CN113535484B - 通过扩展型计算机实现rnp ar功能的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于在不更改飞机现有航电系统驻留功能的情况下通过扩展型计算机在飞机上实现RNP AR运行能力的系统与方法。驻留有扩展型RNP AR计算机的飞行管理系统及自动飞行功能模块可实现RNP AR功能。同时，扩展型RNP AR计算机能接收飞机现有航电系统的航电综合处理机柜数据，对数据进行同步处理及监控比较后输出至其他用户系统。该非相似性、多冗余设备的架构设计方法，不仅能实现飞机RNP AR功能的运行，还能解决共模问题，提高飞机安全性。

Description

通过扩展型计算机实现RNP AR功能的系统和方法

技术领域

本发明涉及飞机航电系统架构，尤其涉及驻留有扩展型RNP AR计算机的飞行管理系统。

背景技术

RNP AR是需要授权的所需导航性能（RNP AR， required navigationperformance with special aircrew and aircraft authorization required），指在一个指定的空域内运行的航空器在水平方向上（经纬度位置点）所需的导航精度，其水平精度警戒区域被限制在2倍RNP值以内。

RNP AR主要用于净空条件差、气象条件多变、通讯导航设施不够完善、飞行作业难度比较大的特殊机场，用以提供更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。

RNP AR是近十年发展的新技术，中国民航局在“局发明电[2011]321号”文对飞机RNP机载导航系统选装和改装性能提出了明确要求。因此，主机所对机载设备不满足要求的飞机应通过升级或改装获得RNP AR航班运行资格。

在现有技术中，主流机型在国外运行RNP AR的精度为RNP AR APCH=0.3 ， RNP ARMissed APCH=1.0，但国内运行RNP AR的精度为RNP AR APCH=0.3 ， RNP AR Missed APCH=0.3，该精度要求对航电系统相关的机载设备冗余度、安全性等方面提出了更高的要求。部分老旧机型综合技术实现、商务成本、进度周期等原因，在现有航电系统架构上实现高精度要求的RNP AR功能升级（软件更改）或改装（硬件更改）较为困难。

经检索，暂无通过扩展型RNP AR计算机来实现RNP AR运行能力的系统架构和方法的相关内容。因此，需要能够改进现有技术中的缺陷的系统和方法。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍将在以下具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明提出一种用于在不更改飞机现有航电系统驻留功能的情况下通过扩展型计算机在飞机上实现RNP AR运行能力的系统与方法。驻留有扩展型RNP AR计算机的飞行管理系统及自动飞行功能模块能够实现RNP AR功能。同时，扩展型RNP AR计算机能接收飞机现有航电系统的航电综合处理机柜数据，对数据进行同步处理及监控比较后输出至其他用户系统。该非相似性、多冗余设备的架构设计方法，不仅能实现飞机RNP AR功能的运行，还能解决共模问题，从而提高飞机安全性。

具体而言，在本发明的一个实施例中，提供了一种通过扩展型计算机实现RNP AR功能的方法，所述扩展型计算机包括RNP AR功能计算模块和数据处理模块，所述方法包括：

激活所述RNP AR功能计算模块的RNP AR功能；

对来自所述RNP AR功能计算模块的数据进行监控，其中：

如果检测到故障信号，则：

发出故障告警信号并断开所述RNP AR功能；以及

自动切换至对航电综合处理机柜数据进行处理和输出

如果未检测到故障信号，则：

通过所述RNP AR功能计算模块接收导航传感器数据并执行与所述RNP AR功能相关的指令计算；以及

将计算结果与所述航电综合处理机柜数据中的非所述RNP AR功能数据同步输出至所述扩展型计算机以外的系统。

在本发明的另一实施例中，提供了一种系统，所述系统包括实现上述通过扩展型计算机实现RNP AR功能的方法的装置。

在本发明的又一实施例中，提供了一种存储指令的计算机可读存储介质，这些指令在由处理器执行时使计算机执行上述通过扩展型计算机实现RNP AR功能的方法。

在结合附图研读了下文对本发明的具体示例性实施例的描述之后，本发明的其他方面、特征和实施例对于本领域普通技术人员将是明显的。尽管本发明的特征在以下可能是针对某些实施例和附图来讨论的，但本发明的全部实施例可包括本文所讨论的有利特征中的一个或多个。换言之，尽管可能讨论了一个或多个实施例具有某些有利特征，但也可以根据本文讨论的本发明的各种实施例使用此类特征中的一个或多个特征。以类似方式，尽管示例性实施例在下文可能是作为设备、系统或方法实施例进行讨论的，但是应当领会，此类示例性实施例可以在各种设备、系统、和方法中实现。

