CN106569436A - 运载工具的集成功率分配、数据网络和控制结构 - Google Patents

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Abstract

提供一种运载工具的集成功率分配、数据网络和控制结构，其包括分布在该运载工具上的节点。每个节点包括功率分配(PD)部件以及数据收集和分配(DCD)部件。所述PD部件从所述节点外的源接收电功率，并且分配并控制提供给所述节点外的主动和被动电负载的电功率。所述PD部件包括配置为接收从所述节点外的源输入的电功率的电功率输入接口以及一个或多个功率控制模块。每个功率控制模块可以控制提供给向所述主动和被动电负载供应电功率的一个或多个电功率输出接口的电功率。所述DCD部件从所述节点外的数据源接收数据并且向所述节点外的数据使用方发送数据。

Description

运载工具的集成功率分配、数据网络和控制结构
技术领域
本发明的实施例一般涉及运载工具的集成功率分配、数据网络和控制结构，尤其涉及它们在飞机上的使用。
背景技术
飞机系统设计趋向于更高的集成度。例如，许多现代飞机包括具有分布式远程数据集中器(Remote Data Concentrators,RDCs)的数字数据网络，以接收和提供其源或终端用户附近的数据，在数字网络上，而不是在多个分立的信号线上，长距离地发送该数据。这可以减少飞机上所需的布线量。在另一个集成例子中，许多现代飞机使用集成控制器来控制传统上由多个分立的控制单元控制的多个飞机功能。这不仅降低飞机成本和重量，而且还降低制造和维护的复杂度。
另外，现代飞机典型地包括功率分配系统，该功率分配系统包括初级功率分配单元，初级功率分配单元向分布于飞机上的若干个次级功率分配单元提供连续的电功率。在该方法的一个例子中，称为模块化功率瓦(modular power tile,MPT)的装置接收一个或多个功率输入并且使用多个固态开关向多个终端用户进行次级功率分配。MPT位于飞机上靠近最终使用的电部件，以缩短所需的线路长度。MPT受内置或外部功率系统控制器和相关的软件控制。这样，传统上由从初级功率分配母线，到传统的电路断路器，到物理控制开关，到每个设备的各个线路供电的系统可以改为由附近的MPT供电，MPT由来自初级功率分配母线的馈线自供电并且被数字地控制。这消除了传统的电路断路器、许多传统开关以及大量的长距离小容量布线；降低重量以及制造和维护的复杂度。飞机上较少的线路还降低了飞机服役期间线路损坏的可能性，并且使得保护其余线束在降低重量和成本上更高效。
飞机数字数据网络、集成系统控制器和功率分配系统仍旧由多个子系统供应商相对孤立地开发。
希望进一步降低飞机的成本和重量以及制造和维护的复杂度。还希望通过增加修改系统功能而不改变系统的物理硬件的能力使飞机系统具有更长的寿命。此外，根据以下详细描述和所附权利要求并结合附图以及上述技术领域和背景技术，本发明的其他期望特征和特点将变得明显。
发明内容
所公开的实施例涉及包括集成功率分配、数据网络和控制结构的运载工具，如飞机。该集成功率分配、数据网络和控制结构包括位于所述运载工具上的多个主动和被动电负载、分布在所述运载工具上的多个数据元件以及多个节点。每个数据元件是数据源、数据使用方或者是数据源和数据使用方二者。在一个实施例中，每个节点包括功率分配(PD)部件以及数据收集和分配(DCD)部件。所述PD部件从所述节点外的至少一个源接收电功率，并且配置为向所述节点外的多个主动和被动电负载分配和控制所述电功率。在一个实施例中，所述PD部件包括配置为接收从所述节点外的源输入的电功率的电功率输入接口和一个或多个功率控制模块。每个功率控制模块可以控制提供给为所述主动和被动电负载提供功率的一个或多个电功率输出接口的电功率。所述DCD部件从所述节点外的数据源接收数据并且向所述节点外的数据使用方发送数据。
在一个实施例中，每个节点可以包括处理器模块和存储有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块处理由所述DCD部件接收到的数据，处理要由所述DCD部件发送的数据，并且经由所述DCD部件从所述节点外的数据源接收数据。所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，还可以使所述处理器模块命令向所述节点外的所述主动和被动电负载提供电功率的所述一个或多个功率控制模块。在一个实施方式中，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，可以使所述处理器模块将命令发送给向所述主动和被动电负载提供电功率的一个或多个功率控制模块，使得根据由所存储的计算机可执行指令的限定，以响应于经由所述DCD部件接收到的数据的方式，向所述主动和被动电负载提供功率或者停止向其提供(removed from)功率。
在一个实施例中，所述集成功率分配、数据网络和控制结构可以经由所述节点的DCD部件从由所述运载工具的操作者操作的控制装置接收命令，并且经由所述节点的DCD部件从数据源接收与所述运载工具的状态有关的数据。根据存储在所述节点中的所述计算机可执行指令所限定的，以响应于所述操作者的命令和所述运载工具的状态控制向所述主动和被动电负载提供的功率。在另一个实施例中，根据存储在所述节点中的计算机可执行指令所限定的，以响应于操作者的命令和所述运载工具的状态的所述多个主动和被动电负载的操作引起一个或多个功能被执行。
附图说明
下面结合附图描述本发明的实施例，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且
图1是根据所公开的实施例的一个非限制性实施方式的包括节点的飞机的立体图。
图2是示出根据所公开的实施例的一个非限制性实施方式的节点的框图。
图3和图4是示出根据所公开的实施例的分布式飞机系统平台的一个非限制性实施方式的不同方面的图，该平台可以设置在飞机中，使用节点构建集成功率分配、数据网络和控制结构。
具体实施方式
词语“示例性”在本文中使用时表示“作为例子、实例或图解”。以下详细描述在本质上仅是示例性的，并且不意图限制本发明或者本发明的应用和用途。在此作为“示例性”描述的任何实施例都不一定意味着比其他实施例更优选或更有利。在具体描述中描述的所有实施例都是示例性的实施例，用于使本领域的技术人员能够完成或使用本发明并且不限制由所附权利要求限定的本发明的范围。此外，也不意图受到前述技术领域、背景技术、发明内容或者以下描述中给出的明示或暗示的理论限制。
综述
