JP2010534344A - アビオニックおよび非アビオニック装置のための表示システム - Google Patents

Abstract

航空機のグラスコクピットのための表示システムであって、前記航空機は、アビオニックワールドと称するセキュアエリアとオープンワールドと称する非セキュアエリアとに分割され、前記システムは、アビオニックシステムと称するアビオニックエリアに属するシステムの表示すべき第１のデータを受信することを目的とする少なくとも１つの第１のポートと、非アビオニックシステムと称するオープンワールドに属するシステムから表示すべき第２のデータを受信することを目的とする少なくとも１つの第２のポートとを具備し、第２のデータの処理に割り当てられる所定のハードウェア資源と、前記処理によって使用されるハードウェア資源を監視し、前記使用されるハードウェア資源が前記割り当てられる資源を超える場合に前記処理を中断するよう適合される、アビオニックエリアに属するプロセッサとを具備する。

Description

本発明は一般に、航空機のコクピットにおけるグラスコクピットと称される複数の画面機器パネルのための、ＣＤＳ（コクピット表示システム）とも称される表示システムに関する。

ある航空機のコクピットは最近、グラスコクピットを備え、従来の針表示の機器がとりわけＬＣＤ画面のような画面に置換されている。これら画面により、フライトコントロール、ナビゲーション、通信等に関するフライトを実行するために不可欠な情報を表示することができる。この情報は、アビオニックシステムと称されるオンボードシステムによって生成および提供され、アビオニックシステムは、特定の整合性および利用性の制限に準拠している。

アビオニック情報に追加して、パイロットは、ナビゲーションマップ、計算アバカス（calculation abacuses）、ハンドブック等の紙媒体上で以前利用可能な、特定数のいわゆる「非アビオニック」部分の情報をオンラインで閲覧することができる。これらの部分情報は、フライトコントロールに不可欠ではなく、上記制限を受けない。部分情報は、アビオニックニーズに特化して開発されないアプリケーションによって提供され、アプリケーションとしては例えば、アビオニックシステムが提供できないかまたは高コストで提供されるだけのハードウェア資源をしばしば必要とするウィンドウズ（登録商標）下で開発される「汎用」タイプのアプリケーションである。

アビオニックおよび非アビオニックアプリケーションの相異なる要求を一致させるために、「セキュアエリア」とも称されるアビオニックエリアと「オープンワールド」とも称される非アビオニックエリアとへの航空機の分割が知られる。これら２つのエリアの各々は、オンボードネットワークに接続された端末、サーバ等のコンピュータ機器を含む。このネットワークは各々、セキュアエリアおよび非セキュアエリアに相当する２つのサブネットワークに分割されるという特殊性を有する。同一エリア内のリンクは、双方向タイプでも良く、エリア間のリンクは、セキュアエリアから非セキュアエリアに向けられる一方向タイプの必要がある。

以下の２つの理由により、セキュアおよび非セキュアエリア間の完全な分離を維持することが不可欠である。先ず、セキュアエリアへの任意の突発的または悪意のある侵入、とりわけオープンワールドから生ずることがある任意のコンピュータハッキングを防ぐ必要がある。次に、オープンワールドにあるアプリケーションがアビオニックエリアにあるアプリケーションを混乱させないことであり、即ちアビオニックエリアのアプリケーションに対する決定論的振る舞い（deterministic behavior）が重要である。

図１は、アビオニックワールド（ＡＷ）とオープンワールド（ＯＷ）との間の分離を保証するオンボードコンピュータシステムに対する周知の技法を示す。

情報システム１００は、アビオニックシステム１１０といわゆるＯＩＳ（オンボード情報システム）である非アビオニックシステム１２０との２つのシステムに分割され、各システムは、独自の実行プラットフォーム１１１および１２１、独自の表示手段１７０および１６０、および独自の制御周辺機器１３０および１４０を有する。実行プラットフォーム１１１および１２１は、ハードウェア手段（プロセッサ、サーバ等）からなり、アビオニックおよび非アビオニックアプリケーションの実行を可能にする。制御周辺機器は、キーボード、マウス、ジョイスティックのような手段を意味し、専用か否かに関係なく、オペレータが接続する情報システムと相互作用できるようにする。

実行プラットフォームは、オンボードネットワークに接続され、ＡＷエリアおよびＯＷエリアのプラットフォーム間のリンクは、参照番号１８０の一方向タイプであることが必要である。

