JPS63228020A - Sensor bus system - Google Patents

Sensor bus system

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Publication number
JPS63228020A
JPS63228020A JP6011787A JP6011787A JPS63228020A JP S63228020 A JPS63228020 A JP S63228020A JP 6011787 A JP6011787 A JP 6011787A JP 6011787 A JP6011787 A JP 6011787A JP S63228020 A JPS63228020 A JP S63228020A
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JP
Japan
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sensor
sensors
data
computer
information
Prior art date
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Pending
Application number
JP6011787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichiro Sumida
炭田 潤一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON KOKU UCHU KOUGIYOUKAI
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
NIPPON KOKU UCHU KOUGIYOUKAI
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON KOKU UCHU KOUGIYOUKAI, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical NIPPON KOKU UCHU KOUGIYOUKAI
Priority to JP6011787A priority Critical patent/JPS63228020A/en
Publication of JPS63228020A publication Critical patent/JPS63228020A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To maintain high-reliability data output performance by the arrangement of the irreducible number of sensors by coupling the respective sensors by a data bus, and processing information from the data bus by a sensor data control computer. CONSTITUTION:All flight control and navigation sensors such as a rate gyro sensor 10, an accelerometer 11, an attitude angle sensor 12, an airspeed meter 13, a static pressure gauge 14, an elevation angle meter 15, and a lateral slide meter 16 are coupled by the dedicated data bus 17, whose information is inputted to the sensor data control computer 18. The computer 18 performs processes such as total analytic redundancy calculation and redundancy control among different kinds of sensor information. Then the output of the computer 18 is supplied to a flight control computer, a flight control computer, etc., through an external bus for external utilization.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は航空機等の運動体センサに適用されるセンサ・
パス・システムに関スる。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a sensor applied to a moving object sensor such as an aircraft.
Concerning the pass system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、航空機のセンサ・システムは各センサが単独で取
扱われている。各センサは中央のディジタル制御コンピ
ュータが取扱い易いデータを出力できるようになってお
り、部分的には較正されたディジタルデータをストラッ
プ・ダウン(機体直付け)の計算補正を施して出力する
所までは製品化されている。
Conventionally, in aircraft sensor systems, each sensor is handled individually. Each sensor is designed to output data that is easy to handle by the central digital control computer, and some of the sensors are partially calibrated digital data that is strap-down (directly attached to the aircraft) and subjected to calculation correction before being output. It has been commercialized.

従来のジャイロ及び加速度センサ等では例えば1 ()
−2o故故障時間以上のような高信頼性を必要とする場
合、第4図に示すように正12面体配置にセンサを斜交
配置してその個数を減少させる手法が考えられている。
For example, in conventional gyros and acceleration sensors, 1 ()
When high reliability such as -2o failure time or more is required, a method of reducing the number of sensors by diagonally arranging them in a regular dodecahedral arrangement as shown in FIG. 4 has been considered.

これはスト2.f・ダウン技術を包含したものである。This is Strike 2. This includes f-down technology.

