用于飞行器驾驶的高操作安全性、低成本的模块结构制造技术

该电子设备的模块结构包含数据汇集器模块，处理模块和显示装置（３－７）。通过数据传输装置与传感器（１３）测量仪器（８、９、１３）和执行机构（１２）相连的数据汇集器模块只汇集用于工业过程的非关键性数据，这些数据通过带有多接收器的串行数据总线传输到其他模块，其他模块包含用于通过分别在显示装置和过程中执行驾驶的功能之间，在传感器（１３），测量仪器（８、９、１３）和执行机构（１２）之间的单独的串行数字链路直接接收关键数据的装置（１４、１５）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

High operation safety and low cost module structure for flying vehicle driving

The module structure of the electronic equipment comprises a data collector module, a processing module and a display device (3-7). Through the data transmission device and a sensor (13) measuring instrument (8, 9, 13) and the actuator (12) connected to the data collection module only for non critical data collection process, these data through a multi receiver serial data bus transmission to other modules and other modules contain respectively used by the driver the function of the display device and process, the sensor (13), measuring instruments (8, 9, 13) and the actuator (12) device between separate serial digital link directly receiving key data (14, 15).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与一套电子设备部件的模块结构相关，它使得控制一个需要高操作安全性的工业过程成为可能。它尤其，但不唯一，适用于完成各种不同的飞行控制功能的机载电子设备部件。显然，当前此种设备的开发越来越多地着眼于飞行控制任务的自动化，特别是飞行器驾驶的自动化。这种趋势导致设备越来越复杂、庞大、耗能、昂贵、难以维护。为解决此问题，人们已寻求把这些设备集成并制成具有标准尺寸的模块。为此，已有一种结构被提出，该结构把不同的电子模块一起放到电子机盒或机架中。这些模块采集来自于传感器和其他机载设备的原始信息，同时获取飞行控制指令。人们也已尝试在同一模块上集成并分享不同的功能，这对于由工作在时分模式的单处理器装置执行的必要的处理和计算是可能的。然而，在机载中，严酷度的等级一般与每个被执行的功能以及此功能用到的数据有关。每个严酷度等级与检验航空设备的权威机构所要求的最大失效率相对应。因此，有最严酷等级的功能对应于那些其失效可导致灾难性后果的功能。所以，这些功能应具有极低的失效概率(每小时飞行的失效机率低于10-9)。同样地，最关键的数据是那些如果失效或出错就可能导致灾难性事件的数据。显然，数据的关键性与使用这些数据的功能的严酷度无关，相同的数据可能用在具有不同严酷度的功能里。因此，同一处理器被几种功能分享暗示着具有不同严酷度等级的功能由同一处理器完成，这大大增加了诸如有关设备维护这样具有低严酷度等级的功能干扰甚或阻断具有最高严酷度等级，即其故障可导致灾难性后果的功能的执行的风险。所以有必要采取特殊措施使得被执行的功能，尤其是那些具有最高严酷度等级的功能以检验机载设备的权威机构所要求的安全等级来完成。为此，一种冗余结构被提出，在这种结构中，所有的模块，特别是那些完成关键功能的模块被做成一式三份，使得关键的功能即使在出故障后也能被执行。然而，从降低成本、必要模块的数量、电源消耗和损耗、有效性(失效率)和设备维护设施的角度考虑，这种解决方案显示出很少的好处。而且，这种冗余结构的解决方案不仅复制了关键的功能，也复制了如维护功能这样的非关键性的功能。本专利技术的目的是消除这些缺陷。为此，本专利技术提出一种用于工业过程控制的电子设备部件的模块化结构，它一方面包含了容纳由电源模块提供能量的数据汇集模块和处理模块的容纳装置，另一方面也包含了关键的显示设备和通过数据传输装置把关键的传感器，非关键的传感器和执行机构相连接起来的组件。据此专利技术，这种结构的特征在于关键的传感器把它们的关键信息一方面直接传输给关键的显示设备，另一方面直接传输给容纳装置中的汇集和处理模块。基于来自关键的和非关键传感器的数据，汇集模块通过一个多接收器的串行数据总线获得用于显示设备和处理模块的非关键性数据。处理模块基于来自关键的传感器的数据和汇集模块输出的非关键的数据获得用于执行机构的命令。到这种结构的所有单元的关键性数据的传输分别由单独的总线完成。消除关键数据在同一总线上的汇集避免了在一条总线出现故障后，所有的设备均不能工作。