CN103119527A - 远程数据集中器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于航空电子网络的远程数据集中器(RDC)，所述RDC包括用于连接到一个或更多个输入/输出装置的输入/输出接口(I/O)，以及用于连接到远程处理器的网络接口，其中所述RDC可操作地提供所述输入/输出装置和所述远程处理器之间的通信，并且其中所述RDC还包括用于自主地驱动连接到所述I/O的输出装置的指令组。此外，还涉及包括该RDC的航空电子网络、包括该RDC的飞行器以及操作该RDC的方法。

Description

远程数据集中器
技术领域
本发明涉及用于航空电子网络的远程数据集中器(remote dataconcentrator,RDC)，还涉及包括该RDC的航空电子网络、包括该RDC的飞行器以及操作该RDC的方法。
背景技术
现代的飞行器通常包括连接到具有一个或更多个中央处理器的航空电子网络的大量传感器、应变器(例如致动器)等。该传感器、应变器等通常是现场可更换单元(line replaceable unit,LRU)，以提高操作效率。LRU通常集中在安装有各系统的飞行器中的特定位置。为了减少布线，并且因此减少重量，远程数据集中器(RDC)可以用来将几个LRU连接到该航空电子网络。
为了降低设计和生产的成本，并且为了提高操作效率，不管RDC被连接到的LRU如何，在特定的飞行器上的所有RDC均可以被标准化。该RDC因此可以具有通用硬件，并且因此被称为通用远程数据集中器(commonremote data concentrator，cRDC)。该cRDC可以包括可配置的软件。cRDC的标准化可以保持更少的部件库存，使得在日常维修工作期间可以容易地更换有缺陷的cRDC，从而提高操作效率。
在正常运行期间，LRU和远程处理器之间的信号可以经由该RDC并且在该航空电子网络上被路由。如果在主网络上的信号传送出现故障，该LRU可以另外经由辅助控制系统被连接到远程处理器，以避开该RDC和主网络，从而提供冗余。该辅助控制系统增加了额外的复杂度和重量，但其被认为是必要的，因为该RDC本质上是仅仅将一个信号转换成另一个信号的“哑(dumb)”数据集中器。
发明内容
本发明的第一方面提供了用于航空电子网络的远程数据集中器(RDC)，该RDC包括用于连接到一个或更多个输入/输出装置的输入/输出接口(I/O)以及用于连接到远程处理器的网络接口，其中该RDC可操作地提供输入/输出装置和远程处理器之间的通信，并且其中该RDC还包括用于自主地驱动连接到该I/O的输出装置的指令组。
本发明的另一方面提供了操作航空电子网络中的远程数据集中器(RDC)的方法，该RDC包括输入/输出接口(I/O)和网络接口，该RDC I/O连接到输出装置，该RDC网络接口经由网络连接到远程处理器，其中该RDC可操作地提供输入/输出装置和远程处理器之间的通信，并且其中该方法包括使用存储在RDC中的指令组以自主地驱动输出装置。
本发明的优点在于：该RDC不再是如现有技术中的仅仅将一个信号转换成另一个信号的“哑”数据集中器，而是交互地控制输出装置。例如，如果来自远程处理器的(主)命令丢失，则该RDC可以自主地操作以驱动该输出装置。这避免了对将该输出装置连接到远程处理器的多余的辅助控制系统的需要，并降低了复杂度以及节省了相当多的成本和重量。此外，该RDC可以评估远程命令的有效性并且根据最佳可用命令资源来驱动该输出装置，从而提供更高的可靠性，故障检测和冗余。
该指令组可以包括用于输出装置的预定命令。
该指令组可以配置为基于本地输入来产生用于输出装置的命令。术语“本地输入”在这里用于表示RDC接收的用于输出装置的非远程产生的命令的任何输入信号。该RDC可以从直接地或者经由远程处理器和RDC网络接口间接地连接到RDC I/O的输入装置接收输入信号。
该输出装置可以与输入装置被连接在闭合的控制回路中。