第5図は従来のセンサ・システムの一例で、第5図にお
いて、プロ、り数、矢印の数は冗長度全示す、即ち、制
御対象(イ)のアクチュエータ1が作動すると、それに
応じて機体が動き機体ダイナミ、クス2が生じる。その
出力は加速度計<nz) s a迎角計(α)4.レー
ト・ジャイロセンサ(q)5等で検出される。これらは
通常のFDI(FailureDet@ction a
nd l5olation−多数決原理)8を通して信
号が選択され、例えば飛行制御コンピュータ等に利用さ
れる。今、レート・ジャイロの1個が故障して2個で作
動しているとすると、普通故障の時期は判りても、いず
れのレート・ジャイロが故障しているのか識別はできな
い。この場合、加速度計3.迎角計4の信号をカルマン
・フィルタ/機体運動モデル6に入力し、qを推定する
と共に、解析的なFDI 7によりて実レート・ジャイ
ロ・センサの出力と比較し、正しいレート・ジャイロヲ
職別して、その出力を選択する。カフマン・フィルタ/
機体運動モデル6、解析的なFDI 7がセンサ・オブ
ザーバ(ロ)とよばれ、実計器の故障判断全下す補助と
して用いられる。
Fig. 5 shows an example of a conventional sensor system. moves, the aircraft dynamics, and Kusu 2 occurs. Its output is accelerometer < nz) s a angle of attack meter (α)4. It is detected by rate/gyro sensor (q) 5, etc. These are normal FDI (Failure Det@ction a
nd l5olation (majority voting principle) 8, the signals are selected and used, for example, in a flight control computer. Now, if one of the rate gyros is broken and two are operating, it is normal to know when the failure occurred, but it is not possible to identify which rate gyro is in failure. In this case, accelerometer 3. The signal from the angle of attack meter 4 is input to the Kalman filter/aircraft motion model 6 to estimate q, and is compared with the output of the actual rate gyro sensor using analytical FDI 7 to determine the correct rate and gyro. , select that output. Kafman filter/
The aircraft motion model 6 and the analytical FDI 7 are called sensor observers (b), and are used to assist in determining failures of actual instruments.

このように従来のセンサ系では故障の発見・識別等の念
めに、他のセンサ情報を必要とする解析冗長系は考えら
れているが、当該センサが必要データを収集してそのセ
ンサとしての出力を出すという個別センサの概念である
In this way, in conventional sensor systems, an analysis redundant system that requires information from other sensors is considered in order to detect and identify failures, etc. This is the concept of individual sensors that produce output.

第6図は従来のセンサ・システムの他の例で、アクチュ
エータ1の動きが機体グイナミクス2全通して、加速度
計(nz) 3 e迎角計(α)4.レート・ジャ・r
ロセンサ(q)5に出力され、それがカルマン・フィル
タ/機体運動モデル6、制御則9に入力されて、飛行制
御ルーff:構成する。今、レート・ジャイロセンサ(
q)5が全く機能しなくなりた場合、加速度計(n’z
) 3 e迎角計(α)4のみのカルマン争フィルタ/
機体運動モデル6への入力によって、力yマンφフィル
タ/機体運動モデル6はレート信号を推定し、制御則9
へ入力する。ここで、カルマン−フィルタ/機体運動モ
デル6、制御則9は飛行制御コンピュータ(ハ)に内蔵
される機能である。
FIG. 6 shows another example of a conventional sensor system, in which the movement of the actuator 1 is transmitted throughout the airframe mechanics 2, an accelerometer (nz), 3e an angle of attack meter (α), 4. Rate J.R.
It is output to the flight control sensor (q) 5, and is input to the Kalman filter/aircraft motion model 6 and control law 9 to configure the flight control law ff. Now rate gyro sensor (
q) If 5 stops working at all, the accelerometer (n'z
) 3 e Angle of attack meter (α) 4 only Kalman dispute filter/
Based on the input to the aircraft motion model 6, the force y-man φ filter/aircraft motion model 6 estimates the rate signal and applies the control law 9.
Enter. Here, the Kalman filter/aircraft motion model 6 and control law 9 are functions built into the flight control computer (c).

このように航空機のレベルではその運動モデルによって
情報のこなくなったセンサを排除して必要な情報を推定
する解析冗長の概念があるが、機体制御則の一部として
中央飛行制御コンピュータで実行している。
In this way, at the aircraft level, there is a concept of analysis redundancy that uses the kinematic model to eliminate sensors that are no longer receiving information and estimate necessary information. There is.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のセンサ系では次のような欠点がある。 Conventional sensor systems have the following drawbacks.

■ 高信頼性センサ・データが要求される場合、センサ
の冗長度が大きい。すなわち、そのセンサ単独で高信頼
性データを出力する場合、最新手法全適用しても第4図
のように6個センサが必要である。
■ Greater sensor redundancy when reliable sensor data is required. That is, if the sensor alone outputs highly reliable data, six sensors are required as shown in FIG. 4 even if all the latest methods are applied.

