JP6155029B2 - 航空機の通信システム、航空機の通信方法及び通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、航空機の通信システム、航空機の通信方法及び通信機器に関するものである。

従来、航空機の通信システムとして、フライバイワイヤーフライトコントロールシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このフライバイワイヤーフライトコントロールシステムは、航空機を安全に飛行させるべく、３つの別個のデータバスを有する多重冗長の構成となっている。３つのデータバスには、３つの主フライトコンピュータおよび３つのアクチュエータ・コントローラ電子装置（ＡＣＥ）等の各種機器がそれぞれ接続されている。

特開平６−３２２９１号公報

また、航空機に用いられる他の通信システムとしては、例えば、ＡＦＤＸ（Avionics Full-Duplex Switched Ethernet(登録商標)）がある。ＡＦＤＸは、２つのデータバスを有する２重冗長の構成となっている。このＡＦＤＸは、２つのデータバスに各種機器が接続されており、各種機器は、各データバスを介して双方向通信（送受信）が可能となっている。ＡＦＤＸを用いて各種機器間で通信データの送受信を行う場合、２つのデータバスを使用して、通信データを送受信する。このように、特許文献１またはＡＦＤＸのような、航空機の通信システムでは、多重の冗長化が図られている。

ところで、通信システムは、機器に応じて異なる冗長度が設定される場合がある。つまり、通信システムでは、２重冗長及び３重冗長が混在した構成となっている場合がある。この場合、通信システムは、機器の冗長度に応じた構成となるように設計される。このとき、特許文献１に記載された通信システムでは、データバスに各種機器が接続されていることから、通信システムの設計に応じて、機器自体を変更する必要が生じる可能性がある。また、ＡＦＤＸでは、２重冗長にしか対応しておらず、３重冗長以上の冗長度を確保することが困難である。このため、通信システムの設計に応じて、機器側に影響を与える場合があり、冗長度に応じた通信システムの設計を容易に適用することが困難である。

そこで、本発明は、多重冗長化を図ることができ、通信データの送受信の信頼性を確保しつつ、通信システムの設計に容易に対応することができる航空機の通信システム、航空機の通信方法及び通信機器を提供することを課題とする。

本発明の航空機の通信システムは、複数の機器が搭載される航空機の前記各機器間の通信を行う航空機の通信システムにおいて、複数の前記機器に対応して設けられる複数の通信処理部と、前記各通信処理部間を接続する複数の通信系統と、を備え、前記複数の通信処理部は、複数の前記通信系統を介して双方向通信が可能となっており、前記通信処理部は、複数の前記通信系統から複数の通信データを受信すると、受信した複数の前記通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の前記通信データの取得の要否を判定し、取得すると判定した前記通信データを取得することを特徴とする。

この構成によれば、通信処理部は、通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の通信データのうち、必要な通信データを取得することができる。このとき、各通信処理部間を複数の通信系統で冗長化しており、また、複数の通信データの中から信頼性の高い通信データを取得することで、通信データの信頼性を確保することができる。また、機器に設定された冗長度に応じて通信系統を適宜設けると共に、通信系統と通信処理部とを適宜接続すればよいことから、機器側に影響を与えることなく、設定された冗長度に容易に対応することが可能となる。

この場合、前記通信データは、前記通信データの順番に関する情報であるシーケンス番号を含み、前記通信処理部は、受信した前記各通信データに含まれる前記シーケンス番号に基づいて、以前に受信した前記通信データよりも新しいか否かを判定し、新しいと判定した前記通信データを取得することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部は、新しい通信データを取得することができる。このため、通信処理部は、取得した新しい通信データを機器に送信可能となるため、機器は、新しい通信データに基づく制御を実行することが可能となる。

この場合、前記通信処理部は、以前に受信した前記通信データよりも新しいと判定した前記通信データを複数受信した場合、最初に受信した前記通信データを取得することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部は、新しいと判定した複数の通信データのうち、最初に受信した通信データを取得することができる。このため、通信処理部は、最初に受信した通信データを機器に送信可能となるため、機器は、通信データに基づく制御をより迅速に実行することが可能となる。