输入装置常常设置在输出装置的附近。例如，压力传感器(输入装置)可以设置在其位置取决于系统压力的阀门(输出装置)的附近。由于输入和输出装置相互邻近，因此，这些装置可以连接到相同RDC的I/O。现有技术的远程数据集中器仅仅在网络上将输入信号传递到远程处理器，而该RDC可以充分利用输入信号并且产生本地命令。
该指令组可以被配置为将远程处理器所产生的命令与本地输入相比较，并且如果本地输入和远程命令一致，则产生用于输出装置的命令。该配置在需要验证远程命令时可以是有用的。
该指令组可以被配置为基于优先于从远程处理器接收到的远程命令的本地产生或者存储的命令来自主地驱动输出装置。该配置在远程命令的有效性未被确定并且命令的确定性不足以安全地执行输出功能时可以是有用的。本地命令在这种情况下可以优先并且可以用来将输出装置驱动到例如一个或更多个预定状态。这在远程处理器具有比RDC低的设计保障等级(design assurance level,DAL)时可以是有用的。
该指令组可以被配置为在远程命令丢失时基于本地产生或者存储的命令来自主地驱动输出装置。本地命令可以被用来将输出装置驱动到例如默认设置，或者可以被用作到输出装置的指令，以利用最后已知的有效命令来继续。该配置提供了备份，以应对远程(主)命令的完全丢失。
该指令组可以经由RDC中的配置表在可重构的软件中被定义。可重构的软件使得能够使用连接到各种输入/输出装置的通用RDC硬件。以这种方式，通用RDC或者cRDC可以被用在整个飞行器中，均根据其连接到的输入/输出装置而被配置。该软件可以包括逻辑、布尔和/或算数运算符。
该配置表可以适于存储用于输出装置的一个或更多个预定状态，并且RDC可以适于通过询问配置表来根据输入信号选择预定状态之一以产生本地命令。该配置表允许RDC软件的简单编码。预定状态的数量可以远少于在远程处理器的控制下通常所提供的，并且例如可以仅够用于保证输出装置的安全操作。这降低了RDC软件的复杂度。
RDC可以被安装在具有经由网络连接到RDC网络接口的远程处理器以及连接到RDC I/O的输出装置的航空电子网络中。航空电子网络还可以包括经由网络连接到远程处理器的输入装置。输入装置可以通过RDC连接到网络。
RDC可以被连接在网络接口侧的模拟、离散或者现场总线(例如CAN、ARINC429、FlexRay)和I/O侧的飞行器数据网络(例如ARINC664或者任何将来的飞行器数据网络)之间。
此外，飞行器包括RDC或者航空电子网络。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的各实施例，在附图中：
图1示意性地示出了安装在飞行器中的航空电子网络；
图2示意性地示出了包括RDC的航空电子网络的第一实施例；
图3示意性地示出了包括RDC的航空电子网络的第二实施例；
图4示意性地示出了包括RDC的航空电子网络的第三实施例；以及
图5示意性地示出了包括RDC的航空电子网络的第四实施例。
具体实施方式
图1示出了飞行器1的平面图，该飞行器1具有机身2、机翼3、4和航空电子网络，该航空电子网络包括沿着机身2的任一侧延伸的两个隔离的配线线路5、6。配线线路5、6包括电源、数据总线、信号线路等。配线线路5、6在飞行器1的第一侧和第二侧上被分组以形成第一侧配线线路5和第二侧配线线路6。第一和第二侧配线线路5、6被隔离以保证单侧的故障不会影响另一侧。
机身2被分成多个分段：机头机身2a，前部机身2b，中央机身2c(翼盒的前部)，中央机身2d(翼盒的后部)和后部机身2e。在每个所述机身分段中，在机身2的每一侧上设置有多组公用远程数据集中器(cRDC)。
cRDC7的位置和分组依赖于需要连接到航空电子网络的各种电子传感器、操纵器等的位置。机身2右侧的cRDC7被连接到配线线路5，并且机身2左侧的cRDC7被连接到配线线路6。
图2示出了包括cRDC7的航空电子网络的第一实施例，该航空电子网络具有用于连接到多个输入/输出装置的可以是现场可更换单元(LRU)的输入/输出接口(I/O)、以及用于连接到远程处理器10的网络接口9。cRDC7的网络接口9在航空电子网络11上被连接到远程处理器10。网络11包括例如CAN、ARINC429或者FlexRay的一个或更多个数据总线，该数据总线形成为配线线路5、6的一部分。处理器10位于如图1所示的前部机身2b中。
