CN112565329A - 用于将数据导向到飞行器中的分布式设备的设备，系统和方法 - Google Patents

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布莱恩·T·克拉克
万森斯·加纳帕西
马修·B·彭宁格
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Abstract

公开了用于将数据导向到飞行器中的分布式设备的设备，系统和方法。数据导向系统包括飞行器和通信地联接到控制单元的装置。飞行器包括控制单元和一个或多个分布式模块。控制单元被构造为经由发动机控制总线与一个或多个分布式模块中的每一个通信。控制单元被构造为经由以太网连接从装置接收以太网数据包，将以太网数据包的协议转换为发动机控制总线的协议，识别以太网数据包中的IP地址，以及基于IP地址和转换后的协议，将以太网数据包的数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个。

Description

用于将数据导向到飞行器中的分布式设备的设备，系统和 方法
技术领域
本公开涉及用于将数据导向到分布式设备的设备，系统和方法，并且更具体地，涉及用于经由以太网连接和发动机控制总线将数据从地面支持装置导向到一个或多个分布式控制模块的设备，系统和方法。
背景技术
飞行器部件，特别是飞行器发动机，可以结合感测与飞行器部件有关的各种状况的多个传感器，软件可以使用这些传感器实时检测，诊断或预测问题和/或故障，即使飞行器正在操作(例如飞行)。当获得关于飞行器部件的操作的更多信息时，频繁地更新这种软件，使得该软件在每次连续更新的诊断或预测问题和/或故障中变得更加准确。
当前，软件更新不能自动地被推送到飞行器(或其部件)或通信地联接到飞行器的计算机系统。而是，软件由制造商提供在物理介质上，并且仅在接收到相应的服务公告并测试软件时，才由操作员或服务中心安装。这样，飞行器(或其部件)并不总是安装最新的软件。为了更新用于飞行器中的多个设备或多个处理系统的软件，多个设备或多个处理系统中的每一个都需要专用的以太网连接，以与提供软件更新的外部设备进行通信。
因此，需要一种数据导向系统，该数据导向系统允许通过经由数据总线将数据导向到分布式设备，从而利用具有外部数据加载器的单个以太网连接为飞行器中的多个分布式设备进行软件更新。
发明内容
在一个实施例中，数据导向系统包括飞行器和通信地联接到控制单元的装置。飞行器包括控制单元和一个或多个分布式模块。控制单元被构造为经由发动机控制总线与一个或多个分布式模块中的每一个分布式模块通信。控制单元被构造为：经由以太网连接从装置接收以太网数据包；将以太网数据包的协议转换为发动机控制总线的协议；识别以太网数据包中的IP地址；基于IP地址和转换后的协议，将以太网数据包的数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
在一个实施例中，一种用于飞行器的控制单元，该控制单元包括：一个或多个处理器；一个或多个数据库；一个或多个非暂时性存储器模块，该一个或多个非暂时性存储器模块通信地联接到一个或多个处理器，并存储机器可读指令，当机器可读指令被执行时，使一个或多个处理器进行以下操作：经由以太网连接从飞行器外部的装置接收以太网数据包；将以太网数据包的协议转换为发动机控制总线的协议，发动机控制总线建立在控制单元与一个或多个分布式模块之间；从以太网数据包中提取IP地址；基于IP地址和转换后的协议，将数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
在一个实施例中，一种用于为包括控制单元和一个或多个分布式模块的飞行器导向数据的方法，该方法包括：经由以太网连接从飞行器外部的装置接收数据；将数据的以太网协议转换为发动机控制总线的协议，发动机控制总线建立在控制单元和一个或多个分布式模块之间；从装置接收到的数据中提取IP地址；基于IP地址和转换后的协议，将数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
在参考附图考虑以下描述和所附权利要求时，本技术的这些和其他特征、特性，以及操作方法、结构的相关元件的功能、部件的组合、制造的经济性，将变得更加显而易见，所有这些形成本说明书的一部分，其中，在各个附图中，相同的附图标记表示相应的部件。然而，应当明确地理解，附图仅出于说明和描述的目的，并且不旨在作为对本发明的界限的限定。如说明书和权利要求书中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”，“一种”和“该”包括复数指代。
附图说明
图1示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的说明性数据导向系统；
图2描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的包括发动机控制系统和地面支持装置的功能框图；
图3描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的地面支持装置，控制单元，第一分布式模块和第二分布式模块之间的通信；
图4描绘了根据本文示出和描述的另一实施例的地面支持装置，控制单元，第一分布式模块和第二分布式模块之间的通信；和
图5描绘了根据本文示出和描述的另一实施例的地面支持装置，控制单元，第一分布式模块和第二分布式模块之间的通信。
具体实施方式
本公开大体涉及将数据导向到分布式设备，以向飞行器和/或其部件提供软件和/或软件更新的设备，系统和方法。参考图1和图2，单个设备(即控制单元200)经由以太网连接与地面支持装置(GSE)170通信。控制单元200通过第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230与分布式模块(诸如第一分布式模块240或第二分布式模块250)通信，以在对等构造中操作。第一发动机控制总线220和第二发动机控制总线230是飞行器中现有的发动机数据总线，用于在发动机上的分布式控制部件之间进行通信。控制单元200包括导向软件，该导向软件将协议从以太网转换为第一发动机控制总线220和第二发动机控制总线230的协议。
