CN101268726A - 具有快速安装外壳和快速安装模块的航空电子设备托架系统 - Google Patents
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Abstract
本申请描述了用于滑入式模块的航空电子设备托架系统，所述滑入式模块具有数据处理、数据传输、数据存储或数据显示设备，诸如电子设备印刷电路板、网络部件、存储设备和显示设备等，或供电设备，所述航空电子设备托架系统包括：外壳；至少一个用于容纳所述滑入式模块的模块架；以及至少一个具有以太网连接架构的背面板。其中，所述外壳的尺寸符合美国航空无线电协会标准，且所述外壳被设置用于安装在航空电子模块架内作为快速安装外壳，并且在被设计作为快速安装模块的所述滑入式模块中，可使用任何期望的具有特定标准格式的电路板。
Description
相关申请的引用
本申请要求于2005年9月19日提交的德国专利申请No.102005 044 712.0和于2005年9月20日提交的美国临时专利申请No.60/718,672的优先权，这些申请的公开内容通过参考引用结合于此。
技术领域
本发明涉及用于滑入式模块的航空电子设备托架系统，所述滑入式模块具有如电子设备印刷电路板、网络部件、存储设备、显示设备等的数据处理、数据传输、数据存储或数据显示设备，或供电设备，所述航空电子设备托架系统包括：外壳；至少一个用于容纳滑入式模块的模块架；以及至少一个具有以太网连接架构的背面板。
背景技术
航空器中的航空电子设备通常被集成在位于驾驶舱内或紧邻驾驶舱的航空电子设备机架中。一般而言，航空电子设备机架中各个设备隔室的尺寸均满足通用标准，例如，ARINC(美国航空无线电协会)600中所规定的标准。因此，这使得能够容纳具有标准化尺寸的部件，还可方便在对航空器进行随后改型的情况下集成除初始设备之外的新设备。具有标准化尺寸的设备可以由相对较广范围的制造商提供，并且与按照规格制造的设备相比，其较为经济。
航空电子设备通常包括若干部件，当这些部件一起作用时，可产生所需的系统。这些部件例如可包括一起安装在通用设备托架中的服务器、网关、接口和供电设备；所述通用设备机架集成在航空电子设备机架中。目前，存在使得能够在存在缺陷或进行期望改型的情况下对各部件进行快速更换的设备运载器(由于这一能力，也被称为LRU(现场可更换单元))，但是其作为实体却不提供此能力。罗克韦尔柯林斯公司(Rockwell Collins)ISC-2100(信息服务柜，还可参阅http://www.rockwellcollins.com/products/cs/at/page982.html)未被设计成LRU，即，其不能从航空电子设备机架被快速拆除。相反拆除要求一定的努力且首先要求大量的时间。然而，借助于其前端，ISC-2100可相对容易地配备各种部件。但是，所述ISC-2100的周围外壳的尺寸不符号任何ARINC标准，因而尤其对ISC-2100而言，必需要有一种专门设计的位于航空器内的容纳机架，所述外壳可稳固地安装在该机架中。Rockwell制造的“空中客车飞行信息服务(AFIS)”设备具有符合ARINC的尺寸，其包括LRU周围外壳，但是不包括被设计为LRU的部件。因此，不可能对AFIS的各部件进行快速更换。尽管网络服务器系统SAGEMA380 NSS(请参阅http://www.sagem-ds.com/eng/bds_navio_200.htm)包括LRU外壳，但是其不符合ARINC，因此也不可能快速更换可集成部件；此更换要求拆除整个设备。
就整个系统的经济的库存保持以及某些方面维护更难而言，缺乏快速更换单独部件的能力是不利的。此外，若不能快速更换形式为包括设备的设备运载器的整个航空电子设备，则使得对航空器的航空电子设备中故障设备的随后的改型或更换变得困难，这是不利的。
