專利名稱：一種用于航空器發動機環境的實時模擬的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及實時模擬復雜系統的領域。本發明特別涉及模擬航空器，例如，直升機或飛機上發動機環境的領域。
背景技術：
通常，模擬器都是尋求復制一種環境。在航空領域，模擬器特別用來研究和開發新型航空器和用于訓練機組人員。為了實時模擬復雜系統，一種為人們所熟知的“硬件在環”方法，旨在將機載計算機與用于模擬計算機環境和適合給計算機提供數據的工具相連接，該工具模擬航空器的一個或多個傳感器，計算機產生的指令被應用為模擬工具的輸入，該工具適合根據這些指令進行響應，并適于對計算機的輸入數據進行修正。開發這種模擬系統要求特別的電子器件卡，這些卡是開發用來產生與每個模擬傳感器相關的模擬信號，這些傳感器可以是各種不同類型特別是溫度傳感器、壓力傳感器和速度傳感器。特別是為了避免漂移問題，這種電子器件卡的制造成本很高，并且它們的維護很復雜。
發明內容
本發明尋求提供一種不會具有這些缺陷的模擬系統。更確切地說，本發明提供了一種系統，該系統具有適于控制航空器中發動機的至少一臺數字計算機，每臺數字計算機包括·至少一個輸入，適于接收代表傳感器狀態的數據；·連接至少一個執行機構的至少一個輸出；以及 調節模塊，適于根據所述至少一個輸入所接受的數據，通過輸出總線向上述執行機構發送至少一個指令。該系統包括·選擇模塊，包括在所述至少一臺數字計算機內，并適于根據操作者的指令，將所述輸入切換至所述傳感器或替代總線；·實時模擬器，用于模擬發動機和航空器的至少一些環境，模擬器包括·數字輸出，適于通過替代總線將至少一個數字數據替代項目發送給數字計算機的輸入；以及·數字輸入，連接到數字計算機的所述至少一個輸出，并適于接收數字計算機發布的指令，設計實時模擬器以模擬發動機和航空器對所述指令的反應；以及·驗證模塊，包括在所述數字計算機內，適于實施驗證程序，防止航空器在飛行時數字計算機的輸入被選擇模塊切換到替代總線。在本說明中，“數字總線”是指任何類型的物理連接，數字數據通過該物理連接可以被傳輸；例如，適于本發明中使用的數字總線包括計算機區域網(CAN)、以太網、和ARINC類型的總線。在具體實施例中，實時模擬器的數字輸入和數字輸出可物理上是在相同的雙向總線上。為此，且采用最有利的方式時，本發明提出了通過數字總線的方法將數字計算機連接到模擬器上，而不是使用用于模擬各種傳感器的特別的卡。通過總線發出和模擬各種傳感器的數字數據可以為多路傳輸的。根據本發明，選擇模塊和驗證模塊包括在數字計算機內這樣，在測試模擬階段期間使用的代碼就和航空器飛行時所包括的代碼嚴格地相同，只是數字計算機的輸入和輸出被轉向。根據本發明，本發明的系統包括驗證裝置，用于確保航空器飛行時數字計算機的輸入連接到實際傳感器上，換句話說，用于確保了數字計算機的輸入不會連接到替代總線 上。本發明系統的驗證裝置提供了安全性，需要這個安全性以保證當航空器在運行時模擬不會意外投入使用。一般來講，通過本發明，在模擬階段期間，且對于每個傳感器來講，操作者可以選擇將數字計算機的輸入切換到實際傳感器或者切換到替代總線上，這樣，模擬器實時產生的替代數字數據就會取代代表傳感器狀態的數據。最為有利的是，數字計算機會通過相同的輸出來傳輸其所產生的指令，不論其是否處在模擬方式。根據本發明的最佳實施方式，本發明的系統包括將數字計算機輸出連接到調節模塊輸入或將數字計算機輸出與調節模塊輸入斷開的裝置，數字計算機的輸出在任何情況下都總是接至執行機構上。根據本發明的最佳實施方式，所述選擇模塊是通過軟件模塊來實施的，所述軟件模塊構成了所述至少一個輸入和所述調節模塊之間的接口。這種軟件模塊作為應用程序接口(API)為所屬領域技術人員所熟知。該實施方式特別有利，因為其可以獨立于實時模擬器而使得調節模塊得以開發，數字計算機得以驗證。根據本發明的最佳實施方式，本系統帶有兩個發動機，每個發動機都分別由各自數字計算機控制。這個特性可以有利地模擬發動機和航空器的特性。