在图2中，航空电子网络包括输入装置12和输出装置13。例如，输出装置13可以是阀门，并且输入装置12可以是用于控制该阀门位置的传感器。输出装置经由cRDC7被连接到网络11，并且更具体的是连接到cRDC7的I/O8。输入装置12通过替换的装置被连接到网络11。例如，输入装置12可以经由另一个RDC或者cRDC被连接到网络11。输入和输出装置12、13在飞行器中不需要是邻近的。
诸如传感器、操纵器等的各种输入/输出装置可以被连接到I/O8。输入/输出装置和I/O8之间的连接例如是在诸如ARINC664中定义的航空电子网络上，但也可以是任何未来的飞行器数据网络。cRDC7在数据总线网络11和飞行器数据网络之间提供了入口。要理解的是，在这个完全是示例性的实施例中描述的输入和输出装置12、13仅仅用于说明性的目的，并且cRDC 7可以被连接到诸如传感器、操纵器等的各种输入/输出装置。
cRDC 7包括软件14。在正常工作状态下，输出装置13根据来自输入装置12的输入信号由在远程处理器10产生的远程命令驱动。在输出装置13是阀门的示例中，该阀门可以根据传感器输入被驱动到几个位置的其中一个。输入信号在网络11上被传输到远程处理器10。远程处理器10处理这个该输入信号，并且返回发到输出装置13的命令。这个命令在网络11上从远程处理器10被传输到cRDC 7的网络接口9并且传输到软件14。软件模块14可以包括条件逻辑运算符，使得如果它判断已经从远程处理器10接收到用于驱动输出装置13的有效命令，则其随后将该命令转发到输出装置13。
然而，如果cRDC 7丢失其来自于远程处理器10的主命令，则软件 14不会接收来自远程处理器10的有效命令。在这种情况下，cRDC 7自身承担了输出装置13的控制。软件14在其中已经存储输出装置13的预定默认状态。
例如，软件14可以包括以下的条件语句：
如果cRDC 7在数据总线网络11上接收来自远程处理器10的用于输出装置13的有效命令，该有效命令在这种情况下是阀门位置消息，该命令随后被传送到I/O 8(此处为DSO_1)以驱动与其连接的输出装置13。如果cRDC 7失去与远程处理器10的通信，或者接收到无效消息，则软件14随后将预定的“电压=高”状态传送到I/O 8以将输出装置13驱动到预定位置。在上述的特定示例中，阀门的默认位置是阀门“开启”。预定状态将依赖于输出装置，并且因此，可以预计的是，各种预定状态可以存储在软件14中。软件14是有条件的，其在于：cRDC 7在任何时候都基于来自远程处理器10的主命令来驱动输出装置13，除非所述主命令丢失。只有这时cRDC7才将输出装置13自主地驱动到所存储的预定状态。
因为cRDC7可以连接到多个输出装置13，所以软件14可以存储多个预定状态，每个输出装置13对应于一个预定状态。这样的话，如果来自远程处理器10的主命令丢失，则cRDC7可以自主地驱动多个输出装置13。
图3示出了航空电子网络的第二实施例，其中同样的附图标记已被用于表示第一实施例中的同样的部件。唯一的区别在于：在图3中示出的第二实施例中，cRDC7具有被连接到I/O8的输入装置12和输出装置13二者。
软件14控制输出装置13的操作以与如上参照图2所述的用于第一实施的例相同的方式实现。如前所述，cRDC7的设计使得各输入和输出装置12、13可以连接到I/O8。
图2和图3共同示出了：由于在cRDC7中来自/发送到输入装置12和输出装置13的信号之间不存在内部连接，因此输入装置12和输出装置13是否连接到相同的cRDC7并不重要。
图4示出了示出了航空电子网络的第三实施例，其包括更复杂的cRDC7a的版本，其中同样的附图标记已被用于表示第一实施例中的同样的部件。
在图4中，输入装置12被连接到cRDC7a的I/O8，并且输出装置13也被连接到cRDC7a的I/O8。cRDC7a相对于如上所述的cRDC7具有两个重要区别。首先，cRDC7a包括具有组合逻辑的软件14a。其次，软件14a适合于从输入装置12接收输入信号。另外，cRDC7a与如上所述的cRDC7基本相同，因此在下文中将仅描述它们之间的区别。