この場合、前記通信データに含まれる前記識別情報または前記通信処理部に格納される受信用設定データは、前記通信データと前記通信系統とを関連付けた通信系統識別情報を含み、前記通信処理部は、エラー判定された前記通信データがある場合、前記通信系統識別情報に基づいて、エラー判定された前記通信データに関連付けられた前記通信系統が異常であると検出することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部は、通信系統識別情報に基づいて、通信系統の異常を検出することができる。このため、異常であるとされた通信系統に対して、適切な対策を迅速に施すことができる。なお、受信用設定データとは、受信した複数の通信データの中から、所定の通信データを取得するために、予め設定されるデータ（コンフィグレーションデータ）である。

この場合、前記通信データまたは前記通信処理部に格納される受信用設定データは、前記通信データの通信で利用される複数の前記通信系統からの受信状態が予め設定された設定受信状態に関する情報を含み、前記通信処理部は、前記設定受信状態と、複数の前記通信系統からの前記通信データの実受信状態とが相違する場合、異常であると検出することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部は、設定受信状態と実受信状態とが相違する場合、複数の通信系統のいずれかに異常があることを検出することができる。より具体的には、受信状態とは、複数の通信系統から通信データを受信する受信パス数であり、通信処理部は、実受信パス数が設定受信パス数よりも少ない場合に、複数の通信系統のいずれかに異常があることを検出する。このため、通信システムの異常に対して、適切な対策を迅速に施すことができる。なお、受信状態は、受信パス数に限定されない。

この場合、前記通信データは、前記通信データが破壊されているか否かを検出するための誤り検出符号を含み、前記通信処理部は、受信した複数の前記通信データに含まれる前記誤り検出符号に基づいて、受信した複数の前記通信データが破壊されているか否かを判定し、破壊されていないと判定した前記通信データを取得することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部は、破壊されていない通信データを取得することができる。このため、通信処理部は、取得した破壊されていない通信データを機器に送信することで、機器は、通信データに基づく制御を精度良く実行することが可能となる。なお、誤り検出符号としては、例えば、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等がある。

この場合、前記通信処理部は、対応する前記機器から、前記機器の状態に関するデータである機器状態データを受信すると、受信した前記機器状態データに基づいて、複数の前記通信系統に応じた前記識別情報を含む複数の前記通信データを生成し、生成した複数の前記通信データを複数の前記通信系統へ向けて送信することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部は、複数の通信系統へ向けて、複数の通信データを送信することができる。このため、通信処理部は、対応する機器の機器状態データを、他の通信処理部に送信することができる。

この場合、前記通信データまたは前記通信処理部に格納される受信用設定データは、前記通信データの生存期間に関する情報を含み、前記通信処理部または前記通信処理部に接続される前記機器は、前記生存期間内に、前記通信データを取得していない場合、異常であると検出することが好ましい。

この構成によれば、通信処理部または機器は、生存期間内に、通信データを取得していない場合、異常を検出することができる。このため、通信システムの異常に対して、適切な対策を迅速に施すことができる。

この場合、前記通信処理部は、前記機器の内部に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、機器の内部に設けられる処理部を、通信処理部として機能させることが可能となる。つまり、通信処理部として機能させることが可能なソフトウェアを、機器の処理部に実行させることで、処理部を通信処理部として実現することができる。

この場合、前記通信処理部は、前記機器に接続される別体の通信機器に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、機器と通信処理部とを別体にすることができるため、機器の構成と通信システムの構成とを明確に切り分けることができる。また、通信処理部の専用となる通信機器として構成することができるため、通信の処理速度の向上を図ることが可能となる。

本発明の航空機の通信方法は、複数の機器が搭載される航空機の前記各機器間の通信を行う通信システムを用いた航空機の通信方法において、前記通信システムは、複数の前記機器に対応して設けられる複数の通信処理部と、前記各通信処理部間を接続する複数の通信系統と、を備え、前記複数の通信処理部は、複数の前記通信系統を介して双方向通信が可能となっており、前記通信処理部によって、他の前記通信処理部から複数の前記通信系統を介して複数の通信データを受信する受信工程と、前記通信処理部によって、受信した複数の前記通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の前記通信データの取得の要否を判定する取得判定工程と、前記通信処理部によって、取得すると判定した前記通信データを取得するデータ取得工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、受信工程において、通信処理部は、複数の通信データを受信することができ、取得判定工程において、通信処理部は、各通信データの取得の要否を判定することができ、データ取得工程において、必要な通信データを取得することができる。このとき、各通信処理部間を複数の通信系統で冗長化しており、また、複数の通信データの中から信頼性の高い通信データを取得することで、通信データの信頼性を確保することができる。また、機器に設定された冗長度に応じて通信系統を適宜設けると共に、通信系統と通信処理部とを適宜接続すればよいことから、機器側に影響を与えることなく、設定された冗長度に容易に対応することが可能となる。