通過下面參照附圖給出的說明，本發明的其它特性和優點會顯現出來，所示實施例不具有限定特性，附圖如下·圖I為本發明第一個實施例中的系統,所不系統只有一臺發動機； 圖2為圖I所示系統中數字計算機的軟件體系結構示意圖；·圖3為根據本發明的第二個系統，該系統帶有兩臺發動機；以及·圖4為流程圖，示出了實施圖I和圖3所示系統時的驗證的主要步驟。
具體實施例方式圖I示出了本發明的系統SYSl。該系統包括數字計算機FADl，適于對航空器AER中的發動機MOTl進行控制，航空器和發動機圖中未示。計算機FADl帶有多個輸入ENTli，圖中僅示出了這些輸入中的一個輸入。這些輸入ENTli中每個輸入適于接收通過轉換模擬數據DONi所獲得的數字數據，該模擬數據DONi表示發動機MOTl或航空器AER的傳感器CAPi的狀態。轉換模塊XF來進行這種轉換，所述轉換模塊特別包括模擬-數字變換器。數字計算機FADl還帶有多個輸出SORlj,圖中僅示出了其中一個輸出，每個輸出 SORlj都連接到發動機MOTl或航空器AER的執行機構ACI^上。根據本發明，系統SYS I還包括實時模擬器SM，其適于對發動機MOTl和航空器AER的至少一些環境進行模擬。模擬器SM的輸出SIO I連接到數字總線BSUl，后者稱之為替代總線。根據本發明，系統SYS I帶有選擇模塊MSELl，其適于將數字計算機FADl的各個輸入ENTli切換到傳感器CAPi或替代總線BSUl，后者與實時模擬器SM相連接。切換可以針對每個傳感器CAPi來獨立進行。在目前所介紹的實施例中，數字計算機FADl帶有控制和驗證模塊CTR，適于經由開關MDl來激活或解除激活數字模擬器的輸出SORlj和輸入SIIl之間連接。在目前所介紹的實施例中，選擇模塊MSELl由控制和驗證模塊CTR根據操作者的指令來控制。這樣，在模擬期間，輸入ENTli可以接收·代表傳感器CAPi狀態的數據DONi ;或者·實時模擬器SM產生的替代數字數據DSUi。數字計算機FADl帶有調節模塊MREG1，適于根據輸入ENTi上所接收到的數據，經由輸出SORlj將指令COMiij發送到執行機構ACTj,所述數據或者來自傳感器CAPi (在模擬數據DONi已經轉換為數字數據后)，或者來自模擬器SM (數據DSUi)。執行機構ACTj接收指令COMi, j。另外，如果開關MDl處于閉合狀態時，在實時模擬器SM的輸入SIIl處也可以接收它。在本發明的一個應用方式中，操作者可以指令數字計算機FADl不考慮任何實際傳感器CAPit5然后,優選掩蔽與這些傳感器相關的故障報告。在這種實施方式中，數字計算機FADl總是試圖執行其輸出，但是沒有一個會接到執行機構ACTj上相關的故障報告可以被迫“修正”。指令值傳輸給實際模擬器SIM的輸入SIII。在這個實施方式中，實時模擬器包括發動機MOTl的計算機模型，以及航空器AER的計算機模型，而且，它還可以負責真實的航空電子設備，這些航空電子設備不予模擬。在另一個實施中，操作者可以指令數字計算機FADl考慮除了一個傳感器外的所有的傳感器CAPi,而且,它只能是與該掩蔽的一個傳感器相關的故障報告。