由于广泛使用尺寸不符合任何通用标准的部件，例如，使用按照不同规格制造的电子设备印刷电路板等，正常的航空电子设备具有进一步的缺点。此外，对尽管包含标准化尺寸但是也使用不利尺寸的电子设备印刷电路板的使用也是不利的。例如，使用6U-CompactPCI印刷电路板，在印刷电路板的选择中可实现成本节约；然而，由于该印刷电路板的设计高度，集成有所述印刷电路板的航空电子设备通常具有不符合ARINC的尺寸。
发明内容
本发明的目的是克服至少一个上述缺点，从而通过部件的和整个航空电子设备的快速可互换性来提高服务的简易性，并且由于能够使用具有标准尺寸模块这一能力，可集成新的功能而无需对所述航空电子设备机架做出任何结构变化，同时可节约空间，因此可利用常用的航空电子设备机架来容纳装备的航空电子设备运载器。
该目的可通过本发明的示例性实施例来实现，其中所述外壳包括符合ARINC的尺寸，被设计用于安装在航空电子设备机架中作为快速安装外壳，并且在所述滑入式模块中可使用任何期望的特定标准格式的印刷电路板，所述滑入式模块的外壳被设计作为快速安装外壳。
若将所述滑入式模块容纳在周围外壳内，则可能是尤其有利的。以此方式，所述滑入式模块更易于保持并且在快速安装或拆除过程中更不可能被损坏。
此外，在使用滑入式模块内的标准化电子设备印刷电路板时，优选地通过适配器印刷电路板将它们的非标准化的端子分配转换为滑入式模块的期望的端子分配。
方便的是，可在运行操作期间更换航空电子设备托架系统中的滑入式模块。因此，无需进行关闭和开启其余滑入式模块的处理。
在航空电子设备托架系统中用于使用硬盘的独立模块架是尤其有利的。此外，为了对硬盘友好，可将此独立的模块架悬挂于航空电子设备托架系统的外壳中，从而减少振动。
此外，优选的是集成显示设备以显示航空电子设备托架系统中的状态数据。例如，这可以容易地检测到电源的任何故障。
此外，有利的是，所述显示设备包括操作按钮以控制所述航空电子设备托架系统的基本功能，例如用于开启或关闭系统的功能。
为了组合容纳于不同航空电子设备托架系统外壳中的若干设备组，可将它们有利地进行级联。以此方式，可实现一个外壳的滑入式模块与另一外壳的滑入式模块之间的交互性。
附图说明
以下，参考下述附图对示例性实施例进行详细的说明：
图1为装配的航空电子设备托架系统的正视图；
图2为滑入式模块的三维图；
图3为具有插入式电子设备印刷电路板的滑入式模块4的后视图和截面图；
图4为装配的航空电子设备托架系统的横截面图；
图5为背板连接架构的图解视图。
具体实施方式
图1为插入航空电子设备机架1的装备的航空电子设备托架系统2的正视图，其中插入机架10、11和13的滑入式模块4、6和8位于外壳12中。机架10位于机架11之上且容纳滑入式模块4。在下层机架11中设置有滑入式模块6。在另一个靠近前述模块左手侧的机架13中，设置有两个滑入式模块8，其中一个在另一个顶上。
为了方便附加设备的改型或模块架(下文称为航空电子设备机架)的现代化，根据本发明的航空电子设备托架系统2的外壳12的尺寸符合与广泛使用的航空电子设备机架相关的通用标准，例如，ARINC 600标准。因此，可将外壳12插入航空电子设备机架的空闲区域，在此空闲区域，外壳12将被锁定就位或使用适当的构件被附接；因而，在相应地容易获得的设施的情况下，对要被替换的航空电子设备的快速更换成为可能。如果一贯地使用根据本发明的航空电子设备托架系统，可将所述航空电子设备机架设计为全部符合单一标准，并且在将来无需进行昂贵的修改即可对该航空电子设备机架进行改型以使其具有新的功能。由于这种能力，由根据本发明的装备的航空电子设备托架系统形成的航空电子设备可被称为现场可更换单元(LRU)。
此外，如前所述，航空电子设备托架系统2本身可具有附加的滑入式模块或替换滑入式模块，以便在包括若干滑入式模块4、6和8的航空电子设备内提供新的功能。所述滑入式模块4、6和8内的每个设备包括可滑入机架10、11和13的外壳。因此，这些设备被封装，以便保护其设备部件(其中的一些设备部件较为敏感，例如电子设备印刷电路板)，由此，在很大程度上方便了对有缺陷的滑入式模块4、6和8的更换。由于所述相应的外壳，所述滑入式模块4、6和8可被接触或握持而无需特别小心，并且通过适当的锁定或附接部件，可将所述滑入式模块4、6和8装配为易于从各自的机架上移除或者通过插入及随后的固定可容易地将它们集成到该机架中。优选地，不使用工具即可附接所述滑入式模块，例如，通过使用卡扣或张力构件，或使用锁定杆。为了集成所述滑入式模块4、6和8，相关的机架10、11和13至少部分地包括滑动面，所述滑入式模块4、6和8在该滑动面上被引导至其预定端位置。因此，所述滑入式模块4、6和8可被快速更换，因此也是LRU。根据上述简写，本发明的概念可称为“LRU中的LRU”。