本発明の通信機器は、複数の機器が搭載される航空機の前記各機器間の通信を行う通信システムに設けられる通信機器において、複数の通信系統が接続され、複数の前記通信系統との間で通信データを双方向に送受信可能な複数の送受信部と、前記複数の送受信部に接続され、前記通信データを処理する通信処理部と、を備え、前記通信処理部は、複数の前記通信系統から複数の前記送受信部を介して複数の前記通信データを受信すると、受信した複数の前記通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の前記通信データの取得の要否を判定し、取得すると判定した前記通信データを取得することを特徴とする。

この構成によれば、機器に別体となる通信機器を接続して通信システムを構成することができるため、機器の構成と通信システムの構成とを明確に切り分けることができる。また、通信処理部の専用となる通信機器として構成することができるため、通信の処理速度の向上を図ることが可能となる。

図１は、本実施例に係る航空機の通信システムの概念的な構成を示す概念構成図である。 図２は、通信データのフレームフォーマットに関する説明図である。 図３は、受信用設定データの説明図である。 図４は、本実施例に係る航空機の通信方法に関する一例のフローチャートである。 図５は、本実施例に係る航空機の通信方法に関する一例のフローチャートである。 図６は、本実施例に係る航空機の通信方法に関する一例のフローチャートである。 図７は、本実施例に係る通信システムを適用した航空機の一例に関する構成図である。 図８は、本実施例に係る通信システムの通信機器の模式図である。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施例に係る航空機の通信システムの概念的な構成を示す概念構成図である。航空機には、複数の機器５が搭載されており、通信システム１は、航空機に搭載される各機器５間の通信を行うものである。通信システム１は、航空機の安全な飛行を実現するべく、冗長化された構成となっている。先ず、図１を参照して、航空機の通信システム１の概念的な構成について説明する。

通信システム１は、複数の機器５に対応して設けられる複数の通信処理部１１と、各通信処理部１１間を接続する複数の通信系統１２とを備えている。通信システム１は、複数の通信系統１２を介して、通信処理部１１から他の通信処理部１１へ向けて通信データＤを送受信しており、各通信処理部１１間において双方向通信が可能な構成となっている。このように、通信システム１は、マスターサーバを設けないマスターレスの簡易な構成となっている。このため、マスターサーバの故障分析が不要な構成になる。

ここで、図１に示すように、航空機に搭載される複数の機器５は、冗長度が異なる構成となっている。具体的に、４つの機器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち、左上に示す機器５ａと左下に示す機器５ｂは、３重冗長となるように冗長度が設定されており、右上に示す機器５ｃと右下に示す機器５ｄは、２重冗長となるように冗長度が設定されている。

複数の通信処理部１１は、対応する複数の機器５にそれぞれ接続されており、接続される機器５の冗長度に対応した冗長度となっている。ここで、複数の通信処理部１１は、４つの機器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対応して４つ設けられている。機器５ａに対応する通信処理部１１ａは、３重冗長が可能な構成、つまり、３つの通信系統１２が接続可能な構成となっている。同様に、機器５ｂに対応する通信処理部１１ｂも、３重冗長が可能な構成、つまり、３つの通信系統１２が接続可能な構成となっている。一方で、機器５ｃに対応する通信処理部１１ｃは、２重冗長が可能な構成、つまり、２つの通信系統１２が接続可能な構成となっている。同様に、機器５ｄに対応する通信処理部１１ｄも、２重冗長が可能な構成、つまり、２つの通信系統１２が接続可能な構成となっている。