在這種情況下，實時模擬器包括至少該傳感器的模擬。數字計算機成功啟動其輸出給執行機構ACTj,因為操作者已經指示了所有執行機構ACTj連接無故障報告被掩蔽。在目前所描述的本發明的實施例中，根據開關MDl的位置，發送給執行機構的指令COMm值有選擇地送給實時模擬器SIM。在模擬階段期間，所有的指令都會傳送給實時模擬器SIM，模擬器可采用也可不采用這些指令。圖2為數字計算機FADl所實施的軟件層示意圖。這是具有3層的模型，即底層OS，包括管理其它各個傳感器CAPi和執行機構ACL的操作系統；高層MREGl，執行調節模塊并適于產生指令COMi, j,該指令COMi, j用于根據輸入ENTli上所收到的數據，發送給執行機構ACL ;和位于調節模塊MRGl和操作系統OS之間的中間接口層API，其中執行選擇模塊MSELl。圖3示出了根據本發明的系統SYS2，該系統帶有兩臺發動機M0T1，MOT2 (圖中未示)，每臺發動機都由各自數字計算機FAD1，FAD2來控制。相似標記也用于第二臺計算機FAD2。數字計算機FADl和FAD2通過計算機間的連接LIF來實現相互連接。在目前所介紹的實施例中，實時模擬器SIM裝有兩臺發動機MODl和M0D2的計算機模型，同時還有航空器AER的計算機模型。在圖3中，傳感器CAPi可以選擇地連接到兩臺數字計算機FADl和FAD2中每臺計算機上，每個輸出SORlj，S0R2j都可有選擇地連接到實時模擬器SM的輸入SIIl或SII2上。自然，有些傳感器可以只連接到兩臺數字計算機FAD1，FAD2中一臺上。根據本發明，數字計算機FADl，FAD2在模擬和開發調節模塊MREGl，MREG2的階段期間，且航空器在使用時，即，在飛行中，是嚴格地相同的。自然，為了安全起見，當航空器在飛行時，防止模擬功能被啟動是必要的。為此，在每臺數字計算機FADl，FAD2內，驗證裝置CTR實施了驗證程序，用于在航空器AER在飛行時，防止輸入ENTli, ENT2i切換到替代總線BSU1，BSU2。圖4示出了驗證程序的實施例，該程序可在根據本發明的系統中執行。在計算機FAD1，FAD2啟動后(步驟E10)，該驗證程序具有步驟E20，在此期間，驗證這些計算機的輸入ENTli, ENT2i未連接到實時模擬器SM的替代總線BSU1，BSU2上，換句話說，驗證這些輸入實際上是連接到發動機或航空器的傳感器CAPi上。如果是這樣，步驟E20之后就是步驟E30，在此期間，每臺數字計算機FAD1，FAD2驗證存儲器MEM的確定地址ADR包括了確定值C0D。如果是這樣，步驟E30之后是步驟E40，在此期間，每臺數字計算機FAD1，FAD2在預定時間內等候預定的幀順序。如果及時接收到順序，即，如果所有三個驗證步驟E20，E30, E40都已經順利完成，可以預期進行模擬，即操作者可以實際上獨立地連接每個輸入ENTli, ENT2,至實際傳感器CAPi或經由替代總線BSU1，BSU2至實時模擬器SM1。在本實施方式中，如果任何一個驗證步驟E20，E30, E40出現故障，那么，存儲器MEM中地址ADR處的代碼就會被改寫。 只要計算機一啟動，便執行這個程序。這可避免模擬方式的任何不合時宜地被啟動。
權利要求
1.一種具有至少一臺數字計算機(FADl)的系統(SYS1，SYS2)，適于控制航空器(AER)中發動機(MODl)，每臺數字計算機(FADl)包括 至少一個輸入(ENTli),適于接收代表傳感器(CAPi)狀態的數據(DONi)； 至少一個輸出(SORip，適于連接到至少一個執行機構(ACTp上；以及 調節模塊(MREGl)，適于根據至少一個輸入(ENTli)所接收到的數據(DONi, DSUi)，通過所述輸出(SORlj)向所述至少一個執行機構(ACTj)發送至少一個指令(COMi,」)。
