JP2012517380A - 飛行機のための装置を配置するためのセンサ - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、飛行機内における装置および装備の位置を決定するためのセンサネットワークに関する。このセンサネットワークは、独立した電源装置を有するいくつかのセンサノードを備える。このセンサノードは、互いにおよび中央処理装置と、無線通信することができる。個々のセンサノードのそれぞれの位置は、高周波シグナルパラメータの評価によって決定され得る。

Description

この出願は、独国特許出願第１０ ２００９ ００９ １８８−２．３１号（２００９年２月１６日出願）および米国仮特許出願第６１／１５３，０５３号（２００９年２月１７日出願）に基づく優先権を主張する。この開示を参照することによって、この開示は本明細書に組み込まれるものとする。

本発明は、飛行機内における設備の部品および装置の局所的配置に関する。特に、本発明は、飛行機内におけるセンサネットワークのためのセンサノード、いくつかのセンサノードを備えるセンサネットワーク、センサネットワークを備える飛行機、さらには、飛行機内におけるいくつかのセンサノードの局所的配置を決定するための方法に関する。

飛行機内における装置およびコンポーネントの設置場所は、典型的には、対応するドキュメントに記載されている。もし、装置が他の場所に設置された場合、このドキュメントは、変更されなければならない。装置の場所に依存した自動的な配置は不可能である。

飛行機の予防的メンテナンスの手順の改良および進展のため、全ての関連するシステム構成要素および備品の状態、特にそれらの設置場所を知っていることが好ましい。

飛行機内におけるセンサは物理的尺度の変化を検知するために使用され、その検出結果は飛行機のシステム構成要素の状態等を表すことができる。この種の典型的なセンサは、電源及び評価器に対して、対応する電気配線によって接続される。飛行機の建設における重量制限およびセンサネットワークのために必要な電気ケーブルの複雑度の観点から、センサーは現在のところとても控え目に、必要不可欠な場所のみに使用されている。

ＤＥ １００ ０４ ３８４ Ａ１およびＵＳ ６，５８７，１８８ Ｂ２には、温度を取得するためのセンサの配置が記載されている。このセンサは、光ファイバを呈しており、それにより物質内のストレスが検出される。そのようなセンサは飛行機内の全ての場所には設置することができない。

本発明の一の目的は、飛行機内において装置および備品の位置を自動的に特定する方法を提供することにある。

ここに示されているのは、各独立クレームの特徴による、飛行機内におけるセンサネットワークのためのセンサノード、いくつかのセンサノードの局所的な配置を決定するためのセンサネットワーク、センサネットワークを備えた飛行機、および、飛行機内においていくつかのセンサノードの局所的な配置を決定するための方法である。本発明のさらなる発展は、各従属クレームから見出されるであろう。

例示的な実施形態の記載は、センサノード、センサネットワーク、飛行機、および方法に同等に適用される。すなわち、下記の特徴、例えば、センサノードに関する特徴は、手順のステップのように実施され得る、逆もまた同様である。

本発明の例示的な実施形態は、旅客機を一例とする飛行機内におけるセンサネットワークのためのセンサノードを示す。このセンサノードは、センサユニットおよび通信ユニットを備える。このセンサユニットは、センサネットワーク内において決定され得るセンサノードの位置に基づくパラメータを取得するために使用される。特に、計測された値の適切な送信、および、いくつかの観測場所（他のセンサ）からのこの送信を一斉に観察することにより、センサ位置は決定され得る。通信装置は、取得されたパラメータに基づいてデータを送信するために使用される。このデータは、中央処理装置へ送信される。

データは、適切な無線通信技術を使用して無線送信される。例えば、上記は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＬＡＮ、Ｚｉｇｂｅｅ、またはＷｉＭａｘを含む。ＷＬＡＮ（８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎまたはＷＬＡＮ８２．１１ｐ）またはＵＷＢを経由した通信リンクもまた使用され得る。また、他の無線通信技術も使用され得る。