附图说明

为了能详细理解本公开的以上陈述的特征所用的方式，可参照各方面来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中阐示。然而应该注意，附图仅阐示了本公开的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为本描述可允许有其他等同有效的方面。

图1是根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机架构的示意性框图。

图2示出了根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机实现的RNP AR功能的示意图。

图3示出了根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机实现的RNP AR功能实现方法的流程图。

图4示出了根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机的数据处理机制的示意图。

具体实施方式

以下将参考形成本发明一部分并示出各具体示例性实施例的附图更详尽地描述各个实施例。然而，各实施例可以以许多不同的形式来实现，并且不应将其解释为限制此处所阐述的各实施例；相反地，提供这些实施例以使得本公开变得透彻和完整，并且将这些实施例的范围完全传达给本领域普通技术人员。各实施例可按照方法、系统或设备来实施。因此，这些实施例可采用硬件实现形式、全软件实现形式或者结合软件和硬件方面的实现形式。因此，以下具体实施方式并非是局限性的。

各流程图中的步骤可通过硬件（例如，处理器、引擎、存储器、电路）、软件（例如，操作系统、应用、驱动器、机器/处理器可执行指令）或其组合来执行。如本领域普通技术人员将理解的，各实施例中所涉及的方法可以包括比示出的更多或更少的步骤。

下文中将通过框图、数据流图以及方法流程图对本公开的各方面进行详细描述。

本发明提供了一种用于扩展型RNP AR计算机的系统架构和方法，并且本发明的基本原理框图如图1所示。

图1是根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机架构100的示意性框图。

在本发明的一个实施例中，扩展型RNP AR计算机架构100包括安装在飞行控制板上的RNP AR激活开关104、扩展型RNP AR计算机102、以及显示系统118和飞控系统120。扩展型RNP AR计算机102进一步包括RNP AR功能计算模块110以及包含数据监控组件114和数据同步输出组件116的数据处理模块112。

在本发明的另一个实施例中，数据处理模块112还包括数据接收和同步处理组件以及数据截取组件（为简明起见未在图1中示出）。

扩展型RNP AR计算机102通过RNP AR激活开关104来实现RNP AR功能的触发。如图1所述，扩展型RNP AR计算机102的激活按钮104安装于飞机的飞行控制板，从而使得飞行员能够通过按压RNP AR激活开关104来执行RNP AR进近。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，在RNP AR功能被激活之际，扩展型RNP AR计算机102接收导航传感器数据106以及航电综合处理机柜数据108，具体而言导航传感器数据106以及航电综合处理机柜数据108分别由扩展型RNP AR计算机102内的RNP AR功能计算模块110和数据处理模块112来接收，这些导入数据的接通是通过按压外部机械按钮104来实现的。

数据处理模块112进一步包括数据监控组件114和数据同步输出组件116。数据监控组件114负责对来自RNP AR功能计算模块110的数据进行监控，并且在未检测到故障信号时，扩展型RNP AR计算机102中的RNP AR功能计算模块110就基于接收到的导航传感器数据106来进行相关的指令计算，诸如执行与飞行管理系统以及自动飞行系统功能相关的计算。

随后，RNP AR功能计算模块110将计算结果传递至数据同步输出组件116以便于将相关计算结果和控制指令发送至飞机的其他系统，诸如显示系统118和飞控系统120。

数据处理模块112对扩展型RNP AR计算机102的数据以及所接收到的航电综合处理机柜数据108进行同步处理（经由数据接收和同步处理组件和数据截取组件），并通过数据同步输出组件116来将处理结果输出至显示系统118和飞控系统120。扩展型RNP AR计算机102的数据包括该数据处理模块102自身的数据以及来自RNP AR功能计算模块110的数据。

数据同步输出组件116还用于将来自RNP AR功能计算模块110的数据与来自数据处理模块112的经处理数据进行合并处理，以使得所生成的总线数据与航电综合处理机柜数据108的格式一致，以供发送至显示系统118和飞控系统120。

如果数据处理模块112中的数据监控组件114在来自RNP AR功能计算模块110的数据中检测到故障信号，则直接向数据同步输出组件116和显示系统118发出故障告警信息，并自动断开RNP AR功能。

当数据处理模块112中的数据同步输出组件116接收到数据监控组件114发出的故障告警信号时，该数据同步输出组件116切换成直接从数据处理模块112接收航电综合处理机柜数据108，并直接对接收到的航电综合处理机柜数据108进行处理并将经处理的数据传输至其他用户系统，如显示系统118和飞控系统120，而不接收来自RNP AR功能计算模块110的数据。

由此，包含该扩展型RNP AR计算机102的扩展型RNP AR计算机架构100采取双余度、多重保护设计架构，在异常或故障情况下，通过故障监控信号控制开关自动断开RNP AR功能计算模块110并启动切换至飞机IPC机柜数据，以确保飞行安全。