しかしながら、図１に示す技法は、必ずしも十分ではない。実際、その技法によると、コクピットの計器パネル上に２つのタイプの分割画面を必要とし、相異なる開発によって表現され、スペアパーツおよびメンテナンスに対し比較的複雑な管理となる。また、この技法によると、柔軟性に欠ける。実際、アビオニックエリアの画面とオープンワールドの画面との間で分割が設定されると、パイロットは、任意の表示設定を変更すること、例えば、自身の選択する画面上に所定タイプの部分情報を表示したり、コクピット内の各タイプの画面数または分配を修正することができない。例えば、パイロットは、中央画面上にアビオニック情報を表示し、それにより副パイロットとの共同作業を容易にしたい、即ち同一画面または隣接画面上でパイロットが簡単に比較しうるアビオニック情報をグループ化したい場合がある。

表示設定の柔軟性を用いて、必要に応じて、アビオニック情報に対して比較的広い表示表面エリアをもたらし、または非アビオニック情報に対して比較的良好な表示品質の画面（たとえば、明度を調節するための比較的広いダイナミックレンジを備える）をもたらすことができる。

最後に、アビオニックおよび非アビオニックアプリケーションに対する入力周辺機器の重複は、追加的なオンボードオンボード負荷をもたらすだけでなく、管理およびメンテナンスに対してコストがかかりすぎる。

故に、本発明の第１の目的は、アビオニックエリアとオープンワールドとの間の分離保証（segregation guarantee）に取組むことなく、コクピット画面の表示設定および相互作用に対する高い柔軟性を提供することにある。

本発明の第２の目的は、オペレータがアビオニックおよび非アビオニックアプリケーションに対して相互作用できるようにする制御周辺機器を相互的に（mutualize）することにある。

本発明は、計器パネルの複数のビュー画面にビデオ画面を提供することを目的とする、航空機のグラスコクピットのための表示システムであって、前記航空機は、アビオニックエリアと称するセキュアエリアとオープンワールドエリアと称する非セキュアエリアとに分割され、前記システムは、アビオニックシステムと称するアビオニックエリアに属するシステムの表示すべき第１のデータを受信することを目的とする少なくとも１つの第１のポートと、非アビオニックシステムと称するオープンワールドに属するシステムから表示すべき第２のデータを受信することを目的とする少なくとも１つの第２のポートとを具備し、表示システムは、第２のデータの処理に割り当てられる所定のハードウェア資源と、前記処理によって使用されるハードウェア資源を監視し、前記使用されるハードウェア資源が前記割り当てられる資源を超える場合に前記処理を中断するよう適合される、アビオニックエリアに属するプロセッサとを具備することを特徴とする表示システムによって定義される。

ハードウェア資源は例えば、メモリ領域またはメモリ大きさ、実行時間、フレーム周波数またはフレーム持続時間、前記ビュー画面の少なくとも１つの上の表示エリアである。

有利なことに、前記表示システムは、非アビオニックシステムから生ずる少なくとも１つのビデオストリームを格納することを目的とするビデオバッファを具備し、前記バッファは、前記プロセッサによって制御される。

また、前記表示システムは、シンボルに関する少なくとも１つのビデオストリームを生成するために、プロセッサからグラフィックコマンドを受信するよう適合されるグラフィックカードを具備してもよく、前記グラフィックカードは、アビオニックシステムから表示すべきデータからプロセッサによって生成される。

最後に、前記表示システムは、前記ビュー画面の１つに送信される少なくとも１つのビデオストリームを生成するために、少なくともシンボルに関連する前記ビデオストリームと非アビオニックデータから生ずるビデオストリームとを結合するよう適合されるビデオミクサを具備してもよい。

本発明はまた、アビオニックワールドと称されるセキュアエリアとオープンワールドと称される非セキュアエリアとに分割される、航空機にオンボード搭載される情報システムであって、上記定義されたような表示システムと、アビオニックエリアのアビオニックシステムと、オープンワールドの非アビオニックシステムとを具備し、前記オンボード情報システムは、双方向バスを用いてアビオニックシステムに接続され、制御周辺機器から非アビオニックシステムに向けられる一方向バスによって非アビオニックシステムに接続される制御周辺機器をさらに具備することを特徴とする情報システムに関する。