在现代飞机中，数据网络和电功率分配系统是分离的。连接到数据网络和电功率分配系统的每个系统典型地包括其自己的控制器、专用硬件和软件。集成功率分配、数据网络和控制器功能允许减少需要安装在飞机上的分立电子单元的数量以及将它们相互连接所需的布线量。这允许降低飞机重量和成本并且减少设备占用的内部空间。
所公开的实施例涉及集成功率分配、数据网络和控制结构。该集成功率分配、数据网络和控制结构可以安装在运载工具中。在下面参照图1-4描述的一个示例性实施方式中，该运载工具是飞机；然而，应当理解，所公开的实施例可以在包括陆地运载工具(例如，汽车)、水上运载工具(例如，船艇、舰船、潜水艇)、空中运载工具(例如，直升飞机、靶机等)或者航天运载工具的任何其他类型运载工具中实施。另外，在一些实施方式中，所公开的实施例可以在诸如地面设施(例如，工业设施、电厂等)的其他设施中实施。
该飞机上布置有多个节点。每个节点是包括次级功率分配(SPD)部件以及数据收集和分配(DCD)部件的集成单元。这些部件可以安装在诸如模块化外壳的外壳内。该SPD部件可以从节点外的至少一个源接收电功率，并且可以向节点外的主动和被动电负载分配电功率。术语“主动电负载”在本文中使用时是指能够改变运载工具的物理状态的电负载。主动电负载的一些非限制性例子可以包括但不限于电动机、加热器、阀等。术语“被动电负载”在本文中使用时是指不能改变运载工具的物理状态的电负载。被动电负载的一些非限制性例子包括但不限于传感器、显示器、诸如指示灯的灯等。DCD部件可以从节点外的数据元件(作为数据源)接收数据，并且可以将数据传送给节点外的数据元件(作为数据使用方)。
根据所公开的实施例，提供一种诸如飞机等运载工具用的集成功率分配、数据网络和控制结构。该运载工具可以包括分布在该运载工具上的多个电负载和数据元件。每个数据元件是数据源、数据使用方或者数据源和数据使用方二者。该运载工具还包括至少一个电功率源。根据所公开的实施例，该集成功率分配、数据网络和控制结构可以包括分布在该运载工具上的一个或多个节点、初级和次级功率分配线以及一个或多个数字数据总线。每个初级功率分配线将特定的节点耦合到该节点外的至少一个电功率源。每个次级功率分配线将特定的节点连接到至少一个电负载。每个数字数据总线将特定的节点连接到一个或多个其他节点、一个或多个数据元件或者其他节点和数据元件的组合。
图1是根据一个示例性且非限制性实施方式的可在其中实施所公开的实施例的飞机100的视图。图1示出各种节点150可以位于飞机100上。图1意图示出节点的概念性表示，但是应当理解，节点150可以位于飞机上的任何地方。此外，节点150的数量和相对位置没有限制。换言之，在飞机100内可以包括任意数量的节点150，并且这些节点可以安装在飞机100上的任何地方。如下面参照图2-4描述的，节点150是可用来实现飞机100内的分布式飞机系统平台的可扩展的集成功率分配、数据网络和控制结构的部分。尽管图1中没有示出，飞机100还可以包括各种其他机载计算机、飞机仪表和附加控制系统，它们为了清楚而没有示出。现在参考图2至图4描述节点和飞机100的其他特征。作为初步的问题，需要指出，在图1、3和4中，各种初级功率源140、初级功率分配单元142、功率分配线145的部段、节点150、电负载160、数据元件170、数据总线180的部段以及开关190中的一些被示出为在飞机之外。然而，本领域的技术人员将会理解，该描述仅是说明性的，并且各种初级功率源140、初级功率分配单元142、功率分配线145的部段、节点150、电负载160、数据元件170、数据总线180的部段以及开关190实际上被集成在飞机各处并且在飞机内。
图2是示出根据所公开的实施例的示例性节点150的框图。
节点150是集成的多功能部件或单元。在该示例性实施例中，节点150包括：包含次级功率分配(SPD)部件的外壳205，SPD部件包括电功率输入接口210、高电压功率控制模块220、一个或多个电功率转换器模块230、低电压功率控制模块240；处理器模块250，其进行各种处理和控制功能；以及数据收集和分配(DCD)部件，其包括数字I/O接口模块260、模拟和离散I/O接口模块270以及高带宽数字网络I/O接口模块280。在一个实施例中，所述模块中的每一个可以是设备的多个分立部分，该多个分立部分不使用外壳205外的线路相互连接的。在另一个实施例中，所述模块中的每一个可以是安装在一个或多个电路板上的一个或多个电子部件。在此使用的节点的外壳可以是装入或包含节点的所有部件的单个容器，或者是被安装并相互连接的多个模块化容器。为了区分这两种实施方式，前者将被称为外壳，后者将被称为模块化外壳。各种DCD接口模块260、270、280中的每一个可以包括各种硬件和软件部件，它们为了清楚而没有被示出。
电功率输入接口210配置为耦合到电功率源。电功率输入接口210提供电功率，该电功率被节点150分配给位于节点150外并且在飞机上的消耗电功率的电负载。在该实施例中，电功率输入接口210向高电压功率控制模块220和电功率转换器模块230提供高电压DC电功率。尽管在该实施例中电功率输入接口210是接收高电压DC输入的单个电功率输入接口，但是应当理解，电功率输入接口210可以是不同的类型(例如，三相AC)或者包括来自不同的源的多个冗余电功率输入。
节点150用作次级功率分配(SPD)单元，其将电功率分配给位于节点外并且在该运载工具上的一个或多个电负载。如下面更详细描述的，节点150可以经由一个或多个电功率输入接口连接到一个或多个电功率源，并且经由一个或多个功率输出接口将电功率提供给消耗电功率的外部负载(例如，执行器、电动机等)。
处理器模块250可以代表至少一个计算机处理器和该计算机处理器内部或外部的相关计算机存储器。处理器模块250进行节点的计算和控制功能。在此使用的“计算机处理器”可以指任何类型的传统处理器、控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)或者状态机。可以使用单个计算机处理器或者不是单个单元的部分的多个计算机处理器来实现处理器模块。此外，处理器模块还可以包括单个集成电路，如微处理器，或者以合作方式完成处理器模块的功能的任何适当数量的多个计算机处理器或集成电路装置以及/或者电路板。因此，在所有实施例中处理器模块不一定都是作为单个离散单元来实施的，也可以使用分布于节点的多个所述计算机处理器来实施。应当理解，该计算机存储器可以是单一类型的存储器部件，或者它可以由多个不同类型的存储器部件构成。该存储器可以包括非易失性存储器(如ROM、闪速存储器等)、易失性存储器(如RAM)或者二者的某种组合。RAM可以是任何类型的适当的随机访问存储器，包括各种类型的动态随机访问存储器(DRAM)，如SDRAM，各种类型的静态RAM(SRAM)。该计算机存储器可以包含操作系统以及可以在处理器模块250加载和执行的功率控制程序、数据转换程序或者系统控制程序的可执行代码。