图2示出了根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机实现的RNP AR功能的示意图200。在本发明的各实施例中，能够通过用于扩展型RNP AR计算机的系统与方法，在不对现有航电系统进行软件更改的情况下，通过在飞机上加装扩展型RNP AR计算机的方式来实现RNP AR功能。

如图2所示，扩展型RNP AR计算机202接收外部导航传感器数据206和航电综合处理机柜数据208，这些数据的接通是通过按压外部机械按钮，即RNP AR激活开关204来实现的。

扩展型RNP AR计算机202内部的监控组件214对来自RNP AR功能计算模块210的数据进行监控，并且当该数据监控组件214未检测到故障信号时，扩展型RNP AR计算机202，具体而言是RNP AR功能计算模块210进行相关的指令计算，即与RNP AR相关的飞行管理系统以及自动飞行系统功能相关的计算。例如，RNP AR功能计算模块210能够执行导航数据库中RNP AR程序，并进行滚转指令的相关计算。

随后，RNP AR功能计算模块210将其计算结果传递给数据处理模块212以便与航电综合处理机柜中除飞行管理系统、自动飞行系统以外的其他功能数据一起作为总线数据同步输出至飞机其他系统（经由数据同步输出组件216），诸如显示系统218、飞控系统120。

当数据监控组件214在来自RNP AR功能计算模块210的数据中检测到故障信号时，该监控组件214向显示系统218发出故障告警信息，并经由故障监控信号来切断RNP AR激活开关204对RNP AR功能计算模块210的激活，以由此自动切断RNP AR功能。此时，扩展型RNPAR计算机202自动切换至仅对航电综合处理机柜数据208进行处理。

图3示出了根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机实现的RNP AR功能实现方法300的流程图。

方法300开始于步骤302。在步骤302，激活RNP AR功能计算模块的RNP AR功能。在本发明的一个实施例中，扩展型RNP AR计算机102的激活按钮104安装于飞机的飞行控制板，从而使得飞行员能够通过按压RNP AR激活开关104来执行RNP AR进近。

接着，方法300行进至步骤304。在步骤304，对来自RNP AR功能计算模块的数据进行监控。在本发明的一个实施例中，在该监控步骤之前，RNP AR功能计算模块已被激活并开始运作，即开始接收外部导航传感器数据并基于该传感器数据执行与RNP AR功能相关的指令计算，并且数据处理模块也开始接收航电综合处理机柜数据并进行处理并与来自RNP AR功能计算模块的数据同步输出。

随后，方法300继续至判定框306，其中确定是否检测到故障信号。在本发明的一个实施例中，监控组件对来自RNP AR功能计算模块的数据进行监控，以检测RNP AR计算数据是否正常以及该RNP AR功能计算模块是否存在硬件故障。

如果在判定框306确定存在故障信号，则方法300继续至步骤308。在步骤308，发出故障告警信号并自动切换至对航电综合处理机柜数据的处理和输出。在本发明的一个实施例中，当检测到故障信号时，监控组件直接向数据同步输出组件和显示系统发出故障告警信息，自动断开RNP AR功能，并且自动切换至飞机IPC机柜数据。数据同步输出组件接收到数据监控组件发出的故障告警信号时，该数据同步输出组件切换成直接从数据处理模块接收航电综合处理机柜数据，并直接对接收到的航电综合处理机柜数据进行处理并将经处理的数据传输至其他用户系统，如显示系统和飞控系统，而不接收来自RNP AR功能计算模块的数据。

如果在判定框306确定不存在故障信号，则方法300继续至步骤310。在步骤310，接收导航传感器数据并执行与RNP AR功能相关的指令计算。在本发明的一个实施例中，扩展型RNP AR计算机中的RNP AR功能计算模块接收导航传感器数据并基于接收到的导航传感器数据来进行相关的指令计算，诸如执行与飞行管理系统以及自动飞行系统功能相关的计算。

随后，方法300继续至步骤312。在步骤312，将计算结果与航电综合处理机柜数据中的非RNP AR功能数据同步输出至其他系统。在本发明的一个实施例中，数据同步输出组件将来自RNP AR功能计算模块的数据与来自数据处理模块的经处理数据进行合并处理，以使得所生成的总线数据与综合处理机柜数据的格式一致，以供发送至显示系统和飞控系统。

图4示出了根据本公开的一个实施例的扩展型RNP AR计算机的数据处理机制的示意图400。

如图4所示，扩展型RNP AR计算机402包含RNP AR功能计算模块404和数据处理模块406。数据处理模块406进一步包括数据监控组件408、数据接收和同步处理组件410、数据截取组件412、以及数据同步输出组件414。数据接收和同步处理组件410、数据截取组件412、以及数据同步输出组件414共同实现数据同步功能。

