用于识别显示器上的危险飞行区域的方法和系统的制作方法
专利名称：用于识别显示器上的危险飞行区域的方法和系统的制作方法
用于识别显示器上的危险飞行区域的方法和系统
背景技术：
开发天气雷达系统算法以确定危险飞行区域。向飞行员指示危险区的一个解决方案是用一系列连接线来围绕所讨论的区。ー个选项是围绕危险区的简单方框，但该简单方框可能会包括很多不危险并因此本可以安全飞入的区。第二选项是绘制围绕该区的轮廓，但这可产生过于复杂的形状，当飞机或天气随时间而变化吋，该形状可不断变化。另ー种技术使用简化多边形。目前的简化多边形技术提出递归追踪算法。第一歩是追踪目标的轮廓。然后，递归算法用该轮廓上的其它点来检查每一个轮廓点，以查看是否可以添加创建简化轮廓的新的线。这需要运行算法以计算用于每条线的值，从而确定其简化该形状的程度。这些比较连同递归使其成为计算非常 密集的算法。
发明内容
本发明标记危险区，而该标记的危险区没有一井包括大百分比的非危险区。本发明使边界突出，而不夸大危险区域。示例性的系统包括存储器，其将雷达反射率数据存储在三维缓冲区中，显示装置，以及处理器，其与存储器和显示装置进行数据通信。处理器基于三维缓冲区中的数据生成ニ维图像，然后，其在图像中找出任何形状的中心。接着，处理器在将中心作为公共点共享的多个区域中，找出每个形状的最远点，并基于这些最远点生成多边形。显示装置为该形状显示生成的多边形。在本发明的ー个方面中，该形状与危险天气信息相关联，该危险天气信息从存储在三维缓冲区中的雷达反射率数据确定。显示装置为飞机天气雷达显示器。在本发明的另ー个方面中，处理器在相邻区域的最远点之间进行连线以生成多边形。在本发明的又ー个方面中，处理器在多个区域的每ー个中找出该形状的至少2个
最远点。
本发明的优选和替代实施例參考随后的附图在下文中被详细说明。图I是根据本发明的实施例形成的示例性系统的框图；图2和图3是示出了由图I中所示的系统所执行的示例性过程的流程图；以及图4和图5是用示例性数据图形示出图2和图3中所描述的过程的几何图。
具体实施例方式图I说明了在飞机20上实现的示例性系统30，用于提供更精确的飞行计划/路径天气信息。该系统30包括天气雷达系统40和雷达显示系统38，该雷达显示系统38包括显示处理器42、存储器43、显示装置44和用户接口装置48。飞机20还包括其他飞机系统46，例如航空数据计算机(ADC)，该其他飞机系统与天气雷达系统40和雷达显示系统38进行信号通信。显示处理器42与雷达系统40、显示装置44、其他飞机系统46、用户接口装置48、和存储器43电耦合。雷达系统40包括雷达控制器50、发射机52、接收机54和天线56。基于所选择的雷达模式和从用户接ロ 48接收的其他飞行员输入、以及从ADC、飞行管理系统(FMS)、惯性导航系统(INS)、和/或全球定位系统(GPS)(其他飞机系统46)接收的飞机数据(即，高度、速度、位置、航向、滚动、偏航、颠簸等)，雷达控制器50控制发射机52和接收机54，以通过天线56执行信号的发射和接收。雷达系统40从发射机52发射雷达信号，由天线56将发射的雷达信号指向到空间中，并且，如果存在将与指向的雷达信号相关联的能量散射回到接收机54的目标60，则用接收机54探測返回信号。优选地，雷达系统40将返回信号数字化，并将数字化信号发送至显示处理器42。显示处理器42将接收的返回信号转化以用于存储在存储器43中的多维缓冲区中。然后，显示处理器42基于从用户接口装置48发送的任意控制信号，或基于来自雷达系统40的信号，来生成ニ(或三)维图像，用于在显示装置44上呈现。这里通过引用并入了 Christianson的、申请日为2009年12月12日、序列号为 12/640，976的美国专利申请，该申请公开了一种用于使用垂直积分反射率(VIR)计算来区分险恶和非险恶天气的方法。VIR数据包括存储在三维缓冲区中的一列单元中的反射率值的和，或在该列单元中的值的积分。