在本实施例中，处理器模块250配置为向高电压功率控制模块220和低电压功率控制模块240提供控制信号，控制每一个的电功率输出。处理器模块250产生控制信号(或“命令”)，该控制信号被输送给高电压功率控制模块220和低电压功率控制模块240，以控制电功率向位于飞机100上的各种设备或“负载”的分配(下面将参照图4更详细地描述)。在另一个实施例中，DCD接口接收由节点外的运载工具系统和子系统(例如，飞行控制计算机、飞行管理系统、由驾驶者或飞行员启动的控制输入装置)产生的控制信号，并且功率控制模块220和240中的一个或多个响应于这些外部控制信号向电负载提供电功率。
高电压功率控制模块220包括对各个电功率负载的多个电功率输出。在一个实施例中，可以使用固态功率控制器(Solid State Power Controller,SSPC)来实现高电压功率控制模块220。高电压功率控制模块220包括电功率控制元件，这些电功率控制元件能够响应于从处理器模块250接收到的控制信号接通或断开来自高电压功率控制模块220的每个电功率输出。这些控制信号在图2中用虚线示出。高电压功率控制模块220响应于来自处理器模块250的命令，控制高电压DC电功率向使用或需要高电压电功率的外部电负载的分配。尽管图2示出六个输出，但是应当理解，高电压功率控制模块220可以根据节点的特定实施方式的需要，包括任何数量的电功率输出。
如前文指出的，在本实施例中，电功率输入接口210还向电功率转换器模块230提供高电压DC电功率。电功率转换器模块230可以包括一个或多个电功率转换器，用于将经由电功率输入接口210接收到的输入转换为节点外的电负载使用的电功率的类型。在此使用的电功率转换器是指硬件，该硬件被设计为经由电功率接口接收电功率输入，并且转换该电功率输入以产生提供给一个或多个功率控制模块的电功率输出。该电功率输入可以是适合于分配并且能够被电功率转换器转换为由外部电负载使用的任何其他类型的电功率的任何类型的功率输入。在一个实施例中，电功率转换器可以改变电功率输入的特征，以产生具有不同特征的电功率输出。例如，电功率转换器可以改变电功率输入的波形，以产生具有不同波形的电功率输出。作为例子，在一个实施例中，电功率转换器可以将DC电功率输入转换为AC电功率输出，反之亦然。在另一个实施例中，电功率转换器可以将AC电功率输入的频率转换为具有不同频率的AC电功率输出。电功率转换器还可以改变电功率输入的电压，以产生具有不同(更高或更低)电压水平的电功率输出。
例如，在一个实施例中，电功率转换器模块230可以包括诸如变压器、整流器和滤波器的元件，用于将(从电功率输入接口210接收到的)高电压DC输入转换为较低的电功率。在图1中所示的实施例中，电功率转换器模块230可以包括降压变压器，以将(从电功率输入接口210接收到的)高电压DC输入转换为低电压DC输出。换言之，电功率转换器模块230可以将高电压DC电功率转换为较低电压DC电功率(例如，28伏DC)，并且将该较低电压DC电功率提供给每个低电压功率控制模块240。低电压功率控制模块240响应于来自处理器模块250的命令，控制该较低电压DC电功率向使用或需要低电压电功率的外部电负载的分配。
每个低电压功率控制模块240提供电功率控制元件，这些电功率控制元件能够响应于从处理器模块250接收到的控制信号(图2中由虚线示出)，接通或断开从低电压功率控制模块240输出的电功率。在一个实施例中，可以使用固态功率控制器(SSPC)来实现每个低电压功率控制模块240。每个低电压功率控制模块240可以包括向各个电功率负载的多个电功率输出。尽管图2的每个低电压电功率控制模块240示出六个输出，但是应当理解，每个低电压功率控制模块240可以根据节点150的特定实施方式的需要，包括一个以上的电功率输出。
另外，尽管图2中没有特别示出，但是在一些实施例中，电功率转换器模块230可以包括另外的电功率转换器，如逆变器，用于将从电功率输入接口210输入的高电压DC转换为AC电压(未示出)，然后该AC电压可被提供给AC功率控制模块(未示出)。这样，节点150可以将AC功率和DC功率二者分配给外部负载。相反地，在电功率输入接口210由AC功率供电的实施例中，电功率转换器230可以包括变压器整流器，以将高或低电压DC输出提供给高电压功率控制模块220和低电压功率控制模块240。
节点150还作为数据收集和分配单元。在每个节点的处理器模块250可以汇集通过数字、模拟和离散I/O接口模块260、270接收到的数据，可选择地处理该数据，然后通过高带宽数字网络接口模块280发送汇集的数据。节点150可以使用数字I/O接口模块260以及模拟和离散I/O接口模块270耦合到各种数据源(例如，传感器、控制输入装置和其他类型的设备)。然后节点150可以经由高带宽数字网络I/O接口模块280或者通过I/O接口模块260以及模拟和离散I/O接口模块270本身分配通过接口模块260、270接收到的数据。另外，每个处理器模块250还可以通过高带宽数字网络接口模块280接收数据，可选择地处理该数据，然后通过适当的数字、模拟和离散I/O接口模块260、270传输该数据，以在适当的总线上将该数据传输到预期的数据使用方(即，作为数据使用方的数据元件)。
数字I/O接口模块260从数据源或飞机设备接收符合数字总线标准如A429、CAN总线、MIL-STD-1553的数字数据。数字I/O接口模块260可以从数据源接收在数字总线上传输的数字输入信号，并且可以在数字总线上将数字输出信号传输到数据使用方。尽管数字I/O接口模块260被示出为单个块，但是应当理解，用块表示的数字I/O接口模块260可以包括一个或多个不同类型的数字I/O接口和相关硬件。
模拟和离散I/O接口模块270从数据源或者飞机设备接收离散和/或模拟数据。这种飞机设备的例子包括压力传感器、温度传感器、流量计、距离传感器或者开关等。模拟和离散I/O接口模块270可以被设计为接收一个或多个模拟输入信号和任何类型的离散输入数据。模拟和离散I/O接口模块270可以接收例如从热电偶传输来的模拟输入信号。模拟和离散I/O接口模块270可以接收例如从位置开关传输来的离散输入数据。模拟和离散I/O接口模块270还可以将模拟输出信号传输给各种类型的电控执行器，并且还可以将离散输出数据传输给螺线管、指示灯和其他低功率电装置。尽管模拟和离散I/O接口模块270被示出为单个块，但是应当理解，用块表示的模拟和离散I/O接口模块270可以包括一个或多个不同类型的模拟和离散I/O接口以及相关硬件。在一个实施例中，模拟和离散I/O接口模块270还可以包括相关的模拟-数字转换器(ADC)，用于将模拟输入信号和离散信号转换为数字格式，然后将数字信号传输给处理器模块250，使得该处理器不必进行该转换。类似地，在一些实施例中，模拟和离散I/O接口模块270还可以包括数字-模拟转换器(DAC)和输出驱动器，用于转换来自处理器模块250的数据以产生任何数量的模拟输出信号。