各通信処理部１１は、接続される複数の通信系統１２へ向けて送信する複数の通信データＤを生成するための処理を行っている。また、各通信処理部１１は、接続される複数の通信系統１２から受信した複数の通信データＤを処理している。なお、図１において、この通信処理部１１は、機器５に接続される別体の構成となっているが、機器５の内部に設ける構成であってもよい。つまり、通信処理部１１は、機器５に接続される通信機器の内部に設けられていてもよいし、機器５の内部に設けられる処理部を通信処理部１１として機能させてもよい。

複数の通信系統１２は、通信システム１における冗長度に応じて設けられている。つまり、複数の通信系統１２は、通信システム１において最大となる冗長度、本実施例では、最大となる３重冗長に応じて、３つ設けられている。各通信系統１２は、複数の通信処理部１１をそれぞれ接続している。具体的に、通信処理部１１ａ及び通信処理部１１ｂには、３つの通信系統１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうち、全ての通信系統１２ａ，１２ｂ，１２ｃが接続される。一方で、通信処理部１１ｃ及び通信処理部１１ｄには、３つの通信系統１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうち、いずれか２つの通信系統１２が接続される。換言すれば、通信系統１２ｂは、４つの通信処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにそれぞれ接続されている。また、通信系統１２ａは、４つの通信処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、３つの通信処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｄにそれぞれ接続されている。さらに、通信系統１２ｃは、４つの通信処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、３つの通信処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ接続されている。なお、複数の通信系統１２は、主（メイン）及び副（サブ）等の優先度を特に設定していないが、適宜設定してもよい。

従って、上記の通信システム１において、通信処理部１１は、接続される複数の通信系統１２を介して、他の通信処理部１１から送信された複数の通信データＤを受信することが可能となる。また、通信処理部１１は、接続される複数の通信系統１２を介して、複数の通信データＤを、他の通信処理部１１へ向けて送信することが可能となる。このように通信システム１は、各通信処理部１１間で双方向通信を行っている。

次に、図２を参照して、通信システム１において用いられる通信データＤについて説明する。図２は、通信データのフレームフォーマットに関する説明図である。通信データＤは、少なくとも後述する機器状態データＤ１及びデータリンク層（２層）を含むフレームフォーマットとなっている。なお、通信データＤは、ネットワーク層（３層）及びトランスポート層（４層）を含んでいてもよい。この通信データＤは、データフィールドＦ１と、データフィールドＦ１のヘッダー側のフィールドＦ２と、データフィールドＦ１のフッター側のフィールドＦ３とを含んでいる。

データフィールドＦ１には、機器状態データＤ１が格納されている。機器状態データＤ１は、通信処理部１１に接続されている機器５から送信される、機器５の状態に関するデータとなっており、複数の通信処理部１１において共有されるデータとなっている。

フィールドＦ２には、識別情報として、通信規格を識別するための規格識別子Ｄ２、通信データＤの種類を識別するためのデータ種類識別子Ｄ３、送信元となる機器５を識別するための送信元機器識別子Ｄ４が格納されている。また、フィールドＦ２には、通信データＤの順番に関する情報であるシーケンス番号Ｄ５、予め指定される生存期間Ｄ６等が格納されている。なお、本実施例において、生存期間Ｄ６は、通信データＤに含まれているが、後述する受信用設定データＴに格納してもよい。

フィールドＦ３には、通信データＤが欠損しているか否かをチェックするための誤り検出符号Ｄ７が格納されている。誤り検出符号Ｄ７としては、例えば、ＦＣＳである。

なお、フィールドＦ２及びフィールドＦ３には、ネットワーク層（３層）及びトランスポート層（４層）に関する情報を含んでいてもよい。また、フィールドＦ２及びフィールドＦ３に格納される情報は、上記した情報に限らない。例えば、識別情報として、通信系統１２を識別するための通信系統識別子Ｄ８（点線部）を含んでいてもよい。また、識別情報として、変数となるフラグ及び通信データＤのステータス等を含んでいてもよい。

ここで、上記したように、通信処理部１１は、接続される複数の通信系統１２を介して、複数の通信データＤを、他の通信処理部１１へ向けて送信している。また、他の通信処理部１１は、接続される複数の通信系統１２を介して、通信処理部１１から送信された複数の通信データＤを受信している。つまり、通信システム１は、通信処理部１１が出版側となり、他の通信処理部１１が購読側となる、出版・購読型の通信規格となっている。