所示设备运载器(这里，名称“设备运载器”指外壳12和机架10、11和13的组合)中的滑入式模块4主要为数据处理和数据传输设备，具体地为无线数据传输设备(尤其为WLAN和GSM)、服务器、路由器、交换机、防火墙和通信控制设备。以此方式，可执行如用于飞行娱乐系统的视频流、各种通信服务的提供等任务以及大量其它要求。如下文所述，滑入式模块4基本上包括由周围外壳14封装的电子设备印刷电路板。如滑入式模块4的一些前面板所示，用于固态存储设备(如紧凑型闪存卡等)以及用于维护目的网络连接或USB连接的滑入槽是可能的。除了别的用处之外，机械不敏感的固态存储设备可用于向所述滑入式模块提供程序数据或操作系统数据。
如图1所示，滑入式模块6包括数据存储设备。在所示实施例中，所述数据存储设备为装入外壳的机械硬盘。然而，所述设备上的数据不应用作对安全或操作关键的数据，因为由于飞行中发生的振动或冲击载荷，不能保证所述硬盘的功能。然而，为了减少此问题，优选地，将机架10的下部悬挂在外壳12中以减少振动。例如，可将所述硬盘用于与飞行娱乐系统相关的媒体数据。但是，在本申请提出之时，可预知在不久的将来，可使用其它对机械荷载较不敏感的构件来替换所述机械硬盘。优选地，数据存储滑入式模块6通过附接在机架10的下部的独立式背面板PCB被连接至所述滑入式模块4，其上设置有接口，并且施加有必需的工作电压。
上下叠置的滑入式模块8用于向安装在机架10内的设备供应电源。通过使用两个供电设备8，可改善安全性。
尤其是所述滑入式模块4和6的排列(在图1中基本上是水平地间隔)有利于滑入式模块4和6的冷却。航空电子设备机架向各航空电子设备提供一定量的冷却气流；优选地，所述气流通过航空电子设备下侧的孔进入并且流经所述集成部件。垂直排列使得空气可均匀地流经所有部件，而部件之间的间隔可减少通过辐射和对流从一个部件传递到其它部件的热量。
此外，图1示出了显示模块28，其可显示系统的状态，并且例如指出任何错误。所述显示模块进一步包括可开启或关闭整个系统的操作按钮。例如，通过常用接口I2C(内部集成电路)、IPMI(智能平台管理接口)或IPMB(智能平台管理总线)可将所述显示模块连接至所述滑入式模块。
如图1所示，所使用的部件的数量仅为例子，并且其可根据要求发生变化。在一些情况下，出于安全运行的原因，产生冗余是有利的。
图2以示例性方式示出了滑入式模块4的内部结构。就大多数滑入式模块4而言，此结构基本上相同。为了提供期望的功能，可在滑入式模块4中集成相应的电子设备印刷电路板(PCB)16。有利地，处理器印刷电路板16为常用的标准格式，由此可在滑入式模块4中使用符合此标准的来自任何制造商的任何电子设备板。举例而言，本发明的电子设备印刷电路板包括3U-CompactPCI格式。与用于常用航空电子设备的电子设备印刷电路板相比，使用3U-CompactPCI格式的印刷电路板较小，例如，6U-CompactPCI卡的宽度是3U-CompactPCI卡的两倍。
为了引出各种输入端和输出端，3U-CompactPCI电子设备印刷电路板通常包括具有大量引脚的端子板(terminal strip)。尽管紧凑PCI(Compact PCI)卡的端子板是标准化的，但是此标准化仅局限于端子板的形态、各个引脚之间的间隔以及端子板特定区域内的引脚分配。电子设备印刷电路板的制造商可自由地选择其余区域内的引脚分配。