■ 斜交配置センサに、他のセンサ情報全必要とする解
析冗長が考えられていないために冗長度が大きい。
■ Redundancy is high because analysis redundancy, which requires all other sensor information, is not considered for obliquely arranged sensors.

■ 解析冗長が各センサ・レベルで個々に考えられてい
るので、各センサの計算負荷が大きい。
■ Since analysis redundancy is considered individually at each sensor level, the computational load for each sensor is high.

■ 各センサ及び異種センサ間の冗長管理が中央の飛行
制御コンピュータで行われているのでその計算負荷が大
きい。
■ Redundancy management between each sensor and different types of sensors is performed by a central flight control computer, which requires a large calculation load.

■ 上記■の場合、局所的にインテリジェンス化された
センサを配してもそれらを結ぶデータ・バスがセンサだ
けを対象としない丈に容量不足になる。
■ In the case of (■) above, even if intelligent sensors are placed locally, the data bus connecting them will not have enough capacity to handle only the sensors.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記問題点を解決するため、各センサ間をデー
タ・バスで結合し、このデータ・バスの情報をセンサ會
データ管理コンビーータで処理し、このセンサ・データ
管理コンピュータからの出力を外部パスへ供給するもの
である。
In order to solve the above problems, the present invention connects each sensor with a data bus, processes the information on this data bus in a sensor data management converter, and sends the output from this sensor data management computer to an external path. It is intended to be supplied to

〔作 用〕[For production]

上記手段のように、各センサ間を結合するデータ・バス
の情報全処理するセンサ・データ管理コンビ、−夕を設
置し、総括的解析冗長計算及び異種センサ情報間の冗長
管理を行うため、各々のセンサでは最小限のセンサ個数
配置で高信頼性データ出力性能を保つことができる。
As in the above method, a sensor/data management combination is installed to process all the information on the data bus connecting each sensor, and in order to perform comprehensive analysis redundant calculations and redundant management between different sensor information, each With this sensor, highly reliable data output performance can be maintained with a minimum number of sensors.

〔実施例〕 ゛ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。[Example]゛ Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例で、レート・ジャイロ・セン
サ10.加速度計11.姿勢角センサ12、対気速度計
13.静圧計14.迎角計(α)15、及び横すペシ計
(β)16等の全ての飛行制御及び航法センサを専用デ
ータ・・々ス17で各センサ間を結合し、この専用デー
タ・ノ々ス17の情報をセンサ・データ管理コンビ、−
夕18に入力する。このセンサ・データ管理コンピュー
タ18では総括的解析冗長計算及び異種センサ情報間の
冗長管理等の処理を行う。このセンサ・データ管理コン
ピュータI8からの出力は外部パスを介して飛行制御コ
ンピュータ、飛行管理コンピュータ等に供給され外部利
用に供される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a rate gyro sensor 10. Accelerometer 11. Attitude angle sensor 12, airspeed indicator 13. Static pressure gauge14. All flight control and navigation sensors such as the angle of attack meter (α) 15 and the horizontal pessimometer (β) 16 are connected by a dedicated data node 17. Sensor and data management combination, −
Entered on evening 18th. This sensor data management computer 18 performs processing such as comprehensive analysis redundancy calculation and redundancy management between different types of sensor information. The output from the sensor data management computer I8 is supplied to the flight control computer, flight management computer, etc. via an external path for external use.

