BRPI1005949B1

BRPI1005949B1 - Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave e método para processar sinais de um painel de controle de cockpit de aeronave

Info

Publication number: BRPI1005949B1
Application number: BRPI1005949-0A
Authority: BR
Inventors: Jie Jay Chang; Van TATAVOOSIAN
Original assignee: Eaton Corporation
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2021-03-23
Also published as: EP2394417B1; ES2769276T3; CN102439944B; EP2394417A2; BRPI1005949A2; CA2751845A1; WO2010089658A2; CA2751845C; US20100204854A1; US8155801B2; WO2010089658A3; CN102439944A

Abstract

arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave e método para processar sinais de um painel de controle de cockpit de aeronave. uma arquitetura de sistema de painel de controle hílbrido de cockpit de eletrônicos é provida a qual inclui interfaceamento e compartimentação otimizados. a arquitetura inclui um bloco de função digital com um processador de sinal e capacidades de comunicação digital. a arquitetura também inclui painéis de controle de cockpit integrados que empregam uma placa de circuito impresso para evitar conexões por cabos/fios para os componentes de painel de controle de cockpit além do painel de face. a arquitetura provê controle e comunicação digitais ao longo de um barramento central de comunicação que pode eliminar a necessidade de conexões por fios dedicadas entre o painel de controle e os componentes elétricos através de toda a aeronave, reduzindo peso e volume. um sistema de painel de controle de cockpit de aeronave exemplar inclui um processador de sinal de controle que recebe sinais elétricos de controle a partir de dispositivos operacionais de piloto no painel de controle e os transforma em sinais digitais de status para comunicação em um barramento de comunicação. em um outro sistema de painel de controle de cockpit de aeronave exemplar, o processador de sinal de controle transforma os sinais elétricos de controle em sinais digitais de controle que são comunicados para componentes de aeronave. em um outro sistema de painel de controle de cockpit de aeronave exemplar, os sinais a partir de um primeiro processador de sinal de controle são passados através de pelo menos um segundo processador de sinal de controle para prover uma trajetória de circuito redundante.

Description

ARQUITETURA DE PAINEL DE CONTROLE HÍBRIDO DE COCKPIT DE AERONAVE E MÉTODO PARA PROCESSAR SINAIS DE UM PAINEL DE CONTROLE DE COCKPIT DE AERONAVE

Antecedentes da invenção

[0001] Os painéis de controle de cockpit incluem interruptores, dispositivos de referência de controle de voltagem, dispositivos anunciadores e outros dispositivos operacionais de piloto que são manualmente operados e atuados pelo piloto para controlar remotamente componentes de aeronave localizados remotamente tais como, por exemplo, sistemas de iluminação, ar condicionado, e trem de aterrissagem. Designs do estado da arte de painéis de controle de cockpit (CCP) de aeronave convencionais de hoje são baseados em componentes elétricos discretos com conexão ponto a ponto fixa entre os componentes por meio de fio elétrico de cobre. Cada CCP individual usa múltiplos fios elétricos isolados que podem ter mais que quinze a vinte pés de comprimento para controlar várias cargas elétricas por sinais elétricos de controle discretos.

[0002] O número de fios que são requeridos para esta conexão ponto a ponto entre o CCP e as cargas elétricas acrescentam peso significativo à aeronave e ocupam espaço precioso no cockpit e aeronave. Devido à natureza dedicada das conexões entre os dispositivos operacionais de piloto no CCP e as cargas elétricas que ele controla, os comandos de controle devem ser definidos individualmente para cada carga elétrica. O CCP convencional não pode efetivamente comunicar dados com o computador de vôo da aeronave ou outros computadores a bordo associados com vários sistemas de cargas. Em adição, o CCP convencional não pode efetivamente coletar, processar e inteligentemente exibir dados de diferentes fontes de sistemas de cargas elétricas. Finalmente, a técnica de conectar por fios dispositivos operacionais com os componentes de aeronave que eles controlam não permite os dispositivos operacionais de piloto e os componentes de aeronave se comunicar entre si em mais que um nível básico.

Sumário da invenção

[0003] Uma configuração exemplar de uma arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave inclui um bloco de processamento de sinal digital que recebe sinais elétricos de variável de controle de dispositivos operacionais de piloto no painel de controle de cockpit de aeronave e os transforma em sinais de status operacional para comunicação em um barramento de comunicação. Em uma outra configuração exemplar de arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, o bloco de processamento de sinal digital transforma os sinais elétricos de variável de controle em sinais digitais de controle de componente de aeronave que são comunicados para componentes de aeronave no barramento de comunicação. Em ainda uma outra configuração exemplar de uma arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, sinais a partir de um primeiro bloco de processamento de sinal digital são passados através de pelo menos um segundo bloco de processamento de sinal digital para prover uma trajetória de circuito redundante.

[0004] Um método que processa sinais a partir de um painel de controle de cockpit de aeronave recebe um sinal elétrico de variável de controle indicativo de uma configuração de variável de controle para o componente de aeronave a partir de um dispositivo operacional de piloto. O sinal elétrico de variável de controle é transformado em um sinal digital de status operacional que é transmitido para um dispositivo de controle de aeronave. Em algumas configurações o sinal elétrico de variável de controle é transformado em um sinal digital de controle de componente de aeronave que é transmitido para o componente de aeronave.