传统上，具有多个设备或带有内部多个处理系统的单个设备的发动机系统需要利用外部交换机布线到每个设备的专用以太网，以允许多个设备通过单个网络与地面支持装置通信。例如，一些发动机具有电子发动机控制(EEC)和发动机监视单元(EMU)。EEC和EMU中的每一个都具有以太网连接，并且可以使用数据加载器(例如，便携式维护访问终端(PMAT))进行重新编程，并分别进行监视。作为另一个示例，一些发动机具有带有内部振动和健康监视(VAHM)处理器的EEC。主处理器和VAHM处理器具有独立的以太网连接。通过将PMAT连接到相应的以太网连接，可以分别对每个处理器进行重新编程。只能监视主处理器。在所有这些情况下，发动机外重新编程和数据监视都需要分别连接到每个设备。
根据本公开，仅控制单元200具有以太网连接，并且分布式模块240和第二分布式模块250不具有以太网连接。在实施例中，发动机140上的单个设备(即控制单元200)直接与GSE 170通信。控制单元200的操作类似于将消息导向到分布式模块的以太网交换机。例如，控制单元200基于包括在从GSE 170接收的消息中的IP地址来识别以分布式模块240或第二分布式模块250为目的地的业务，并将该消息通过第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230导向到正确设备。就这一点而言，本公开使得能够使用相同的端口(例如，连续读/写端口，其余交互式命令端口，数据监视端口，以及参数模拟端口)对控制单元200和分布式模块240或第二分布式模块250进行业务分离。即使分布式模块240和第二分布式模块250没有以太网连接，控制单元200和分布式模块240或250的重新编程和数据上传/下载也可以根据相同的标准(例如，ARINC 615A和ARINC 675)来实施，因为控制单元200的导向软件将协议从一种格式(例如，以太网协议)转换为另一种格式(例如，发动机控制总线的协议)，使得数据可以通过以太网连接和发动机控制总线传输。因此，本公开使得能够通过GSE170使用相同的协议对控制单元200和分布式模块240或250进行数据监视。
图1描绘了根据各种实施例的用于将软件分发给飞行器130的说明性软件交付系统，大致由100表示。如图1所示，软件交付系统100通常包含经由网络联接的部件的互连性，该网络可以包括广域网(诸如因特网)，局域网(LAN)，移动通信网络，公共服务电话网络(PSTN)和/或其他网络，并且可以被构造为以电子方式连接部件。可以经由网络连接的说明性部件包括但不限于与飞行器130通信的地面系统120(例如，经由地面无线通信链路122和飞行器无线通信链路166)，以及地面支持装置170。
飞行器130通常包括机身132，机翼组件138和一个或多个发动机140。尽管图1将飞行器130描绘为具有两个机翼组件138的固定翼飞行器，每个机翼组件138上安装有一个发动机140(总共两个发动机140)，但是可以设想其他构造。例如，其他构造可以包括多于两个机翼组件138，多于两个发动机140(例如，三喷气发动机，四喷气发动机等)，不是安装至机翼组件138(例如，安装至机身，安装至机尾，安装至机头等)的发动机140，非固定翼飞行器(例如，旋翼飞行器)等。
如图1所示，飞行器130可以包括联接至机翼组件138和/或机身132的发动机140，定位在机身132中的驾驶舱134，以及从机身132向外延伸的机翼组件138。用于控制飞行器130的控制机构160包括在驾驶舱134中，并且可以由位于其中的飞行员操作。应当理解，本文所使用的术语“控制机构”是用于包含所有飞行器控制部件，特别是通常在驾驶舱134中发现的那些控制部件的通用术语。
使飞行器130能够正确操作的多个附加飞行器系统144，以及发动机控制系统136和具有飞行器无线通信链路166的通信系统同样可以包括在飞行器130中。附加飞行器系统144通常可以是实现对飞行器130的一个或多个部件的控制(例如，机舱压力控制，升降机控制，方向舵控制，襟翼控制，扰流板控制，起落架控制，热交换器控制等)的任何系统。在一些实施例中，飞行器130的航空电子设备可以被附加飞行器系统144中的一个或多个包围。飞行器无线通信链路166通常可以是现在已知或以后开发的任何空对地通信系统。飞行器无线通信链路166的说明性示例包括但不限于应答器，超高频(VHF)通信系统，飞行器通信寻址和报告系统(ACARS)，控制器-飞行员数据链路通信(CPDLC)系统，未来空中导航系统(FANS)等。发动机控制系统136可以可操作地联接到多个飞行器系统144和/或发动机140。尽管图1中描绘的实施例具体地涉及发动机控制系统136，但是应该理解，其他控制器也可以包括在飞行器130内，以控制与发动机140不特别相关的各种其他飞行器系统144。
发动机控制系统136通常包括用于控制每个发动机140的一个或多个部件，例如诊断计算机，安装在发动机140或飞行器130中的一个或多个上的与发动机有关的数字电子单元等。发动机控制系统136也可以被称为数字发动机控制系统。发动机控制系统内可与发动机控制系统136一起运行并且可能需要软件操作的说明性其他部件包括但不限于电子发动机控制(EEC)，电子发动机控制单元(EECU)，分布式控制模块(DCM)，数字发动机控制(DEC)，发动机监视单元(EMU)和发动机监视系统(EMSC)。这些部件中的任何一个使用的软件都可以是如本文所述分发的软件。
