht als eine Definition der Grenzen
der Erfindung ausgeführt sind,
auf welche Bezug bei den angehängten
Ansprüche
genommen werden sollte.
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In
den Figuren ist, wobei ähnliche
Bezugselemente ähnliche
Elemente in den mehreren Ansichten identifizieren:
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1 eine
schematische Ansicht eines Flachbildschirms in Übereinstimmung mit der Erfindung,
welcher eine unterschiedlich simulierte Flugzeuginstrumentierung
darauf aufweist;
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2 ein
Blockdiagramm einer dualen CPU, eines Flachbildschirmsystems für ein Flugzeug
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform einer dualen CPU,
eines Flachbildschirmsystems für
ein Flugzeug in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung;
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4A zeigt
einen Flachbildschirm der vorliegenden Erfindung, welcher betriebsbereit
ist, um eine Anflugprozedur auf dem Panel anzuzeigen, und welcher
eine Eingabevorrichtung aufweist, welche eine bestimmte Position
auf der Anflugprozedur auswählen
kann, welche im weiteren Detail überprüft werden
kann; und
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4B zeigt
den Flachbildschirm von 4A, wobei
eine Position auf der Anflugprozedur durch eine Eingabevorrichtung
ausgewählt
wurde, und auf der Anzeige für
eine detaillierte Überprüfung durch
die Crew vergrößert ist.
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Man
bezieht sich jetzt auf die Figuren, wobei sich ähnliche Bezugszeichen auf ähnliche
Elemente beziehen, wobei 1 einen dünnen Flachbildschirm 10 für ein Flugzeugcockpit
zeigt. Wie dargestellt, und wie im Moment bevorzugt wird, ist das
Anzeigepanel ein LCD-Panel, obwohl viele andere Flachbildschirme,
so wie auf dem Weg des Beispiels Plasmaanzeigen, Dünnfilmtransistorschirme
und Feldeffektanzeigen verwendet werden können. Auf der Anzeige 10 werden
mehrere simulierte Darstellungen einer Flugzeuginstrumentierung
gefunden, welche eine Flugcrew überwachen
muß, einen
Fluggeschwindigkeitsindikator 12, einen künstlichen
Horizont 14, einen Höhenmesser 16 und
einen Kompaß 18,
um das Flugzeug auf dem Weg eines Beispiels und mit keiner Einschränkung zu
fliegen. Selbstverständlich
können
andere Fluginstrumente anstelle oder zusätzlich zu jenen verwendet werden,
die auf dem Weg eines Beispiels dargestellt werden. Wie in 1 gesehen
werden kann, weisen die meisten der simulierten Instrumente getrennte,
kreisförmige, grauförmig-weiße Skalen
und Zeiger (Pointer) auf, um unterschiedliche Flugzeugsystemparameter
anzuzeigen. Mehrere Balkenanzeigen sind ebenso simuliert, welche
Anzeigen von anderen, unterschiedlichen Arten von Flugzeugsystemparametern
an die Flugcrew bereitstellen.
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Wie
dargestellt und bevorzugt ist, weist jedes der simulierten Instrumente
in 1 einen Ring oder eine andere Art von Rand oder
Kragen auf, der ihre Ränder
umgibt, welcher, wenn die Anzeige passend funktioniert, von einer
gräulichen
weißen
Farbe ist.
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Da
die LCD-Flachbildschirme der vorliegenden Erfindung Farbanzeigen
sind, sind diese gräulich-weißen Indizes,
Zeiger und Ränder
oder Kragen beispielsweise Zusammensetzungen von roten, blauen und
grünen
Bildern, die Standardfarben von typischen Rastermonitoren, welche
herkömmlich
die Daten über
die Anzeige abtasten (sweep) und welche deshalb im Stand der Technik
verwendet wurden. Selbstverständlich
können
andere Farbkombinationen verwendet werden, ohne von der Erfindung
abzuweichen. Wenn einer der Graphikgeneratoren, CPUs oder Flugzeugsystemschnittstellen
der vorliegenden Erfindung aufhört
korrekte Daten auszugeben, werden die Indizes, Zeiger, Ränder oder
Krägen eine
Farbe ändern,
da dieser bestimmte Graphikgenerator entweder aus der Phase sein
oder unterschiedliche Daten mit den benötigten Farben ausgeben wird,
um die gräulich-weiße Kombination
herzustellen (oder unabhängig
davon welche re sultierende Farbe gewählt wird), wie im weiteren
Detail nachfolgend beschrieben wird.