[0005] Em uma configuração exemplar, uma arquitetura para um sistema híbrido de painel de controle de cockpit (CCP) de eletrônicos é provido o qual apresenta interfaceamento otimizado. O sistema inclui um bloco de processamento de sinal digital que inclui um processador de sinal digital (DSP) e capacidades digitais de comunicação. O bloco de processamento de sinal digital é interfaceado com um painel de controle de cockpit integrado que inclui uma placa de circuito impresso, tal como, por exemplo, um painel de controle de cockpit SlimLine® fabricado pela Eaton Corporation. O uso dos painéis de controle de cockpit integrados evita a necessidade de conexões individuais fios/cabos para componentes CCP individuais além do painel de face. O bloco de processamento de sinal digital do sistema híbrido de painel de controle de cockpit de eletrônicos permite o controle digital melhorado de cargas elétricas por toda a aeronave bem como comunicação melhorada com as cargas elétricas e os computadores de vôo e a bordo. Múltiplos sinais elétricos de controle de CCP podem ser carregados por um barramento de comunicação central e em muitas circunstâncias a necessidade de conexões ponto a ponto entre o CCP e as cargas elétricas é eliminada, reduzindo peso e tamanho. Em adição o bloco de função digital permite a armazenagem de sequências de comandos que podem ser executadas automaticamente por atuação de um único dispositivo operacional de piloto para executar uma autossequência desejada de funções de controle.

Descrição resumida dos desenhos

[0006] Os desenhos anexos, que são incorporados na e constituem uma parte da especificação, ilustram vários sistemas, métodos exemplares, e outras configurações de exemplo de vários aspectos da invenção. Será apreciado que os limites de elementos ilustrados (p.ex., caixas, grupos de caixas, ou outros formatos) nas figuras representam um exemplo dos limites. Alguém de experiência ordinária na técnica apreciará que em alguns exemplos um elemento pode ser designado como múltiplos elementos ou que múltiplos elementos podem ser designados como um elemento. Em alguns exemplos, um elemento mostrado como um componente interno de um outro elemento pode ser implementado com um componente externo e vice-versa. Adicionalmente, os elementos podem não estar desenhados em escala.

[0007] A figura 1 ilustra uma arquitetura de sistema da técnica anterior de um painel de controle de cockpit convencional e configuração de cabo de controle;

[0008] As figuras 2A e 2B ilustram configurações exemplares de uma arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave onde um bloco de processamento de sinal digital provê uma função de monitoramento auxiliar;

[0009] As figuras 3A e 3B ilustram configurações exemplares de uma arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave onde um bloco de processamento de sinal digital provê uma função integrada de monitoramento e controle de sistema;

[0010] A figura 4 ilustra uma configuração exemplar de uma arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave e diagrama de blocos do sistema;

[0011] A figura 5 ilustra uma configuração exemplar de uma arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave em configurações de distribuição de circuito digital;

[0012] As figuras 6A e 6B ilustram configurações exemplares de um sistema associado com a formação de rede de múltiplos blocos de processamento de sinal digital;

[0013] A figura 7 ilustra uma configuração exemplar de um método associado com um painel híbrido de controle de cockpit de aeronave; e

[0014] A figura 8 ilustra uma configuração exemplar de um método associado com um painel híbrido de controle de cockpit de aeronave.

Descrição detalhada

[0015] Capacidade de processamento de sinal digital é provida para painéis de controle de cockpit de aeronave que tipicamente têm servido simplesmente como um ponto de conexão para um dispositivo operacional de piloto e um feixe de fios que cruzaram a aeronave até o componente de aeronave controlado pelo dispositivo operacional de piloto. Esta capacidade de processamento de sinal é realizada incluindo um bloco de processamento de sinal digital associado com o painel de controle que recebe sinais a partir do dispositivo operacional de piloto, processa os sinais, e transmite os sinais processados para os vários dispositivos de controle de aeronave e componentes de aeronave. Os dispositivos de controle de aeronave podem incluir, mas não estão limitados a aviônicas, computadores de controle do deck de vôo, sistemas de energia elétrica, e subsistemas de cargas tais como iluminação e controle de incêndio. Os sinais processados incluem sinais de status que podem ser providos para o dispositivo de controle de aeronave. Os sinais processados também podem incluir sinais digitais de controle que são fornecidos para os vários componentes de carga da aeronave.

[0016] Cada bloco de processamento de sinal digital é configurado para transmitir sinais em um barramento de comunicação que é roteado entre os painéis de controle de cockpit de aeronave e as aviônicas e computadores de carga e/ou os componentes da aeronave. O uso de um barramento de comunicação em lugar de fios ponto a ponto provê economias de peso e custo. Em adição, o bloco de processamento de sinal digital melhora a performance do painel de controle de cockpit de aeronave permitindo o painel de controle comunicar e receber informações mais detalhadas sobre o dispositivo operacional de piloto e o componente de aeronave que ele controla. O painel de controle híbrido de cockpit resultante pode portanto comunicar informações a partir do componente de aeronave para um operador da aeronave. Desta maneira, o painel de controle híbrido de cockpit de aeronave permite o operador se beneficiar da capacidade aumentada de processamento de sinal a bordo de modernos componentes de aeronave.

[0017] O painel de controle híbrido de cockpit de aeronave com processamento de sinal digital é capaz de armazenar um conjunto ou séries de instruções que podem ser executadas para controlar sequencialmente vários componentes de aeronave mediante a atuação de um único dispositivo operacional de piloto. Esta capacidade pode simplificar o processo de partida inicial e operação pré-vôo da aeronave.

[0018] O seguinte inclui definições de termos selecionados empregados aqui. As definições incluem vários exemplos e/ou formas de componentes que caem dentro do escopo de um termo e que podem ser usados para implementação. Os exemplos não são intencionados a serem limitantes. As formas tanto do singular quanto do plural de termos podem estar dentro das definições.