それゆえ、センサノードは、中央処理装置への無線接続を可能にする一方で、他方では、それに加えて、位置特定機能を可能にする。

例えば、センサノードの位置特定（位置特定機能）は、センサノードが近接するセンサノードからのシグナルパラメータを記録し、必要に応じて後者を評価し、そして、それから、対応するデータを中央処理装置へ中継することによって実現され得る。中央処理装置は、これらのパラメータに基づいて、個々のセンサノードの互いの相対的な位置を算出することができる。もし、中央処理装置が、絶対的な形式での、少なくとも１つのセンサノードの位置の先験的知識を有している場合、全てのセンサノードの絶対的な位置が判明される。位置がどれくらい正確かは、センサノード間の幾何学的な距離を示す計測された信号パラメータがどれくらい正確かによって左右される。

位置特定の正確さは、追加の演繹的に既知の情報を組み入れることにより改善され得る。例えば、位置特定機能には、監視されたエリア内においてセンサがどのように分散されるのかが通知され得る。結果として、位置特定機能は、近傍の状況に関する知識を使用し、より正確に位置を評価することができる。

本発明の他の例示的な実施形態において、センサノードのセンサユニットによって取得されたパラメータは、高周波シグナルパラメータである。

様々なそのような高周波シグナルパラメータが取得され得る。例えば、これは、伝送力、伝送信号の伝送時間、および／または伝送周波数を含みうる。

センサノード内で取得されたパラメータは予め評価される必要性はない。完全な評価は中央処理装置において行われ得る。

本発明の他の例示的な実施形態において、センサユニットは、例えば、温度、振動、加速度、膨張、または圧縮等、さらに（他の）計測された値を取得するよう構成されている。

対応するよう設計されたセンサノードが与えられると、いくつかのそのような計測された値もまたセンサノード（例えば、圧力および温度）において取得され得る。

このように、それから、中央処理装置は、決定され得る個々のセンサノードの位置に基づいたデータを受信するだけでなく、対応するセンサノード（例えば、動作状態または対応するシステム構成要素の現在の配置などの）の領域の状態に関する結果を表すことを可能とする追加の周囲のデータを受信する。

本発明のさらなる他の例示的な実施形態において、センサノードは、さらにセンサノードへ電力を供給するための電源ユニットを備える。この電源ユニットは、ここでは、エネルギー変換を通じて、電力を独立してセンサノードへ供給するよう構成されている。

この方法により、センサノードは外部電源から独立して動作することができる。これにより、電気的な配線が必要なくなる。

本発明のさらなる他の例示的な実施形態において、電源ユニットは、センサノードに分散化された電源を供給するための、振動発生器、および／または、熱電変換器および／または、電気エネルギーを受け取るためのアンテナおよび／または、光を電気エネルギーに変換するための光起電ユニットまたは太陽電池を備えている。

熱電変換器は、例えば、飛行機の内部と飛行機の外部との間に生じる温度勾配を利用して、それから電気エネルギーを得ることができる。

光起電ユニットは、異なる光起電ユニットを照らす光源によって全てのセンサの列へ電力を供給するため、使用され得る。

ここで異なるセンサノードを接続するための電気配線は必要ない。

本発明の他の例示的な実施形態は、上記および下記のいくつかのセンサノードの局所的配置を決定するためのセンサネットワークを示す。

センサネットワークは、１つの（一般的にはいくつかの）センサノードを備える。また、センサノードによって伝送されたデータを受信するための、および、センサノードの位置を決定するための中央処理装置が提供される
データの伝送は無線で行われる。

これは、飛行機の内側または外側の異なるセンサノードの場所を変更することを実現可能とする。センサノードが通信ネットワーク（センサネットワーク）へ組み込まれているので、これらの相対的または絶対的な位置が容易に決定され得る。

本発明のさらなる他の例示的な実施形態は、センサノード（または複数のセンサノード）の位置は、いくつかのセンサノードから受信されたデータの相関に基づいて決定される。

一つ一つのセンサノードは、この手順の開始時においては、その自身の位置を知らないけれども、個々のセンサノード間の通信に伴うとても低い情報密度は、センサノードの位置を決定するのに十分である。