RNP AR功能计算模块404接收导航传感器数据，并基于接收到的数据来进行与RNPAR相关或者与飞行管理系统和自动飞行系统功能相关的计算，并向显示系统和飞行控制系统发出计算出的数据及控制指令。

在本发明的一个实施例中，数据处理模块406接收飞机航电系统现有的航电综合处理机柜数据416，该数据处理模块406内部包含数据监控、数据接收和同步处理、数据截取、以及数据输出功能。

(1) 数据监控：数据监控组件408对RNP AR功能计算模块404的数据进行监控。当检测到故障时，该监控组件将故障检测信号发至数据同步输出组件414以便于向显示系统及其他系统发出故障告警信号。数据监控组件408还将监控信号发送至数据接收和同步处理组件410以便通过该监控信号控制RNP AR激活开关以自动切换至机柜数据416；

(2) 数据接收和同步处理：数据接收和同步处理组件410接收航电综合处理机柜数据416，并与扩展型计算机402的数据进行同步处理，并将经处理的数据传输至数据截取组件412；

(3) 数据截取：数据截取组件412从接收到的数据中截取出非RNP AR功能总线数据，并传输至数据同步输出组件414；

(4) 数据输出：数据同步输出组件414接收RNP AR功能计算模块404的数据，并与数据截取组件412分离出的非RNP AR功能数据进行合并处理，即在不增加总线接口的基础上，保证扩展型计算机402总线输出数据418与航电综合处理机柜数据416的格式一致，并输出至其他用户系统，如显示系统、飞控系统。

在本发明的一个实施例中，当数据同步输出组件414接收到数据监控组件408发出的故障检测信号时，该数据同步输出组件直接从数据接收和同步处理组件410接收数据，并将其数据传输至其他用户系统，如显示系统、飞控系统。

基于本发明的各方面的非相似性、多冗余设备的架构设计方法，不仅能实现飞机RNP AR功能的运行，还能解决共模问题，提高飞机安全性。

以上参考根据本发明的实施例的方法、系统和计算机程序产品的框图和/或操作说明描述了本发明的实施例。框中所注明的各功能/动作可以按不同于任何流程图所示的次序出现。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以按相反的次序来执行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通过扩展型计算机实现RNP AR功能的方法，所述扩展型计算机包括RNP AR功能计算模块和数据处理模块，所述方法包括：

激活所述RNP AR功能计算模块的RNP AR功能；

对来自所述RNP AR功能计算模块的数据进行监控，其中：

如果检测到故障信号，则：

发出故障告警信号并断开所述RNP AR功能；以及

自动切换至对航电综合处理机柜数据进行处理和输出；

如果未检测到故障信号，则：

通过所述RNP AR功能计算模块接收导航传感器数据并执行与所述RNP AR功能相关的指令计算；以及

将计算结果与所述航电综合处理机柜数据中的非RNP AR功能数据同步输出至所述扩展型计算机以外的显示系统和飞控系统。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述激活是通过飞行控制板上的RNP AR激活开关来执行的。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括在激活所述RNP AR功能后通过所述RNP AR功能计算模块接收所述导航传感器数据并执行与所述RNP AR功能相关的指令计算。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述数据处理模块包括数据监控组件和数据同步输出组件，并且所述故障告警信号由所述数据监控组件发送至所述数据同步输出组件。

5.如权利要求4所述的方法，其中自动切换至对航电综合处理机柜数据进行处理和输出进一步包括直接从所述数据处理模块接收所述航电综合处理机柜数据，并对其进行处理并将经处理的数据传输至所述显示系统和所述飞控系统。

6.如权利要求1所述的方法，其中执行与所述RNP AR功能相关的指令计算包括执行与飞行管理系统以及自动飞行系统功能相关的计算。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述同步输出包括：

接收所述航电综合处理机柜数据并与所述扩展型计算机的数据进行同步处理，所述扩展型计算机的数据包括来自所述RNP AR功能计算模块以及所述数据处理模块的数据；

从经处理的数据中截取出所述非RNP AR功能数据；

接收来自所述RNP AR功能计算模块的所述计算结果并将其与所述非RNP AR功能数据进行合并处理以使得所生成的总线输出数据与所述航电综合处理机柜数据的格式一致；以及

将所述总线输出数据发送至所述显示系统和所述飞控系统。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述故障告警信号被直接发送至所述显示系统。

9.一种通过扩展型计算机实现RNP AR功能的系统，所述系统包括用于执行如权利要求1-8中的任一项所述的方法的装置。

10.一种具有指令的计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使计算机执行如权利要求1-8中的任一项所述的方法。

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