[0019] Referências a “uma configuração’, “a configuração”, “um exemplo”, “o exemplo”, e assim por diante, indicam que a(s) configuração(ões) ou exemplo(s) assim descrito(s) podem incluir um particular aspecto, estrutura, característica, propriedade, elemento, ou limitação, mas não que cada configuração ou exemplo inclui necessariamente aquele particular aspecto, estrutura, característica, propriedade, elemento ou limitação. Adicionalmente, o uso repetido da frase “em uma configuração” não necessariamente se refere à mesma configuração, embora possa se referir.

[0020] “Sinal” como usado aqui, inclui mas não está limitado a, sinais elétricos, sinais óticos, sinais analógicos, sinais digitais, instruções de computador, instruções de processador, mensagens, um bit, uma corrente de bits, ou outros meios que podem ser recebidos, transmitidos e/ou detectados.

[0021] Dispositivos ou componentes são descritos aqui como estando “em comunicação de sinais” entre si. “Em comunicação de sinais” descreve um relacionamento no qual sinais, comunicações físicas, e/ou comunicações lógicas podem ser enviadas e/ou recebidas. A comunicação de sinal pode ocorrer por meio de uma interface física, uma interface elétrica, e/ou uma interface de dados. A comunicação de sinal pode ocorre por meio de diferentes combinações de interfaces e/ou conexões suficientes para permitir a comunicação entre os dispositivos ou componentes. Por exemplo, duas entidades podem estar em comunicação de sinais quando elas são capazes de comunicar sinais entre si diretamente ou através de uma ou mais entidades intermediárias (p.ex., processador, sistema operacional, lógica, software). Canais de comunicação lógicos e/ou físicos podem ser usados para colocar os dispositivos ou componentes em comunicação de sinais.

[0022] “Comunicação”, como usado aqui, se refere a uma comunicação entre dispositivos de computação (p.ex., computador, assistente digital pessoal, telefone celular) e pode ser, por exemplo, uma transferência de rede, uma transferência de arquivo, uma transferência de aplicativo, um e-mail, uma transferência de HTTP, e assim por diante. Uma comunicação de computador pode ocorrer através de, por exemplo, um sistema sem fio (p.ex., IEEE 802.11), um sistema Ethernet (p.ex., IEEE 802.3), um sistema de anel de token [pingente] (p.ex., IEEE 802.5), uma LAN, uma WAN, um sistema ponto a ponto, um sistema de comutação de circuito, um sistema de comutação de pacotes, e assim por diante.

[0023] “Software”, como usado aqui, inclui mas não está limitado a, uma ou mais instruções executáveis que fazem um computador, processador, ou outro dispositivo eletrônico executar funções, ações e/ou se comportar de uma maneira desejada. “Software” não se refere a instruções armazenadas sendo reivindicadas como instruções armazenadas per se (p.ex., uma listagem de programa). As instruções podem ser configuradas em várias formas incluindo rotinas, algoritmos, módulos, métodos, linhas, e/ou programas incluindo aplicações ou código separados de bibliotecas ligadas dinamicamente.

[0024] Algumas porções das descrições detalhadas que seguem são apresentadas em termos de algoritmos e representações simbólicas de operações em bits de dados dentro de uma memória.
Estas descrições e representações algorítmicas são usadas por aqueles experientes na técnica para transportar a substância de seu trabalho para outros. Um algoritmo, aqui e geralmente, é concebido para ser uma sequência de operações que produzem um resultado. As operações podem incluir manipulações físicas de quantidades físicas. Usualmente, embora não necessariamente, as quantidades físicas assumem a forma de sinais elétricos ou magnéticos capazes de serem armazenados, transferidos, combinados, comparados, e de outra forma manipulados em uma lógica, e assim por diante. As manipulações físicas criam um resultado concreto, tangível, útil, no mundo real.

[0025] Provou-se ser conveniente às vezes, principalmente por razões de utilização comum, se referir a estes sinais como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números, e assim por diante. Deve-se ter em mente, entretanto, que estes termos e similares são associados com as quantidades físicas apropriadas e são meramente rótulos convenientes aplicados a estas quantidades. A menos que especificamente registrado de outro modo, é apreciado que através de toda a descrição, os termos incluindo processamento, computação, determinação, e assim por diante, se referem a ações e processos de um sistema de computador, lógica, processador, ou dispositivo eletrônico similar que manipula e transforma dados representados como quantidades (eletrônicas) físicas.

[0026] A figura 1 ilustra um sistema de painel de controle de cockpit de aeronave convencional de estado da arte 100. O sistema inclui três grupos de painéis principais 110: um grupo de painel suspenso, um grupo de painel principal de instrumentos e um grupo de painel de pedestal. Cada painel de controle de cockpit de aeronave convencional inclui um ou mais interruptores, dispositivos de referência de controle de voltagem, dispositivos de anunciação e outros dispositivos operacionais de piloto que são operados pelo piloto. Cada painel também inclui a fiação e/ou cabeamento por trás de um painel de face que conecta os dispositivos operacionais de piloto a um conector de saída (não mostrado). Os conectores de saída são conectados a conexões discretas de fios 120 a várias cargas elétricas 130 e a aviônicas e sistema de controle de deck de vôo.