本発明のさらなる他の例示的な実施形態において、センサネットワークは、飛行機のキャビン内のシートの位置を決定するように設計されている。このため、個々のセンサノードは、例えば、対応するシートに組み込まれる、または、固定される。

本発明のさらなる他の例示的な実施形態において、中央処理装置は、シートの位置を決定し、その後、個々のセンサノードへ対応する位置情報を伝送し、すぐにシートが自動的に配置され得るように、設計されている。

シートは、飛行機内においてそれらの位置に応じて配置されている。シート位置は自動的に決定されるので、配置もまた自動的に定まる。

本発明のさらなる他の例示的な実施形態において、センサネットワークは、さらに、固定された参照地点として機能することができるように、飛行機内において既知の絶対的な位置に対して、恒久的に設置されたセンサノードを含んでいる。

この方法により、個々のセンサノードの位置が、より容易に決定され得る。そして、この位置は、絶対的な形式で確認され得る。

本発明の他の例示的な実施形態は、以上および以下に記載されたセンサネットワークを備える飛行機を示す。

本発明の他の例示的な実施形態は、センサネットワーク内において決定され得るセンサノードの位置に基づくパラメータが判明されることによる、飛行機内におけるいくつかのセンサノードの局所的な配置を決定するための方法を示す。これは、取得されたパラメータに基づくデータの中央処理装置への送信によって従われる。センサノードの位置は伝送されたデータに基づいてそれから決定される。

図面を参照するとともに、本発明の他の例示的な実施形態を以下に説明する。

図１は、本発明の例示的な実施形態によるセンサネットワークを示す。 図２は、本発明の例示的な実施形態による、第１の動作状態のセンサネットワークを示す。 図３は、第２の動作状態の図２のセンサネットワークを示す。 図４は、第３の動作状態の図２のセンサネットワークを示す。 図５は、本発明の例示的な実施形態によるセンサネットワークを備えた飛行機を示す。 図６は、本発明の例示的な実施形態による方法のためのフローチャートを示す。

図面における描画は、概略的なものであり、縮尺を忠実に示しているとは限らない。

以下の図の説明において、同一のまたは類似する構成要素には、同一の参照番号を付与する。

図１は、いくつかのセンサノード１００および中央処理装置１０５を備えたセンサネットワーク２００を示す。もちろん、追加のセンサノード１００が提供され得る。

例えば、それぞれのセンサノードは、センサネットワーク内において決定され得るセンサノードの位置に基づくパラメータを取得するためのセンサユニット１０１を備えている。さらに、それぞれのセンサノードは、中央処理装置１０５へデータを送信し、さらには、中央処理装置１０５からのデータを受信するための通信ユニット１０２を備えている。対応するセンサノードへ独立した電力の供給を確保する電源ユニット１０３もまた提供され得る。さらに、通信目的で使用され得るアンテナ１０４が提供される。個々のセンサノード１００もまた互いに通信することが可能である。これは、矢印１０７によって表される。

さらに、それぞれのセンサノードは、例えば、受信された信号を事前評価することが可能な、自身のプロセッサ１０８を備え得る。

中央処理装置１０５もまた、アンテナ１０６を備えている。

センサノード１００は、通常のセンサ機能（例えば、温度または圧力の計測）を除いて、または、通常のセンサ機能に加えて、高周波シグナルパラメータ（ＨＳＰ）を計測し、これら計測されたもの（及び、もし必要であれば、予め評価された高周波シグナルパラメータ）を、中央処理装置１０５へ送信することができるという特性を有する。高周波シグナルパラメータは、対応する高周波シグナルの周波数、伝送時間、および／または、電力に関する。

中央処理装置１０５のデータベース１０８には、計測された値が格納され得る。ソフトウェアは、センサノードが設置される場所を決定するための評価を行うために、これら全ての値を関連付けることができる。この場所は、信号の伝播状況及び用いられたＨＳＰの関数として限られた精度によってのみ決定される。これは、計測されたＨＳＰが対応するセンサノード間の幾何学的な距離を表す精度に限界があるからである。センサノード間の幾何学的な関係に関する追加の情報は、位置特定の精度を高めるために使用され得る。

