CN103488136B - 飞机控制板组件系统及其系统架构 - Google Patents

Abstract

一种飞机控制板组件系统及其系统架构以及在飞机控制板组件系统中使用的控制板组件，能够简化布线难度，减少导线使用，降低线束重量，避免线束受到不必要的损伤，同时能够大幅提高控制板组件系统的系统可靠性。本发明的控制板组件系统的系统架构的特征是，多个控制板通过多通道CAN总线与照明系统控制板组件网关连接，在多个控制板中各自具有多个不同安全性等级要求的控制模块、多路彼此独立的电源模块以及多个彼此不同的数字信号处理器，根据不同安全性等级的控制模板，使用一路或多路电源模块对其进行供电，安全性等级较高的控制模块在多路电源模块中的一路电源模块发生故障时，能够切换使用另一路电源模块进行供电。

Description

飞机控制板组件系统及其系统架构

技术领域

本发明涉及一种飞机控制板组件系统及其系统架构，具体来说，涉及大型客机的CAN总线的飞机控制板组件系统及其系统架构。

背景技术

飞机的控制板组件系统是飞机与机组人员之间进行人机交互时的人机交互界面，机组人员通过操作控制板上的控制器件来实现对飞机各系统的操作指令。此外，控制板组件也为飞机飞行安全提供必要照明，并在飞机系统发生故障时给予机组人员视觉上的警告和警戒。

但是，在现有的控制板组件系统中，为了提供必要照明，需要采用集中式的调光控制盒通过硬线调光，并且同时将控制用的硬线拉到系统控制设备端，因此，使得这种类型的控制板组件中使用的导线很多，从而导致布线难度增加，同时线束的重量增加。另外，在对现有的控制板组件系统的维护过程中，也容易造成线束损伤，藉此，使得现有的控制板组件系统存在潜在的安全隐患，在飞机上，倘如存在潜在的安全隐患，随时有可能造成非常严重的事故。

因此，如何简化布线难度、降低线束重量、减少线束损伤的风险，同时增强系统的可靠性便成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种控制板组件系统及其系统架构，能够简化布线难度，减少导线使用，降低线束重量，避免线束受到不必要的损伤，同时能够大幅提高控制板组件系统的系统可靠性。

本发明的第一方面提供一种控制板组件系统的系统架构，所述控制板组件系统包括多个控制板和照明系统控制板组件网关，所述系统架构的特征是，所述多个控制板通过多通道CAN总线与所述照明系统控制板组件网关连接，在所述多个控制板中，各自具有多个不同安全性等级要求的控制模块、多路彼此独立的电源模块以及多个彼此不同的数字信号处理器，根据不同安全性等级的所述控制模板，使用一路或多路所述电源模块对其进行供电，其中，对不同安全性等级中、安全性等级较高的控制模块使用多路所述电源模块进行供电，对安全性等级较低的控制模块使用一路所述电源模块进行供电，安全性等级较高的所述控制模块在多路电源模块中的一路电源模块发生故障时，能够切换使用另一路电源模块进行供电。

本发明的第二方面的控制板组件系统的系统架构是在本发明的第一方面的控制板组件系统的系统架构的基础上，其特征是，所述多通道CAN总线是三通道CAN总线，所述多个不同安全性等级包括高、中、低三个安全性等级，在所述多个控制板中，各自具有三个彼此独立的电源模块以及三个彼此不同的数字信号处理器，使用一路所述电源模块对安全性等级为低的所述控制模块进行供电，使用两路所述电源模块对安全性等级为中的所述控制模块进行供电，使用三路所述电源模块对安全性等级为高的所述控制模块进行供电。

本发明的第三方面的控制板组件系统的系统架构是在本发明的第二方面的控制板组件系统的系统架构的基础上，其特征是，对安全性等级为低的所述控制模块供电的一个电源模块与对安全性等级为中的所述控制模板供电的两个电源模块彼此不同。

本发明的第四方面的控制板组件系统的系统架构是在本发明的第二方面的控制板组件系统的系统架构的基础上，其特征是，三个彼此独立的电源模块各自具有电源地线，三路电源地线通过电磁隔离模块连接。

本发明的第五方面的控制板组件系统的系统架构是在本发明的第一方面的控制板组件系统的系统架构的基础上，其特征是，所述系统架构能以不影响系统的其它部分的方式随时增加或减少节点。