由节点150通过高带宽数字网络I/O接口模块280发送来的数据可以直接地或者使用网络开关路由到其他节点150(下面将参照图4更详细地描述)。
由节点150进行的数据转换可以由配置文件来限定，这些配置文件限定特定数据的数据源、该特定数据的数据使用方以及该特定数据在通过适当的接口模块发送到预期数据使用方之前需要如何处理和重新格式化的指令。
高带宽数字网络I/O接口模块280允许节点150直接或经由网络开关连接到其他节点150、集成模块航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)单元或者飞机上的其他电子设备。在图2中，高带宽数字网络I/O接口模块280被示出为单个块。然而，高带宽数字网络I/O接口模块280可以代表超过一个的高速网络接口和相关硬件。另外，在图2中，高带宽数字网络I/O接口模块280被示出为连接到专用输出线路。然而，在另一个实施例中，高带宽数字网络I/O接口模块可以使用连接到功率输入接口210的相同的一个或多个线路发送和接收信息(“通过电力线传输数据(data over power)”)。这样，高带宽数字网络I/O接口模块280包括被设计为通过总线(图2中未示出)传输数据的至少一个高带宽网络接口。根据本实施方式，高带宽数字网络I/O接口模块280可以被设计为根据一个或多个高带宽总线协议如Ethernet、A664、AFDX等进行通信。高带宽数字网络I/O接口模块280通过总线(图2中未示出)将集中的数据传输到网络开关、其他节点150(图2中未示出)或者节点150外的其他电子设备(图2中未示出)。高带宽数字网络I/O接口模块280还可以接收从网络开关、其他节点150或者节点150外的其他电子设备传输来的数据。
图3和图4是示出可以在飞机100中使用来提供分布式飞机系统平台的集成功率分配、数据网络和控制结构的不同方面的图。图3和图4是相同集成系统的视图，但是以分开的图示出，这些分开的图集中于作为集成功率分配、数据网络和控制结构的部分的节点150提供的不同特征。具体来说，图3是示出分布式飞机系统平台的功率分配方面的图，而图4是示出分布式飞机系统平台的数据网络方面的图。
图3是根据所公开的实施例的一个实施方式的飞机功率分配网络300的简化图。如图3中所示，飞机100包括右侧初级功率源(PPS)140-1、左侧初级功率源(PPS)140-2、右侧初级功率分配(PPD)单元142-1、左侧初级功率分配(PPD)单元142-2和部分在飞机上的节点150。
在本实施例中，每个PPS 140通过PPD单元142连接到分布于飞机上的多个节点150。每个PPS可以是节点外的任何初级电功率源，并且可以根据实施方式而变化。例如，在一个实施例中，可以使用恒频AC发电机来实施每个PPS。在另一个实施例中，可以使用变频AC发电机(例如，与发动机直接耦合使得频率随发动机速度而变化的发电机)来实现每个PPS。PPD单元142将PPS连接到多个次级功率分配(SPD)单元，包括节点150，并且可以另外包括切换或功率转换能力。因此，在一个实施例中，PPS输出的电功率可以是相对高电压AC电功率，其被直接发送到节点150并且被节点150中的电功率转换器模块230转换为DC电功率。在另一个实施例中，每个PPD单元可以包括AC-DC转换器，使得PPS输出的AC电功率可以被转换为分配给节点的相对高电压DC电功率。每个节点150经由将电功率输送给该节点的功率分配线145耦合到PPD单元142中的一个。在图1中所示的非限制性例子中，飞机100包括在飞机100的右侧的五个节点150-1...150-5和在飞机100的左侧的五个节点150-6...150-10。然而，本领域的技术人员将会理解，这仅是为了说明一个可能的实施方式，并且根据实施方式，飞机100可以包括任意配置的任意数量的节点150。
每个节点150耦合到至少一个电负载160。在图3中，电负载由小矩形代表并且附图标记为160。在此使用的电负载是指飞机上的消耗电功率的任何设备。这种设备的非限制性的例子包括电动机、执行器、阀、灯、加热器、传感器、显示器、机舱设施、厨房设施、计算机、处理器或者消耗电功率的任何其他装置、部件或单元。在图3中所示的非限制性例子中，飞机100包括代表飞机100的右侧的电负载160-1...160-11的十一个矩形和代表飞机100的左侧的电负载160-12...160-22的十一个矩形。然而，本领域的技术人员将会理解，这仅是为了说明一个可能的实施方式，并且根据实施方式，飞机100可以包括一个以上的电负载160。根据实施方式，节点150可被用于为飞机上的所有电负载160供电(如图3中所示)，或者只为这些电负载中的一部分供电，其余由传统方式供电。
图3示出每个节点150作为将电功率分配给至少一个电负载160的次级功率分配(SPD)单元。每个节点150能够将从PPD单元142接收到的电功率转换为可以由它耦合到的各个电负载160中的每一个使用的形式，并且能够控制电功率向这些个电负载160中的每一个的分配。例如，一些电负载可以消耗直流(DC)电功率，而其他电负载可以消耗交流(AC)电功率。例如，在一个非限制性实施方式中，一些电负载可被设计为接收较低的DC电功率(例如，28伏)，其他电负载可被设计为接收较高的DC电功率(例如，270伏)，而还有一些电负载可被设计为接收具有低电压或高电压(例如，115伏)的AC电功率。此外，对于被设计为接收AC电功率的电负载，频率可以不同。例如，一些电负载可能需要具有400赫兹频率的AC电功率，而其他电负载可能需要具有60赫兹频率的AC电功率。
如下面将要描述的，每个节点150中的处理器模块250可以承载逻辑，以进行各种各样的功能。作为一个功能的例子，处理器模块250可以监控提供给一个或多个电负载的电功率的电学特征(例如，电流、电压、频率)，并且基于该电学特征检测异常情况。这些异常情况的例子可以包括例如永久的或者间歇性的短路情况、异常电压情况，如过电压或者电压不足、异常电功率质量(例如，通过监控输入或输出波形、频率、相位、电流和/或电压来确定)以及/或者反映其他不希望的或者潜在不安全的情况的其他故障情况。