所有滑入式模块的端子分配必须相同。这是由于模块化的要求和其彼此之间的可替换性要求。为了确保总是使用相同的端子分配，必须依据模型对CompactPCI卡的端子分配进行适配。这通过适配器印刷电路板18来完成，所述适配器印刷电路板18的插式接头板(connector strip)20可被连接至电子设备印刷电路板16的插口板22。适配器印刷电路板转换由制造商自由选择的连接引脚，在适配器印刷电路板的插口板24上提供适用于所有滑入式模块的端子分配。以此方式，任何期望的电子设备印刷电路板16均可被适配以在滑入式模块4内使用。
图3为印刷电路板被插入外壳中的情况下，滑入式模块4的后视图和截面图。所述滑入式模块的插口板24在滑入式模块4的后部被周围外壳14封闭，其中所述后部为滑入式模块4的被插入机架10的端部。电子设备印刷电路板16和适配器印刷电路板18(图3中不可见)被保持在印刷电路板导轨26中，所述印刷电路板导轨26不仅用于保持印刷电路板，还用于对准端子板。
图4为被装配用于航空电子设备的航空电子设备托架系统2的横截面图，其包括滑入式模块4、6和8。在机架10中，示出了滑入式模块4，其装配有电子设备印刷电路板16和适配器印刷电路板18。用于容纳硬盘6的机架11连接在机架10的下侧，悬挂在外壳12中以减少振动。
背面板PCB 30毗连于滑入式模块4的后部。所述背面板PCB 30包括用于各个要连接的滑入式模块4的插式接头板32(图4中未示出)，完成滑入式模块4的插口板(socket strip)24嵌入所述插式接头板32。
为了提供位于机架10中的所述滑入式模块的功能，除所述滑入式模块中的实际设备之外，还需要一种特别的连接架构；通过该连接架构，可独立于所述滑入式模块的任何给定的应用目的，实现滑入式模块与航空电子设备托架系统之间的交互。图5示意性地展示了此连接架构。
优选地，通过航空电子设备托架系统内的共享背面板PCB 30实现所述滑入式模块4之间的连接，其中所述背面板PCB 30包括用于各个滑入式模块隔室的插式接头板32，所述滑入式模块4的各个插口板24可嵌入插式接头板32。所述背面板PCB通过以太网连接形式的网络和其它可选信号线提供通信。这意味着滑入式模块隔室的各个插式接头板包括以太网配线，通过该以太网配线，相关的嵌入的滑入式模块成为网络或子网络的参与者。为达到此目的，借助于相应的适配器印刷电路板18，使通常使用的3U-CompactPCI卡的端子板上的相应的引脚连接至位于航空电子设备托架系统的后部印刷电路板上的相应的滑入式模块隔室的插式接头板32。为了提供具有所需的运行电压的CompactPCI卡，通过各自的适配器印刷电路板18和背面板PCB或板的插式接头板32，将所述端子板的另外的引脚连接至供电设备8。
CompactPCI印刷电路板的运行无需额外的输入或输出；然而，作为一个选择，可添加另外的信号线，其例如可监测系统状态。但是，为了集成CompactPCI卡，无需在航空电子设备托架系统2内提供其自身的PCI总线。此外，就运行期间能够更换任何部件的能力而言，优选以太网连接。为了明确地识别位于任何期望的隔室内的滑入式模块，可利用电子和机械设备，从而可确保接收用于每个设备的已知的规定网络地址。
此外，为了控制网络连接，例如，限制数据流量或子网的建立，需要将相应的设备插入滑入式模块隔室，随后这些设备执行管理任务。图5示出了与背板PCB的所有插式接头板32通信的背板交换机。借助于可安装在机架10中的网络分配器，滑入式模块4之间的数据流量可经由所述背板交换机来控制。这使得能够超越设备组将通信彼此分离。例如，可排除监测航空器中厨房功能的设备与飞行娱乐系统进行通信的可能性，尽管这些设备连接至相同的背板PCB。当然，若需要，可由额外的网络管理设备来许可独立于子网的数据传输。
通过共享的插式接头板34和可选的独立背面板PCB将容纳于机架11中的硬盘6(参看图1)连接至机架10中的滑入式模块4的设备。优选地，选择使得能够在运行过程中更换硬盘的接口，例如串行ATA接口(SATA)。
通过容纳于外壳12上的另一个插式接头板36，可进一步将装配的航空电子设备托架系统连接至航空电子设备机架中的对应设备。由此，在更换的情况下，不要求断开线缆的连接。