本发明的第六方面提供一种使用本发明第一方面至第五方面中的任一方面的控制板组件系统的系统架构的控制板组件系统，其特征是，所述控制板组件系统包括顶部板区域控制板、遮光罩区域控制板、仪表板区域控制板以及中央操纵台区域控制板，所述中央操纵台区域控制板包括中央操纵台区域部分新研控制板和中央操纵台区域部分成品件控制板，顶部板区域控制板、遮光罩区域控制板、仪表板区域控制板及中央操纵台区域控制板的中央操纵台区域部分新研控制板通过三通道CAN总线型控制用总线与所述照明系统控制板组件网关连接，在所述三通道CAN总线型控制用总线中，所述控制板组件系统始终仅使用一条通道的控制用总线上的数据，但对其余通道的控制用总线进行监控，当所述照明系统控制板组件网关在一定刷新周期内没有收到来自该一条通道的控制用总线上的数据时，判定该一条通道的控制用总线失效，并同时采用另一条通道的控制用总线。

本发明的第七方面的控制板组件系统是在本发明的第六方面的控制板组件系统的基础上，其特征是，所述控制板组件系统还包括备用磁罗盘，所述照明系统控制板组件网关对备用磁罗盘提供单向的线性调光通道。

本发明的第八方面的控制板组件系统是在本发明的第七方面的控制板组件系统的基础上，其特征是，所述照明系统控制板组件网关对所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板及所述中央操纵台区域控制板提供单向的脉宽调制调光通道。

本发明的第九方面的控制板组件系统是在本发明的第六方面的控制板组件系统的基础上，其特征是，所述三通道CAN总线型控制用总线是双向的通道。

本发明的第十方面的控制板组件系统是在本发明的第六方面的控制板组件系统的基础上，其特征是，在所述照明系统控制板组件网关中，将从所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板及所述中央操纵台区域控制板的所述中央操纵台区域部分新研控制板接收到的信号进行内部数据协议的转换，转换后的信号被传输至航电系统网关，进而传输至航电系统，来自所述中央操纵台区域控制板的所述中央操纵台区域部分成品件控制板的信号被直接传输至所述航电系统网关，进而传输至所述航电系统。

本发明的第十一方面的控制板组件系统是在本发明的第十方面的控制板组件的基础上，其特征是，采用三个电连接器隔离三通道CAN总线，所述控制板组件系统中使用的控制板组件集成了调光和部分系统控制功能，并通过三通道CAN总线将所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板以及所述中央操纵台区域控制板的控制系统传递至所述照明系统控制板组件网关。

此外，根据本发明的控制板组件系统及其系统架构，由于照明系统控制板组件网关能够完成内部数据协议的转换(即，将A825格式信号转换为各个系统所需要的格式，例如A429等)，因此，与航电接口的总线可以采用CAN总线以外的总线。

此外，根据本发明的控制板组件系统的系统架构，通过分布式供电设计使得电源系统可以就近与控制板电连接，且对于安全性等级中等及较高的驱动模块，使用多个电源模块进行供电，因此，一个控制板组件的损坏不会导致整个系统功能失效。同时，内部与系统功能相关的控制和功能都采用三通道互为备份，因此，提高了系统的可靠性。

通过使用CAN总线的系统架构，能够减少导线的使用，并能减少导线重量。

附图说明

图1是示意表示本发明的控制板组件系统的外部结构的示意图。

图2是表示本发明的控制板组件系统的控制系统架构的图。

图3是表示在本发明的控制板组件系统内部的系统架构的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图3，对本发明的控制板组件系统的系统架构进行说明。

(控制板组件系统的整体布局)

图1是示意表示控制板组件系统1的示意图。

如图1所示，在大型客机的CAN总线型控制板组件系统1中，主要包括顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4、备用磁罗盘5及中央操纵台区域控制板6。

控制板组件分布在整个驾驶舱中，为了尽量减少导线长度、减轻导线重量，控制板组件的调光控制电源放置在飞机前驾驶舱的设备架顶部。

顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6各自具有多个控制板组件。

在控制板组件系统1中，控制板组件通过三通道CAN总线将顶部板区域控制板2的控制信号、遮光罩区域控制板3的控制信号、仪表板区域控制板4的控制信号及中央操纵台区域控制板6的控制信号传输至航电系统，进而发送到各个控制系统。