图4是根据所公开的实施例的一个非限制性实施方式的可以使用节点150实施的飞机数据网络400的简化框图。与描述电负载的图3类似，图4示出该飞机可以包括多个数据元件170(由分布于飞机上的小圆圈代表)、数据总线180和网络开关(SW)190。将会理解，图4中所示的实施方式是非限制性的，并且在其他实施方式中可以包括任意数量的节点150、数据元件170、数据总线180和网络开关190。在图4中所示的实施例中，网络开关190被示出为与节点分开的独特的或专用的装置。在该实施例中，网络开关190有效地作为集线器，是星形网络拓扑结构的一部分。图4代表一个特定的非线性的实施方式，其中分开地并且在节点150外实施网络开关190的切换功能。应当理解，在其他实施例中，可以使用每个节点内的处理器模块250实现网络开关190的切换功能。这允许节点形成其他网络拓扑结构，例如，网状、环状或者菊链状网络拓扑结构。
数据元件170可以代表节点外的数据源和/或数据使用方。一些数据元件是数据的源，但是不使用数据，一些数据元件是数据的使用方，但不是数据的源，而一些数据元件既是数据源又是数据使用方。数据源是发送数据的发送系统，而数据使用方是接收数据的接收系统。下面将更详细地讨论数据源和数据使用方。
在图4中所示的特定实施例中，每个节点150可以经由数据总线180可通信地耦合到至少一个网络开关190。每个网络开关190可以经由数据总线180可通信地耦合到节点150和/或其他网络开关190。数据总线180可以是高带宽数字总线，如符合ARINC-664的数字总线。术语“网络开关”可以指将两个以上的飞机系统(例如，节点或其他装置)连接在一起并且关于在这些系统之间传输的数据进行切换功能的网络化装置。网络开关接收进入的数据，确定其目的地，并且将处理后的数据沿着一路径转给其预期的目的地。这样，每个网络开关配置为：读取翻译后的数据，确定其目的地和到达该目的地的路径(例如，作为该数据的使用方的特定数据元件)，并且沿着一路径向适当的目的地路由该翻译后的数据。
每个节点150可以从作为数据源的任意数量的不同数据元件170接收进入的输入信号。换言之，每个节点150从作为数据源的任意数据元件170接收数据。不同的进入信号可以是各种形式(例如，离散、模拟、数字)。每个节点还可以经由数据总线180和网络开关190从其他节点接收进入信号，然后可以将该数据分配给作为数据使用方的任意数量的不同数据元件170。这样，每个节点150配置为能够从数据元件170接收数据并且将数据传输给其他数据元件170的数据收集和分配单元。在一个实施方式中，每个节点150可以“集中(concentrate)”从作为数据源的数据元件170接收到的数据，并且将集中后的数据经由数据总线180传输给网络开关190。然后网络开关190将数据路由到各目的地或端点。然后网络开关190将数据路由到与其耦合的其他节点150或者与其耦合的另一个网络开关190，使得数据沿着适当的路径移动到其目的地或者作为该数据的预期数据使用方的数据元件170。
因为从数据元件170接收到的数据可以具有各种不同形式(例如，离散、模拟、数字)，所以在一个实施例中，每个节点150可以在将输入数据输出之前将其从一种形式转换为另一种形式。例如，每个节点150可以从各种不同数据元件接收(离散、模拟或数字形式的)输入数据，并且可以处理并重新格式化该输入数据为一种或多种数据格式，使得可以通过一个或多个网络传输该数据。节点150可以作为协议转换器，该协议转换器可以将每个进入的网络协议(例如：EIA/TIA-232,EIA/TIA-422,EIA/TIA-485,ARINC 429,USB 2.0,ARINC-664,MIL-STD-1553,CAN总线,以太网)的进入的输入信号转换到不同的一个或多个协议用于重传。另外，每个节点150可以接收每个进入的网络协议的数据，并且在将该数据传输到作为数据使用方的各种数据元件之前将其转换回到这些数据元件可使用的各种形式(即，将网络数据翻译或重新格式化为连接到节点150的每个特定数据使用方元件所需的或者所使用的数据格式)。
数据元件
作为数据源的数据元件170可以包括例如惯性参考系统(IRS)、航姿参考系统(AHRS)、空气数据系统(ADS)、通信系统、全球定位系统(GPS)接收器、全球导航卫星系统(GNSS)接口、其他无线接口、传感器，如运动传感器、加速计、位置传感器、压力传感器、温度传感器、陀螺仪、磁罗盘、导航仪器传感器、速度传感器、角速度传感器、位置、角度、位移、距离、速度或加速度传感器(例如，加速计、倾斜计、位置传感器、位置开关、旋转编码器、分析器、旋转/线性变差式变压器、转速计等)、声传感器(例如，声响、麦克风、地震仪、加速计等)、振动传感器、照相机、雷达等。这些数据源提供的数据可以是离散数据、模拟数据或数字数据。
作为数据使用方的数据元件170可以包括例如航电系统、通信系统、导航系统、观测系统、监控系统、控制系统、控制面板、飞机飞行控制系统、防撞系统、飞机管理系统、雷达系统、显示器(例如，控制显示单元、多功能显示器(MFD)、备用显示器)、报警系统、用于控制飞机的控制表面(例如，副翼、升降舵、方向舵、扰流板、襟翼)的飞行控制计算机、发动机控制器、APU控制器以及用于接收数据的任何其他目的地接收系统。提供给数据使用方的数据可以是离散数据、模拟数据或数字数据。
在节点处理器模块执行的所承载的逻辑
每个节点150的处理器模块250可以承载用于进行多种不同功能的逻辑，这些功能传统上由传统上分布于运载工具上的专用控制器、单元和系统来进行。
当运载工具是飞机时，由该处理器进行的这些功能的非限制性例子包括：传统上在空气数据系统的一个或多个控制器承载的处理传感器数据；传统上在引气系统的一个或多个控制器承载的处理用于压力控制、温度控制、流量控制和过热检测的逻辑；传统上在防火系统的一个或多个控制器承载的处理用于火灾防护、检测和抑制的逻辑；传统上在起落架系统的起落架控制单元承载的处理用于起落架伸展和缩回、起落架位置指示和轮上重量检测的逻辑；传统上在环境控制系统(ECS)的一个或多个控制器承载的处理用于机舱环境控制(例如，温度、压力、通风、湿度)的逻辑；传统上在增压控制系统的一个或多个控制器承载的处理用于机舱增压控制的逻辑；传统上在防冰系统的一个或多个控制器承载的处理用于防冰或除冰的逻辑；传统上在发动机系统的一个或多个控制器承载的处理用于发动机控制和指示的逻辑；传统上在辅助功率单元系统的一个或多个控制器承载的处理用于辅助功率单元控制和指示的逻辑；传统上在前轮转向系统的一个或多个控制器承载的处理用于前轮转向的逻辑；传统上在燃料量指示系统的一个或多个控制器承载的处理用于燃料量和温度指示的逻辑；传统上在燃料分配系统的一个或多个控制器承载的处理用于燃料存储和分配控制的逻辑；传统上在飞行控制系统的一个或多个控制器承载的处理用于运载工具轨迹控制、自动运载工具轨迹控制或引导、自动运载工具速度控制或引导的逻辑以及用于控制初级或次