[0027] Voltando agora para a figura 2A, uma configuração exemplar de um sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 200 está ilustrada. O sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 200 inclui três painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave 210: um painel suspenso, um grupo de painel principal de instrumentos, e um grupo de painel de pedestal. Cada grupo de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 210 aloja pelo menos um dispositivo operacional de piloto 220 e um bloco de processamento de sinal digital 230. Os blocos de processamento de sinal digital 230 transformam os sinais elétricos de variável de controle a partir do dispositivo operacional de piloto em sinais de status operacional indicativos de um presente status do dispositivo operacional de piloto. Para comunicar os sinais de status operacional, os painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave 210 são conectados a um barramento de comunicação 250. Um grupo de sinais de status operacional selecionados são comunicados no barramento de comunicação 250 para um ou mais dispositivos de controle de aeronave (não mostrados), tais como, por exemplo, aviônicas e computadores de controle de carga. Em adição, os painéis de controle híbridos de controle de aeronave 210 são conectados a um feixe de fios 240 que são roteados para os vários componentes de aeronave 270 controlados pelos dispositivos operacionais de piloto nos painéis de controle de cockpit de aeronave.

[0028] Na configuração exemplar mostrada na figura 2A, os blocos de processamento de sinal digital 230 atuam em um papel auxiliar de monitoramento para coletar e monitorar sinais elétricos de variável de controle configurados pelos dispositivos operacionais de piloto nos corpos de painel 220 nos painéis de controle suspenso, principal e de pedestal 210 da área do cockpit da aeronave. O status operacional de um grupo selecionado dos dispositivos operacionais de piloto é enviado para os dispositivos de controle de aeronave no barramento serial de comunicação 250. Os sinais de controle para os componentes de aeronave 270 são transmitidos nos fios do feixe de fios 250 para os componentes de aeronave.

[0029] Em adição a transmitir sinais de status para o dispositivo de controle de aeronave, os blocos de processamento de sinal digital 230 recebem sinais de status de vôo a partir do dispositivo de controle de aeronave e/ou sinais de status de componente de aeronave a partir dos componentes de aeronave. Estes sinais de status podem ser processados pelos blocos de processamento de sinal digital 230 e um correspondente status pode ser exibido em um indicador de status, tal como, por exemplo, uma luz ou display de texto no painel de controle híbrido de cockpit de aeronave. Portanto a configuração exemplar mostrada na figura 2A acrescenta capacidades melhoradas de monitoramento e comunicação ao sistema de painel de controle híbrido de aeronave enquanto mantendo o uso de conexões por fios para transmitir sinais para os componentes da aeronave.

[0030] A figura 2B ilustra uma configuração exemplar de um sistema de painel de controle detalhado 200’ similar ao sistema 200 mostrado na figura 2A. No sistema de painel de controle 200’ cada grupo de painel de controle 210’ indica um painel de controle híbrido de cockpit de aeronave que interfaceia um painel de controle Slimline® 220’ com um bloco de processamento de sinal digital 230’. O painel de controle Slimline® 220’ acopla dispositivos operacionais de piloto convencionais através de um plano posterior de placa de circuito impresso. O bloco de processamento de sinal digital 230’ inclui um processador de sinal digital (mais bem mostrado na figura 4) e provê capacidades de comunicação digital com o painel de controle híbrido de cockpit de aeronave. Logo, o painel de controle híbrido de cockpit de aeronave combina dispositivos operacionais de piloto convencionais que não provêem saída digital com um bloco de função digital pelo estado da arte de design de painel de controle. O bloco de processamento de sinal digital 230’ condiciona os sinais a partir dos dispositivos operacionais de piloto e comunica sinais digitais em um barramento serial de comunicação bidirecional 250’ para aviônicas, computadores de controle de deck de vôo e de controle de carga. Fios discretos 240’ roteiam os sinais de controle de saída a partir dos dispositivos operacionais de piloto nos painéis de controle Slimline® 220’ para um ou mais componentes de aeronave 270’ através de toda a aeronave.

[0031] A figura 3A ilustra uma outra configuração exemplar de um sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 300 que inclui painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave 310. Cada grupo de painel de controle de cockpit de aeronave 310 inclui um corpo de painel que aloja pelo menos um dispositivo operacional de piloto 320 (não mostrado) e um bloco de processamento de sinal digital 330. Os blocos de processamento de sinal digital 330 transformam os sinais elétricos de variável de controle a partir do dispositivo operacional de piloto 320 em sinais de status operacional indicativos de um presente status do dispositivo operacional de aeronave. Para comunicar os sinais de status operacional, os painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave 310 são conectados a um barramento de comunicação 350. Um grupo de sinais de status operacional selecionados são comunicados no barramento de comunicação 350 para um ou mais dispositivos de controle de aeronave (não mostrados), tais como, por exemplo, aviônicas e/ou computadores de controle de carga. O grupo de sinais de status operacional selecionados comunicados no barramento serial são selecionados em um processo de otimização de design que melhora a funcionalidade e performance do sistema, melhora a confiabilidade do sistema global e reduz peso e tamanho, a um baixo custo. Por exemplo, a disponibilidade do status operacional de certos dispositivos operacionais de piloto para o dispositivo de controle de aeronave pode agilizar ou de outra forma melhorar a operação da aeronave. Claro, todos os sinais de status operacional podem ser selecionados para comunicação em algumas configurações. Em uma configuração exemplar, os painéis de controle de cockpit de aeronave 310 também podem ser conectados a um feixe de fios 340 que são roteados até um subconjunto selecionado dos componentes de aeronave 370 que são conectados por fios a alguns dos dispositivos operacionais de piloto nos painéis de controle de cockpit de aeronave.