软件14a接收两个输入。第一逻辑输入是以与参考图3的如上所述的相同的方式在远程处理器10产生的用于输出装置的远程命令。第二逻辑输入是来自输入装置12的输入信号。要注意的是，这个输入信号也被以与之前相同的方式在网络11上传送到远程处理器10。软件14a存储用于将这个输入信号转换成本地命令的指令组。该指令组可以与用于产生远程命令的由远程处理器10使用的那些类似。或者，用于在软件14a处产生本地命令的该指令组可以是由远程处理器10使用的指令的简化版。使用上述给定的相同示例，其中输出装置13是阀门并且输入装置12是用于控制阀门位置的传感器，要理解的是，指令的简化版可以包括各自根据传感器输入的数值范围的、阀门的有限数量的预定位置。
在航空电子网络的正常运行期间，软件14a被配置为将由远程处理器产生的远程命令与本地命令比较，并且如果本地命令和远程命令相符，则按照远程命令来驱动输出装置13。该配置允许命令信号的验证和重复检验，以提高安全性、降低错误操作的概率。
软件14a可以替换地或者另外地被配置为：cRDC7a基于优先于远程命令的本地命令来驱动输出装置13。该配置在远程命令的有效性未被确定并且命令的确定性不足以基于远程命令安全地执行输出功能时是有用的。本地命令在这种情况下可以优先并且可以用来驱动输出装置13。
软件14a可以替换地或者另外地配置为：在来自远程处理器10的命令丢失时，软件14a随后将预定状态传送到I/O8，使得以与参考图2的如上所述的相同的方式将输出装置13驱动到预定位置。
图5示出了航空电子网络的第四实施例，其中cRDC7b包括具有查找表15的软件14b。在其它各个方面，cRDC7b基本上与如上所述的cRDC7a相同，并且在下文中将描述它们之间仅有的区别。同样的附图标记已经用于表示第三实施例中的同样的部件。
与软件14a相比，软件14b包含用于驱动输出装置13的缩短的指令组，并且查找表15之中已经存储用于依赖于远程命令和/或本地输入的状态来驱动输出装置的本地命令组。软件14b可操作地执行至少与软件14a相同的功能，但是由于其没有存储所述本地命令组，软件14b被简化了。软件14b因此包含更少的指令并且易于测试。此外，通过在查找表15中存储本地命令，可以容易地提供数量更多的输出装置的预定状态。
软件14b根据远程命令和/或本地输入来访问查找表15，并在用于输出装置13的多个预定状态中选择适当的一个。当选择了合适的预定状态时，cRDC7b将输出装置13驱动到选定的预定状态。通过这种方式，cRDC7b可操作地将输出装置13驱动到多个预定状态的其中一个。总的来说，cRDC7b不能提供如通常通过远程处理器10提供的输出装置13的控制的全部级别，但是可以实现与参考图4的如上所述的实施例相比在输出装置13的控制中的大得多粒度级别。其仅仅比先前描述的cRDC7a稍微增加复杂度就可实现。
作为可以使用第四实施例的一个示例，输入装置12可以是飞行器机舱温度传感器，并且输出装置13可以是飞行器机舱空调机组温度控制器。cRDC7b的软件14b可以具有存储在查找表15中的温度控制器的多个离散的设置。例如，查找表15可以存储三个设置-“低”、“中”和“高”。如果来自温度传感器12的输入信号显示机舱温度高于预定临界值，则cRDC7b将温度控制器驱动到“低”设置。如果机舱温度传感器12显示机舱温度低于预定临界值，则cRDC7b将温度控制器驱动到“高”设置。如果机舱温度传感器12显示机舱温度在最大和最小预定临界值之间，则cRDC7b可以将温度控制器驱动到“中”设置。如果机舱温度传感器12显示机舱温度高于预定的最大临界值，则cRDC7b将温度控制器驱动到“低”设置。
如从以上可以得出的，根据本发明的RDC可以在来自远程处理器的用于输出装置的主命令无效或者甚至是完全丢失时，提供对与其连接的一个或更多个输出装置的自主控制。这种程度的控制省去了在发生从远程处理器到RDC的命令丢失时用于控制输出装置的辅助控制系统的需要。本发明还使得在正常的操作下不需要来自于远程处理器的任何命令、而为RDC提供完全自主控制与其连接的一个或更多个输出装置的功能成为可能。