第2図は前記センサ・データ管理コンピュータ18の内
容を示す。即ち、各センサ19の出力(多数決レベルの
信号選択)が冗長度チェック部20に入力されて残余セ
ンサ冗長度がチェックされる・冗長度が3重以上の場合
はそのまま各種センサ・データ・バッファ24へ出力さ
れる。冗長度が2!又は1重の場合、故障識別回路(カ
ルマン・フィルタ/機体運動モデル)21へ入力される
が、故障識別回路21の機能は第5図で示した故障セン
サ識別を行う、故障識別回路21の出力はセンサ故障チ
ェック部22t−介して各種センサ・データ・バッファ
24へ出力される。冗長度チェ、り部20で1重の場合
、しかも故障識別回路21、センサ故障チェック部22
でそのセンサが故障と判断された場合、当該センサ情報
の全てがなくなったことがセンサ情報発生回路(カルマ
ン・フィルタ/機体運動モデル)23へ入力される。
FIG. 2 shows the contents of the sensor data management computer 18. That is, the output of each sensor 19 (majority level signal selection) is input to the redundancy check unit 20 and the remaining sensor redundancy is checked. If the redundancy is 3 or more, it is directly sent to the various sensor data buffers 24. Output to. Redundancy is 2! Or, in the case of one layer, it is input to the fault identification circuit (Kalman filter/aircraft motion model) 21, but the function of the fault identification circuit 21 is the output of the fault identification circuit 21, which performs the fault sensor identification shown in FIG. is output to various sensor data buffers 24 via the sensor failure check section 22t. If the redundancy checking unit 20 has one redundancy, the failure identification circuit 21 and the sensor failure checking unit 22
If the sensor is determined to be malfunctioning, the fact that all of the sensor information is lost is input to the sensor information generation circuit (Kalman filter/aircraft motion model) 23.

センサ情報発生回路23の機能は第6図で示した情報創
生の機能であって、その出力が各種センサ・データ・バ
ッファ24へ出力される。
The function of the sensor information generation circuit 23 is the information generation function shown in FIG. 6, and its output is output to various sensor data buffers 24.

第3図は本発明の具体例で、第1図及び第2図の概念を
適用したセンサ・パス・システムを示し・センサ・パス
・システムとして10 故障/時間以上の信頼性が要求
される場合について示す。すなわち、レート・ジャイロ
・センサIQはスキュード(斜交)配置によシ通常では
第4図に示す正12面体6個構成である所が、他のセン
サ情報によ)、自己の故障1発見識別をセンサ・データ
管理コンピュータ18で行えることから5個の円錐配置
構成となりている。また、加速度計11も通常なら6個
構成である所を、センサ・データ管理コンピュータ18
及び信頼性の高いレー)−ジャイロ・センサ10の情報
によって、加速度情報創生が考えられることから、更に
減らして4個の正四面体配置構成となりている。更に、
迎角計(α)15、横すベシ計(β)16.気圧高度計
25゜静圧計14等のセンサにおいても、通常の高信頼
性システムでは3〜4重構成である所が、他のセンサ情
報を利用したデータ創生機能を利用することによりて2
重構成になっている。
Figure 3 is a specific example of the present invention, showing a sensor path system to which the concepts of Figures 1 and 2 are applied.When reliability of 10 failures/hour or more is required as a sensor path system. Show about. In other words, the rate gyro sensor IQ is arranged in a skewed manner and normally consists of 6 regular dodecahedrons as shown in Fig. 4. Since this can be performed by the sensor data management computer 18, the five cone arrangement configuration is adopted. In addition, the accelerometer 11 is normally composed of six pieces, but the sensor data management computer 18
Since it is possible to generate acceleration information using the information from the gyro sensor 10, the number is further reduced to four regular tetrahedrons. Furthermore,
Angle of attack meter (α) 15, horizontal angle meter (β) 16. For sensors such as barometric altimeter 25° and static pressure gauge 14, a normal high-reliability system would have a 3- to 4-layer configuration, but by using a data creation function that uses information from other sensors, it is possible to
It has a heavy structure.

次に、従来のセンサ系と比較すると、従来のセンサ系で
は高信頼性センサ・データが要求される場合、センサ冗
長度が大きくなる。すなわち、そのセンサ単独では高信
頼性センサ・データを出力する場合、最新手法を適用し
ても第4図のように6個センサが必要である。これに対
し、本実施例では解析的冗長を故障発見・識別に用いれ
ば、6−1重5個構成でよいし、センサ・データ創生に
用いれば更に1個減って4個構成でよい。但し、4個の
場合、他のセンサ情報が活きていて、それから必要デー
タが作り出される必要があることから基幹センサ(この
場合レート・ジャイロ・センサ)は5個レベルにとどめ
ておく必要がある。
Second, when compared to conventional sensor systems, conventional sensor systems have increased sensor redundancy when highly reliable sensor data is required. That is, if the sensor alone outputs highly reliable sensor data, six sensors are required as shown in FIG. 4 even if the latest method is applied. On the other hand, in this embodiment, if analytical redundancy is used for fault discovery and identification, a configuration of five 6-1 stacks may be sufficient, and if used for sensor data creation, the configuration may be reduced by one to four. However, in the case of 4 sensors, other sensor information is active and the necessary data needs to be created from it, so the number of core sensors (in this case, the rate gyro sensor) needs to be kept at the level of 5.