規格識別子Ｄ２は、「Protocol Identification」で表され、通信規格を識別するための識別子が設定されており、具体的には、出版・購読型の通信規格に関する識別子が設定されている。データ種類識別子Ｄ３は、「Frame Type」で表され、機器５の種類に応じた識別子が設定されている。例えば、機器５が速度計であれば、通信データＤの種類は速度データであるため、データ種類識別子Ｄ３は、速度データを識別する識別子が設定される。送信元機器識別子Ｄ４は、「Source ID」で表され、機器５の固有のＩＤとなっている。シーケンス番号Ｄ５は、「Sequence Num」で表され、通信データＤの送信毎にカウントアップされる。生存期間Ｄ６は、「Limit of Period」で表され、予め指定された生存期間Ｄ６が経過すると、通信データＤが破棄される。誤り検出符号Ｄ７は、「ＦＣＳ」で表され、データの破壊及び欠損等の誤りを検出するための符号となっている。

次に、通信システム１における通信処理部１１の通信処理について説明する。出版・購読型の通信システム１では、通信データＤが非同期で送受信されている。そして、各通信処理部１１は、送信側（出版側）及び受信側（購読側）として適宜機能する。通信処理部１１は、複数の通信系統１２へ向けて複数の通信データＤを送信する送信側として機能する場合、図２に示す通信データＤを、接続される複数の通信系統１２に応じて複数生成している。そして、通信処理部１１は、生成した複数の通信データＤを複数の通信系統１２に送信している。

一方で、通信処理部１１は、複数の通信系統１２から複数の通信データＤを受信する受信側として機能する場合、受信した複数の通信データＤの取得の要否を判定して、所定の通信データＤを取得する。そして、通信処理部１１は、取得した所定の通信データＤを所定の更新周期毎に更新しながら保存する。なお、保存された通信データＤは、各機器５の要求に応じて送信される。

ここで、先ず、通信処理部１１が送信側として機能するときの通信処理（送信処理）について説明する。通信処理部１１には、接続される機器５から機器状態データＤ１を含む所定のデータが送信される。通信処理部１１は、接続される機器５から機器状態データＤ１を含む所定のデータを取得すると、当該データに含まれる機器状態データＤ１をデータフィールドＦ１に格納すると共に、フィールドＦ２及びフィールドＦ３に上記した所定の情報を付すことで、図２に示す通信データＤを生成する。このとき、通信処理部１１は、接続されている複数の通信系統１２に応じて、複数の通信データＤを生成する。そして、通信処理部１１は、生成した複数の通信データＤを、複数の通信系統１２のそれぞれへ向けて送信する。通信処理部１１は、このような送信処理を、所定の周期毎に繰り返し行う。

次に、通信処理部１１が受信側として機能するときの通信処理（受信処理）について説明する。通信処理部１１には、接続される複数の通信系統１２を介して、他の通信処理部１１で生成された複数の通信データＤが送信される。通信処理部１１は、送信される複数の通信データＤの中から、所定の通信データＤを取得するために、図３に示す受信用設定データＴに基づいて、通信データＤを選別している。

図３は、受信用設定データの説明図である。図３に示すように、受信用設定データＴは、複数の通信処理部１１にそれぞれ格納（保存）されている。受信用設定データＴは、データ種類識別子Ｄ３（Frame Type）と、送信元機器識別子Ｄ４（Source ID）と、受信パス数（Path Redundant Level）とを関連付けたテーブルとなっている。ここで、受信パス数とは、通信データＤの更新周期に受信する通信データＤの受信数であり、受信状態の一態様を表している。図３に示す受信用設定データＴは、例えば、データ種類識別子Ｄ３が「１０」、送信元機器識別子Ｄ４が「１０」、受信パス数が「３」と関連付けて設定されている。また、受信用設定データＴは、例えば、データ種類識別子Ｄ３が「１０」、送信元機器識別子Ｄ４が「１１」、受信パス数が「１」と関連付けて設定されている。また、受信用設定データＴは、例えば、データ種類識別子Ｄ３が「１１」、送信元機器識別子Ｄ４が「２０」、受信パス数が「２」と関連付けて設定されている。また、受信用設定データＴは、例えば、データ種類識別子Ｄ３が「１１」、送信元機器識別子Ｄ４が「２１」、受信パス数が「１」と関連付けて設定されている。