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Mit
Bezug auf 2 liefert ein Flugzeugsystembus 20 Flugzeugsystemparameter
an zwei Flugzeugsystemschnittstellen 30 und 40.
Die Flugzeugsystemschnittstellen 30 und 40 konvertieren
die unterschiedlichen Parameter von einem Bus 20 in digitale
Daten, welche anschließend
in CPUs 50 und 60 für ein Verarbeiten eingegeben
werden. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist eine CPU 50 bevorzugt,
obwohl nicht notwendig, von einer unterschiedlichen Bauart als eine
CPU 60, um eine Systemzuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Beispielsweise
kann eine CPU 50 ein Pentium-Chip sein, während eine
CPU 60 ein Power-PC-Chip ist oder umgekehrt sein kann.
Auf eine ähnliche
Weise sind Graphikgeneratoren 70 und 80 jeweils
mit der entsprechenden CPU 50 und 60 gekoppelt,
und sind ebenso bevorzugt von einer unterschiedlichen Konstruktion,
wobei sie bevorzugt unterschiedliche Graphikbeschleunigungschips
darin aufweisen. Die Graphikgeneratoren 70 und 80 werden
bevorzugt durch unterschiedliche Softwarecodes angetrieben bzw. angesteuert
und können
ebenso von einer unterschiedlichen Ausführung sein. Es wird von Fachleuten
erkannt werden, daß die
unterschiedlichen Komponenten, CPUs und Graphikgeneratoren an einem Abschnitt
des Systems von 2 austauschbar verwendet werden
können.
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Graphikgeneratoren 70 und 80 geben
Farbbilder aus und steuern diese an, welche den Flugzeugsystemparametern
entsprechen, welche durch CPUs 50 und 60 verarbeitet
wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform gibt ein Graphikgenerator 70 Daten
in einem roten Spektrum aus und führt sie dem Videomultiplexer 90 zu. Ähnlich erzeugt
ein Graphikgenerator 80 Daten in grünen und blauen Spektren, wie
sie durch eine CPU 60 verarbeitet wurden, und führt anschließend diese
Daten einem Videomultiplexer 90 zu. Der Videomultiplexer
multiplext gewöhnlich
die roten, grünen
und blauen Farben, welche er von den entsprechenden Graphikgeneratoren 70 und 80 erhalten
hat, und gibt sie gewöhnlich
an den dünnen
LCD-Flachbildschirm 100 aus. Es ist bevorzugt, daß ein Videomultiplexer 90 als
eine getrennte CPU implementiert ist, um die Farbdaten zu mischen,
die von jedem der Graphikgeneratoren 70, 80 empfangen
wurden. In diesem Fall wird eine passende Software geschrieben,
um diese Aufgabe zu bewältigen.
Darüber
hinaus kann ein Videomultiplexer 90 auch eine digitale
Multi plexing-Schaltung umfassen, da moderne Flachbildschirme heutzutage
betriebsfähig
sind, um direkt digitale Daten zu empfangen und zu verarbeiten.
Bevorzugt reduziert die Verwendung von mindestens zwei CPUs in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung stark die Zertifikationszeit der
Software in dem System, da sehr wenig neue zusätzliche Software für CPUs 50, 60 geschrieben
werden muß. Üblicherweise,
wenn irgendeine neue Software oder ein System, welches die Software
umfaßt,
für eine
Aufnahme in einem Flugzeug vorgeschlagen wird, verlangen FAA-Regulierungen
und Testprozeduren buchstäblich,
daß jede Zeile
eines Codes für
eine Genauigkeit und Funktionalität unter allen Bedingungen unabhängig verifiziert ist.
