專利名稱：遠程數據集中器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于航空電子網絡的遠程數據集中器(remotedataconcentrator, RDC),還涉及包括該RDC的航空電子網絡、包括該RDC的飛行器以及操作該RDC的方法。
背景技術：
現代的飛行器通常包括連接到具有一個或更多個中央處理器的航空電子網絡的大量傳感器、應變器(例如致動器)等。該傳感器、應變器等通常是現場可更換單元(linereplaceable unit, LRU)，以提高操作效率。LRU通常集中在安裝有各系統的飛行器中的特定位置。為了減少布線，并且因此減少重量，遠程數據集中器(RDC)可以用來將幾個LRU連接到該航空電子網絡。為了降低設計和生產的成本，并且為了提高操作效率，不管RDC被連接到的LRU如何，在特定的飛行器上的所有RDC均可以被標準化。該RDC因此可以具有通用硬件，并且因此被稱為通用遠程數據集中器(commonremote data concentrator, cRDC)。該cRDC可以包括可配置的軟件。cRDC的標準化可以保持更少的部件庫存，使得在日常維修工作期間可以容易地更換有缺陷的cRDC，從而提高操作效率。在正常運行期間，LRU和遠程處理器之間的信號可以經由該RDC并且在該航空電子網絡上被路由。如果在主網絡上的信號傳送出現故障，該LRU可以另外經由輔助控制系統被連接到遠程處理器，以避開該RDC和主網絡，從而提供冗余。該輔助控制系統增加了額外的復雜度和重量，但其被認為是必要的，因為該RDC本質上是僅僅將一個信號轉換成另一個信號的“啞(dumb)”數據集中器。
發明內容
本發明的第一方面提供了用于航空電子網絡的遠程數據集中器(RDC)，該RDC包括用于連接到一個或更多個輸入/輸出裝置的輸入/輸出接口(I/o)以及用于連接到遠程處理器的網絡接口，其中該RDC可操作地提供輸入/輸出裝置和遠程處理器之間的通信，并且其中該RDC還包括用于自主地驅動連接到該1/0的輸出裝置的指令組。本發明的另一方面提供了操作航空電子網絡中的遠程數據集中器(RDC)的方法，該RDC包括輸入/輸出接口(1/0)和網絡接口，該RDC 1/0連接到輸出裝置，該RDC網絡接口經由網絡連接到遠程處理器，其中該RDC可操作地提供輸入/輸出裝置和遠程處理器之間的通信，并且其中該方法包括使用存儲在RDC中的指令組以自主地驅動輸出裝置。本發明的優點在于:該RDC不再是如現有技術中的僅僅將一個信號轉換成另一個信號的“啞”數據集中器，而是交互地控制輸出裝置。例如，如果來自遠程處理器的(主)命令丟失，則該RDC可以自主地操作以驅動該輸出裝置。這避免了對將該輸出裝置連接到遠程處理器的多余的輔助控制系統的需要，并降低了復雜度以及節省了相當多的成本和重量。此外，該RDC可以評估遠程命令的有效性并且根據最佳可用命令資源來驅動該輸出裝置，從而提供更高的可靠性，故障檢測和冗余。該指令組可以包括用于輸出裝置的預定命令。該指令組可以配置為基于本地輸入來產生用于輸出裝置的命令。術語“本地輸入”在這里用于表示RDC接收的用于輸出裝置的非遠程產生的命令的任何輸入信號。該RDC可以從直接地或者經由遠程處理器和RDC網絡接口間接地連接到RDC I/O的輸入裝置接收輸入信號。該輸出裝置可以與輸入裝置被連接在閉合的控制回路中。輸入裝置常常設置在輸出裝置的附近。例如，壓力傳感器(輸入裝置)可以設置在其位置取決于系統壓力的閥門(輸出裝置)的附近。由于輸入和輸出裝置相互鄰近，因此，這些裝置可以連接到相同RDC的I/O。現有技術的遠程數據集中器僅僅在網絡上將輸入信號傳遞到遠程處理器，而該RDC可以充分利用輸入信號并且產生本地命令。該指令組可以被配置為將遠程處理器所產生的命令與本地輸入相比較，并且如果本地輸入和遠程命令一致，則產生用于輸出裝置的命令。該配置在需要驗證遠程命令時可以是有用的。該指令組可以被配置為基于優先于從遠程處理器接收到的遠程命令的本地產生或者存儲的命令來自主地驅動輸出裝置。該配置在遠程命令的有效性未被確定并且命令的確定性不足以安全地執行輸出功能時可以是有用的。本地命令在這種情況下可以優先并且可以用來將輸出裝置驅動到例如一個或更多個預定狀態。這在遠程處理器具有比RDC低的設計保障等級(design assurance level, DAL)時可以是有用的。該指令組可以被配置為在遠程命令丟失時基于本地產生或者存儲的命令來自主地驅動輸出裝置。本地命令可以被用來將輸出裝置驅動到例如默認設置，或者可以被用作到輸出裝置的指令，以利用最后已知的有效命令來繼續。