在中央操纵台上，存在部分没有CAN总线接口的控制板组件，上述控制板系统1也为上述没有CAN总线接口的控制板组件预留了脉宽调制(PWM)调光接口，以便对上述这种控制板提供PWM调光信号。

(控制板组件系统1及其系统架构)

参照图2、图3，对本发明的控制板组件系统1及其系统架构进行说明。

图2是表示本发明的控制板组件系统1的控制系统架构的图。图3是表示在本发明的控制板组件系统内部的系统架构的图。

参照图2，顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6分别具有多个控制板组件(例如，控制板2#1、控制板2#2、……、控制板2#N；控制板3#1、控制板3#2、……、控制板3#N等)。中央操纵台区域控制板6具有中央操纵台区域新研控制板6a和中央操纵台区域部分成品件控制板6b。

顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域新研控制板6a具有A、B、C三路独立的CAN总线接口，供电系统与控制模块独立。当顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域控制板6的各控制板组件接收到灯测试信号以及通过网关LSGW的来自各个系统的灯驱动信号后，控制板组件系统点亮相应指示灯，同时通过A、B、C三路独立的CAN总线格式将灯测试信号传输至照明系统控制板组件网关LSGW。

上述网关LSGW将调光旋钮的数字信号转换成部分成品件控制板调光用PWM信号，并将A825格式信号转换为各个系统所需要的格式，例如A429等。此外，上述网关LSGW将顶部板区域控制板2的控制信号、遮光罩区域控制板3的控制信号、仪表板区域控制板4的控制信号及中央操纵台区域控制板6的控制信号通过数字总线传输至航电系统。

具体来说，通过A、B、C三路独立的CAN总线传输到上述照明系统控制板组件的控制信号经由控制用总线D、E、F通道(AWG22)传输至航电系统网关AVSGW，并经由航电系统AFDX总线W传输至航电系统。

另外，对于备用磁罗盘5来说，照明系统控制板组件网关LSGW提供5V的线性调光通道P，以对备用磁罗盘5进行照明控制。

上述照明系统控制板组件网关LSGW与顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域新研控制板6a之间除了通过A、B、C三路独立的CAN总线双向连接之外，还单独为它们提供单向的PWM调光通道P来进行照明控制。

另外，中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域部分成品件控制板6b通过一路总线与航电系统网关AVSGW双向连接，并经由航电系统AFDX总线W传输至航电系统。虽然中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域部分成品件控制板6b与航电系统网关AVSGW连接，但上述照明系统控制板组件网关LSGW仍为中央操纵台区域部分成品件控制板6b提供单向的PWM调光通道P来进行照明控制。

在上述说明中，“双向连接”是指顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域新研控制板6a各自的控制信号均能通过控制用总线A、B、C传输至照明系统控制板组件网关LSGW，而当照明系统控制板组件网关LSGW接收到异常信号时，亦可通过控制用总线A、B、C将异常情况反馈给上述各控制板，并同时切换相应的控制用总线。

在上述说明中，“单向连接”是指由上述照明系统控制板组件网关LSGW将信号单向地传输至顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6(中央操纵台区域新研控制板6a和中央操纵台区域部分成品件控制板6b)来进行照明控制。

以图3为例，对本发明的控制板组件系统内部的系统架构进行说明。控制板组件系统采用了A、B、C三路CAN总线冗余系统。为了使得这三路CAN总线之间不受相互间的干扰，采用了三路独立的电源模块(电源模块#1、电源模块#2、电源模块#3)对三个数字信号处理器(数字信号处理器#1、数字信号处理器#2、数字信号处理器#3)供电。

三路电源地线(地信号1、地信号2、地信号3)通过电磁隔离模块连接，保证了各电源模块间不会受到来自电路回路地线的干扰。

例如，图3中的导光板驱动模块属于照明系统功能，其安全性等级较低，指示灯驱动模块属于指示记录的功能，安全性等级中等，数字信号控制开关、旋钮触点属于全机的控制功能，其安全性等级较高。

考虑到飞机系统功能对安全性等级的要求，采用一路电源模块(如图3中的实线(例如，电源模块#1))给低安全性等级的导光板驱动模块供电，采用两路电源模块(如图3中的划线(例如，电源模块#2、电源模块#3))给安全性等级中等的指示灯驱动模块供电，采用三路电源模块(如图3中的点线(例如，电源模块#1、电源模块#2、电源模块#3))给数字信号控制开关、旋钮触点供电。