Dies benötigt
simulierende Flugbedingungen in allen möglichen Permutationen, um zu
gewährleisten,
daß der
Code bei einer inakzeptablen Rate nicht scheitert. Oft bringt dies
Monate eines Testens und Berichtens an die FAA, was sowohl zeitintensiv
und teuer ist. Durch Verwenden von Standard-CPUs mit einem sehr
kleinen zusätzlichen
Code in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung kann dieses Testen und eine kinderleichte
Prozedur stark rationalisiert und reduziert werden, wobei dabei
die Testkosten und eine beschleunigende Integration des Systems
in ein neues und unterschiedliches Flugzeug verringert wird. Derartige
Ergebnisse wurden im Stand der Technik bisher nicht erzielt.
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Die
Anzeige 100 und Anzeigeinformation wird durch abwechselndes
Zuführen
an eine Anzeige 100 mit jeder CPU/Generator-Datenlösung über einen
Videomultiplexer 90 überwacht.
Die gräulich-weißen Indizes,
Zeiger und Ränder,
die um jedes simulierte Instrument von 1 angezeigt
werden, werden erzeugt, da ein erster Graphikgenerator 70 rote Bilder
ausgibt, während
ein zweiter Graphikgenerator 80 blaue und grüne Bilder
ausgibt. Es wird durch Fachleute erkannt werden, daß diese
zwei Graphikgeneratoren ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen. Ähnlich,
falls gewünschte
unterschiedliche Auswahlen komplementärer Farben verwendet werden
können. Die
Graphikgeneratoren scannen zusammen bei 75 Hz, das heißt 75 Scans/Sekunde,
wobei in einer ersten Sekunde der erste Graphikgenerator 37 Mal scannt,
und der zweite Generator 38 Mal scannt; und in der nächsten Sekunde,
umgekehrt, um den Scan von 75 Hz aufrechtzuerhalten. Dies erzeugt
einen Durchschnitt von 37,5 Scans pro Generator pro Sekunde. Auf
diese Weise kombinieren die zwei CPUs und Graphikgeneratoren Farben,
um einen abgeblendeten, weiße
oder gräuliche
Indizes, Zeiger und einen Kragen oder Rand in und um jeden der simulierten
Instrumente zu erzeugen, die in 1 dargestellt
sind.
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Ein
Scheitern von einem der Anzeigetreiber 70 oder 80 wird
deshalb die Farbe der Indizes, Zeiger und Ränder von grau in eine Primärfarbe,
so wie Rot oder eine andere Kompositfarbe, so wie Cyan, in dem Fall
verändern,
wenn der erste Graphikgenerator scheitert, oder einen Rot-Cyan-Farben-Rand
erzeugen, wenn eine Fehlausrichtung stattfindet, oder ein Blau-Grün in dem
Fall, wo der zweite Graphikgenerator scheitert. Eine Fehlausrichtung
wird auch in einer gewissen Tiefenschärfe der Indizes und Zeiger und
mindestens einer Farbtrennung resultieren, welche einen Rand hervorruft.
Eine Fehlausrichtung der Anzeigen kann einen falschen Heading- oder Pitch-Befehl
verursachen, um an die Crew ausgegeben zu werden; ein potentiell
gefährlicher
Zustand. Doch wird mit der Änderung
in einer Farbe dieser Anzeige, entweder durch eine Fehlausrichtung
der zwei Farbeingaben oder der kompletten Abwesenheit von einer,
die Crew vor möglichen
Defekten gewarnt und kann eine korrigierende Handlung vornehmen.
Es ist bevorzugt, bei 105 die Graphikgeneratoren 70 und 80 zu
synchronisieren, damit sie an den Videomultiplexer 90 in
Synchronisation korrekt scannen und eingeben können. Alternativ kann der Videomultiplexer 90 insgesamt
entfernt werden, was anschließend
verlangen würde,
daß ein
Generator 70 nur rot ansteuert, während ein Generator 80 nur
grün und
blau ansteuert, wobei dabei der Bedarf für ein Multiplexen und Synchronisieren
und eine Synchronisation ausgeschaltet wird.
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Eine
Reihe von Fotosensoren 110 kann ebenso bereitgestellt werden,
welche als Punkte in den Ecken eines LCD-Flachbildschirms 100 erscheinen,
um eine Veränderung
in einer Farbe der Indizes, eines Zeigers und/oder eines Randes
zu messen, und um einen Alarm zu triggern, welcher hörbar oder visuell
oder beides sein kann, wenn die Anzeige erkennbar von ihrer normalen
gräulichen
weißen
Farbe entfernt ist.