有利なことに、前記オンボード情報システムは、前記ビデオバッファに送信される少なくとも１つのビデオストリームを生成するために、非アビオニックシステムからのビデオシステムだけでなく、第２のアビオニックシステムからのビデオストリームも受信するよう適合されるビデオ濃縮器をさらに具備する。

１つの代替によると、非アビオニックシステムのビデオストリームは、イーサネット（登録商標）リンクを介して変換ゲートウェイに送信され、前記ゲートウェイは、Arinc429リンクを介して前記表示システムに接続され、イーサネット（登録商標）フレームをArinc429フォーマットの言語に変換するよう適合される。

本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を読むことにより明らかとなる。

図１は、アビオニックエリア（ＡＷ）とオープンワールド（ＯＷ）との間の分離を保証するオンボード情報システムの周知で例示的な技法を概略的に示す。 図２は、本発明の一般的な原理による、グラスコクピットの表示システムを用いるオンボード情報システムの技法を概略的に示す。 図３は、本発明の第１の実施形態による、グラスコクピットのための表示システムを用いるオンボード情報システムの技法を概略的に示す。 図４は、本発明の第２の実施形態による、グラスコクピットのための表示システムを用いるオンボード情報システムの技法を概略的に示す。

本発明の基本的な考えは、オープンワールドに属するシステムから生ずるデータを表示する処理に所定のハードウェア資源を割り当て、アビオニックエリアに属するプロセッサによってこれら資源の使用を制御することである。

具体的に、図２は、本発明の一般的な原理によるオンボード情報システムの技法を示す。また、アビオニックエリア（ＡＷ）と非セキュアエリア（ＯＷ）とが区別される。オンボード情報システムは、アビオニックシステム２１０とＯＩＳシステム２２０とに分割され、各々オンボードネットワークに接続された実行プラットフォーム２１１および２２１を含む。アビオニックシステムとＯＩＳシステムとの間のリンクは、一方向であり、アビオニックエリアからオープンワールドへ向けられる。従来技術とは異なり、計器パネル２５０のビュー画面２５１は、アビオニックエリアとオープンワールドとの間で相互的にされる。相互的にされた画面の管理は、処理手段２４３、２４２を含む共通の表示システム（ＣＤＳ）２４０によって実行され、処理手段２４３、２４２は各々、アビオニックデータおよび非アビオニックデータの処理に割り当てられたハードウェア資源を使用する。また、表示システム２４０はとりわけ、非アビオニックデータを扱うのに用いるハードウェア資源の監視に関与するプロセッサ２４１を含む。使用するハードウェア資源が、非アビオニックデータに割り当てられた資源を超える場合、プロセッサは、この処理を中断する。

故に、非アビオニックデータの処理が、提供された資源よりも多くの資源を常に使用せず、よってアビオニックデータの処理に悪影響を与えないことが保証される。アビオニックエリアの資源の整合性および利用性は、保護される。

手段２４２、２４３による処理後、アビオニックおよび非アビオニックデータは、逆多重化され、その後ビデオストリームとして表示画面２５１に送信される。逆多重構成は、制御周辺機器２７０を用いてオペレータによって定義される。

また、制御周辺機器２７０によりオペレータは、実行プラットフォーム２１１および２２１を構成および制御することができる。制御周辺機器２７０は、一方向バスを用いてＯＩＳシステム２２０に接続され、双方向バスを用いてアビオニックシステム２１０に接続されることができる。第２のオプション制御周辺機器２６０は、双方向バスを用いてＯＩＳシステムに接続されることができる。

図３は、本発明の第１の実施形態による表示システムを用いる、オンボード情報システムの技法を概略的に示す。

参照番号３１０、３１１、３２０、３２１、３５０、３５１、３６０、３７０の要素は各々、図２の参照番号２１０、２１１、２２０、２２１、２５０、２５１、２６０、２７０の要素と同一なので、繰り返し説明しない。

表示システムは、プロセッサ３４１、ビデオバッファ３４２、グラフィックカード３４３およびビデオミクサ３４５を含む。ビデオバッファ３４２は以下に説明するように、少なくとも１つのビデオストリームと、一般的にＯＩＳシステムから生じたかまたはビデオ濃縮器３８０から生じた複数のｎ個のビデオストリームとを格納する。