所述系統(SYS)的特征在于其包括 選擇模塊(MSELl)，包括在所述至少一臺數字計算機(FADl)內，并適于根據操作者的指令，將所述輸入(ENTli)切換至所述傳感器(CAPi)或替代總線(BSUl)； 實時模擬器(SIM)，用于模擬所述發動機(MODl)和所述航空器(AER)的至少一些環境，模擬器包括 數字輸出(SIOl)，適于通過所述替代總線(BSU)將至少一個數字數據(DSUi)替代項目發送給所述至少一臺數字計算機(FADl)的所述輸入(ENTi);以及 數字輸入(SIIl)，連接到數字計算機(FADl)的所述至少一個輸出(SORlj)，并適于接收所述至少一臺數字計算機(FADl)所發出的所述至少一個指令(COMi, P，所述實時模擬器(SIM)設計為模擬所述發動機(MODl)和所述航空器(AER)對所述指令(COMm)的反應；以及 驗證模塊(CTR)，包括在所述至少一臺數字計算機(FADl)內，適于實施驗證程序，用于防止所述航空器在飛行時數字計算機(FADl)的所述至少一個輸入(ENTli)被所述選擇模塊(MSELl)切換到所述替代總線(BSUl)上。
2.根據權利要求I所述的系統(SYS1，SYS2)，其特征在于所述選擇模塊(MSEL)由軟件模塊來實施，該軟件模塊構成了所述至少一個輸入(ENTi)和所述調節模塊(MREG)之間的接口。
3.根據權利要求I或2所述的系統(SYS1，SYS2)，其特征在于其包括用于連接所述輸出(SORj)到所述模擬器輸入(SIIl)或用于將所述輸出(SORj)與所述模擬器的輸入(SIIl)相斷開的裝置(CTR，MD1」)，所述輸出(SORj)連接到所述執行機構(ACTj)上。
4.根據權利要求I至3任一項所述的系統(SYS2)，其特征在于其包括了兩臺發動機(M0TLM0T2)和通過物理連接(LIF)而相互連接的兩臺所述數字計算機(FAD1，FAD2)，每臺所述計算機(FAD1，FAD2)適于對其中一臺所述發動機進行控制。
5.根據權利要求I到4任一項所述的系統(SYS1，SYS2)，其特征在于所述驗證程序是在所述至少一臺數字計算機(FAD1，FAD2)啟動(ElO)后即被執行，所述驗證模塊適于 驗證(E20)所述輸入(ENTli)切換到所述傳感器(CAPi)上； 驗證(E30)所述系統(SYS1，SYS2)的存儲器(MEM)的確定地址(ADR)中的確定碼(COD);以及 驗證(E40)至少一個確定巾貞是在確定的時間內接收到的。
6.根據權利要求5所述的系統(SYS1，SYS2)，其特征在于所述驗證模塊包括如果其中一個所述驗證步驟(E20，E30，E40)出現故障時用于改寫所述代碼(COD)的裝置。
全文摘要
本發明公開的系統(SYS1)包括數字計算機(FAD1)，選擇模塊(MSEL1)將其輸入送往傳感器(CAPi)或替代數字總線(BSU1)，該替代數字總線(BSU1)上可以傳輸實時模擬器(SIM)所產生的替代數字數據(DSUi)。
文檔編號G05B9/02GK102947178SQ201180029294
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月16日 優先權日2010年6月23日
發明者亞尼克·艾維拉, 吉恩·米歇爾·派, 帕斯卡爾·浦派爾特 申請人:渦輪梅坎公司