处理器42将反射率值和高度的乘积垂直积分，反射率值和高度分别升到一定次幂。在一个实施例中，处理器42首先基于显示需求，识别与危险天气相关联的零个或更多个的组或形状。如果形状存在，则处理器42接着将每个识别的形状(关联的危险单元)的每个点基于该形状的中心而放置于若干个区域或象限中的ー个中。然后，处理器42在每个区域/象限中找出距离该中心最远的点。接着将每个区域/象限中的这些边远点，用线连接起来，导致了围绕该形状的简化多边形。图2说明了用于围绕或更简单表示危险天气图像为多边形的过程80。首先，在方框84，从存储在三维缓冲区中的雷达源数据生成零个或更多个危险天气实体形状。危险天气形状包括都与识别为危险天气(即，基于VIR或其它计算)的位于三维缓冲区中的雷达反射率数据相关联的多个像素。接着，在方框86，确定每个危险天气形状的中心。在方框88，在多个区域或象限的每ー个中，确定距离中心最远的危险天气形状的像素。最后，在方框90，确定为最远的像素与相邻区域/象限中其它最远像素相连，以创建在显示装置上代替该形状而呈现的多边形。图3说明了在图2的方框88执行的过程的例子。首先，在方框94，为每个区域创建空白最远表条目。在方框96，检查像素位置，以确定其驻留在8个区域中的哪ー个区域中。接着，在方框98，在每个区域中，将该形状的像素与最远表中的当前最远像素相比较，以确定哪ー个像素距离中心最远。最远表在此时更新。在方框100，基干与特定区域相关联的先前的规则，解决区域的任何最远平局。在方框102，重复上述步骤，直到已经分析了该形状的所有像素。本发明的优点在于其非常快，并且需要一致量的处理时间。该形状有效地存储在ニ维阵列中。在一个实施例中，用于该形状的数据从耦合源(例如，湍流数据或VIR数据)中收集，该数据接着被处理到2D缓冲区中。因此，每个点要么是该形状的一部分，要么不是。可通过将目标中每个点的X坐标和Y坐标相加并除以目标中的点的个数来简单确定质量中心。在下ー步骤中，使用与中心点的比较来确定该点处于8个象限中的哪ー个中。虽然可使用任何数量的象限，但出于简单和速度的原因，选择8个。与之前所选择的特定象限的边远点进行简单的最小/最大比较。在一个实施例中，每个区域的2个最远点被选择为围绕多边形的部分，而不是只
有ー个点。图4示出危险天气形状120。图4中所示的图像优选不在雷达显示装置上呈现以用于显示给用户。首先，确定该形状120的中心124。然后，识别这些区域的边界。在每个区域中，确定距离中心124的形状120的最远点126。通过将相邻区域中的最远点126相连来创建多边形128。
图5示出图4的区域130的放大图。框符代表在形状120的外边界处的像素。将区域中的这些像素针对存储在最远表中的最后ー个像素进行分析。如果未分析的像素距离中心124比存储在最远表中的最后ー个像素还远，则新分析的像素取代在该表中先前的像素。如果在完成所有比较时该比较导致平局，则应用预先定义的平局打破规则。用于区域130的示例性平局打破规则如下-具有较小的X轴值的像素获胜，-如果X轴值相等，则具有较小的I轴值的像素获胜。也可使用众多的其它平局打破规则/算法。要求保护排他的所有权或特权的本发明的实施例被限定如下。
权利要求
1.ー种方法，包括 在处理器(42)， 接收ニ维形状； 找出所述形状的中心； 在将该中心作为公共点共享的多个区域中，找出所述形状的最远点；以及 基于所述最远点生成多边形；以及 在显示装置(44)上显示生成的多边形。
2.权利要求I的方法，其中，所述形状与危险天气信息相关联，所述危险天气信息从存储在三维缓冲区中的雷达反射率数据确定，其中，所述显示装置包括飞机天气雷达显示器。
3.权利要求I的方法，其中，生成包括在相邻区域的最远点之间进行连线。
4.权利要求3的方法，其中，所述多个区域包括8个区域。
5.权利要求3的方法，其中，在多个区域中找出所述形状的最远点包括在所述多个区域的每ー个中找出所述形状的至少2个最远点。