级飞行控制表面的逻辑；传统上在高升力装置系统的一个或多个控制器承载的处理用于襟翼和缝翼控制的逻辑；传统上在导航系统的一个或多个控制器承载的处理用于导航数据收集和发送的逻辑；传统上在通信系统的一个或多个控制器承载的处理用于语音或数据通信以及通信数据收集和发送的逻辑；传统上在驾驶舱显示系统的一个或多个控制器承载的处理用于显示和报警的逻辑；传统上在内部或外部照明系统的一个或多个控制器承载的处理照明控制的逻辑；传统上在记录系统的一个或多个控制器承载的处理用于数据记录的逻辑；传统上在门系统的一个或多个控制器承载的处理用于门控制和位置指示的逻辑；传统上在氧气系统的一个或多个控制器承载的处理用于补充氧气存储、分配和量指示的逻辑；传统上在水和废物系统的一个或多个控制器承载的处理用于水存储、水分配、废物去除和废物存放的逻辑；传统上在电功率系统的一个或多个控制器承载的处理用于电功率产生和分配的逻辑；传统上在机舱管理系统的一个或多个控制器承载的处理用于厨房、厕所、娱乐系统、电动座椅、电动内部机舱门和其他机舱服务设施的逻辑；传统上在液压系统的一个或多个控制器承载的处理用于液压动力产生、分配和监控的逻辑；传统上在胎压监控系统的一个或多个控制器承载的处理用于胎压和温度监控的逻辑；传统上在制动控制系统的一个或多个控制器承载的处理用于制动控制的逻辑；或者传统上在飞机上的任何其他控制器或处理器执行的处理其他逻辑。
冗余
出于安全原因，飞机通常被设计为包括每个关键系统部件的两个以上的冗余版本。这包括冗余的功率分配系统、冗余的数据发送系统、用于将每个冗余发送系统耦合到对应的接收系统的初级数据网络的冗余版本以及冗余的接收系统。
在图4中，由于空间限制，示出了数据网络的一个非限制性实施方式。在该实施方式中，节点150-1至150-5、数据总线180-1和开关190-1、190-2是构成位于飞机100的左侧的第一数据网络的设备，而节点150-6至150-10、数据总线180-2和开关190-3、190-4是构成飞机100的右侧的第二数据网络的设备。根据该实施方式，可以有一个、两个或更多个数据网络，它们可以彼此相同、类似或完全不同。
在一个实施方式中，两个以上的数据网络可以进行彼此不同的功能。在这种实施方式中，这些数据网络仅是用于不同目的的不同数据网络。
在另一个实施方式中，两个以上的数据网络可以彼此相同，以在其中一个数据网络(或其部件)出现故障的情况下提供冗余措施。例如，如果构成飞机100的左侧的第一数据网络的节点150-1至节点150-5中的一个节点或者数据总线180-1的一部分或者开关190-1、190-2中的一个开关出现故障情况，但是第二数据网络没有出现故障情况，则第二数据网络仍能被使用，以完成与第一数据网络相同或等同功能。然而，在此情况下，可能会发生所有节点150或者所有开关190都出现共同模式的故障的情况(例如，意料之外的软件失灵或者共同的硬件故障)。
因此，在另外一个实施方式中，两个以上的数据网络在功能上可以彼此类似，以提供冗余，但是能够使用不同的硬件和/或软件来实施，使得这些数据网络可以通过不易发生共同模式故障的独立的路径来传输数据。进一步地说，为了降低共同模式故障的可能性，一个数据网络可以包括网络开关、数据总线和节点，它们与在另一个数据网络中实施的网络开关、数据总线和节点相比采用不同的硬件和/或软件。
此外，在一些实施方式中，更加复杂的数据网络可以提供额外的冗余。例如，在一个实施例中，飞机100上的每个网络包括额外的节点组、额外的数据总线和额外的开关，使得在飞机100的第一数据网络和第二数据网络内提供冗余的数据路径。例如，在一个实施方式中，可以在第一数据网络内和第二数据网络内提供分开的第二数据路径，从而为每个网络上的各种数据元件之间传输的数据提供分开的可供选择的路径。这样，可以有可供选择的通信路径(或者多个不同路径)，用于在数据元件(和作为数据源或使用该数据的任何其他系统)之间传输数据。
另外，这些替代通信路径可以是非类似的含义，即，每个路径可以包括不同的硬件和/或软件部件，它们非类似，但是仍以不同的方式进行类似的功能。该非类似性帮助确保每个路径中的模拟部件(例如，节点或网络开关)不一定遭受相同的故障模式或操作错误。这样，通过在每个路径上使用不同的硬件和/或软件，对应的部件不会遭受相同的故障模式(例如，软件失灵或者错误、硬件故障或者在验证测试中没有发现的软件或硬件设计错误)。这可以帮助降低和/或消除共同模式故障的风险。这样，例如，依赖于关键数据的飞机功能将具有该关键数据的至少两个源，并且这两个源中的每一个将通过不同的非类似路径传输该关键数据。
本领域的技术人员将会注意到，针对数据网络描述的相同的冗余考虑也适用于节点150的功率分配方面。还会注意到，针对飞机100给出的该非限制性的结构例子通过使用分开的左右两组节点150来提供功率和数据的冗余。其他结构可以使用不同数量和配置的节点150，以提供特定的应用所需的较少、类似或者更好的冗余。
结论
如上所述，多个节点可以分布在诸如飞机的运载工具上，并且可被用于构建单个集成系统平台，该单个集成系统平台能够进行分布式数据获取和发送、分布式和集中式控制处理以及功率分配和控制。例如，在飞机上，该节点网络可以代替模块化功率瓦(MPT)、远程数据集中器(RDC)、专用系统控制单元、模块化航电单元(MAU)以及以适合于应用的冗余水平同时提供第二功率分配、数据网络化和系统控制的当前多重数字网络。这样，在一些实施方式中，所公开的实施例可以允许用单一的高冗余、可扩展并且灵活的分布式飞机系统平台代替大多数或者全部系统控制器、中央计算机、数据集中装置和网络以及次级功率分配系统。结果，可以更高效地利用系统能力和资源，并且可以实现重量以及安装和维护的复杂度的显著降低。
另外，该分布式飞机系统平台通过将分布式控制和数据网络与功率分配和切换以及系统控制能力相结合来提高系统集成度。代替具有向分开的功率分配系统发信号的联合或集成控制器，该分布式系统平台集成了这些角色，消除了不必要的互连布线。
即使当远程处理和数据源不可利用时，该分布式系统平台由于增加了在本地实现功能的能力，所以还可以对局部损坏或故障具有较高的鲁棒性。这是由于该分布式系统平台包含分布于飞机上的数据输入/输出、功率分配和处理能力这一事实。
因为利用该系统结构可以消除布线和其他硬件部件，所以特别是对于较大的运载工具，可以显著降低系统重量，同时提高安全性、可靠性和使用寿命。该分布式系统平台还可以降低制造和维护成本。