プロセッサ３４１は、表示すべきデータ（アビオニックパラメータ）をバス３１５、例えばArinc429バスまたはAFDX（Avionics Full Duplex）ネットワークリンクを介してアビオニックシステム３１０から受信し、グラフィックライブラリを用いて、対応するシンボルを駆動するためのコマンドを生成する。これらのコマンドは、グラフィックカード３４３によって実行される。シンボルに関するビデオストリームはその後、ＯＩＳシステムから生じてビデオバッファ３４２に格納されたビデオストリームと混合され、ｍ個の混合ビデオストリームを生成し、ｍ個の混合ビデオストリームは、ＶＤＵ（視覚的表示装置）と称するｍ個のビュー画面３５１に送信される。混合されたストリームは、ＤＶＩ（デジタルビジュアルインタフェース）フォーマットであるのが好ましい。混合は、「アルファ合成（alpha compositing）」タイプのビデオストリームを結合し、異なるエリアに対するアルファ係数を選択することにより実行され、それによりこれらエリア毎にフォアグラウンドの画像を決定でき、より一般的には、これらのストリーム毎に示される画像の重ね合わせレベルを決定できる。

任意で、第２のアビオニックシステム３３０は、プロセッサ３４１により処理することなく、シンボルを示すビデオストリームを直接生成することができる。この場合、第２のアビオニックシステム３３０から生じたかまたはＯＩＳシステムから生じたビデオストリームは各々、ビデオ濃縮器によって処理され、例えばArincフォーマット818で複数のｎ個のストリームを生成し、複数のストリームは、表示システム３４０に送信される。

プロセッサのグラフィックコマンド機能に追加して、プロセッサは、非アビオニックデータを処理するために割り当てられたハードウェア資源の使用を監視する。これらの資源は一般に、メモリ領域または大きさ、時間間隔または実行時間、フレーム周波数、解像度範囲、離散集合または連続範囲のパラメータでもよい。故に、プロセッサは、ビデオ信号に用いるパラメータが実際に認証されているか、メモリ領域が十分に観察されるか、フレームリターン間隔が補助データの送信に使用されていないか、ビデオの混合に用いる係数が合法的か、即ち実際に、異なる画面に対してオペレータによってプログラムされた画像の合成に相当するかをチェックすることができる。

プロセッサがハードウェア資源の使用におけるこれらの制限に対する違反を検出した場合、即ち非アビオニックデータを処理するために実際に使用される資源が非アビオニックデータに割り当てられる資源を超える場合、プロセッサは、処理を中断する。例えば、プロセッサは、ビデオバッファ３４２の読み込み、メモリ領域への書き込みを禁止でき、画像合成係数を強制的にゼロにできる。

このように、アビオニックデータを処理する資源の整合性および利用性が保証されることが分かる。

図４は、本発明の第２の実施形態による表示システムを用いるオンボード情報システムの技法を概略的に示す。

参照番号４１０、４１１、４２０、４２１、４５０、４５１、４６０、４７０の要素は各々、図２の参照番号２１０、２１１、２２０、２２１、２５０、２５１、２６０、２７０の要素と同一なので、繰り返し説明しない。

第１の実施形態と異なり、アビオニックと非アビオニックデータとの間の分離は、ビデオストリームの生成より上流で保証される。具体的に、アビオニックシステム４１０は第１の入力ポート４４４へ、表示すべきアビオニックデータをメッセージとして送信し、ＯＩＳシステムはディスプレイシステム４４０の第２の入力ポート４４２へ、表示すべき非アビオニックデータをメッセージとして送信する。アビオニックデータは、従来の決定論的保証（determinism guarantee）がこのネットワークに関連付けられた状態で、AFDXネットワークのリンク４１５を介して送信されるのが好ましい。ＯＩＳシステムデータは、従来のイーサネット（登録商標）リンク４２５を介して変換ゲートウェイ４９０に送信されることができる。変換ゲートウェイは、Arinc429タイプのリンク４９５を用いて表示システムの第２の入力ポートに接続される。変換ゲートウェイは、イーサネット（登録商標）フレームをArinc429言語に変換するために適合される。有利なことに、アビオニックシステム４１０および変換ゲートウェイ４９０によって送信されたメッセージは、Arincプロトコル661に準拠する。