发动机控制系统136也可以与飞行器130的其他控制器连接。在实施例中，发动机控制系统136可以包括处理器162和/或包括非暂时性存储器的非暂时性存储器部件164。在一些实施例中，非暂时性存储器部件164可以包括随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，诸如盘，数字通用盘(DVD)，CD-ROM等，或这些类型存储器的任何适当组合。处理器162可以执行存储在非暂时性存储器部件164上的一个或多个编程指令，从而引起发动机控制系统136的操作。即，发动机控制系统136内的处理器162和非暂时性存储器部件164可操作，以执行本文关于发动机控制系统136所述的各种处理，包括操作飞行器130的各种部件(例如发动机140和/或其部件)，监视飞行器130的各种部件(例如，发动机140和/或其部件)的健康状况，监视飞行器130和/或其部件的操作，安装软件，安装软件更新，修改分布式明细表中的记录以指示软件已安装和/或更新，根据已安装和/或更新的软件执行处理等。
在一些实施例中，发动机控制系统136可以包括全权限数字发动机控制(FADEC)系统。这样的FADEC系统可以包括各种电子部件，一个或多个传感器和/或一个或多个控制每个发动机140的致动器。在特定实施例中，FADEC系统包括电子发动机控制系统(EEC)或发动机控制单元(ECU)，以及被构造为控制发动机140的性能的各个方面的一个或多个附加部件。FADEC系统通常具有对发动机140的操作参数的全权限，并且不能被手动覆盖。FADEC系统通常通过接收当前飞行状况的多个输入变量(包括但不限于空气密度，油门杆位置，发动机温度，发动机压力等)来起作用。输入被接收，分析并用于确定操作参数，例如但不限于燃料流量，定子轮叶位置，引气阀位置等。FADEC系统还可以控制发动机140的启动或重启。可以通过安装和/或更新软件(例如由本文描述的软件交付系统100分发的软件)来修改FADEC的操作参数。这样，可以以编程方式控制FADEC以确定发动机限制，接收发动机健康报告，接收发动机维护报告等，以在某些状况下采取某些措施和/或动作。
在一些实施例中，发动机控制系统136可以包括预测和健康监视(PHM)系统。这样的PHM系统可以包括各种电子部件，一个或多个传感器，和/或监视飞行器130中的一个或多个发动机系统的一个或多个致动器。在一些实施例中，PHM系统可以用于通过评估系统从其预期的正常操作状况偏离和/或退化的程度来预测部件的未来性能。这可以通过分析故障模式，检测磨损和老化的早期迹象以及检测故障状况来完成。这样的动作可以是数据驱动的，并且可以通过利用机器学习等来改进，以更准确地预测状况并确定潜在故障。这样，由PHM系统实施的软件可以经由本文所述的系统和方法连续更新，以使PHM系统更准确地感测和预测部件性能。
在一些实施例中，发动机控制系统136可以包括一个或多个编程指令，用于诊断和/或预测飞行器130中的一个或多个发动机系统故障。诊断和/或预测的故障可以包括但不限于部件的不正确操作，部件的故障，部件的未来故障的指示器等。如本文中所使用的，术语诊断是指在故障已经发生之后的确定并且与预测相反，预测是指使得在故障发生之前知道故障的前瞻性确定。除诊断以外，发动机控制系统136可以检测故障。
由发动机控制系统136运行(例如，由处理器162执行并存储在非暂时性存储器部件164中)的软件可以包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于承载或具有机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这种机器可读介质可以是任何可用的介质，其可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。通常，这种计算机程序可以包括具有进行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程，程序，对象，部件，数据结构，算法等。机器可执行指令，相关联的数据结构和程序表示用于执行如本文所公开的信息交换的程序代码的示例。机器可执行指令可以包括例如指令和数据，其使通用计算机，专用计算机或专用处理机器进行某些功能或一组功能。在一些实施例中，计算机程序产品可以由发动机控制系统136外部的部件提供并且被安装，以供发动机控制系统136使用。例如，计算机程序产品可以由地面支持装置170提供，如本文更详细地描述的。计算机程序产品通常可以经由从软件交付系统100的一个或多个部件(例如，地面支持装置170)接收的软件更新来更新，如本文更详细地描述的。发动机控制系统136通常通过安装更新来更新软件，使得该更新补充和/或覆盖用于计算机程序产品的现有程序代码的一个或多个部分。该软件更新可以允许计算机程序产品更准确地诊断和/或预测故障，提供最初未提供的附加功能等。
在实施例中，每个发动机140可包括风扇142和用于在发动机140的操作期间感测风扇142的各种特性的一个或多个传感器。一个或多个传感器的说明性示例包括但不限于风扇速度传感器152，温度传感器154和压力传感器156。风扇速度传感器152通常是测量发动机140内的风扇142的转速的传感器。温度传感器154可以是测量发动机140内的流体温度(例如，发动机空气温度)、发动机进气口位置处的流体(例如空气)的温度、压缩机内的流体(例如空气)的温度、涡轮内的流体(例如空气)的温度、燃烧室内的流体(例如空气)的温度、发动机排气口位置处的流体(例如空气)的温度、发动机内或周围的热交换器中使用的冷却流体和/或加热流体的温度等的传感器。压力传感器156可以是测量发动机140内和/或周围的各个位置中的流体压力(例如，空气压力)(例如发动机进气口处的流体压力(例如，空气压力)，压缩机内的流体压力(例如，空气压力)，涡轮内的流体压力(例如，空气压力)，燃烧室内的流体压力(例如，空气压力)，发动机排气口位置处的流体压力(例如，空气压力)等)的传感器。