为了避免不同总线信息上的冲突以及不一致的问题，控制板组件系统1仅使用一条总线上的数据(例如，CAN总线通道A的数据)。但是，在图2所示的照明系统控制板组件网关LSGW在接收通道A中的数据的同时，对CAN总线通道B和通道C的数据进行监测。

当照明系统控制板组件网关LSGW在例如五个刷新周期内没有收到来自通道A的数据后，照明系统控制板组件网关LSGW便判定CAN总线通道A失效。此时，照明系统控制板组件网关LSGW便将发送数据至顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域部分成品件控制板6b，来通知各控制板CAN总线通道A已失效。

接着，各控制板中的各自的控制板组件便切换为接收CAN总线通道B的数据，当CAN总线通道B失效时，照明系统控制板组件网关LSGW重新执行上述步骤，切换为接收CAN总线通道C的数据。

另外，照明系统控制板组件网关LSGW与航电系统网关AVSGW连接的总线也是采用同样的方式进行数据传输。

通过如上所述构成，能够保证飞机各系统功能的安全性等级要求，从而满足飞机对系统的功能安全性等级要求。

另外，基于CAN总线架构的特点，在总线通道与模拟调光通道上随时可以增加控制板组件，对系统其它部分不产生影响，且系统设计保留了部分模拟调光接口，可以支持模拟调光节点的扩展。

此外，根据本发明的控制板组件系统及其系统架构，由于照明系统控制板组件网关LSGW能够完成内部数据协议的转换(即，将A825格式信号转换为各个系统所需要的格式，例如A429等)，因此，与航电接口的总线可以采用CAN总线以外的总线。

此外，根据本发明的控制板组件系统的系统架构，通过分布式供电设计使得电源系统可以就近与控制板电连接，且对于安全性等级中等及较高的驱动模块，使用多个电源模块进行供电，因此，一个控制板组件的损坏不会导致整个系统功能失效。同时，内部与系统功能相关的控制和功能都采用三通道互为备份，因此，提高了系统的可靠性。

通过使用CAN总线的系统架构，能够减少导线的使用，并能减少导线重量。

熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。

例如，在本实施方式中，系统架构采用的是A、B、C三通道的CAN总线接口，但本发明不局限于此，也可以采用双通道或四通道以上的CAN总线结构，只要能够应对不同安全性等级要求，则可根据实际情况采用多通道的CAN总线接口。

例如，在本实施方式中，顶部板区域控制板2、遮光罩区域控制板3、仪表板区域控制板4及中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域新研控制板6a与照明系统控制板组件网关LSGW通过CAN总线连接，但本发明不局限于此，还可以根据需要增加或减少所要连接的控制板。

例如，在本实施方式中，中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域成品件控制板6b与航电系统网关AVSGW单通道连接，但本发明不局限于此，也可以在对中央操纵台区域成品件控制板6b进行适当设计后，与航电系统网关AVSGW多通道连接，另外，还可以在进一步设计后，通过CAN总线与照明系统控制板组件网关LSGW连接。

例如，在本实施方式中，中央操纵台区域控制板6的中央操纵台区域成品件控制板6b是通过照明系统控制板组件网关LSGW通过PWM调光通道进行照明控制，但本发明不局限于此，也可以通过其它的照明控制方式对中央操纵台区域部分成品件控制板进行照明控制。

例如，在本实施方式中，(如图3中的实线(例如，电源模块#1))对低安全性等级的导光板驱动模块供电的电源模块#1与对安全性等级中等的指示灯驱动模块供电的电源模块#2、电源模块#3是不同的电源模块，这样能够有效降低因电源模块#1的故障而导致安全性等级中等的指示灯驱动模块失效的风险，但本发明不局限于此，也可以使对低安全性等级的导光板驱动模块供电的电源模块与对安全性等级中等的指示灯驱动模块供电的电源模块是具有一个共同的电源模块。

Claims (11)

1.一种飞机控制板组件系统的系统架构，所述飞机控制板组件系统包括照明系统控制板组件网关和多个控制板，所述系统架构的特征在于，

所述多个控制板通过多通道CAN总线与所述照明系统控制板组件网关连接，

在所述多个控制板中，各自具有多个不同安全性等级要求的控制模块、多路彼此独立的电源模块以及多个彼此不同类型的数字信号处理器，

根据不同安全性等级的所述控制模块，使用一路或多路所述电源模块对其进行供电，其中，对不同安全性等级中安全性等级较高的控制模块使用多路所述电源模块进行供电，对安全性等级较低的控制模块使用一路所述电源模块进行供电，