ここで、図４及び図５を参照して、通信処理部１１の受信処理に関する制御動作について説明する。図４は、本実施例に係る航空機の通信方法に関する一例のフローチャートである。図５は、本実施例に係る航空機の通信方法に関する一例のフローチャートである。

先ず、通信処理部１１は、通信データＤを受信する（ステップＳ１：受信工程）。通信処理部１１は、ステップＳ１の後、受信した通信データＤに含まれる誤り検出符号Ｄ７に基づいて、通信データＤが破壊されているか否かを判定する（ステップＳ２）。通信処理部１１は、通信データＤが破壊されていないと判定すると、異常がない（ステップＳ３：Ｙｅｓ）として、ステップＳ４に進む。一方で、通信処理部１１は、通信データＤが破壊されていると判定すると、異常がある（ステップＳ３：Ｎｏ）として、後述するステップＳ１１に進む。

通信処理部１１は、ステップＳ３において異常がないと判定すると、通信データＤのフレームフォーマットに、ネットワーク層（３層）及びトランスポート層（４層）に関する情報が含まれているか否かを判定する（ステップＳ４）。通信処理部１１は、通信データＤに３層及び４層に関する情報が含まれていないと判定する（ステップＳ４：Ｙｅｓ）と、ステップＳ６に進む。一方で、通信処理部１１は、通信データＤに３層及び４層に関する情報が含まれていると判定する（ステップＳ４：Ｎｏ）と、３層及び４層に関する処理を実行し（ステップＳ５）、この後、ステップＳ６に進む。

続いて、通信処理部１１は、通信データＤに含まれる規格識別子Ｄ２に基づいて、通信データＤが本規格であるか否かを判定する（ステップＳ６）。通信処理部１１は、通信データＤが本規格であると判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、通信データＤに含まれるデータ種類識別子Ｄ３に基づいて、受信用設定データＴにおいて設定された通信データＤの種類であるか否かを判定する（ステップＳ８）。一方で、通信処理部１１は、通信データＤが本規格でないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、他の通信規格の処理を行った後（ステップＳ７）、ステップＳ１１に進む。

通信処理部１１は、ステップＳ８において、通信データＤが所定の種類であると判定する（ステップＳ８：Ｙｅｓ）と、通信データＤを管理する管理テーブルの更新処理を実行する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ９の管理テーブルの更新処理については後述する。一方で、通信処理部１１は、ステップＳ８において、通信データＤが所定の種類でないと判定する（ステップＳ８：Ｎｏ）と、ステップＳ１１に進む。

通信処理部１１は、ステップＳ９において、更新処理が実行されると、所定の通信データＤを取得し保存して（ステップＳ１０：データ取得工程）、受信処理を終了する。一方で、通信処理部１１は、ステップＳ１１に進むと、受信した通信データＤを保存せずに、受信処理を終了する。そして、通信処理部１１は、このような受信処理を、通信データＤの更新周期毎に繰り返し行う。なお、保存されなかった通信データＤは、生存期間Ｄ６を経過すると破棄される。

このように、受信処理は、ステップＳ１において、通信データＤを受信し（受信工程）、ステップＳ２〜Ｓ９において、通信データＤの取得の要否を判定し（取得判定工程）、ステップＳ１０において、取得すると判定した所定の通信データＤを取得する（データ取得工程）。

続いて、図５を参照して、ステップＳ９における、通信データＤの管理テーブルの更新処理について説明する。ここで、更新処理に用いられる管理テーブルは、通信処理部１１に格納されている。この管理テーブルでは、通信データＤの受信パス数、シーケンス番号Ｄ５及び生存期間Ｄ６が管理（登録保存）されている。通信処理部１１は、ステップＳ８において、通信データＤが所定の種類であると判定する（ステップＳ８：Ｙｅｓ）と、受信した通信データＤのシーケンス番号（ここではＮとする）が、管理テーブルに登録されているシーケンス番号（ここではｎとする）に次数（ここでは１とする）を加えたシーケンス番号と同じであるか、つまり、Ｎ＝ｎ＋１であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