[0032] Nesta configuração exemplar, os blocos de processamento de sinal digital 330 também são configurados para transformar sinais elétricos de variável de controle a partir dos dispositivos operacionais de piloto (não mostrados) em sinais digitais de controle de componente de aeronave para um subconjunto dos componentes de aeronave 380. Os sinais digitais de controle de componente de aeronave são comunicados para os componentes de aeronave 380 no barramento de comunicação. Em uma configuração exemplar, um decodificador de sinal de controle 360, tal como, por exemplo, um desmultiplexador, é disposto entre o barramento de comunicação 350 e os componentes de aeronave 380. O decodificador 360 préprocessa os sinais de controle de componente de aeronave e os roteia até o componente de aeronave apropriado.

[0033] Na configuração exemplar mostrada na figura 3A, os blocos de processamento de sinal digital atuam em um papel de monitoramento e controle integrados que executam operações tanto de controle quanto monitoramento para os painéis de controle de cockpit. As variáveis de controle definidas pelos dispositivos operacionais de piloto 320 nos painéis de controle suspenso, principal, e de pedestal serão recebidas e processadas pelos blocos de processamento de sinal digital 330. Os blocos de processamento de sinal digital, por sua vez, enviam comandos de controle de componente de aeronave para componentes de aeronave associados 380, via o barramento de comunicação 350 para executar as funções de controle individuais de alguns ou todos os componentes de aeronave, reduzindo assim o peso e volume de fios de controle de cobre através da distância. Em adição, os componentes de aeronave podem enviar sinais de feedback de componente de aeronave de volta para os blocos de processamento de sinal digital. Estes sinais de feedback podem ser usados para prover status de componente em indicadores no painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, em adição às informações operacionais detalhadas a partir dos dispositivos de carga.

[0034] Na configuração exemplar mostrada na figura 3, o conjunto de componentes de aeronave 370 recebe seus sinais de controle no feixe de fios 340. Os componentes de aeronave que estão em vizinhança próxima ao painel de controle ou que não se beneficiariam extensivamente de capacidade melhorada de comunicação, tais como, por exemplo, sistemas de iluminação local ou sinais de passagem, podem ser selecionados para este tipo de arranjo de controle. O conjunto de componentes de aeronave designado 380 recebe seus sinais de controle por meio do barramento de comunicação 350. Os componentes de aeronave que têm capacidades embutidas de comunicação/processamento ou que estão localizados relativamente afastados dos painéis de controle podem ser adequados para este tipo de arranjo de controle.

[0035] A figura 3B ilustra adicionalmente uma configuração exemplar detalhada de um sistema de painel de controle 300’ similar ao sistema 300 mostrado na figura 3A. No sistema de painel de controle 300’ cada grupo de painel de controle 310’ inclui um painel de controle híbrido que interfaceia um painel de controle Slimline® 320’ com um bloco de função digital 330’. O painel de controle Slimline 320’ acopla dispositivos operacionais de piloto convencionais através de um plano posterior de placa de circuito impresso. O bloco de função digital 330’ inclui um processador de sinal digital (mais bem mostrado na figura 4) e provê capacidades de comunicação digital para o painel de controle híbrido. Logo, o painel de controle híbrido combina dispositivos operacionais de piloto convencionais que frequentemente não provêem saída digital com um bloco de função digital. O bloco de função digital 330’ condiciona os sinais a partir dos dispositivos operacionais de piloto e comunica sinais digitais em um barramento serial de comunicação bidirecional 350’ com aviônicas, computadores de controle de deck de vôo e de controle de carga. Fios discretos 340’ roteiam os sinais de controle de saída a partir dos dispositivos operacionais de piloto nos painéis de controle Slimline 320’ com uma ou mais cargas elétricas 370’ através da aeronave.

[0036] Nesta configuração de exemplo, os blocos de função digital 330’ também são configurados para transformar sinais de controle a partir dos dispositivos operacionais de piloto (não mostrados) em sinais digitais de controle para um subconjunto das cargas elétricas 380’. Os sinais digitais de controle são comunicados para as cargas elétricas 380’ no barramento de comunicação. Em uma configuração de exemplo, um decodificador de sinal de controle 360’, tal como, por exemplo, um desmultiplexador, é disposto entre o barramento serial de comunicação bidirecional 350’ e as cargas elétricas 380’. O decodificador 360’ pré-processa os sinais de controle e os roteia para o componente de aeronave apropriado. Em adição, os componentes de aeronave podem enviar sinais de feedback de componente de aeronave de volta para os blocos de processamento de sinal digital. Estes sinais de feedback podem ser usados para prover status de componente em indicadores no painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, em adição às informações operacionais detalhadas a partir dos dispositivos de carga.

[0037] Na configuração exemplar mostrada na figura 3B, os blocos de processamento de sinal digital atuam como agentes integrados que executam operações tanto de controle quanto de monitoramento para os painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave. As variáveis de controle definidas pelos dispositivos operacionais de piloto 320’ serão recebidas e processadas pelos blocos de processamento de sinal digital 330’. Os blocos de processamento de sinal digital, por sua vez, enviam (ou recebem) comandos de controle para os componentes de aeronave associados 380’ via o barramento serial de comunicação bidirecional 350’ para executar funções de controle individuais de alguns ou todos os componentes de aeronave.