虽然在如上所述的特定的实施例中，RDC是cRDC，但是，要理解的是，如果需要的话，航空电子网络中的各个RDC可以是不同的。
所述软件可以是可重构的，例如通过配置表软件的更新可重构。这提供了用于任何目的的cRDC的交换或者置换的灵活性。
尽管以上已经参考一个或更多个优选实施例来描述了本发明，但是要理解的是，在不超出附加的权利要求中限定的本发明的范围情况下，可以做出各种改变或者变型。

Claims (19)

1.一种用于航空电子网络的远程数据集中器(RDC)，所述RDC包括用于连接到一个或更多个的输入/输出装置的输入/输出接口(I/O)，以及用于连接到远程处理器的网络接口，其中所述RDC能够操作地提供所述输入/输出装置和所述远程处理器之间的通信，并且其中所述RDC还包括用于自主地驱动连接到所述I/O的输出装置的指令组。
2.如权利要求1所述的远程数据集中器，其中所述指令组包括用于所述输出装置的预定命令。
3.如权利要求1或2所述的远程数据集中器，其中所述指令组被配置为基于本地输入产生用于输出装置的命令。
4.如权利要求3所述的远程数据集中器，其中所述指令组被配置为将由所述远程处理器产生的命令与所述本地输入相比较，并且如果所述本地输入和所述远程命令一致，产生用于所述输出装置的命令。
5.如前述权利要求的任一项所述的远程数据集中器，所述指令组配置为基于优先于从远程处理器接收到的远程命令的本地产生或者存储的命令来自主地驱动输出装置。
6.如前述权利要求的任一项所述的远程数据集中器，所述指令组配置为在所述远程命令丢失时基于本地产生或者存储的命令来自主地驱动输出装置。
7.如前述权利要求的任一项所述的远程数据集中器，其中所述指令组经由所述RDC中的配置表在可重构的软件中被定义。
8.一种航空电子网络，其包括根据前述权利要求的任一项所述的远程数据集中器、经由网络被连接到所述远程数据集中器的网络接口的远程处理器，以及被连接到所述远程数据集中器的输入/输出接口的输出装置。
9.如权利要求8所述的航空电子网络，还包括经由所述网络被连接到所述远程处理器的输入装置。
10.如权利要求9所述的航空电子网络，其中所述输入装置通过所述远程数据集中器被连接到所述网络。
11.一种包括权利要求1到7的任一项所述的远程数据集中器的飞行器。
12.一种包括权利要求8到10的任一项所述的航空电子网络的飞行器。
13.一种操作航空电子网络中的远程数据集中器(RDC)的方法，所述远程数据集中器包括输入/输出接口(I/O)和网络接口，所述远程数据集中器的输入/输出接口被连接到输出装置，所述远程数据集中器的网络接口经由网络连接到远程处理器，其中所述远程数据集中器能够操作地提供所述输入/输出装置和所述远程处理器之间的通信，所述方法包括使用存储在远程数据集中器中的指令组以自主地驱动所述输出装置。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述指令组将由所述远程处理器产生的命令与所述本地输入相比较，并且如果所述本地输入和所述远程命令一致，则产生用于输出装置的命令。
15.如权利要求13或14所述的方法，还包括基于优先于从远程处理器接收到的远程命令的本地产生或者存储的命令来自主地驱动输出装置。
16.如权利要求13到15的任一项所述的方法，还包括在所述远程命令丢失时基于本地产生的或存储的命令来自主地驱动输出装置。
17.如权利要求13到16的任一项所述的方法，还包括根据存储在所述远程数据集中器中的预定命令来自主地驱动所述输出装置。
18.如权利要求13到17的任一项所述的方法，还包括根据由所述远程数据集中器基于本地输入所产生的命令来自主地驱动所述输出装置。
19.如权利要求19所述的方法，其中所述远程数据集中器通过询问配置表来产生所述命令，并且根据输入信号来选择用于所述输出装置的所述预定状态中的一个，所述配置表存储用于所述输出装置的一个或更多个预定状态。
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