Head Worn Display - Paper Charts, e-Flight Bag and Mission Rehearsal Tool Evolution

Uma Tela Usada na Cabeça com Visão Sintética realçada com um rastreador tem ilimitado campo de observação atenta

Synthetic Vision System for Aeronautical Applications
Sistema de Visão Sintética para Aplicações Aeronáuticas

Human Translation
by George Rocha

Via flight management visualization display providing preview, rehearsal, and real-time visual acquisition of flight mission progress NASA Langley has developed a synthetic 3D visualization flight display, which presents flight data information in an intuitive way using 3D computer graphic capabilities. The flight crew can preview and rehearse flight maneuvers in a realistic environment. The display also provides an unimpeded visualization of the surrounding environment in the case of inclement weather, enabling safer flying conditions. Flight crews can rewind/fast forward/pause to certain areas of an approach or go-around and discuss abort strategies or point out dangerous terrain. New pilots can safely train on upcoming flights because of the intuitive and easy-to-follow technology.

Via tela de visualização de gerenciamento de voo fornecendo  previsão, ensaio e ganho visual em tempo real de progresso da missão de voo, a NASA desenvolveu uma tela sintética de visualização 3D do voo, a qual apresenta informação de dados de voo em uma maneira intuitiva usando capacidade gráfica 3D de computador. A tripulação de voo pode prever e ensaiar manobras de voo num ambiente realístico. A tela também fornece uma visualização desimpedida do ambiente em volta no caso de condições meteorológicas severas, possibilitando condições de voo mais seguras. Tripulações de voo podem rebobinar/ avançar rápido/pausar para áreas exatas de uma aproximação ou aproximação perdida [“arremetida”] e e discutir estratégias de abortar ou mostrar terreno perigoso. Novos pilotos podem seguramente treinar em voos futuros por causa da tecnologia intuitiva e fácil de seguir.

Seasoned pilots will notice the current paper chart arrangement but with information presented in a quickly interpretable manner. Flight crews can use the technology as a refresher for destinations less frequently traveled. The technology is widely applicable for civilian, military, and even unmanned flights.

Pilotos com muita experiência notarão o arranjo da carta atual de papel, mas com informação apresentada numa maneira rapidamente interpretável. Tripulações de voo podem usar a tecnologia como um atualizador para destinos menos frquentemente viajados. A tecnologia é amplamente aplicável para voos civis, militares e mesmo não tripulados.

Benefits

• Safety – Increased safety through better training and realistic terrain visualization

• Training – Preflight training as well as practice landing during flight. Modeled after standard FAA approach and departure aeronautical charts, thus providing potential savings in airline training costs

• Multiple platforms – Applicable for manned and unmanned flights with significant potential in the area of Moon and Mars missions National Aeronautics and Space Administration

Benefícios

• Segurança – Segurança aumentada através de melhor treinamento e visualização realística
• Treinamento – Treinamento pre-voo assim como prática de pouso durante o voo. Moldados de acordo com cartas aeronáuticas padrões da FAA de aproximação e partida, assim fornecendo economia nos custos de treinamentos de empresa áereas
• Plataformas múltiplas – Aplicáveis a voos tripulados e não tripulados com potencial significante na área de missões da Lua e Marte  da NASA

Applications rendering

The technology enables improved products for a variety of commercial and military applications:

• Manned aerospace – flight plan display

• Unmanned aerospace – real-time 3D environment

• Oceanographic – synthetic 3D environment for rehearsing complex underwater exploration routes

Retribuição de aplicações

A tecnologia possibilita produtos melhorados para uma variedade de aplicações comerciais e militares:

• Espaço aéreo tripulado – Exibição de plano de voo
• Espaço aéreo não tripulado – Ambiente 3D em tempo real
• Oceanografico – ambiente 3d sintético para ensaio de rotas de exploração complexa subaquático

The Technology

The increased drive for flight safety as well as the adoption of unmanned flights have
created a field of development around increasing the information available to the pilot.
One such application currently in development at NASA Langley utilizes flight data in
conjunction with flight plans and historical data to build a 3D synthetic flight plan. The
synthetic flight plan allows the pilots to rehearse maneuvers such as landing by simulating the environment they will see in as realistic a manner as possible.
Current flights use a system known as an electronic flight bag. The flight bag provides
important flight information to the crew. The synthetic visualization system was
developed from a pilot-centric design rather than digitizing aeronautical charts. The
system provides layered information in addition to the environmental image, such as a
visualized flight path and terrain highlights, both in a rehearsal mode as well as real-time rendering.