プロセッサ４４１は、入力ポート４４２および４４４を制御し、一方でグラフィックライブラリを用いて、アビオニックシンボルに関連付けられるグラフィックコマンドを生成し、他方で非アビオニックデータに関連付けられるグラフィックコマンドを生成する。これらのコマンドは、好ましくはＤＶＩフォーマットでビデオストリームを生成するために、グラフィックカード４４３に送信され、ｍ個のビュー画面４５１に送信される。ｍ個の画面に向かうｍ個の異なるビデオストリームの逆多重化は、周辺機器４７０を用いてオペレータによって設定される。周辺機器４７０はまた第１の実施形態と同様、双方向バスを介してアビオニックシステムに接続され、一方向バスを介してＯＩＳシステムに接続される。

プロセッサ４４１は、例えばメッセージがArincプロトコル661に準拠する非アビオニックデータを処理するのに用いるハードウェア資源、とりわけフレームの周波数および長さ、ヘッダの有効性またはメモリ領域を監視する。有利なことに、メモリは、アビオニックデータまたは非アビオニックデータの何れかに用いる別個のブロックに分割される。非アビオニックアプリケーションがブロックの限界または非アビオニックアプリケーション用のブロックの限界を超える場合、またはより一般に非アビオニックアプリケーションが非アビオニックアプリケーションに割り当てられる資源の限界を超える場合、プロセッサは、ポート４４２へのアクセスを防ぐ。

Claims (10)

1. 計器パネルの複数のビュー画面にビデオ画面を提供することを目的とする、航空機のグラスコクピットのための表示システムであって、
   前記航空機は、アビオニックワールドと称するセキュアエリアとオープンワールドと称する非セキュアエリアとに分割され、
   前記システムは、アビオニックシステムと称するアビオニックエリアに属するシステムの表示すべき第１のデータを受信することを目的とする少なくとも１つの第１のポートと、非アビオニックシステムと称するオープンワールドに属するシステムから表示すべき第２のデータを受信することを目的とする少なくとも１つの第２のポートとを具備し、
   第２のデータの処理に割り当てられる所定のハードウェア資源と、
   前記処理によって使用されるハードウェア資源を監視し、前記使用されるハードウェア資源が前記割り当てられる資源を超える場合に前記処理を中断するよう適合される、アビオニックエリアに属するプロセッサと
   を具備することを特徴とする表示システム。
2. ハードウェア資源は、メモリ領域またはメモリ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
3. ハードウェア資源は、実行時間、フレーム周波数またはフレーム持続時間であることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
4. ハードウェア資源は、前記ビュー画面の少なくとも１つの上の表示エリアであることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
5. 非アビオニックシステムから生ずる少なくとも１つのビデオストリームを格納することを目的とするビデオバッファを具備し、
   前記バッファは、前記プロセッサによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
6. シンボルに関する少なくとも１つのビデオストリームを生成するために、プロセッサからグラフィックコマンドを受信するよう適合されるグラフィックカードを具備し、
   前記グラフィックカードは、アビオニックシステムの表示すべきデータからプロセッサによって生成されることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
7. 前記ビュー画面の１つに送信される少なくとも１つのビデオストリームを生成するために、少なくともシンボルに関連する前記ビデオストリームと非アビオニックデータから生ずるビデオストリームとを結合するよう適合されるビデオミクサを具備することを特徴とする請求項５および６の何れか１項に記載の表示システム。
8. アビオニックワールドと称されるセキュアエリアとオープンワールドと称される非セキュアエリアとに分割される、航空機にオンボード搭載される情報システムであって、
   上記請求項に従う表示システムと、アビオニックエリアのアビオニックシステムと、オープンワールドの非アビオニックシステムとを具備し、
   双方向バスを用いてアビオニックシステムに接続され、制御周辺機器から非アビオニックシステムに向けられる一方向バスによって非アビオニックシステムに接続される制御周辺機器をさらに具備することを特徴とする情報システム。
9. 前記ビデオバッファに送信される少なくとも１つのビデオストリームを生成するために、非アビオニックシステムからのビデオシステムだけでなく、第２のアビオニックシステムからのビデオストリームも受信するよう適合されるビデオ濃縮器をさらに具備することを特徴とする請求項５に依存する請求項８に記載のオンボード情報システム。
10. 非アビオニックシステムのビデオストリームは、イーサネット（登録商標）リンクを介して変換ゲートウェイに送信され、
    前記ゲートウェイは、Arinc429リンクを介して前記表示システムに接続され、イーサネット（登録商標）フレームをArinc429フォーマットの言語に変換するよう適合されることを特徴とする請求項８に記載のオンボード情報システム。

Images