本领域的技术人员将会进一步理解，结合在此公开的实施例描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路可以作为电子硬件、计算机软件或者二者的接合来实施。上文关于功能和/或逻辑块部件(或模块)描述了一些实施例和实施方式。然而，应当理解，这种块部件(或模块)可以用配置为进行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文关于各种说明性部件、块、模块、电路的功能对他们进行了一般性的描述。这种功能作为硬件还是作为软件来实施取决于对整个系统施加的特定应用和设计约束条件。对于每个特定应用，技术人员可以以各种方式实施所描述的功能，但是这种实施方式决定不应当被解释为偏离本发明的范围。例如，系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能。另外，本领域的技术人员将会理解，在此描述的实施例仅是示例性的实施方式。
结合在此公开的实施例描述的各种说明性的逻辑块、模块和电路可以用被设计为进行在此描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或者它们的组合来实施或进行。通用处理器可以是微处理器，但是作为选择，该处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以作为计算装置的组合来实施，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP核或者任何其他配置。
在此公开的实施例可以直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者二者的组合。软件模块可以存在于RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性的存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从该存储介质读取信息并且将信息写入该存储介质。作为选择，该存储介质可以与处理器一体化。处理器和存储介质可以存在于ASIC中。
在本文中，关系术语如第一和第二等只用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际关系或顺序。序数词如“第一”、“第二”、“第三”等仅表示多个中的不同个体，并且除非以权利要求语言特别限定，否则不暗示任何顺序或序列。任何权利要求中的文本的序列不暗示处理步骤必须根据该序列按时间或逻辑顺序进行，除非用权利要求的语言特别限定。在不偏离本发明的范围的情况下，处理步骤可以以任意互换，只要这种互换与权利要求语言不矛盾并且逻辑上不荒谬。
此外，根据上下文，在描述不同元件之间关系时使用的诸如“连接”或“耦合到”的词语不暗示必须在这些元件之间进行直接物理连接。例如，两个元件可以通过一个或多个附加元件物理地、电子地、逻辑地或者以任何其他适当方式相互连接。
尽管在以上详细描述中给出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变体。例如，尽管关于飞机描述了所公开的实施例，但是本领域的技术人员将会理解，所公开的实施例可以在其他类型的运载工具中实施，包括但不限于宇宙飞船、潜水艇、水面舰船、汽车、火车、摩托车等。还应当理解，所述一个或多个实施例仅是例子，并且不意图以任何方式限制本发明的范围、应用或者配置。相反，以上详细描述是为本领域的技术人员提供用于实施所述一个或多个示例性实施方式的方便路线图。应当理解，在不偏离所附权利要求及其法律等同物中给出的本发明的范围的情况下，可以在元件的功能和结构上进行各种变化。

Claims (20)

1.一种节点，其特征在于，包括：
功率分配部件，其配置为从所述节点外的至少一个源接收电功率，并且配置为分配并控制所述电功率给所述节点外的多个主动和被动电负载，所述功率分配部件包括：
电功率输入接口，其配置为接收从所述节点外的至少一个源输入的电功率；以及
一个或多个功率控制模块，其中每个功率控制模块配置为控制提供给一个或多个电功率输出接口的电功率，其中所述电功率输出接口配置为向所述多个主动和被动电负载提供电功率；以及
数据收集和分配部件，其配置为从所述节点外的数据源接收数据并且向所述节点外的数据使用方发送数据。
2.根据权利要求1所述的节点，其中所述数据收集和分配部件配置为接收在所述节点外产生的命令信号，并且其中每个功率控制模块配置为响应于所述命令信号控制电功率向所述主动和被动电负载的提供。
3.根据权利要求1所述的节点，其中所述功率分配部件还包括：
电功率转换器模块，其配置为经由所述电功率输入接口接收电功率输入，并且转换接收到的电功率的特征，以产生提供给一个或多个功率控制模块的电功率输出。
4.根据权利要求1所述的节点，其中所述功率分配部件和所述数据收集和分配部件分别配置为通过共同的接口接收电功率输入和接收或发送数据，使得一个或多个共同线路承载电功率将电功率运送给所述节点并且向或者从所述节点运送数据。
5.根据权利要求1所述的节点，还包括：
处理器模块；以及
非暂时性计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块：
命令所述一个或多个功率控制模块向所述节点外的所述一个或多个电负载提供电功率；并且
处理由所述数据收集和分配部件接收到的数据并且处理要由所述数据收集和分配部件发送的数据。
6.根据权利要求5所述的节点，其中所述处理器模块配置为：
经由所述数据收集和分配部件从所述节点外的数据源接收数据；并且
其中所述非暂时性计算机可读介质其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块：将命令发送给向所述一个或多个电负载提供电功率的一个或多个功率控制模块，使得按照所存储的计算机可执行指令的限定，响应于经由所述数据收集和分配部件接收到的数据，向或者停止向所述电负载提供电功率。
7.根据权利要求6所述的节点，其中所述非暂时性计算机可读介质其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块：
经由所述数据收集和分配部件向所述节点外的数据使用方发送信号，使得按照所存储的计算机可执行指令的限定，发送给所述节点外的数据使用方的信号响应于经由所述数据收集和分配部件接收到的数据。
8.根据权利要求6所述的节点，其中所述非暂时性计算机可读介质其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块：
检测到所述节点连接到功率源、数据源、数据使用方和电负载的不同组合时，允许所述节点根据所述节点所连接的功率源、数据源、数据使用方和电负载的组合，响应于经由所述数据收集和分配部件接收到的数据，向所述功率控制模块提供不同的命令。