上面提出的应用领域、所列出的设备、所述设备在航空电子设备托架系统的外壳12中的安排以及上述电子设备印刷电路板格式和各个通用标准仅表示本发明的示例性实施例；不应将它们理解为对本发明的限制。本发明的保护范围基于附加的权利要求书。
还应理解，权利要求书中的附图标记不应理解为限制权利要求的范围。
应理解，所述术语“包括”并不排除其它要素或步骤，且“一个”并不排除多个。而且，可将结合不同实施例进行描述的要素进行组合。
Claims (13)
1.一种航空电子设备托架系统(2)，其用于滑入式模块(4、6、8)，所述滑入式模块(4、6、8)具有诸如电子设备印刷电路板、网络部件、存储设备、显示设备等的数据处理、数据传输、数据存储或数据显示设备、或供电设备，所述航空电子设备托架系统(2)包括：外壳(12)；至少一个用于容纳所述滑入式模块(4、6、8)的模块架；以及至少一个具有以太网连接架构的背面板(30)；
其中所述外壳(12)的尺寸符合美国航空无线电协会标准，且所述外壳被设置用于安装在航空电子模块架(1)中作为快速安装外壳，而且，任何期望的特定标准格式的电路板均能够被使用在被设计作为快速安装模块的滑入式模块(4、6、8)中。
2.根据权利要求1所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，包含所述电子设备印刷电路板的滑入式模块(4)被容纳于周围外壳(14)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，适配器印刷电路板(18)被用来对标准电子设备印刷电路板的端子分配进行适配。
4.根据权利要求3所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述标准电子设备印刷电路板为紧凑PCI板。
5.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述外壳(12)包括用于容纳硬盘(6)的模块架(11)。
6.根据权利要求5所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述用于容纳硬盘的模块架(11)被保持在所述外壳(12)中以减少振动。
7.根据权利要求6所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，为了容纳硬盘(6)，所述模块架(11)经由背面板通过位于模块架(11)中的插式接头板(34)连接至所述滑入式模块4。
8.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其包括：用于显示航空电子设备托架系统(2)的状态数据的显示设备(28)。
9.根据权利要求8所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述显示设备(28)包括用于控制所述航空电子设备托架系统(2)的操作按钮。
10.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述航空电子设备托架系统(2)能够与其它航空电子设备托架系统(2)级联。
11.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述滑入式模块(4、6、8)能够在运行操作期间更换。
12.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，所述外壳(12)包括插式接头板(36)，其连接至插入了航空电子设备托架系统(2)的所述航空电子设备机架(1)中的接头插座。
13.根据前述权利要求中任一项所述的航空电子设备托架系统(2)，其中，在该航空电子设备托架系统(2)中，用于控制以太网连接的数据流量的设备被容纳在滑入式模块(4)中。
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