6.一种系统(38),包括 存储器(43)，配置成将雷达反射率数据存储在三维缓冲区中； 显示装置(44);以及 处理器(42)，与所述存储器和所述显示装置进行数据通信，所述处理器包括 第一组件，配置成基于存储在所述存储器中的所述数据的一部分来接收ニ维形状； 第二组件，配置成找出所述形状的中心； 第三组件，配置成在将该中心作为公共点共享的多个区域中，找出所述形状的最远点； 第四组件，配置成基于所述最远点生成多边形， 其中，所述显示装置配置成显示所述生成的多边形。
7.权利要求6的系统，其中，所述形状与危险天气信息相关联，所述危险天气信息从存储在所述三维缓冲区中的所述雷达反射率数据确定，其中，所述显示装置包括飞机天气雷达显示器。
8.权利要求6的系统，其中，所述第四组件进一歩配置成在相邻区域的最远点之间进行连线，以生成所述多边形。
9.权利要求8的系统，其中，所述多个区域包括8个区域。
10.权利要求8的系统，其中，所述第三组件进一歩配置成在所述多个区域的每ー个中找出所述形状的至少2个最远点。
全文摘要
用于显示没有一并包括大百分比的非危险区的天气危险的系统和方法。示例性的系统(38)包括存储器(43)，其将雷达反射率数据存储在三维缓冲区中，显示装置(44)，以及处理器(42)，其与存储器和显示装置进行数据通信。处理器基于存储在三维缓冲区中的数据的一部分来接收二维形状，然后找出该形状的中心。接着，处理器在将中心作为公共点共享的多个区域中找出形状的最远点，并基于该最远点生成多边形。显示装置显示生成的多边形。该形状与危险天气信息相关联，该危险天气信息从存储在三维缓冲区中的雷达反射率数据确定。该显示装置为飞机天气雷达显示器。
文档编号G01S7/04GK102692626SQ20121008841
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者B·P·班奇, R·罗文 申请人:霍尼韦尔国际公司
用于识别显示器上的危险飞行区域的方法和系统
背景技术：
开发天气雷达系统算法以确定危险飞行区域。向飞行员指示危险区的一个解决方案是用一系列连接线来围绕所讨论的区。ー个选项是围绕危险区的简单方框，但该简单方框可能会包括很多不危险并因此本可以安全飞入的区。第二选项是绘制围绕该区的轮廓，但这可产生过于复杂的形状，当飞机或天气随时间而变化吋，该形状可不断变化。另ー种技术使用简化多边形。目前的简化多边形技术提出递归追踪算法。第一歩是追踪目标的轮廓。然后，递归算法用该轮廓上的其它点来检查每一个轮廓点，以查看是否可以添加创建简化轮廓的新的线。这需要运行算法以计算用于每条线的值，从而确定其简化该形状的程度。这些比较连同递归使其成为计算非常 密集的算法。
发明内容
本发明标记危险区，而该标记的危险区没有一井包括大百分比的非危险区。本发明使边界突出，而不夸大危险区域。示例性的系统包括存储器，其将雷达反射率数据存储在三维缓冲区中，显示装置，以及处理器，其与存储器和显示装置进行数据通信。处理器基于三维缓冲区中的数据生成ニ维图像，然后，其在图像中找出任何形状的中心。接着，处理器在将中心作为公共点共享的多个区域中，找出每个形状的最远点，并基于这些最远点生成多边形。显示装置为该形状显示生成的多边形。在本发明的ー个方面中，该形状与危险天气信息相关联，该危险天气信息从存储在三维缓冲区中的雷达反射率数据确定。显示装置为飞机天气雷达显示器。在本发明的另ー个方面中，处理器在相邻区域的最远点之间进行连线以生成多边形。在本发明的又ー个方面中，处理器在多个区域的每ー个中找出该形状的至少2个
最远点。
本发明的优选和替代实施例參考随后的附图在下文中被详细说明。图I是根据本发明的实施例形成的示例性系统的框图；图2和图3是示出了由图I中所示的系统所执行的示例性过程的流程图；以及图4和图5是用示例性数据图形示出图2和图3中所描述的过程的几何图。