在一些实施例中，每个发动机140可具有与其相关联的多个传感器(包括一个或多个风扇速度传感器152，一个或多个温度传感器154，和/或一个或多个压力传感器156)。即，可以使用一种以上相同类型的传感器来感测发动机140的特性(例如，用于同一发动机140的每个不同区域的传感器)。在一些实施例中，一个或多个传感器可用于感测一个以上发动机140的特性(例如，单个传感器可用于感测两个发动机140的特性)。在一些实施例中，发动机140可进一步包括本文未具体描述的附加部件，并且可包括与这种附加部件结合或构造成感测这种附加部件的一个或多个附加传感器。
在实施例中，每个传感器(包括但不限于风扇速度传感器152，温度传感器154和压力传感器156)可以通信地联接至飞行器130的一个或多个部件，使得为了确定，检测和/或预测故障，以及根据需要传感器信息的软件完成一个或多个其他动作的目的，从传感器传输与一个或多个感测到的特性有关的信号和/或数据。在图1所示的实施例中，如在各种传感器(例如，风扇速度传感器152，温度传感器154和压力传感器156)与飞行器系统144以及发动机控制系统136之间延伸的虚线所示，在一些实施例中，各种传感器可以通信地联接到飞行器系统144和/或发动机控制系统136。这样，各种传感器可以经由有线或无线通信地联接到飞行器系统144和/或发动机控制系统136，以将信号和/或数据传输到飞行器系统144和/或发动机控制系统136。
应该理解的是，飞行器130仅表示一个说明性实施例，其可以被构造为实施本文所述的设备，系统和方法的实施例或实施例的一部分。在操作期间，飞行器130(例如发动机控制系统136和/或另一部件)可以诊断或预测各种飞行器系统144中的一个或多个中的系统故障。作为非限制性示例，在飞行器130正在操作时，控制机构160可用于操作飞行器系统144中的一个或多个。各种传感器，包括但不限于风扇速度传感器152，温度传感器154和/或压力传感器156，可以输出与发动机140和/或其他飞行器系统144的各种特性有关的数据。发动机控制系统136可以利用来自控制机构160，风扇速度传感器152，温度传感器154，压力传感器156，各种飞行器系统144，一个或多个数据库的输入，和/或来自航空公司控制，飞行操作的信息等，来诊断，检测和/或预测航空公司维修人员可能不知道的故障。除其他事项外，发动机控制系统136可以在一段时间内分析由各种传感器(例如，风扇速度传感器152，温度传感器154，压力传感器156等)输出的数据，以确定发动机140和/或各种其他飞行器系统144的操作中的漂移，趋势，步骤或峰值。发动机控制系统136还可分析系统数据以确定历史压力，历史温度，飞行器130上的多个发动机140之间的压力差，飞行器130上的多个发动机140之间的温度差等，并基于此诊断，检测和/或预测发动机140和/或各种其他飞行器系统144中的故障。一旦已经诊断，检测和/或预测了故障，就可以在飞行器130上和/或在地面系统120处提供指示。可以预期，故障的诊断，检测和/或预测可以在飞行前检查期间完成，可以在飞行期间完成，可以在飞行后完成，或者可以在发生多个飞行之后完成。飞行器无线通信链路166和地面无线通信链路122可以传输数据，使得与故障有关的数据和/或信息可以从飞行器130传输出去。
尽管图1的实施例具体涉及飞行器130内的部件，但是本公开不限于此。即，关于飞行器130描绘的各种部件可以被结合在各种其他类型的飞行器内，并且可以以类似的方式起作用，以将新的软件和/或更新的软件递送和安装到本文所述的发动机控制系统136。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，本文关于飞行器130所描述的各种部件可以存在于船只，航天器等中。
仍参考图1，地面系统120通常是位于地面上的能够向飞行器130传输信号和/或从飞行器130接收信号的传输系统。也就是说，地面系统120可以包括无线地通信联接至飞行器无线通信链路166的地面无线通信链路122，以传输和/或接收信号和/或数据。在一些实施例中，地面系统120可以是空中交通管制(ATC)塔和/或其一个或多个部件或系统。因此，地面无线通信链路122可以是VHF通信系统，ACARS单元，CPDLC系统，FANS等。使用地面系统120和地面无线通信链路122，即使在飞行器130是空中飞行的情况下，图1的实施例中所描绘的各种非飞行器部件也可以通信地联接到飞行器130，从而当可能需要这种软件和/或软件更新时，允许按需传输软件和/或软件更新。然而，应理解，图1中描绘的实施例仅是说明性的。在其他实施例中，当在地面上时飞行器130可以通信地联接到软件交付系统100的各种其他部件，并且物理地联接到软件交付系统100的一个部件，例如地面支持装置170。
地面支持装置(GSE)170是用于支持和测试发动机控制系统136和/或飞行器102的其他部件的装置外部的装置。地面支持装置170被构造为在飞行期间向发动机控制系统136提供软件更新并下载由发动机控制系统136获得的数据。作为另一个非限制性示例，GSE170可以包括用于受限数据监视的生产支持装置，用于全面数据监视和更改可调参数的测试支持装置，以及用于系统和软件测试的集成测试台。在实施例中，GSE 170可以经由有线局域网或以太网连接到发动机控制系统136。GSE 170可以根据以太网协议与发动机控制系统136通信。GSE 170可以是便携式维护访问终端。GSE 170可以通过直接与控制单元200通信来测试飞行器的弹道模式。
图2描绘了根据本文示出和描绘的一个或多个实施例的包括发动机控制系统136和GSE 170的功能框图。发动机控制系统136包括控制单元200，以及分布式模块240和第二分布式模块250。分布式模块240和第二分布式模块250中的每一个被构造为控制发动机140的性能的各个方面。尽管所示实施例描绘了两个分布式模块240和250，但是应当理解，在其他实施例中，发动机控制系统136内可以包括任何数量的分布式模块。发动机控制系统136可以利用来自风扇速度传感器152，温度传感器154，压力传感器156等的输入来诊断，检测和/或预测故障。作为非限制性示例，发动机控制系统136可以在一段时间内分析由发动机传感器(例如，风扇速度传感器152，温度传感器154，压力传感器156等)输出的数据，以确定发动机140的操作中的漂移，趋势，步骤或峰值。