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3 stellt
eine alternative Ausführungsform eines
Flachbildschirms 100 und einer Schaltung 120 zum
Ansteuern des Flachbildschirmes in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung dar. Eine Schaltung 120 beinhaltet bevorzugt
ein Paar von Multiplexern 130, die betriebsfähig sind,
um analoge Signale von den Flugzeugschnittstellen-Schaltungen 30, 40 für ein Integrieren
und Verarbeiten der Signale zu empfangen, welche bezeichnend für die Zustände, zum
Beispiel Fluggeschwindigkeit, Höhe,
etc. der Flugzeuginstrumentes sind, welche durch die Flugcrew überwacht
werden sollen. Die Ausgabe der Multiplexer 130 wird in
Analog/Digital-(A/D)-Konverter 140 für eine Konversion der multigeplexten
analogen Signale in digitale Signale eingegeben, welche durch CPUs 50, 60 gelesen
und verarbeitet werden können.
Es ist durch Fachleute bevorzugt, daß irgendwelche A/D- und Multiplexer-Schaltungen
oder -Komponenten in einer Schaltung 120 implementiert sein
können,
abhängig
von der Verfügbarkeit und/oder
Erwünschtheit
eines Verwendens eines bestimmten Fabrikats oder einer Marke derartiger Schaltungen
oder Komponenten. Zusätzlich
wird die Verwendung derartiger Schaltungen oder Komponenten durch
ihre Kompatibilität
mit anderen Schaltungselementen in einer Schaltung 120 beschränkt. Es
ist durch Fachleute weiter bevorzugt, daß eine Schaltung 120 als
eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, Application
Specific Integrated Circuit) implementiert ist, wobei sich alle
Schaltungselemente und ihre Funktionalität auf einem Chip oder als ein
digitaler Signalprozessorchip (DSP, Digital Signal Processor Chip)
befinden können,
wobei die unterschiedlichen Funktionen der Elemente in Firmware
programmiert sind. Alle derartigen Ausführungsformen und Äquivalente
davon sind deshalb beabsichtigt, sich innerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung zu befinden.
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In
einem bevorzugten Aspekt der Erfindung wird eine dritte CPU 150 dem
System bereitgestellt und dient als wichtige Funktion dadurch, daß ein statistisch
basiertes Testprogramm läuft,
welches konstant die gesamte Flugzeuginstrumentierung abfragt, die
mit dem Flachbildschirm 100 verbunden ist, wenn das Flugzeug
auf dem Boden ist und in Betrieb ist. Wie Fachleuten bekannt ist,
verbringt ein Flugzeug die meiste Zeit auf dem Boden als in der
Luft, und dies stellt eine wichtige Gelegenheit dar, um die Flugzeugflugsysteme
mit dem Bestreben zu testen, statistisch wichtige Daten über die
Performance der Systeme zu sammeln.
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Zu
diesem Zweck ruft eine CPU 150 die Flugzeugsysteme durch
Erzeugen simulierter Flugzeugdaten 160 ab, welche bei 170 in
die Flugzeugsystem-Schnittstellen 30, 40 eingegeben
werden. Diese simulierten Flugdaten werden anschlie ßend durch
das Flachbildschirmsystem verarbeitet, damit Daten in einem akzeptablen
statistischen Muster gesammelt werden, während die Systeme in dem Flugzeug
künstlich
mit Signalen 160 von der CPU 150 stimuliert werden,
welche den Bedarf für
die Systeme simulieren, um ihre zugeordneten Funktionen durchzuführen. Auf
diese Weise überwacht
eine CPU 150 anschließend
und sammelt kontinuierlich oder über eine
vorherbestimmte Zeitperiode die Datenausgabe durch jedes der Flugzeugsysteme,
die überwacht werden
sollen. Signale 160 sind sowohl analoge als auch digitale
Signale, und wobei so die Flugzeugsystem-Schnittstellen 30, 40 bevorzugt
die geeigneten analogen-zu-digitalen, digitalen-zu-analogen und Multiplexer-Komponenten
beinhalten, um mit diesen Signalen geeignet umzugehen. Die Statistiken
und simulierten Daten können
letztendlich an den Flachbildschirm 100 oder abwechselnd
an irgendeine andere passende Ausgabeeinheit, so wie einen Drucker,
ein Speichermedium oder einen anderen Monitor ausgegeben werden.