具体实施例方式图I说明了在飞机20上实现的示例性系统30，用于提供更精确的飞行计划/路径天气信息。该系统30包括天气雷达系统40和雷达显示系统38，该雷达显示系统38包括显示处理器42、存储器43、显示装置44和用户接口装置48。飞机20还包括其他飞机系统46，例如航空数据计算机(ADC)，该其他飞机系统与天气雷达系统40和雷达显示系统38进行信号通信。显示处理器42与雷达系统40、显示装置44、其他飞机系统46、用户接口装置48、和存储器43电耦合。雷达系统40包括雷达控制器50、发射机52、接收机54和天线56。基于所选择的雷达模式和从用户接ロ 48接收的其他飞行员输入、以及从ADC、飞行管理系统(FMS)、惯性导航系统(INS)、和/或全球定位系统(GPS)(其他飞机系统46)接收的飞机数据(即，高度、速度、位置、航向、滚动、偏航、颠簸等)，雷达控制器50控制发射机52和接收机54，以通过天线56执行信号的发射和接收。雷达系统40从发射机52发射雷达信号，由天线56将发射的雷达信号指向到空间中，并且，如果存在将与指向的雷达信号相关联的能量散射回到接收机54的目标60，则用接收机54探測返回信号。优选地，雷达系统40将返回信号数字化，并将数字化信号发送至显示处理器42。显示处理器42将接收的返回信号转化以用于存储在存储器43中的多维缓冲区中。然后，显示处理器42基于从用户接口装置48发送的任意控制信号，或基于来自雷达系统40的信号，来生成ニ(或三)维图像，用于在显示装置44上呈现。这里通过引用并入了 Christianson的、申请日为2009年12月12日、序列号为 12/640，976的美国专利申请，该申请公开了一种用于使用垂直积分反射率(VIR)计算来区分险恶和非险恶天气的方法。VIR数据包括存储在三维缓冲区中的一列单元中的反射率值的和，或在该列单元中的值的积分。处理器42将反射率值和高度的乘积垂直积分，反射率值和高度分别升到一定次幂。在一个实施例中，处理器42首先基于显示需求，识别与危险天气相关联的零个或更多个的组或形状。如果形状存在，则处理器42接着将每个识别的形状(关联的危险单元)的每个点基于该形状的中心而放置于若干个区域或象限中的ー个中。然后，处理器42在每个区域/象限中找出距离该中心最远的点。接着将每个区域/象限中的这些边远点，用线连接起来，导致了围绕该形状的简化多边形。图2说明了用于围绕或更简单表示危险天气图像为多边形的过程80。首先，在方框84，从存储在三维缓冲区中的雷达源数据生成零个或更多个危险天气实体形状。危险天气形状包括都与识别为危险天气(即，基于VIR或其它计算)的位于三维缓冲区中的雷达反射率数据相关联的多个像素。接着，在方框86，确定每个危险天气形状的中心。在方框88，在多个区域或象限的每ー个中，确定距离中心最远的危险天气形状的像素。最后，在方框90，确定为最远的像素与相邻区域/象限中其它最远像素相连，以创建在显示装置上代替该形状而呈现的多边形。图3说明了在图2的方框88执行的过程的例子。首先，在方框94，为每个区域创建空白最远表条目。在方框96，检查像素位置，以确定其驻留在8个区域中的哪ー个区域中。接着，在方框98，在每个区域中，将该形状的像素与最远表中的当前最远像素相比较，以确定哪ー个像素距离中心最远。最远表在此时更新。在方框100，基干与特定区域相关联的先前的规则，解决区域的任何最远平局。在方框102，重复上述步骤，直到已经分析了该形状的所有像素。本发明的优点在于其非常快，并且需要一致量的处理时间。该形状有效地存储在ニ维阵列中。在一个实施例中，用于该形状的数据从耦合源(例如，湍流数据或VIR数据)中收集，该数据接着被处理到2D缓冲区中。因此，每个点要么是该形状的一部分，要么不是。可通过将目标中每个点的X坐标和Y坐标相加并除以目标中的点的个数来简单确定质量中心。在下ー步骤中，使用与中心点的比较来确定该点处于8个象限中的哪ー个中。虽然可使用任何数量的象限，但出于简单和速度的原因，选择8个。与之前所选择的特定象限的边远点进行简单的最小/最大比较。在一个实施例中，每个区域的2个最远点被选择为围绕多边形的部分，而不是只