因此，这种结构通过防止错误的扩散使错误仅限于受影响的模块。所以不必再使用一种完全的一式两份或一式三份的结构，而只需把关键的功能做成一式两份或一式三份。因此本专利技术基本上使降低这样设备的成本、尺寸和电源消耗成为可能。而且，由于把错误仅限制在受影响的模块，给设备维护，特别是故障检测和修复操作提供了极大的方便。显示设备包含处理装置，它用于直观显示源于传感器、测量仪器和其他设备的数据。这样，显示设备可以不依赖于处理模块的有效性，直接提供过程控制的所有信息，特别是关键信息。根据本专利技术的一项特征，每个处理和数据汇集模块都包含一相同的装有一个处理器的处理卡和一块提供处理卡和模块的输入、输出连接的输入/输出卡。处理卡包含一个装有程序的存储器，该程序控制处理器完成模块功能。这样做，在一定程度上，使得降低模块的设计和制造成本、简化维护工作成为可能。这是因为如果一个模块中的一块处理卡出现故障，它可以在飞行器上直接由另一处理卡代替，此卡上已预先装载有与该模块功能一致的程序。这些设备部件执行诸如飞行器自动驾驶、失速保护、数据汇集和集中维护等功能。根据本项专利技术，下面将以非限定举例的方式，参照附图阐述该设备的实施例，附图中附图说明图1根据本项专利技术以框图的形式表示一种机载电子设备部件结构；图2把几个模块放在一起，详细表示图1所示的设备；图3根据本项专利技术，举出一个模块的例子，给出更多的细节；图4根据本项专利技术，给出一个模块的处理单元；图5根据本项专利技术，给出一个电源模块；图6根据本项专利技术，给出一个电源模块；图7阐明一个处理单元的操作；图8表示一个处理单元部分存储器的构成；图9从周期时隙的角度阐明处理器的分享使用；图10阐明图1所示结构中不同单元之维护的构成。图1所示的机载电子设备部件的结构使完成飞行器自动驾驶、提供失速保护、完成这些设备部件的数据汇集和集中维护成为可能。为此，它包含五个关键的直观显示设备3-7；两个装有两个相同的模块处理组件IFC1和IFC2(集成飞行盒)的容纳装置；两个主参考系统8、9，它们是传送关键数据的传感器，并且举例说每个都包括一个AHRS(飞行姿态方向参考系统)姿态单元和一个用于采集和处理舱外空气相关数据的ADC(空气数据计算机)系统，使可以短期采集飞行参数；两个引擎参数测量设备FADEC1和FADEC2(全权数字引擎计算机)10、11；一组执行机构12和用于传输诸如传感器，测量通信和报警设备的非关键数据的外围设备部件I1-I10 13。每个关键的直观显示设备3-7包含一个直观显示屏，一个数据采集接口，处理这些数据的装置，特别是获取对每个要显示的数据项所规定的符号的装置。PFD1和PFD2 3、7这两个显示屏用于显示飞行数据。ED显示屏用于显示引擎操作参数，MFD1和MFD2这两个显示屏。通常称为“多功能”显示屏，允许显示与飞行控制相关的其他参数。对飞行安全致关重要的数据，如由主参考系统8和9输出的数据，通过特定的各自的串行数字链路14、15，被直接传输到显示它们的关键直观显示设备3、4、6、7和处理组件的容纳装置1、2。同样，引擎参数测量设备10、11的关键数据也通过各自的串行链路16、17传输到关键直观显示设备4到6和处理组件的容纳装置1、2。而且，其他由处理组件的容纳装置1、2交换并且在直观显示设备3-7上显示的其他非关键数据通过ARINC 429类串行总线18、19以复用方式被传输。举例来说，它采用一种安全等级符合要求的冗余方式，且由于采用相同的处理组件而降低了成本，把信息传播到各模块。另外，这些总线允许一个发送器访问几个接收器，一个接收器的失效不会妨碍其他接收器的接收。如图2所示，处理组件的容纳装置1、2呈现为电子机架的形式，模块21-25插在里面并相互连接起来。每个处理组件1、2包含一个管理非关键的离散或模拟数据的输入输出的模块IOM 25，一个汇集非关键数字数据的模块IOP 24，一个处理有关自动驾驶的关键数据的模块FGM 23，和一个完成防失速风险功能的模块SPM 22。为了以最低成本分配电源供电，每个处理组件1、2包含一个主电源模块PPSM 21，把飞行器上两个通用直流电源线26、27提供的28V额定电压的主压的预稳压功能放在一起，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于工业过程控制的电子设备部件的模块结构，一方面包含容纳由电源模块（２１）提供能量的数据汇集模块（２４，２５）和处理模块（２２－２４）的容纳装置（１，２），另一方面，包含关键的显示设备（３－７），和通过数据传输装置连接到关键的传感器（８－１１），非关键的传感器（１３）和执行机构（１２）的组件。其特征在于关键的传感器（８－１１）把它们的关键信息一方面直接传输给关键的显示设备（３－７），另一方面传输给容纳装置（１，２）中的汇集和处理模块（２４，２５），汇集模块（２４，２５）在来自于关键的（８－１１）和非关键的（１３）传感器的数据的基础上，通过一种多接收器串行数字总线获取用于显示设备（３－７）和处理模块（２２－２４）的非关键数据，处理模块在来自于关键的传感器（８－１１）的数据和由汇集模块（２４，２５）输出的非关键数据的基础上，获取用于执行机构（１２）的命令。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克卢瓦斯，让皮埃尔勒杜，帕特里克萨迪耶，
申请(专利权)人：塞克斯丹航空电子公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]