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Durch
Sammeln von Daten auf diese Weise über eine ausreichende Zeitperiode,
kann ein genaues und verständliches
Performance-Bild für
jedes der Flugzeugsysteme, welches so überwacht wird, erhalten werden.
Dies ermöglicht
der FAA, den Besitzern des Flugzeugs, einem Wartungspersonal und
einer Cockpitcrew, eine realistische Anzeige der Performance der
Flugzeugsysteme unter nahezu echten Flugbedingungen zu erhalten.
Dies liefert Daten, die hierfür
nicht verfügbar
sind, an Sicherheitsinspektoren und Ingenieure und verbessert stark
die Sicherheit und Performance des Flugzeugs. Es ist durch Fachleute
weiter bevorzugt, daß die
statistische Testroutine, die hier beschrieben wird, abwechselnd durch
eine der CPUs 50, 60 alleine oder in Kombination
implementiert werden kann, wenn eine geeignete Software für diese
CPUs geschrieben wird.
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Zusätzlich kann
irgendeine Art einer statistisch genauen Testprozedur durch eine
CPU 170 verwendet werden. In einem am meisten bevorzugten Aspekt
der Erfindung sind wohlbekannte statistische Monte-Carlo-Routinen
anwendbar, um die Flugzeugsysteme abzufragen und zu testen. Jedoch
ist es offensichtlich, daß auch
andere statistische akzeptable Routinen ohne Einschränkung verwendet
werden können,
so wie Spieltheorien, Gauss'sche
Verteilungen, klassische statistische Theorien, diskrete Theorien,
Stichprobentheorien und andere. Alle derarti gen Ausführungsformen
und deren Äquivalente
sind beabsichtigt, sich innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung zu befinden.
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Die
vorliegenden erfinderischen Flachbildschirme liefern bevorzugt auch
einen Mechanismus, durch welchen die Flugcrew externe Daten überprüfen kann,
welche für
einen sicheren und effizienten Flug und Landungen notwendig sind.
Externe Daten können
in einer externen Speichervorrichtung 180 gespeichert werden,
welche die Daten in irgendeinem geeigneten Format oder Medium speichern kann.
Beispielsweise und ohne die Erfindung auf irgendeine Weise einzuschränken, kann
eine externe Speichervorrichtung 180 ein CD-Player, ein DVD-Player, ein ROM,
ein EEPROM, ein Diskettenlaufwerk, eine magnetische Platte, eine
optische Platte oder irgendeine andere geeignete Speicher- und Zugriffsvorrichtung
sein, welche der Crew erlaubt, auf die Daten zuzugreifen. Auf dem
Weg eines weiteren Beispiels kann ein externer Speicher 180 mit
irgendeiner der CPUs der Schaltung 120 integriert sein,
oder kann seinen eigenen Prozessor und eine Schnittstelleneinheit
beinhalten, um mit der Crew zu kommunizieren. Ein externer Speicher 180 ermöglicht weiter
ein Speichern irgendeiner Art einer wichtigen Fluginformation, so
wie einem Flugzeugnavigationschart oder einer Anflugprozedur, die
für eine sichere
und effiziente Abfrage und Observierung durch die Crew notwendig
ist. Noch bevorzugter ist ein externer Speicher 180 ein
CD-Laufwerk, und die externen Daten sind eine CD (Compact Disc),
welche darauf mehrere Anflugprozeduren gespeichert hat, welche für die Crew
für ein
Landen des Flugzeugs und ein Fliegen über einem ungewohnten Terrain nützlich sind.