通信処理部１１は、ステップＳ２１において、Ｎ＝ｎ＋１であると判定する（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）と、管理テーブルに登録されている受信パス数（実受信パス数）が、受信用設定データで設定された受信パス数（設定受信パス数）以上となっているか否かを判定する（ステップＳ２２）。通信処理部１１は、管理テーブルに登録されている受信パス数が、設定受信パス数以上となっていると判定する（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）と、管理テーブルを更新する（ステップＳ２３）。つまり、通信処理部１１は、管理テーブルにおいて、登録されたシーケンス番号ｎを受信した通信データＤのシーケンス番号Ｎに更新し、登録された受信パス数をリセットし、登録された生存期間Ｄ６をリセットする。一方で、通信処理部１１は、管理テーブルに登録されている受信パス数が、設定受信パス数未満となっていると判定する（ステップＳ２２：Ｎｏ）と、通信データＤに欠落があると判定して欠落エラーを記録した（ステップＳ２４）後、ステップＳ２３に進む。なお、ステップＳ２４の実行時において、通信処理部１１は、複数の通信系統１２のうち、いずれかの通信系統１２に異常があることを検出している。そして、通信処理部１１は、ステップＳ２３における管理テーブルの更新処理が終了すると、ステップＳ１０に進む。このように、通信処理部１１は、受信した通信データＤに含まれるシーケンス番号に基づいて、以前に受信した通信データＤよりも新しいか否かを判定し、新しいと判定した通信データＤを取得している。

一方で、通信処理部１１は、ステップＳ２１において、Ｎ＝ｎ＋１でないと判定する（ステップＳ２１：Ｎｏ）と、Ｎ≦ｎ−１であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。通信処理部１１は、Ｎ≦ｎ−１であると判定する（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）と、通信データＤが遅延していると判定して遅延エラーを記録した（ステップＳ２６）後、ステップＳ１１に進む。

通信処理部１１は、ステップＳ２５において、Ｎ≦ｎ−１でないと判定する（ステップＳ２５：Ｎｏ）と、Ｎ＝ｎであるか否かを判定する（ステップＳ２７）。通信処理部１１は、Ｎ＝ｎであると判定する（ステップＳ２７:Ｙｅｓ）と、同じシーケンス番号の通信データＤを受信したとして、管理テーブルの受信パス数をカウントアップして更新する（ステップＳ２８）。通信処理部１１は、ステップＳ２８の後、ステップＳ１１に進む。このように、通信処理部１１は、同じシーケンス番号の通信データＤを複数受信したときは、最初に受信した通信データＤを保存する一方で、後に受信した通信データＤを受信パス数の更新に用いる。このため、通信処理部１１は、同じシーケンス番号の通信データＤを複数受信したときは、最初に受信したものを通信データＤとして取得する。

通信処理部１１は、ステップＳ２７において、Ｎ＝ｎでないと判定する（ステップＳ２７：Ｎｏ）と、Ｎ＞ｎ＋１であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。通信処理部１１は、Ｎ＞ｎ＋１であると判定する（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）と、通信データＤに欠落があると判定して欠落エラーを記録した（ステップＳ３０）後、ステップＳ２３に進む。つまり、通信処理部１１は、シーケンス番号が欠落していたとしても、最新のシーケンス番号の通信データＤを管理テーブルに保存する。なお、通信処理部１１は、Ｎ＞ｎ＋１でないと判定した場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）、ステップＳ１１に進む。

次に、図６を参照して、通信処理部１１の異常検出処理に関する制御動作について説明する。図６は、本実施例に係る航空機の通信方法に関する一例のフローチャートである。異常検出処理は、複数の通信系統１２に異常があるか否かを判定する処理である。なお、通信処理部１１は、複数の通信系統１２の中から異常がある通信系統１２を特定する場合には、通信データＤに、通信系統１２に対応する識別子である通信系統識別子Ｄ８を付すことが好ましい。