GSE 170可以包括一个或多个处理设备172，非暂时性存储器部件174和设备接口硬件176。本地接口178(诸如总线等)可以互连各种部件。
一个或多个处理设备172(诸如计算机处理单元(CPU))可以是GSE 170的中央处理单元，其进行计算和逻辑运算以执行程序。单独或与其他部件结合的一个或多个处理设备172是说明性处理设备，计算设备，处理器或其组合。一个或多个处理设备172可以包括被构造为接收和执行指令(诸如来自存储器部件174的指令)的任何处理部件。
存储器部件174可以被构造为易失性和/或非易失性计算机可读介质，并且因此可以包括随机存取存储器(包括SRAM，DRAM和/或其他类型的随机存取存储器)，只读存储器(ROM)，闪存，寄存器，光盘(CD)，数字多功能盘(DVD)和/或其他类型的存储部件。存储器部件174可以在其上包括一个或多个编程指令，当该指令由一个或多个处理设备172执行时，使一个或多个处理设备172完成各种处理，例如生成各种命令和/或消息并将其传输到本文关于图3-5描述的控制单元200。
存储器部件174可以包括存储器加载器，该存储器加载器被构造为在飞行期间向发动机控制系统136提供软件更新并下载由发动机控制系统136获得的数据。存储器加载器可以根据ARINC 615A和ARINC 675标准提供软件更新。ARINC 615A和ARINC 675标准指定了基于高速以太网的数据加载操作。ARINC 615A和ARINC 675标准限定了用于计划安装在飞行器上的机载数据加载器(ADL)、以及用于线路维护操作的便携式数据加载器(PDL)两者的协议。
在实施例中，设备接口硬件176可以是以太网连接器。设备接口硬件176可以经由以太网连接210(例如，光纤以太网电缆)连接到控制单元200的设备接口硬件165。GSE 170在飞行器130的外部，并且可以通过光纤以太网电缆连接到控制单元200。设备接口硬件176可以基于以太网协议向设备接口硬件165传输消息并从设备接口硬件165接收消息。
控制单元200可以包括一个或多个处理器162，非暂时性存储器部件164和设备接口硬件165。本地接口167(诸如总线等)可以互连各个部件。
在实施例中，设备接口硬件165可以是以太网连接器。设备接口硬件165可以经由以太网连接210(例如，光纤以太网电缆)连接到GSE 170的设备接口硬件176。
控制单元200的非暂时性存储器部件164可以存储导向软件，该导向软件被构造为将以太网数据包的协议转换为第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230的协议。例如，用于GSE 170和控制单元200之间的通信的以太网协议不同于用于第一发动机控制总线220和第二发动机控制总线230的协议。针对从GSE 170接收到的每个消息，导向软件将以太网协议转换为用于第一发动机控制总线220和第二发动机控制总线230中的一个的协议，使得可以根据转换后的协议，使用第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230将消息转发到第一分布式模块240或第二分布式模块250。第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230可以是串行数据总线，或发动机区域分布式互连网络(EADIN)总线。
控制单元200可以经由第一发动机控制总线220与第一分布式模块240通信，并且可以经由第二发动机控制总线230与第二分布式模块250通信。在一些实施例中，控制单元200可以经由单个发动机控制总线而不是两个分开的发动机控制总线与第一分布式模块240和第二分布式模块250两者通信。第一发动机控制总线220和第二发动机控制总线230使用与GSE 170和控制单元200之间的以太网通信中使用的协议不同的协议。具体地，第一发动机控制总线220和第二发动机控制总线230可以使用具有EADIN协议的RS-485来进行操作。EADIN基于汽车行业标准本地互连网络总线(LINbus)通信总线。EADIN在数据总线速率，物理层健壮性和数据完整性方面改进了标准LINbus规范。
在实施例中，控制单元200，第一分布式模块240和第二分布式模块250具有不同的专用IP地址，使得GSE 170将控制单元200，第一分布式模块240和第二分布式模块250识别为不同的设备。例如，控制单元200具有专用IP地址192.168.3.106，第一分布式模块240具有专用IP地址192.168.3.107，并且第二分布式模块250具有专用IP地址192.168.3.108。
可以使用多个端口来传输在GSE 170和控制单元200之间通信的消息。多个端口可以包括连续读/写端口(例如，端口2001)，其余交互式命令端口(例如，端口2002)，数据监视端口(例如，端口2003)和参数模拟端口(例如，端口2004)。连续读/写端口用于重复读取和写入存储器的命令。另外，来自第一分布式模块240或第二分布式模块250的数据可以经由控制单元200连续地提供给GSE 170。其余交互式命令端口用于单个命令读取或写入存储器，进行调整或更改访问权限。数据监视端口用于连续的输出数据流。例如，当GSE 170连接到控制单元200时，通常从控制单元200连续地提供数据。参数模拟端口用于传输参数模拟消息。参数模拟消息可以包括参数，例如压力，油屑，扭矩等。参数模拟消息提供在测试期间无法方便地生成的模拟输入。例如，如果发动机140中需要存在一定压力，扭矩，油屑等的状况以便测试发动机系统，则GSE 170可以将包括模拟输入的参数模拟消息提供给控制单位200。控制单元200然后可以经由参数模拟端口将参数模拟消息转发到第一分布式模块240和/或第二分布式模块250。