A Tecnologia

O impulso aumentado para segurança de voo assim como a adoção de voos não tripulados tem criado um campo de desenvolvimento por todos lados aumentando a informação disponível para o piloto.  Uma tal aplicação atualmente em desenvolvimento na NASA Langley utiliza dados de voo em conjunção com planos de voo e dados históricos para construir uma plano de voo sintético 3d. O plano de voo sintético permite aos pilotos ensaiarem manobras tais como pouso por simulação do ambiente que eles verão em maneira tão realística quanto possíel. Atualmente voos usam um sistema conhecido como uma ‘maleta’ de voo eletrônica. A maleta de voo fornece importante informação de voo para a tripulação. O sistema sintértico de visualização foi desenvolvido a partir de um projeto centrado no piloto em vez digitalização de cartas aeronáuticas. O sistema fornece informação disposta em adição à imagem ambiental, tal como uma trajetória de voo viauslizada e pontos culminantes do terreno, ambos num modo de ensaio tanto como interpretação em tempo real.

Although an experienced pilot is quite familiar the paper format, an electronic version that merely replicates paper information is unlikely to significantly increase safety; conversely, studies suggest that electronic charts may be harder to read and use^13,14. Furthermore, while some vendors are pursuing the safety benefits of EFBs (e.g., enhancing surface awareness) the tremendous potential of EFBs beyond the more obvious applications (e.g., video surveillance, performance calculations, electronic charts and manuals) have yet to be researched particularly with recent advances in 3-D graphical displays and Synthetic Vision technology. Research at NASA LaRC is focusing on development of EFBs to enhancing aviation safety. Figure 2 shows the progression of paper charts to “e-paper” and the NASA-developed Mission Rehearsal Tool (MRT).

Embora um piloto experiente esteja muito familiar ao format de papel, um sitema eletrônico que meramente reproduz informação de papel é improvavel aumentar  significantemente a segurança; inversamente, estudos sugerem que cartas eletrônicas podem ser mais difíceis para ler e usar^13,14 . Além disso, enquanto alguns fornecedores estão perseguindo os benefícios da segurança de EFBs [Electronic Flight Bag]  (por exemplo, vigilância, cálculos de performance, realçando a atenção na superfície) o potencial tremendo das EFBs além das aplicações mais óbvias (por exemplo, video decartas eletrônicas e manuais) já tem que  pesuisado particularmente com avanços recentes em exposição gráfica 3-d e tecnologia de Visão Sintética, Pesquisa na NASA LaRC está focando no desenvolvimento de EFBs para aumentar a segurança na aviação. A figura abaixo mostra o progressão de cartas de papel para “papel-eletrônico” e o MRT – Ferramenta de Ensaio de Missão da NASA.

VISTAS III is a single pilot fixed-base simulator consisting of a 144 degree by 30 degree out the window visual, a large field HDD, and pilot input controls. The simulated aircraft in VISTAS III was a Boeing 757.

Eight pilots participated in the experiment. The pilots consisted of 6 commercial pilots and 2 test pilots. Of the six commercial pilots, 2 were captains and 4 were first officers. The 6 commercial pilots had an average of over 13,000 flight hours. The subjects were given a 30-minute briefing to explain the display concepts and the evaluation tasks.

After the briefing, a 1 hour training session was conducted to familiarize the subjects with the VISTAS III simulator, the HWD devices, and the piloting task. Following training, 2.5 hours of data collection was conducted. The total time for a subject was approximately 4 hours.

VISTAS III é um simulador monoplace com base fixa consistindo de um visual com 144 graus por 30 graus fora da janela, um grande campo HDD e controles de entrada de dados do piloto. A aeronave simulada [nos testes] no VISTAS III foi um Boeing 757.

Oito pilotos participaram no experimento. Os pilotos consistiram de 6 pilotos comerciais e 2 pilotos de teste. Dos seis pilotos comerciais, 2 eram comandantes e 4 eram co-pilotos. Os 6 pilotos comerciais tinham uma média acima de 13.000 horas de voo.  Os assuntos foram dados num briefing de 30 minutos para explicar os conceitos da exposição e as tarefas de avaliação. Após o briefing, uma sessão de treinamento de 1 hora foi conduzida para familiarizar os assuntos com o simulador VISTAS III, os dispositivos HDD e a tarefa a pilotar. Seguindo o treinamento, 2.5 horas de coleta de dados foi conduzida. O total de hora para um assunto foi de aproximadamente 4 horas.

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