安全性等级较高的所述控制模块在多路电源模块中的一路电源模块发生故障时，能够切换使用另一路电源模块进行供电。

2.如权利要求1所述的飞机控制板组件系统的系统架构，其特征在于，

所述多通道CAN总线是三通道CAN总线，

所述多个不同安全性等级包括高、中、低三个安全性等级，

在所述多个控制板中，各自具有三个彼此独立的电源模块以及三个彼此不同类型的数字信号处理器，

使用一路所述电源模块对安全性等级为低的所述控制模块进行供电，

使用两路所述电源模块对安全性等级为中的所述控制模块进行供电，

使用三路所述电源模块对安全性等级为高的所述控制模块进行供电。

3.如权利要求2所述的飞机控制板组件系统的系统架构，其特征在于，

对安全性等级为低的所述控制模块供电的一个电源模块与对安全性等级为中的所述控制模块供电的两个电源模块彼此不同。

4.如权利要求2所述的飞机控制板组件系统的系统架构，其特征在于，

三个彼此独立的电源模块各自具有电源地线，

三路电源地线通过电磁隔离模块连接。

5.如权利要求1所述飞机控制板组件系统的系统架构，其特征在于，

所述系统架构能以不影响系统的其它部分的方式随时增加或减少节点。

6.一种飞机控制板组件系统，使用权利要求1至5中任一项所述的飞机控制板组件系统的系统架构，其特征在于，

所述飞机控制板组件系统包括顶部板区域控制板、遮光罩区域控制板、仪表板区域控制板以及中央操纵台区域控制板，

所述中央操纵台区域控制板包括中央操纵台区域部分新研控制板和中央操纵台区域部分成品件控制板，

顶部板区域控制板、遮光罩区域控制板、仪表板区域控制板及中央操纵台区域控制板的中央操纵台区域部分新研控制板通过三通道CAN总线与所述照明系统控制板组件网关连接，

所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板及所述中央操纵台区域控制板的中央操纵台区域部分新研控制板具有：三个安全性等级要求的控制模块；以及三路彼此独立的电源模块，

利用三路电源模块使所述三通道CAN总线的各条通道的控制用总线上的数据传输不受相互间干扰，

在所述三通道CAN总线中，所述飞机控制板组件系统始终仅使用一条通道的控制用总线上的数据，但对其余通道的控制用总线进行监控，

当所述照明系统控制板组件网关在一定刷新周期内没有收到来自该一条通道的控制用总线上的数据、即当三路电源模块中的一路电源模块发生故障时，判定该一条通道的控制用总线失效，并且采用另一条通道的控制用总线的数据。

7.如权利要求6所述的飞机控制板组件系统，其特征在于，

所述飞机控制板组件系统还包括备用磁罗盘，

所述照明系统控制板组件网关对备用磁罗盘提供单向的线性调光通道。

8.如权利要求7所述的飞机控制板组件系统，其特征在于，

所述照明系统控制板组件网关对所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板及所述中央操纵台区域控制板提供单向的脉宽调制调光通道。

9.如权利要求6所述的飞机控制板组件系统，其特征在于，

所述三通道CAN总线是双向的通道。

10.如权利要求6所述的飞机控制板组件系统，其特征在于，

在所述照明系统控制板组件网关中，将从所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板及所述中央操纵台区域控制板的所述中央操纵台区域部分新研控制板接收到的信号进行内部数据协议的转换，

转换后的信号被传输至航电系统网关，进而传输至航电系统，

来自所述中央操纵台区域控制板的所述中央操纵台区域部分成品件控制板的信号被直接传输至所述航电系统网关，进而传输至所述航电系统。

11.如权利要求6所述的飞机控制板组件系统，其特征在于，

所述飞机控制板组件系统中使用的控制板组件集成了调光和部分系统控制功能，并通过三通道CAN总线将所述顶部板区域控制板、所述遮光罩区域控制板、所述仪表板区域控制板以及所述中央操纵台区域控制板的控制系统传递至所述照明系统控制板组件网关。