上記のための一の例示的な実施形態は、飛行機のキャビン内におけるシートを伴う。飛行機の建設期間に、このシート（完全に一体化された、すなわち、全ての構成要素およびセンサが含まれたシート）は、倉庫から持ち出されて飛行機へ設置される。センサネットワークが活動化された後、それぞれのセンサノードは、その測定された高周波シグナルパラメータデータを中央処理装置１０５へ伝える。中央処理装置１０５は、それから、対応するセンサノードのための絶対的な設置場所を決定する。この後、中央処理装置１０５は、センサノードが配置された場所に関する情報をセンサノードへ送信する。シート内に設置されたすべての装置は、それから配置される。このステップは、設置手順の結論を示し、例えば、読書灯、ＰＡＸ−ｃａｌｌ（乗客呼び出し）、ＩＦＥ（ｉｎ−ｆｌｉｇｈｔ ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ：機内娯楽）等、全てのシートの特定の機能が使用され得る。

決定される位置の精度をより向上させるため、その絶対位置がいつも知られている、追加のセンサが組み込まれ得る。この結果、ＨＳＰを計測するための固定された参照地点がいつも存在することとなる。

他の例では、遊離した装備（例えば、ライフベスト）の存在が決定され、この場合、シートセンサは、拡張された参照信号源のように使用される。

この場合、追加のセンサノードは、遊離した装備内に設置される。

その結果、飛行機上および飛行機内において、センサノード（センサの区域内配置のために参照される）間およびセンサノードへの無線接続が確立される。これらのセンサノードは、受信した高周波シグナルパラメータを中央データベースへ送信する。

全てのセンサノードの相対的位置はこのデータベースからのデータの相関によって決定され得る。

これは、センサノードが取り付けられた装置（対応する装置識別番号、ＩＤを使用する装置）および構成要素の位置を決定すること、及び、それを中央飛行機データベースに入力することを可能にする。飛行機の建設、メンテナンス、および操作は、この方法によって改良され得る。

計測されたパラメータは、個々のセンサノード間のまたはセンサノードと中央処理装置との間の通常の通信からの“廃棄物”を含み得る。パラメータを記録するためのさらなるデータの伝送は要求されない。むしろ、それぞれのセンサノードは、通常の通信を選択し、それによって、センサノード位置を算出するために必要なパラメータを取得する。

図２は、飛行機の対応するシート内に設置またはそれに固定されることによる、シートセンサとして設計された複数のセンサノード１００を備える、センサネットワーク２００を示す。

センサネットワークは、手荷物品の位置を決定するためにも使用され得ることが考えられる。アクセスポイントは、コンテナ内のセンサノードによって送信されるためのデータを収集し、それらを処理装置へ転送すべく、それぞれの手荷物用コンテナに提供され得る。

参照番号２０２は、飛行機の胴体の外壁を示す。さらに、参照番号２０１は、シートの列を示す。

それぞれのセンサノード１００は、近接するセンサノードから信号を受信し、これらの信号を（必要ならば予め）評価し、そして、対応する信号（受信された信号に付随するか、または、それらとは独立に、センサの設置場所のみに付随する信号）を他のセンサノードまたは直接的に中央処理装置１０５へ送信することができる。

図２は、センサネットワークが活動化された直後に行われ得る、それぞれのセンサがその周囲から（近接するセンサノードから）信号を受信するステップを示す。

図３は、中央処理装置１０５によって対応する位置メッセージがそれぞれのセンサノードへ送信される、他の手順のステップを示す。送信は、中央処理装置１０５から対応するセンサノードへ、直接的にまたは間接的に行われ得る。間接的な送信とは、場所メッセージが、その情報が意図されたセンサノードへ最終的に到達するまでに、中央処理装置１０５によって、一のセンサノードから次のセンサノードへ中継されることを意味する。