[0038] Na configuração exemplar mostrada na figura 3B, o conjunto de componentes de aeronave 370’ recebe seus sinais de controle no feixe de fios 340’. Os componentes de aeronave que estão em vizinhança próxima ao painel de controle ou que não se beneficiariam extensivamente de capacidade melhorada de comunicação, tais como, por exemplo, sistemas de iluminação local ou sinais de passagem, podem ser selecionados para este tipo de arranjo de controle. O conjunto de componentes de aeronave designado 380’ recebe seus sinais de controle por meio do barramento serial de comunicação bidirecional 350. Os componentes de aeronave que têm capacidades embutidas de comunicação/processamento ou que estão localizados relativamente afastados dos painéis de controle podem ser adequados para este tipo de arranjo de controle.

[0039] Referindo-se agora à figura 4, um sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 400 é ilustrado esquematicamente. O sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave inclui uma porção de painel de controle 400a e um bloco de processamento de sinal digital 400b. O sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 400 inclui um número de painéis de controle de cockpit de aeronave 410 nos quais dispositivos operacionais de piloto (não mostrados) estão montados e pelo menos um processador de sinal de controle 425. Como já discutido, em uma configuração de exemplo, estes corpos de painel de controle 410 incluem uma placa de circuito impresso que provê conexões elétricas para os dispositivos operacionais de piloto e, em algumas configurações exemplares, o processador de sinal de controle 425.

[0040] Um módulo de interface de entrada/saída 415 é disposto entre os corpos de painel de controle e o processador de sinal de controle 425. O módulo de interface de entrada/saída 415 inclui uma interface de entrada digital 420, uma interface de saída digital 430, e uma interface de entrada analógica 440. Estes componentes de interface executam préprocessamento nos sinais elétricos de controle passando entre os dispositivos operacionais de piloto nos corpos de painel de controle e o processador de sinal de controle 425. Por exemplo, a interface de entrada digital 420 converte os sinais elétricos de controle discretos que são produzidos em um nível de voltagem que é determinado pelo dispositivo operacional de piloto para um nível COMS/TTL. Os sinais de controle de entrada discretos são definidos pelos dispositivos operacionais de piloto no corpo de painel de controle 410. Os sinais condicionados no nível COMS/TTL são, por sua vez, agrupados e enviados para o processador de sinal 425.

[0041] A interface de saída digital 430 condiciona e transfere os sinais de saída de processador de sinal de controle para circuitos correspondentes nos painéis de controle 410. Estes sinais de saída acionam dispositivos de anunciação tais como, por exemplo, indicadores LED e altofalantes, nos corpos de painel de controle 410. Os dispositivos de anunciação são configurados para comunicar informações de status determinadas pelo processador de sinal de controle 425 baseado em sinais a partir dos componentes de aeronave e dispositivo de controle de aeronave.

[0042] A interface de entrada analógica 440 condiciona e converte os sinais analógicos de controle a partir dos corpos de painel de controle 410. Estes sinais analógicos de controle são definidos pelos correspondentes potenciômetros de dispositivo operacional de piloto no painel de controle. A interface de entrada analógica 440 converte os sinais analógicos em sinais que podem ser prontamente recebidos e processados pelo processador de sinal de controle. Em adição, o módulo de interface de entrada/saída 415 provê isolação galvânica entre o corpo de painel de controle 410 e o processador de sinal de controle 425.

[0043] O processador de sinal de controle 425 inclui um banco de portas digitais de entrada/saída 429 e um conversor multicanal de analógico para digital 427 configurado para enviar sinais para e receber sinais a partir de o corpo de painel de controle 410. Um conversor multicanal de analógico para digital 427 tendo uma resolução de 12 bits e uma taxa de conversão de 80 nanossegundos pode ser adequado para algumas configurações. Um controlador digital que pode ser adequado para uso como o processador de sinal de controle 425 tem uma CPU de 32 bits funcionando em uma velocidade [clock] de mais que 50 ou 100 MHz. O controlador digital pode incluir circuitos lógicos colados a bordo que suportem operações de sistema digital, incluindo gerenciamento de memória externa, comunicações seriais, e periféricos de controle.

[0044] O processador de sinal de controle 425 inclui uma memória operacional 465 e uma porta de acesso de teste 455. Em adição, o processador de sinal de controle 425 inclui uma RAM não volátil 435 que armazena instruções e parâmetros para transformar os sinais elétricos de controle a partir dos corpos de painel de controle 410 em sinais de status e sinais digitais de controle. Para se comunicar com o barramento de comunicação, o processador de sinal de controle inclui um ou mais transceptores 460 e 480 acoplados ao processador de sinal de controle via drivers de linha 450, 470. Como já discutido, qualquer número de protocolos de comunicação podem ser usados pelo processador de sinal digital. O processador de sinal digital também inclui um transceptor, tal como, por exemplo, um transceptor RS232, que provê uma interface auxiliar para dispositivos periféricos (não mostrados). Os dispositivos periféricos podem incluir um dispositivo de programação portátil ou controlador remoto.

[0045] Em uma configuração exemplar, a NVRAM 435 também funciona com uma memória de partida que é capaz de armazenar uma série de sinais de controle para serem transmitidos para um ou mais componentes de aeronave mediante a atuação de um dado dispositivo operacional de piloto. Isto permite um operador de aeronave operar múltiplos componentes de aeronave sequencialmente com uma operação de um único dispositivo operacional de piloto. A memória de partida é programada com software que inclui uma lista de funções que é executada na partida. Funções que devem ser executadas na partida podem ser adicionadas à lista de funções. As funções de partida automáticas podem incluir, por exemplo, iluminação do cockpit, ar condicionado, sinais de passagem, aquecimento do para-brisa e operação de descongelamento.