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Mit
Bezug insbesondere auf 4A hat ein Flachbildschirm 10 eine
Anflugprozedur darauf angezeigt, welche elektronisch von einem CD-Player 180 abgerufen
wurde, und welche unterschiedliche Terrain-Anzeigemarker 200 und
Text 210 darauf beinhaltet. Die Terrain-Anzeigemarker 200 legen
unterschiedliche und verschiedene Terrainbedingungen dar, so wie
hohe Erhebungen, Berge, Seen, Flüsse und
andere relevante Terrainbedingungen. Der Text 210 beinhaltet
im Allgemeinen Information über
den spezifischen Terrainmarker, mit welchem der Text verknüpft ist.
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Da
die Anflugprozedur eine Menge an Terrainmarkern 200 und
Text 210 enthalten kann, kann der Text insbesondere zu
klein und schwierig zu lesen sein, wenn das Flugzeug geflogen wird,
oder wenn andere benötigte
Cockpitaufgaben durchgeführt
werden, wenn sich die Anflugprozedur in ihrem anfänglich angezeigten
Zustand auf einer Anzeige 10 befindet. Um dieses Problem
zu überwinden,
ist ein Flachbildschirm 10 bevorzugt mit einer Eingabevorrichtung 220 ausgestattet,
welche der Cockpitcrew erlaubt, einen bestimmten Teil der Anflugprozedur auszuwählen, die
vergrößert werden
soll und auf dem Flachbildschirm 10 angezeigt werden soll,
damit die gewünschten
Details der Anflugprozedur überprüft werden
können.
Darüber
hinaus zeigen die anderen simulierten Instrumente 12, 14, 16 oft
Informationen an, welche zu klein sind, um durch die Flugcrew gelesen
zu werden, und so wäre
es wünschenswert,
wenn die Crew auf spezifische Bereiche der Instrumente einzoomen
könnte,
damit die spezifischen Bereiche vergrößert werden können und
die Information, die darauf gefunden wird, leicht gelesen werden kann.
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Um
diese Aufgaben zu erfüllen,
ist eine Eingabevorrichtung
220 mit einem Kranz
230 verbunden oder
befindet sich in ihm, welcher die äußere Peripherie des Anzeigeschirms
225 des
Flachbildschirms
10 umgibt, und welcher betriebsfähig ist,
um einen Anzeigeschirm
225 in einer fixierten Position
während
eines Flugs zu halten. Eine Eingabevorrichtung
220 ist
bevorzugt ein kapazitives Berührungsfeld bzw.
Touchpad, so wie jenes, welches in der
US-Patent-Nr. 5,305,017 , Verfahren
und Vorrichtung für eine
Dateneingabe, gezeigt und beschrieben wird. Weitere Eingabevorrichtungen
können
ebenso verwendet werden, so wie eine Computermaus, eine Rollkugel
(Track Ball), ein Widerstandsfilm, ein Stift, ein Zeigestift und
andere. Alle derartigen Vorrichtungen, auf welche entsprechende
Tasteingaben und Äquivalente
davon reagieren, sind beabsichtigt, um sich innerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung zu befinden. Die Eingabevorrichtung
220 ist
betriebsfähig,
um sowohl von einem CD-Spieler
180 die
bestimmte Anflugprozedur auszuwählen, welche
die Flugcrew überprüfen möchte, und
um in bestimmte Positionen auf der Anflugprozedur hineinzuzoomen
oder herauszuzoomen, um eine größere, detailliertere
Information über
das Terrain zu erhalten. Zusätzlich
kann eine Eingabevorrichtung
230 auch als ein Cursor agieren,
um bei irgendeinem Punkt auf einem Instrument oder der Anflugprozedur angeordnet
zu werden, damit die bestimmte Informati on, auf welcher der Cursor
angeordnet wird, hineingezoomt und vergrößert werden kann, damit die Crew
die Daten darauf lesen kann.
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Die
Cockpitcrew betätigt
gewöhnlich
die Eingabevorrichtung 220, um positionsmäßig den
Bereich auf einer Anflugprozedur 190 oder einem anderen
Instrument zu wählen,
von welchem erwünscht
ist sich auszudehnen und zu überprüfen. Dieser
Bereich wird durch einen Pfeil oder einen Cursor 240 gewählt, welcher
den Bereich einer bestimmten Dimension angeben wird, welche für eine Anzeige
auf unbenutzten Abschnitten des flachen Panels 10 ausgewählt und
ausgedehnt werden soll. Das System wird anschließend den bestimmten Bereich
von Interesse nehmen, welcher vergrößert werden soll, und wird ihn
in einem zweckmäßig geformten
Gehäuse
anzeigen. Beispielsweise kann mit Hinblick auf die Anflugprozedur,
ein vier Zoll hoher, mal ein Zoll weiter Bereich 250 (4B)
angezeigt werden, welcher dem Bereich entspricht, welcher auf der
Anflugprozedur durch einen Cursor 240 hingewiesen wird.