9.一种运载工具，其特征在于，包括：
至少一个电功率源；
集成功率分配、数据网络和控制结构，其包括：
位于所述运载工具上的多个主动和被动电负载；
分布在所述运载工具上的多个数据元件，其中每个数据元件是数据源或数据使用方或者既是数据源又是数据使用方；
多个节点，其中每个节点包括：
功率分配部件，其配置为从所述节点外的至少一个电功率源接收电功率，其中所述功率分配部件配置为分配并控制所述电功率给所述节点外的所述多个主动和被动电负载，所述功率分配部件包括：
电功率输入接口，其配置为从所述节点外的所述至少一个源接收电功率输入；以及
一个或多个功率控制模块，其中每个功率控制模块配置为控制提供给一个或多个电功率输出接口的电功率，其中所述电功率输出接口配置为向所述多个主动和被动电负载提供电功率；以及
数据收集和分配部件，其配置为从所述节点外的数据源接收数据并且向所述节点外的数据使用方发送数据；以及
处理器模块；以及
非暂时性计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块：
命令所述一个或多个功率控制模块向所述节点外的所述主动和被动电负载提供电功率；
处理由所述数据收集和分配部件接收到的数据；
处理要由所述数据收集和分配部件发送的数据；以及
经由所述数据收集和分配部件从所述节点外的数据源接收数据；并且
其中所述非暂时性计算机可读介质其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块将命令发送给向所述主动和被动电负载提供电功率的一个或多个功率控制模块，使得按照所存储的计算机可执行指令的限定，以响应于经由所述数据收集和分配部件接收到的数据的方式，向或者停止向所述主动和被动电负载提供电功率；并且
其中所述集成功率分配、数据网络和控制结构配置为：
经由所述节点的所述数据收集和分配部件从所述运载工具操作者操作的控制装置接收命令；并且
经由所述节点的所述数据收集和分配部件从数据源接收与所述运载工具的状态有关的数据；并且
按照存储在所述节点中的所述计算机可执行指令的限定，响应于所述操作者的命令和所述运载工具的状态，控制提供给所述多个主动和被动电负载的电功率。
10.根据权利要求9所述的运载工具，其中所述多个主动和被动电负载按照存储在所述节点中的计算机可执行指令的限定，响应于操作者的命令和所述运载工具的状态的操作导致一个或多个功能被执行，所述功能包括：
传感器数据处理和分配；液压动力产生或分配控制；电功率产生或分配控制；燃料存储或分配控制或者燃料量指示；运载工具轨迹控制；自动运载工具轨迹控制或引导；自动运载工具速度控制或引导；运载工具加速或减速控制；显示或报警控制；数据记录；导航数据处理；语音或数据通信数据处理；火灾防护或抑制控制；环境控制；防冰或除冰控制；照明控制；补充氧气存储或分配控制；水存储或供应控制；废物去除或存放控制；辅助功率单元控制；门操作控制或者位置感测；发动机或电动机控制。
11.一种运载工具，其特征在于，包括：
至少一个电功率源；
集成功率分配、数据网络和控制结构，其包括：
位于所述运载工具上的多个主动和被动电负载；
分布在所述运载工具上的多个数据元件，其中每个数据元件是数据源或数据使用方或者既是数据源又是数据使用方；
多个节点，其中每个节点包括：
功率分配部件，其配置为从所述节点外的所述至少一个电功率源接收电功率，其中所述功率分配部件配置为分配并控制所述电功率给所述节点外的所述多个主动和被动电负载，所述功率分配部件包括：
电功率输入接口，其配置为从所述节点外的所述至少一个源接收电功率输入；以及
一个或多个功率控制模块，其中每个功率控制模块配置为控制提供给一个或多个电功率输出接口的电功率，其中所述电功率输出接口配置为向所述节点外的所述多个主动和被动电负载提供电功率；以及
数据收集和分配部件，其配置为从所述节点外的数据源接收数据并且向所述节点外的数据使用方发送数据。
12.根据权利要求11所述的运载工具，其中每个节点还包括：
处理器模块；以及
非暂时性计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，使所述处理器模块：
处理由所述数据收集和分配部件接收到的数据；处理要由所述数据收集和分配部件发送的数据；以及经由所述数据收集和分配部件从所述节点外的数据源接收数据。
13.根据权利要求12所述的运载工具，其中所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，还使所述处理器模块：
命令所述一个或多个功率控制模块向所述节点外的所述主动和被动电负载提供电功率。
14.根据权利要求13所述的运载工具，其中所述计算机可执行指令在被所述处理器模块执行时，还使所述处理器模块：
将命令发送给向所述主动和被动电负载提供电功率的一个或多个功率控制模块，使得按照所存储的计算机可执行指令的限定，以响应于经由所述数据收集和分配部件接收到的数据的方式，向或者停止向所述主动和被动电负载提供电功率。
15.根据权利要求11所述的运载工具，其中所述集成功率分配、数据网络和控制结构配置为：
经由所述节点的所述数据收集和分配部件从所述运载工具操作者操作的控制装置接收命令；并且
经由所述节点的所述数据收集和分配部件从数据源接收与所述运载工具的状态有关的数据；并且
按照存储在所述节点中的所述计算机可执行指令的限定，响应于所述操作者的命令和所述运载工具的状态，控制提供给所述多个主动和被动电负载的电功率。
16.根据权利要求11所述的运载工具，其中所述多个主动和被动电负载按照存储在所述节点中的计算机可执行指令的限定，响应于操作者的命令和所述运载工具的状态的操作导致一个或多个功能被执行。
17.根据权利要求16所述的运载工具，其中所述一个或多个功能包括：
传感器数据处理和分配；
液压动力产生或分配控制；
电功率产生或分配控制；以及
燃料存储或分配控制或者燃料量指示。
18.根据权利要求16所述的运载工具，其中所述一个或多个功能包括：
运载工具轨迹控制；
自动运载工具轨迹控制或引导；
自动运载工具速度控制或引导；
运载工具加速或减速控制；以及
发动机或电动机控制。
19.根据权利要求16所述的运载工具，其中所述一个或多个功能包括：
显示或报警控制；
数据记录；
导航数据处理；以及
语音或数据通信数据处理。
20.根据权利要求16所述的运载工具，其中所述一个或多个功能包括：
火灾防护或抑制控制；
环境控制；
防冰或除冰控制；
照明控制；
补充氧气存储或分配控制；
水存储或供应控制；
废物去除或存放控制；以及
门操作控制或者位置感测。
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