[0046] A figura 5 ilustra um sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 500 que inclui vários painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave 505, 507, 509. O painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 509 inclui um bloco de processamento de sinal digital 525 que processa sinais a partir de um dispositivo operacional de piloto 515. O bloco de processamento de sinal digital é montado em uma caixa de circuito separada não localizada fisicamente no painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 509. O painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 505 não tem um bloco de processamento de sinal digital dedicado ao próprio painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 505. Ao contrário, o dispositivo operacional de piloto 511 no painel de controle híbrido de cockpit de aeronave 505 está em comunicação de sinal com um bloco de processamento de sinal digital 520 que é montado no painel de controle de cockpit de aeronave 507. O bloco de processamento de sinal digital 520 portanto processa sinais a partir dos dispositivos operacionais 511, 513 em dois painéis de controle híbrido de cockpit de aeronave 505, 507.

[0047] Para prover redundância de circuito digital, o sistema de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave pode incluir dois adicionais blocos de processamento de sinal digital duplicados e circuitagem associada que funcionam em paralelo formando um backup nas configurações de loop fechado ou de anel. As figuras 6A e 6B ilustram esquemas de redundância que interconectam os blocos de processamento de sinal digital entre si em uma rede em anel. A rede em anel tira vantagem de qualquer capacidade de processamento não usada dos blocos de processamento de sinal digital usando os blocos de processamento de sinal digital associados com outros painéis de controle híbridos de cockpit de aeronave para executar funções de processamento redundantes com relação a um dado bloco de processamento de sinal digital. A figura 6A ilustra quatro blocos de processamento de sinal digital 610, 620, 630, 640 conectados em um anel em rede de quatro nós. A figura 6B ilustra três blocos de processamento de sinal digital 660, 670, 680 em um anel em rede de três nós. A comunicação nas interconexões entre os blocos de processamento de sinal digital mostrados em linhas tracejadas é executada usando um protocolo de comunicação diferente da comunicação nos canais seriais de comunicação mostrados em linhas sólidas.

[0048] Os métodos exemplares podem ser mais bem apreciados com referência aos diagramas de fluxo. Embora para propósitos de simplicidade de explanação, as metodologias ilustradas sejam mostradas e descritas como uma série de blocos, deve ser apreciado que as metodologias não estão limitadas pela ordem dos blocos, uma vez que alguns blocos podem ocorrer em ordens diferentes e/ou concorrentemente com outros blocos a partir daqueles mostrados e descritos. Além disso, menos que todos os blocos ilustrados podem ser requeridos para implementar uma metodologia exemplar. Os blocos podem ser combinados ou separados em múltiplos componentes. Adicionalmente, metodologias adicionais e/ou alternativas podem empregar blocos adicionais, não ilustrados.

[0049] A figura 7 é um diagrama de fluxo delineando um método 700 de acordo com o qual um painel de controle híbrido de cockpit de aeronave é operado. Em 710 um sinal elétrico de variável de controle indicativo de uma definição de variável de controle para um componente de aeronave é recebido a partir de um dispositivo operacional de piloto. Em 720 o sinal elétrico de variável de controle é transformado em um sinal digital de status operacional. Em 730 o sinal digital de status operacional é transmitido para um dispositivo de controle de aeronave.

[0050] A figura 8 é um diagrama de fluxo delineando um método 800 de acordo com o qual o painel de controle com processamento de sinal é operado. Em 810 um sinal elétrico de variável de controle indicativo de uma definição de variável de controle para o componente de aeronave é recebido a partir de um dispositivo operacional de piloto. Em 820 o sinal elétrico de variável de controle é transformado em um sinal digital de status operacional. Em 830, o sinal digital de status operacional é transmitido para um dispositivo de controle de aeronave. Em 840 o sinal elétrico de variável de controle é transformado em um correspondente sinal digital de controle de componente de aeronave. Em 850 o sinal digital de controle de componente de aeronave é transmitido para o componente de aeronave ou um computador de vôo. Em 860 sinais de feedback de componente de aeronave e de sistema são recebidos e em 870 o feedback de status de componente de aeronave é comunicado, por exemplo, por meio de indicadores de painel de controle.

[0051] Embora sistemas, métodos exemplares, e assim por diante tenham sido ilustrados por exemplos descritivos, e embora os exemplos tenham sido descritos em detalhes consideráveis, não é intenção dos depositantes restringir ou de qualquer modo limitar o escopo das reivindicações anexas a tais detalhes. Não é possível, claro, descrever cada combinação concebível de componentes ou metodologias com propósitos de descrever os sistemas, métodos, e assim por diante descritos aqui. Portanto, a invenção não está limitada aos detalhes específicos, ao aparelho representativo, e exemplos ilustrativos mostrados e descritos. Portanto, este pedido de patente é intencionado a abranger alterações, modificações, e variações que caiam dentro do escopo das reivindicações anexas.

[0052] Até a extensão que o termo “inclui” ou “incluindo” é empregado na descrição detalhada ou nas reivindicações, ele é intencionado a ser inclusivo de uma maneira similar ao termo “compreendendo” como aquele termo é interpretado quando empregado como uma palavra transicional em uma reivindicação.