有ー个点。图4示出危险天气形状120。图4中所示的图像优选不在雷达显示装置上呈现以用于显示给用户。首先，确定该形状120的中心124。然后，识别这些区域的边界。在每个区域中，确定距离中心124的形状120的最远点126。通过将相邻区域中的最远点126相连来创建多边形128。
图5示出图4的区域130的放大图。框符代表在形状120的外边界处的像素。将区域中的这些像素针对存储在最远表中的最后ー个像素进行分析。如果未分析的像素距离中心124比存储在最远表中的最后ー个像素还远，则新分析的像素取代在该表中先前的像素。如果在完成所有比较时该比较导致平局，则应用预先定义的平局打破规则。用于区域130的示例性平局打破规则如下-具有较小的X轴值的像素获胜，-如果X轴值相等，则具有较小的I轴值的像素获胜。也可使用众多的其它平局打破规则/算法。要求保护排他的所有权或特权的本发明的实施例被限定如下。
权利要求
1.ー种方法，包括 在处理器(42)， 接收ニ维形状； 找出所述形状的中心； 在将该中心作为公共点共享的多个区域中，找出所述形状的最远点；以及 基于所述最远点生成多边形；以及 在显示装置(44)上显示生成的多边形。
2.权利要求I的方法，其中，所述形状与危险天气信息相关联，所述危险天气信息从存储在三维缓冲区中的雷达反射率数据确定，其中，所述显示装置包括飞机天气雷达显示器。
3.权利要求I的方法，其中，生成包括在相邻区域的最远点之间进行连线。
4.权利要求3的方法，其中，所述多个区域包括8个区域。
5.权利要求3的方法，其中，在多个区域中找出所述形状的最远点包括在所述多个区域的每ー个中找出所述形状的至少2个最远点。
6.一种系统(38),包括 存储器(43)，配置成将雷达反射率数据存储在三维缓冲区中； 显示装置(44);以及 处理器(42)，与所述存储器和所述显示装置进行数据通信，所述处理器包括 第一组件，配置成基于存储在所述存储器中的所述数据的一部分来接收ニ维形状； 第二组件，配置成找出所述形状的中心； 第三组件，配置成在将该中心作为公共点共享的多个区域中，找出所述形状的最远点； 第四组件，配置成基于所述最远点生成多边形， 其中，所述显示装置配置成显示所述生成的多边形。
7.权利要求6的系统，其中，所述形状与危险天气信息相关联，所述危险天气信息从存储在所述三维缓冲区中的所述雷达反射率数据确定，其中，所述显示装置包括飞机天气雷达显示器。
8.权利要求6的系统，其中，所述第四组件进一歩配置成在相邻区域的最远点之间进行连线，以生成所述多边形。
9.权利要求8的系统，其中，所述多个区域包括8个区域。
10.权利要求8的系统，其中，所述第三组件进一歩配置成在所述多个区域的每ー个中找出所述形状的至少2个最远点。
全文摘要
用于显示没有一并包括大百分比的非危险区的天气危险的系统和方法。示例性的系统(38)包括存储器(43)，其将雷达反射率数据存储在三维缓冲区中，显示装置(44)，以及处理器(42)，其与存储器和显示装置进行数据通信。处理器基于存储在三维缓冲区中的数据的一部分来接收二维形状，然后找出该形状的中心。接着，处理器在将中心作为公共点共享的多个区域中找出形状的最远点，并基于该最远点生成多边形。显示装置显示生成的多边形。该形状与危险天气信息相关联，该危险天气信息从存储在三维缓冲区中的雷达反射率数据确定。该显示装置为飞机天气雷达显示器。
文档编号G01S7/04GK102692626SQ20121008841
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者B·P·班奇, R·罗文 申请人:霍尼韦尔国际公司
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