虽然在图2中未示出，但是应该理解，发动机控制系统136可以与飞行器130的其他部件通信。作为非限制性示例，在一些实施例中，发动机控制系统136可通信地联接至交流发电机，换向器螺线管和开关，发动机状况监视信号等。
图3描绘了根据本文示出和描绘的一个或多个实施例的GSE 170，控制单元200，第一分布式模块240和第二分布式模块250之间的通信。
在步骤310中，GSE 170根据以太网标准(例如ARINC 615A和ARINC 675标准)经由以太网连接210将消息传输到控制单元200。该消息可以是以太网数据包。以太网数据包可以包括在以太网数据包包头中的目的地IP地址。在该示例中，目的地IP地址是192.168.3.107，其对应于第一分布式模块240的IP地址。该消息可以包括上述连续读/写消息，交互式命令消息，数据监视消息和参数模拟消息中的一个或多个消息。在此示例中，该消息包括数据监视消息，并且该消息在2003的数据监视端口上传输。
在步骤320中，控制单元200从GSE 170接收消息，并将该消息的以太网协议转换为第一发动机控制总线220的协议(例如，EADIN协议)。在实施例中，存储在非暂时性存储器部件164中的导向软件将消息的以太网协议转换为第一发动机控制总线220的协议。控制单元200可以提取消息中包括的目的地IP地址，并且确定控制单元200是否需要将消息转发到第一分布式模块240和第二分布式模块250中的一个。
在步骤330中，控制单元200基于提取的IP地址和转换后的协议将消息导向到第一分布式模块240。在实施例中，控制单元200根据转换后的协议通过第一发动机控制总线220将消息导向到第一分布式模块240。因为控制单元200的导向软件将消息的协议从GSE 170转换为适当的数字数据总线的协议，所以控制单元200可以通过任何数字数据总线在发动机140上的分布式模块之间通信数据。
在步骤340中，第一分布式模块240可以将分布式模块数据传输到控制单元200。分布式模块数据可以包括来自各种传感器(包括风扇速度传感器152，温度传感器154和压力传感器156)的数据。在实施例中，控制单元200中的导向软件可以相对于分布式模块数据将第一发动机控制总线220的协议转换为以太网协议。在步骤350中，控制单元200根据以太网协议将分布式模块数据发送到GSE 170。
在本公开中，控制单元200通过第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230与第一分布式模块240或第二分布式模块250通信，以在对等构造中操作。控制单元200和第一分布式模块240或第二分布式模块250都需要通过以太网在生产和测试期间进行现场重新编程和数据监视。
根据本公开，仅控制单元200具有以太网连接，并且第一分布式模块240和第二分布式模块250不具有以太网连接。在实施例中，发动机140上的单个设备(即控制单元200)与GSE 170通信。控制单元200基于消息中包括的IP地址识别以第一分布式模块240或第二分布式模块250为目的地的业务，并将该消息通过第一发动机控制总线220或第二发动机控制总线230导向到正确设备。在这方面，本公开使得能够使用相同的端口(例如，连续读/写端口，其余交互式命令端口，数据监视端口和参数模拟端口)对控制单元200和第一分布式模块240或第二分布式模块250进行业务分离。即使第一分布式模块240和第二分布式模块250不具有以太网连接，控制单元200和第一分布式模块240或第二分布式模块250的重新编程和数据上传/下载也可以根据相同的标准(例如ARINC 615A和ARINC675)来实施，因为控制单元200的导向软件将协议从一种格式(例如，以太网协议)转换为另一种格式(例如，发动机控制总线的协议)。因此，本公开使得能够由GSE 170使用相同的协议对控制单元200和第一分布式模块240或第二分布式模块250进行数据监视。
图4描绘了根据本文示出和描绘的另一实施例的GSE 170，控制单元200，第一分布式模块240和第二分布式模块250之间的通信。
在步骤410中，GSE 170根据以太网标准(例如ARINC 615A和ARINC 675标准)经由以太网连接210将消息传输到控制单元200。该消息可以是以太网数据包。以太网数据包可以包括在以太网数据包包头中的目的地IP地址。在此示例中，目的地IP地址是192.168.3.108，其对应于第二分布式模块250的IP地址。该消息可以包括上述连续读/写消息，交互式命令消息，数据监视消息和参数模拟消息中的一个或多个消息。在此示例中，该消息包括连续读/写消息，并且该消息在2001的连续读/写端口上传输。
在步骤420中，控制单元200从GSE 170接收消息，并将该消息的以太网协议转换为第二发动机控制总线230的协议(例如，EADIN协议)。在实施例中，存储在控制单元200的非暂时性存储器部件164中的导向软件将消息的以太网协议转换为第二发动机控制总线230的协议。控制单元200可以提取消息中包括的目的地IP地址，并且确定控制单元200是否需要将消息转发到第一分布式模块240和第二分布式模块250中的一个。
在步骤430中，控制单元200基于提取的IP地址和转换后的协议将消息导向到第二分布式模块250。在实施例中，控制单元200根据转换后的协议通过第二发动机控制总线230将消息导向到第二分布式模块250。该消息可以包括软件更新，并且第二分布式模块250可以接收并安装消息中包括的软件更新。
图5描绘了根据本文示出和描述的另一实施例的GSE 170，控制单元200，第一分布式模块240和第二分布式模块250之间的通信。