Auf dem Weg eines weiteren Beispiels, falls der Cursor 240 nahe
der 29,92 IN HG auf einem Höhenmesser 16 angeordnet
wird, kann dieser Teil des Höhenmessers bei 255 ausgedehnt
werden, damit dieses Quecksilberniveau der Flugcrew klar angezeigt
werden kann. Es kann bei 250 gesehen werden, daß die Terrainmarker 200 und
Text 210 jetzt in größerem Detail ausgedehnt
sind und auf einem flachen Panel 10 angezeigt werden, damit
es einfach ist, diese Information auf einem flachen Panel 10 zu
sehen. Darüber
hinaus ist es jetzt viel einfacher, einen Text 210 zu lesen,
und Flugentscheidungen können
viel sicherer und effizienter basierend auf dieser Information getroffen
werden. Es ist durch Fachleute bevorzugt, daß die Größe und Dimensionen eines ausgedehnten
Bereichs 250 durch Verwenden einer Eingabevorrichtung 220 anpaßbar sind.
Zusätzlich
sind die Anordnung einer Einfassung 230 oder an einer anderen
Stelle in dem Cockpit, und die Einzelheit einer Eingabevorrichtung 220,
die verwendet werden soll, eine Angelegenheit einer Ausführungswahl,
sollte jedoch für
den einfachen und ergonomischen Komfort der Cockpitcrew ausgestattet
sein. Somit ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anordnung
der ausgedehnten Position der Anflugprozedur oder von der Art einer
Eingabevorrichtung, die verwendet wird, beschränkt.
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Die
dünnen
Flachbildschirme der vorliegenden Erfindung für Flugzeugcockpits liefern
eine einfache Lösung
und eine besondere Integrität
für eine Flugzeugin strumentierung.
Diese Anzeigen verwenden Standard-Graphikgeneratoren und CPUs mit
einer Standardsoftware. Darüber
hinaus sind die erfinderischen Anzeigen in der komplexen Sicherheitsumgebung
einer modernen Luftfahrt leicht zertifiziert und leicht mit den
vorhergehend beschriebenen statistischen Techniken testbar. Die
erfinderischen Flachbildschirme erlauben auch eine Anzeige vieler unterschiedlicher
Arten wichtiger Fluginformation, welche abhängig von dem bestimmten Bedarf
durch die Cockpitcrew für
eine derartige Information veränderbar
sein kann. Somit sind diese Anzeigen wirtschaftlich und effizient.
Derartige Ergebnisse wurden bisher im Stand der Technik nicht erzielt.
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Während gewisse
fundamentale neue Merkmale der Erfindung dargestellt und beschrieben
und hervorgehoben wurden, wie sie auf bevorzugte Ausführungsformen
davon angewandt werden, ist es für Fachleute
offensichtlich, daß unterschiedliche
Auslassungen und Ersetzungen und Veränderungen in den Verfahren
und der darin beschriebenen Vorrichtung und deren Betrieb, durch
jene Fachleute vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen. Es ist ausdrücklich beabsichtigt, daß alle Kombinationen
jener Elemente und/oder Verfahrensschritte, welche im Wesentlichen
die gleiche Funktion im Wesentlichen durch den gleichen Weg erfüllen, um
das gleiche Resultat zu erzielen, sich innerhalb des Schutzbereichs
der Erfindung befinden. Ersetzungen von Elementen von einer beschriebenen
Ausführungsform
zu einer anderen sind ebenso vollständig beabsichtigt und werden in
Erwägung
gezogen. Es ist deshalb die Absicht, nur durch den Schutzbereich
der Ansprüche,
wie sie angeführt
sind und angegeben sind, beschränkt
zu sein.