該配置提供了備份，以應對遠程(主)命令的完全丟失。該指令組可以經由RDC中的配置表在可重構的軟件中被定義。可重構的軟件使得能夠使用連接到各種輸入/輸出裝置的通用RDC硬件。以這種方式，通用RDC或者cRDC可以被用在整個飛行器中，均根據其連接到的輸入/輸出裝置而被配置。該軟件可以包括邏輯、布爾和/或算數運算符。該配置表可以適于存儲用于輸出裝置的一個或更多個預定狀態，并且RDC可以適于通過詢問配置表來根據輸入信號選擇預定狀態之一以產生本地命令。該配置表允許RDC軟件的簡單編碼。預定狀態的數量可以遠少于在遠程處理器的控制下通常所提供的，并且例如可以僅夠用于保證輸出裝置的安全操作。這降低了 RDC軟件的復雜度。RDC可以被安裝在具有經由網絡連接到RDC網絡接口的遠程處理器以及連接到RDC I/O的輸出裝置的航空電子網絡中。航空電子網絡還可以包括經由網絡連接到遠程處理器的輸入裝置。輸入裝置可以通過RDC連接到網絡。RDC可以被連接在網絡接口側的模擬、離散或者現場總線(例如CAN、ARINC429、FlexRay)和I/O側的飛行器數據網絡(例如ARINC664或者任何將來的飛行器數據網絡)之間。此外，飛行器包括RDC或者航空電子網絡。
現在將參考附圖來描述本發明的各實施例，在附圖中:圖1示意性地示出了安裝在飛行器中的航空電子網絡；圖2示意性地示出了包括RDC的航空電子網絡的第一實施例；圖3示意性地示出了包括RDC的航空電子網絡的第二實施例；圖4示意性地示出了包括RDC的航空電子網絡的第三實施例；以及圖5示意性地示出了包括RDC的航空電子網絡的第四實施例。
具體實施例方式圖1示出了飛行器I的平面圖，該飛行器I具有機身2、機翼3、4和航空電子網絡，該航空電子網絡包括沿著機身2的任一側延伸的兩個隔離的配線線路5、6。配線線路5、6包括電源、數據總線、信號線路等。配線線路5、6在飛行器I的第一側和第二側上被分組以形成第一側配線線路5和第二側配線線路6。第一和第二側配線線路5、6被隔離以保證單側的故障不會影響另一側。機身2被分成多個分段:機頭機身2a，前部機身2b，中央機身2c (翼盒的前部)，中央機身2d(翼盒的后部)和后部機身2e。在每個所述機身分段中，在機身2的每一側上設置有多組公用遠程數據集中器(cRDC)。cRDC7的位置和分組依賴于需要連接到航空電子網絡的各種電子傳感器、操縱器等的位置。機身2右側的cRDC7被連接到配線線路5，并且機身2左側的cRDC7被連接到配線線路6。圖2示出了包括cRDC7的航空電子網絡的第一實施例，該航空電子網絡具有用于連接到多個輸入/輸出裝置的可以是現場可更換單元(LRU)的輸入/輸出接口(I/O)、以及用于連接到遠程處理器10的網絡接口 9。cRDC7的網絡接口 9在航空電子網絡11上被連接到遠程處理器10。網絡11包括例如CAN、ARINC429或者FlexRay的一個或更多個數據總線，該數據總線形成為配線線路5、6的一部分。處理器10位于如圖1所示的前部機身2b中。在圖2中，航空電子網絡包括輸入裝置12和輸出裝置13。例如，輸出裝置13可以是閥門，并且輸入裝置12可以是用于控制該閥門位置的傳感器。輸出裝置經由cRDC7被連接到網絡11，并且更具體的是連接到cRDC7的1/08。輸入裝置12通過替換的裝置被連接到網絡11。例如，輸入裝置12可以經由另一個RDC或者cRDC被連接到網絡11。輸入和輸出裝置12、13在飛行器中不需要是鄰近的。諸如傳感器、操縱器等的各種輸入/輸出裝置可以被連接到1/08。輸入/輸出裝置和1/08之間的連接例如是在諸如ARINC664中定義的航空電子網絡上，但也可以是任何未來的飛行器數據網絡。cRDC7在數據總線網絡11和飛行器數據網絡之間提供了入口。要理解的是，在這個完全是示例性的實施例中描述的輸入和輸出裝置12、13僅僅用于說明性的目的，并且cRDC 7可以被連接到諸如傳感器、操縱器等的各種輸入/輸出裝置。cRDC 7包括軟件14。在正常工作狀態下，輸出裝置13根據來自輸入裝置12的輸入信號由在遠程處理器10產生的遠程命令驅動。在輸出裝置13是閥門的示例中，該閥門可以根據傳感器輸入被驅動到幾個位置的其中一個。輸入信號在網絡11上被傳輸到遠程處理器10。遠程處理器10處理這個該輸入信號，并且返回發到輸出裝置13的命令。這個命令在網絡11上從遠程處理器10被傳輸到cRDC 7的網絡接口 9并且傳輸到軟件14。軟件模塊14可以包括條件邏輯運算符，使得如果它判斷已經從遠程處理器10接收到用于驅動輸出裝置13的有效命令，則其隨后將該命令轉發到輸出裝置13。然而，如果cRDC 7丟失其來自于遠程處理器10的主命令，則軟件14不會接收來自遠程處理器10的有效命令。在這種情況下，cRDC 7自身承擔了輸出裝置13的控制。軟件14在其中已經存儲輸出裝置13的預定默認狀態。例如，軟件14可以包括以下的條件語句:
權利要求
1.一種用于航空電子網絡的遠程數據集中器(RDC)，所述RDC包括用于連接到一個或更多個的輸入/輸出裝置的輸入/輸出接口(I/o)，以及用于連接到遠程處理器的網絡接口，其中所述RDC能夠操作地提供所述輸入/輸出裝置和所述遠程處理器之間的通信，并且其中所述RDC還包括用于自主地驅動連接到所述I/O的輸出裝置的指令組。
2.如權利要求1所述的遠程數據集中器，其中所述指令組包括用于所述輸出裝置的預定命令。
3.如權利要求1或2所述 的遠程數據集中器，其中所述指令組被配置為基于本地輸入產生用于輸出裝置的命令。
4.如權利要求3所述的遠程數據集中器，其中所述指令組被配置為將由所述遠程處理器產生的命令與所述本地輸入相比較，并且如果所述本地輸入和所述遠程命令一致，產生用于所述輸出裝置的命令。
5.如前述權利要求的任一項所述的遠程數據集中器，所述指令組配置為基于優先于從遠程處理器接收到的遠程命令的本地產生或者存儲的命令來自主地驅動輸出裝置。
6.如前述權利要求的任一項所述的遠程數據集中器，所述指令組配置為在所述遠程命令丟失時基于本地產生或者存儲的命令來自主地驅動輸出裝置。
7.如前述權利要求的任一項所述的遠程數據集中器，其中所述指令組經由所述RDC中的配置表在可重構的軟件中被定義。
8.一種航空電子網絡，其包括根據前述權利要求的任一項所述的遠程數據集中器、經由網絡被連接到所述遠程數據集中器的網絡接口的遠程處理器，以及被連接到所述遠程數據集中器的輸入/輸出接口的輸出裝置。
9.如權利要求8所述的航空電子網絡，還包括經由所述網絡被連接到所述遠程處理器的輸入裝置。
10.如權利要求9所述的航空電子網絡，其中所述輸入裝置通過所述遠程數據集中器被連接到所述網絡。
11.一種包括權利要求1到7的任一項所述的遠程數據集中器的飛行器。
12.一種包括權利要求8到10的任一項所述的航空電子網絡的飛行器。
13.一種操作航空電子網絡中的遠程數據集中器(RDC)的方法，所述遠程數據集中器包括輸入/輸出接口(I/o)和網絡接口，所述遠程數據集中器的輸入/輸出接口被連接到輸出裝置，所述遠程數據集中器的網絡接口經由網絡連接到遠程處理器，其中所述遠程數據集中器能夠操作地提供所述輸入/輸出裝置和所述遠程處理器之間的通信，所述方法包括使用存儲在遠程數據集中器中的指令組以自主地驅動所述輸出裝置。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述指令組將由所述遠程處理器產生的命令與所述本地輸入相比較，并且如果所述本地輸入和所述遠程命令一致，則產生用于輸出裝置的命令。
15.如權利要求13或14所述的方法，還包括基于優先于從遠程處理器接收到的遠程命令的本地產生或者存儲的命令來自主地驅動輸出裝置。
16.如權利要求13到15的任一項所述的方法，還包括在所述遠程命令丟失時基于本地產生的或存儲的命令來自主地驅動輸出裝置。
17.如權利要求13到16的任一項所述的方法，還包括根據存儲在所述遠程數據集中器中的預定命令來自主地驅動所述輸出裝置。
18.如權利要求13到17的任一項所述的方法，還包括根據由所述遠程數據集中器基于本地輸入所產生的命令來自主地驅動所述輸出裝置。
19.如權利要求19所述 的方法，其中所述遠程數據集中器通過詢問配置表來產生所述命令，并且根據輸入信號來選擇用于所述輸出裝置的所述預定狀態中的一個，所述配置表存儲用于所述輸出裝置的一個或更多個預定狀態。
全文摘要
本發明公開了一種用于航空電子網絡的遠程數據集中器(RDC)，所述RDC包括用于連接到一個或更多個輸入/輸出裝置的輸入/輸出接口(I/O)，以及用于連接到遠程處理器的網絡接口，其中所述RDC可操作地提供所述輸入/輸出裝置和所述遠程處理器之間的通信，并且其中所述RDC還包括用于自主地驅動連接到所述I/O的輸出裝置的指令組。此外，還涉及包括該RDC的航空電子網絡、包括該RDC的飛行器以及操作該RDC的方法。
文檔編號G05B19/418GK103119527SQ201180045230
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月8日 優先權日2010年9月21日
發明者蒂莫西·托德, 托爾斯滕·尼切 申請人:空中客車營運有限公司, 空中客車德國運營有限責任公司