在步骤510中，GSE 170根据以太网标准(例如ARINC 615A和ARINC 675标准)经由以太网连接210将消息传输到控制单元200。该消息可以是以太网数据包。每个以太网数据包可以包括目的地IP地址。在此示例中，以太网数据包中的一个具有目的地IP地址192.168.3.107，其对应于第一分布式模块240的IP地址。以太网数据包中的另一个具有目的地IP地址192.168.3.108，其对应于第二个分布式模块250的IP地址。该消息可以包括上述连续读/写消息，交互式命令消息，数据监视消息和参数模拟消息中的一个或多个消息。在此示例中，每个消息都包括参数模拟消息，并且该消息在2004的参数模拟端口上传输。
在步骤520中，控制单元200从GSE 170接收消息，并将消息的以太网协议转换为发动机控制总线的协议(例如，EADIN协议)。在实施例中，存储在非暂时性存储器部件164中的导向软件将一个消息的以太网协议转换为第一发动机控制总线220的协议，并且将另一消息的以太网协议转换为第二发动机控制总线230的协议。控制单元200可以提取每个消息中包括的目的地IP地址，并且确定控制单元200是否需要将消息转发到第一分布式模块240和第二分布式模块250中的一个。
在步骤530中，控制单元200基于提取的IP地址和转换后的协议将参数模拟消息导向到第一分布式模块240。在实施例中，控制单元200根据转换后的协议通过第一发动机控制总线220将参数模拟消息导向到第一分布式模块240。参数模拟消息可以包括诸如压力，油屑，扭矩等的参数。第一分布式模块240可以基于参数模拟消息中包括的参数来实施模拟测试。
在步骤540中，控制单元200基于提取的IP地址和转换后的协议将另一参数模拟消息导向到第二分布式模块250。在实施例中，控制单元200根据转换后的协议，通过第二发动机控制总线230将参数模拟消息导向到第二分布式模块250。参数模拟消息可以包括诸如压力，油屑，扭矩等的参数。第二分布式模块250可以基于参数模拟消息中包括的参数来实施模拟测试。
现在应当理解，本文所述的设备，系统和方法利用控制单元和现有发动机控制总线中的导向软件来将消息从地面支持装置导向至分布式控制模块。控制单元被构造为经由以太网连接从装置接收数据，将数据的以太网协议转换为发动机控制总线的协议，识别数据中的IP地址，并基于IP地址和转换后的协议将数据导向到一个或多个分布式模块中的一个。在这方面，本公开使得能够使用相同的端口(例如，连续读/写端口，其余交互式命令端口，数据监视端口和参数模拟端口)对控制单元和分布式模块进行业务分离。即使第一分布式模块和第二分布式模块没有以太网连接，控制单元和DMC的重新编程和数据上传/下载也可以根据相同的标准(例如，ARINC 615A和ARINC 675)来实施，因为控制单元的导向软件将协议从一种格式(例如，以太网协议)转换为另一种格式(例如，发动机控制总线的协议)。因此，本公开使得能够由GSE 170使用相同的协议对控制单元和分布式模块进行数据监视。
应当理解，尽管已经示出和描述了特定的飞行器，但是其他构造和/或飞行器(例如具有补充平移推力系统的高速复合旋翼飞行器，双反向旋转飞行器，同轴转子系统飞行器，涡轮螺旋桨飞行器，倾斜转子飞行器，倾斜翼飞行器，常规起降飞行器和其他涡轮驱动机器)也将从本公开中受益。
尽管本文已经示出和描述了特定的实施例，但是应该理解，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以做出各种其他改变和修改。此外，尽管本文已经描述了所要求保护的主题的各个方面，但是这些方面不需要结合使用。因此，所附权利要求旨在覆盖落入所要求保护的主题的范围内的所有这样的改变和修改。
本发明的进一步方面由以下条项的主题提供。
一种数据导向系统，包括：飞行器，该飞行器包括控制单元和一个或多个分布式模块；装置，该装置通信地联接到控制单元，其中，控制单元被构造为经由发动机控制总线与一个或多个分布式模块中的每一个分布式模块通信，并且控制单元被构造为：经由以太网连接从装置接收以太网数据包；将以太网数据包的协议转换为发动机控制总线的协议；识别以太网数据包中的IP地址；基于IP地址和转换后的协议，将以太网数据包的数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，控制单元和一个或多个分布式模块具有不同的IP地址。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，IP地址是一个或多个分布式模块中的一个分布式模块的专用IP地址。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，装置被构造为根据数据总线标准将数据传输到控制单元。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，一个或多个分布式模块包括第二分布式模块。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，一个或多个分布式模块包括在飞行器的发动机上的第一分布式模块，以及在飞行器的另一发动机上的第二分布式模块，并且装置被构造为通过与控制单元直接通信来测试飞行器的弹道模式。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，发动机控制总线是串行数据总线。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，数据包括读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息中的至少一个，并且读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息分配给不同的端口。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，一个或多个分布式模块包括被构造为读取压力传感器的压力子系统、用于预测和健康监视的发动机监视单元、以及智能传感器和致动器中的至少一个。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，装置是便携式维护访问终端。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，装置是地面支持装置，该地面支持装置包括被构造为将软件上传到控制单元并从控制单元下载数据的数据加载器、被构造为限制数据监视的生产支持装置、被构造为监视来自控制单元的数据并更改可调参数的测试支持装置、以及被构造为测试系统和软件的集成测试平台中的至少一个。