図４は、ＨＳＰパラメータが対応するセンサノードから中央処理装置１０５へ送信される、他の手順のステップを示す。送信は、直接的にまたは間接的（情報を転送するべく介在する追加のセンサノードによる）に行われ得る。

図５は、本発明の例示的な実施形態によるセンサネットワーク２００を備えた飛行機５００を示す。胴体における点は、個々のセンサノードを示す。

図６は、本発明の例示的な実施形態による方法のためのフローチャートを示す。ステップ６０１においては、高周波シグナルパラメータが、センサノードによって取得される。例えば、この高周波パラメータは、センサノードがそれに隣接するセンサノードから何れの信号を受信したのかに依存する。ステップ６０２においては、取得された高周波シグナルパラメータに基づく対応するデータが、それから中央処理装置へ送信される。ステップ６０３においては、中央処理装置が、受信されたデータに基づいて、個々のセンサノードのそれぞれの位置を決定し、そのうえ、ステップ６０４においては、中央処理装置が、対応する位置情報を個々のセンサノードへ送信する。

なお、指摘すべきは、“備える”または“含む”または“包含する”は、別の構成要素またはステップを除外するものではない、そして、“一つの”または“その”は、複数を除外するものではない。上記した例示的な一の実施形態の参照とともに記載された特徴またはステップは、上記した他の例示的な実施形態からの他の特徴またはステップと組み合わせて使用され得る。クレーム内の参照番号は、制限的に解釈されてはならない。

Claims (11)

1. いくつかのセンサノードの局所的配置を決定するためのセンサネットワークであって、
   各々が、センサネットワーク内において決定され得るセンサノードの位置に基づいてパラメータを取得するためのセンサユニット（１０１）、および、取得されたパラメータに基づくデータを中央処理装置（１０５）へ送信するための通信ユニット（１０２）を備える、複数のセンサノード（１００）と、
   上記センサノードによって送信されたデータを受信し、前記送信されたデータを相関させることによってそれぞれのセンサノード（１００）の相対的位置を決定するための中央処理装置（１０５）と
   を備えるセンサネットワーク（２００）。
2. 前記センサノードの位置は、いくつかのセンサノードから受信したデータの相関に基づいて決定される
   請求項１に記載のセンサネットワーク。
3. 飛行機のキャビンにおけるシートの位置を決定するよう設計されている
   請求項１または２に記載のセンサネットワーク。
4. 前記中央処理装置（１０５）は、シートの位置と、それに引き続く対応する位置情報との送信を決定し、シートが自動的に配置されるよう設計されている
   請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサネットワーク。
5. 固定された参照地点としての役割を果たすように、飛行機内において知られた絶対的な位置に恒久的に設置されたセンサノード（１００）をさらに備える
   請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサネットワーク。
6. 前記パラメータは、高周波シグナルパラメータである
   ことを特徴とする
   請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサネットワーク。
7. 前記センサユニット（１０１）は、温度、振動、加速度、膨張、および圧力を含むグループから選択された計測値をさらに取得するように設計されている
   請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサネットワーク。
8. センサノードへ電気エネルギーを供給するための電源ユニット（１０３）
   をさらに備え、
   前記電源ユニット（１０３）は、エネルギー変換を通じて、センサノード（１００）へ独立して電力を供給するよう構成されている
   請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサネットワーク。
9. 前記電源ユニット（１０３）は、前記センサノード（１００）へ分散化された電源を供給するための、振動発生器、熱電変換器、電磁エネルギーを受け取るためのアンテナ、または、光を電気エネルギーに変換するための光起電ユニットを備える
   請求項８に記載のセンサネットワーク。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のセンサネットワーク（２００）を備える飛行機（５００）。
11. 飛行機内におけるいくつかのセンサノードの局所的配置を決定するための方法であって、
    センサネットワーク内において決定され得るセンサノードの位置に基づくパラメータを前記センサノードによって取得するステップと、
    そのように取得されたパラメータに基づくデータを中央処理装置（１０５）へ送信するステップと、
    送信されたデータを相関させることによってそれぞれのセンサノード（１００）の相対的位置を決定するステップと
    を含む方法。

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