Claims

Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, caracterizada pelo fato de compreender:
- - uma pluralidade de dispositivos operacionais de piloto montados em painéis de controle de cockpit de aeronave (410), a pluralidade de dispositivos operacionais de piloto provendo sinais variáveis de controles elétricos configurados para controlar uma correspondente pluralidade de componentes de aeronave;
- - um bloco de processamento de sinal digital (400b) configurado para receber e configurado para processar os sinais variáveis de controles elétricos discretos em sinais de status operacional;
- - onde o bloco de processamento de sinal digital (400b) inclui uma interface de barramento serial de comunicação configurada para se conectar a um barramento serial de comunicação que carrega um grupo de sinais de status operacional selecionados para um dispositivo de controle de aeronave;
sendo que o bloco de processamento de sinal digital (400b) compreende ainda uma interface de entrada/saída (415) e um processador de sinal digital (425), a interface de entrada/saída (415) compreendendo uma interface de entrada digital (420), uma interface de entrada análoga (440) e uma interface de saída digital (430), as interfaces de entrada analógica (440) e digital (430) sendo configuradas para receber os sinais variáveis de controle elétrico a partir dos dispositivos operacionais de piloto, e a interface de saída digital (430) sendo configurada para comunicar informações de status aos dispositivos de anunciação.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) ser também configurado para receber sinais de status de componente de aeronave a partir da pluralidade de componentes de aeronave e configurado para processar os sinais de componente de aeronave em sinais de feedback de componente de aeronave e onde o barramento serial de comunicação também carrega sinais de feedback de componente de aeronave para o dispositivo de controle de aeronave.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender uma pluralidade de fios conectando um grupo de dispositivos operacionais de piloto selecionados com a pluralidade de componentes de aeronave, a pluralidade de fios sendo configurada para carregar os sinais variáveis de controle elétrico a partir dos dispositivos operacionais de piloto para os componentes de aeronave.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) ser configurado para atuar em um papel auxiliar de monitoramento.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) ser configurado para atuar em um papel de monitoramento e controle integrados.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) ser configurado para processar os sinais variáveis de controle elétrico em sinais digitais de controle de componente de aeronave e configurado para transmitir os sinais digitais de controle de componente de aeronave para os componentes de aeronave no barramento serial de comunicação.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os painéis de controle de cockpit de aeronave (410) incluírem uma placa de circuito impresso que provê conexões entre os dispositivos operacionais de piloto e o bloco de processamento de sinal digital (400b).
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os painéis de controle de cockpit de aeronave (410) serem montados em uma zona de controle principal do cockpit, uma zona de controle sobre a cabeça do cockpit, e uma zona de controle de pedestal.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) ser montado no painel de controle de cockpit de aeronave (410).
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) ser alojado em uma caixa de circuito que é separada do painel de controle de cockpit de aeronave (410).
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a interface de entrada/saída (415) prover isolação galvânica entre o processador de sinal digital de controle (425) e o dispositivo operacional de piloto.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de pelo menos um dispositivo operacional de piloto ser montado em um primeiro painel de controle de cockpit de aeronave e onde o bloco de processamento de sinal digital (400b) é montado em um segundo painel de controle.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bloco de processamento de sinal digital (400b) compreender uma memória de partida configurada para armazenar uma sequência de instruções de controle de componente de aeronave a serem transmitidas para um ou mais componentes de aeronave mediante a atuação do dispositivo operacional de piloto.
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos dois blocos de processamento de sinal digital (400b) que são colocados em comunicação de sinais entre si para formar uma rede e onde sinais de cada bloco de processamento de sinal digital (400b) são roteados através da rede para prover uma trajetória de sinal redundante para o barramento serial de comunicação para cada um dos blocos de processamento de sinal digital (400b).
Arquitetura de painel de controle híbrido de cockpit de aeronave, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos três blocos de processamento de sinal digital (400b) que são colocados em comunicação de sinais entre si para formar um anel em rede que forma um canal de comunicação serial de redundância dupla para prover uma trajetória de controle digital redundante para o barramento serial de comunicação para cada um dos blocos de processamento de sinal digital (400b).
Método para processar sinais de um painel de controle de cockpit de aeronave, caracterizado pelo fato de compreender:
- - receber um sinal variável de controle elétrico indicativo de uma configuração de variável para um componente de aeronave a partir de um dispositivo operacional de piloto em um painel de controle híbrido de cockpit de aeronave;
- - transformar o sinal variável de controle elétrico em um sinal digital de status operacional indicativo de um status presente do dispositivo operacional de piloto, através da operação de um bloco de processamento de sinal digital (400b) compreendendo uma interface de entrada/saída (415) e um processador de sinal digital (425), o módulo de interface de entrada/saída compreendendo uma interface de entrada digital, uma interface de entrada analógica e uma interface de saída digital (430); e
- - transmitir o sinal digital de status operacional, através de uma interface de barramento de comunicação, para um dispositivo de controle de aeronave.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:
- - receber sinais de status de componente de aeronave a partir de um ou mais componentes de aeronave;
- - comunicar um status de componente de aeronave baseado pelo menos em parte nos sinais de status de componente de aeronave por meio de um indicador no painel de controle híbrido de cockpit de aeronave.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o sinal variável de controle elétrico ser transformado com um primeiro bloco de processamento de sinal digital (400b) associado com o painel de controle híbrido de cockpit de aeronave (410) e adicionalmente onde o sinal digital de status operacional a partir do primeiro bloco de processamento de sinal digital (400b) também é transmitido para um segundo bloco de processamento de sinal digital (400b) e onde o segundo bloco de processamento de sinal digital (400b) transmite os sinais digitais de status operacional para o dispositivo de controle de aeronave.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente transformar o sinal variável de controle elétrico em um sinal digital de controle de componente de aeronave e transmitir o sinal digital de controle de componente de aeronave para o componente de aeronave.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender armazenar uma sequência de instruções de controle de componente de aeronave a serem transmitidas para e executadas por um ou mais componentes de aeronave mediante a atuação do dispositivo operacional de piloto.