又、本実施例では、第2図、第3図の概念を広く、全セ
ンサ系に適用した場合、センサ・データの処理が多少煩
雑になるので、専用パスとコンピュータを適用した。そ
の結果、全てのセンサ情報が1つのダートから出力され
集中管理されることから、その状態把握が便利になっ念
Furthermore, in this embodiment, if the concepts of FIGS. 2 and 3 were broadly applied to all sensor systems, processing of sensor data would become somewhat complicated, so a dedicated path and computer were used. As a result, all sensor information is output from one dart and centrally managed, making it convenient to understand its status.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、センサ・データ管理
コンピュータを設置し、総括的解析冗長計算及び異種セ
ンサ情報間の冗長管理を行う念め、センサ・データを集
中管理でき、出力窓口を一本化でき゛る。そのため、各
々のセンサ系では、構成センサ個数と計算負荷を減少さ
せることができるため、各々のセンサでは最小限のセン
サ個数配置で高信頼性データ出力性能を保つことができ
る。
As described above, according to the present invention, a sensor data management computer is installed to perform comprehensive analysis redundant calculations and redundant management between different types of sensor information, so that sensor data can be centrally managed and the output window can be I can make it into a book. Therefore, in each sensor system, the number of constituent sensors and the calculation load can be reduced, so that each sensor can maintain highly reliable data output performance with a minimum number of sensors arranged.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第2図は
第1図のセンサ・データ管理コンピュータの一例を示す
構成説明図、第3図は本発明の具体例を示す構成説明図
、第4図〜第6図はそれぞれ従来のセンサーシステムを
示す構成説明図である。 1’0・・・レート・ジャイロセンサ、11・・・加速
度計、12・・・姿勢角センサ、13・・・対気速度計
、14・・・静圧計、15・・・迎角計、16・・・横
すべり計、12・・・データ・バス、・18・・・セン
サ9データ管理コンピユータ。 第4図 第5図 第6E
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration explanatory diagram showing an example of the sensor data management computer of FIG. 1, and FIG. 3 is a configuration explanatory diagram showing a specific example of the present invention. 4 to 6 are configuration explanatory diagrams showing conventional sensor systems, respectively. 1'0... Rate gyro sensor, 11... Accelerometer, 12... Attitude angle sensor, 13... Air speed meter, 14... Static pressure gauge, 15... Angle of attack meter, 16... Lateral slip meter, 12... Data bus, 18... Sensor 9 data management computer. Figure 4 Figure 5 Figure 6E

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 各センサ間をデータ・バスで結合し、このデータバスの
情報をセンサ・データ管理コンピュータで処理し、この
センサ・データ管理コンピュータからの出力を外部バス
に供給することを特徴とするセンサ・バス・システム。
A sensor bus characterized in that each sensor is connected by a data bus, information on this data bus is processed by a sensor data management computer, and output from this sensor data management computer is supplied to an external bus. system.
JP6011787A 1987-03-17 1987-03-17 Sensor bus system Pending JPS63228020A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6011787A JPS63228020A (en) 1987-03-17 1987-03-17 Sensor bus system

Applications Claiming Priority (1)

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JP6011787A JPS63228020A (en) 1987-03-17 1987-03-17 Sensor bus system

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JP (1) JPS63228020A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105953816A (en) * 2016-04-28 2016-09-21 江西洪都航空工业集团有限责任公司 Distributed atmosphere data system
CN106547205A (en) * 2016-10-28 2017-03-29 天津大学 A kind of double standby redundant safety control systems of unmanned plane based on parachute and method

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