根据任何前述条项所述的数据导向系统，其中，一个或多个分布式模块不与装置具有以太网连接。
一种用于飞行器的控制单元，该控制单元包括：一个或多个处理器；一个或多个数据库；一个或多个非暂时性存储器模块，该一个或多个非暂时性存储器模块通信地联接到一个或多个处理器，并存储机器可读指令，当机器可读指令被执行时，使一个或多个处理器至少进行以下操作：经由以太网连接从飞行器外部的装置接收以太网数据包；将以太网数据包的协议转换为发动机控制总线的协议，发动机控制总线建立在控制单元与一个或多个分布式模块之间；从以太网数据包中提取IP地址；基于IP地址和转换后的协议，将数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
根据任何前述条项所述的控制单元，其中，控制单元和一个或多个分布式模块具有不同的专用IP地址。
根据任何前述条项所述的控制单元，其中，一个或多个分布式模块包括第二分布式模块。
根据任何前述条项所述的控制单元，其中，一个或多个分布式模块包括在飞行器的发动机上的第一分布式模块，以及在飞行器的另一发动机上的第二分布式模块，并且当一个或多个非暂时性存储器模块被执行时，响应于从装置接收到的指令，使一个或多个处理器测试飞行器的弹道模式。
根据任何前述条项所述的控制单元，其中，数据包括读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息中的至少一个，并且读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息分配给不同的端口。
一种用于为包括控制单元和一个或多个分布式模块的飞行器导向数据的方法，该方法包括：经由以太网连接从飞行器外部的装置接收以太网数据包；将以太网数据包的协议转换为发动机控制总线的协议，发动机控制总线建立在控制单元和一个或多个分布式模块之间；从装置接收到的以太网数据包中提取IP地址；基于IP地址和转换后的协议，将以太网数据包的数据通过发动机控制总线导向到一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
根据任何前述条项所述的方法，其中，控制单元和一个或多个分布式模块具有不同的专用IP地址。
根据任何前述条项所述的方法，其中，数据包括读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息中的至少一个，并且读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息分配给不同的端口。

Claims (10)

1.一种数据导向系统，其特征在于，包括：
飞行器，所述飞行器具有发动机，所述飞行器包括：
控制单元；和
一个或多个分布式模块；和
装置，所述装置通信地联接到所述控制单元，
其中，所述控制单元被构造为经由发动机控制总线与所述一个或多个分布式模块中的每一个分布式模块通信，并且
所述控制单元被构造为：
经由以太网连接从所述装置接收以太网数据包；
将所述以太网数据包的协议转换为所述发动机控制总线的协议；
识别所述以太网数据包中的IP地址；和
基于所述IP地址和转换后的协议，将所述以太网数据包的数据通过所述发动机控制总线导向到所述一个或多个分布式模块中的一个分布式模块。
2.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述控制单元和所述一个或多个分布式模块具有不同的IP地址。
3.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述IP地址是所述一个或多个分布式模块中的一个分布式模块的专用IP地址。
4.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述装置被构造为根据数据总线标准将所述数据传输到所述控制单元。
5.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述一个或多个分布式模块包括第二分布式模块。
6.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述一个或多个分布式模块包括在所述飞行器的所述发动机上的第一分布式模块，以及在所述飞行器的另一发动机上的第二分布式模块，并且
所述装置被构造为通过与所述控制单元直接通信来测试所述飞行器的弹道模式。
7.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述发动机控制总线是串行数据总线。
8.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述数据包括读取或写入消息，交互式命令消息，FADEC监视总线消息和参数模拟消息中的至少一个，并且
所述读取或写入消息，所述交互式命令消息，所述FADEC监视总线消息和所述参数模拟消息分配给不同的端口。
9.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述一个或多个分布式模块包括被构造为读取压力传感器的压力子系统、用于预测和健康监视的发动机监视单元、以及智能传感器和致动器中的至少一个。
10.根据权利要求1所述的数据导向系统，其特征在于，其中，所述装置是便携式维护访问终端。
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