通信処理部１１は、受信処理において、エラー判定された通信データＤがあるか否かを判定する（ステップＳ４１）。エラー判定としては、上記した欠落エラー及び遅延エラー等がある。通信処理部１１は、エラー判定された通信データＤがあると判定する（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）と、通信データＤに付された通信系統識別子Ｄ８に基づいて、通信系統１２を特定する（ステップＳ４２）。通信処理部１１は、ステップＳ４２において、通信系統１２を特定すると、所定の通信系統１２が異常であると検出した後（ステップＳ４３）、異常検出処理を終了する。一方で、通信処理部１１は、エラー判定された通信データＤがないと判定する（ステップＳ４１：Ｎｏ）と、異常検出処理を終了する。そして、通信処理部１１は、異常検出処理を所定の周期で繰り返し実行する。

次に、通信処理部１１に接続される機器５の異常検出処理に関する制御動作について説明する。機器５は、通信処理部１１において所定の周期毎に更新される通信データＤを通信処理部１１から取得すべく、通信処理部１１に対して所定の周期毎に通信データＤの送信要求を行っている。ここで、機器５は、通信データＤに含まれる生存期間Ｄ６内に、通信データＤを取得できない場合、異常であることを検出する。つまり、通信データＤは、予め指定された生存期間Ｄ６が経過すると破棄されることから、機器５は、破棄された通信データＤを取得できず、この場合、通信処理部１１または複数の通信系統１２に異常があるとして、異常を検出する。

次に、図７及び図８を参照して、上記の通信システム１を航空機１００に適用した一例について説明する。図７は、本実施例に係る通信システムを適用した航空機の一例に関する構成図である。航空機１００は、動翼として、主翼に設けられるマルチファンクションスポイラーＭＦＳ、主翼に設けられるグランドスポイラーＧＳ、補助翼１１１、昇降舵１１２、方向舵１１３等を備えている。また、航空機１００には、複数の機器５が搭載されており、複数の機器５として、上記した各種の動翼を駆動するための複数のアクチュエータ１０２、複数のアクチュエータ１０２を制御するための主飛行制御装置（ＰＦＣＣ：Primary Flight Control Computer）１０１、及びインターフェースモジュールＩＭ等が設けられている。

このような航空機１００において、通信システム１は、複数のアクチュエータ１０２にそれぞれ接続される複数の通信処理部１１と、各通信処理部１１間を接続する通信系統としての３つの基幹バスレーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを備えている。

主飛行制御装置１０１は、３つ設けられており、３つの主飛行制御装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは、３つの基幹バスレーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ接続されている。なお、３つの主飛行制御装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは、その内部に通信処理部１１として機能する処理部が設けられている。

また、３つの基幹バスレーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃには、複数の通信処理部１１がそれぞれ接続されている。このとき、隣接する通信処理部１１には、異なる基幹バスレーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃが接続され、また、隣接する通信処理部１１は、バスレーン１０５によりそれぞれ接続されている。このため、通信処理部１１は、基幹バスレーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、隣接する他の通信処理部１１に接続したバスレーン１０５とを介して、通信データＤが送受信されることから、２重冗長の構成とすることができる。このように、基幹バスレーン１２及びバスレーン１０５を含む通信系統を、上記のように構成することで、通信系統の配線を削減することが可能となる。

次に、図８を参照して、通信処理部１１について説明する。図８は、本実施例に係る通信システムの通信機器の模式図である。この航空機１００に設けられる通信処理部１１は、機器５と別体となる通信機器２００に設けられている。通信機器２００は、内部に設けられる通信処理部１１と、複数の送受信ポート（送受信部）２０１と、機器接続ポート２０２とを有している。複数の送受信ポート２０１は、基幹バスレーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及びバスレーン１０５に接続される。機器接続ポート２０２は、アクチュエータ１０２等の機器５に接続される。このため、通信システム１は、機器５と通信機器２００との間で物理的に切り離すことが可能な構成となっている。

以上のように、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、通信データＤに含まれる各種識別子Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ８に基づいて、受信した複数の通信データＤのうち、必要な通信データＤを取得することができる。このとき、各通信処理部１１間を複数の通信系統１２で冗長化しており、また、複数の通信データＤの中から信頼性の高い通信データＤを取得することで、通信データＤの信頼性を確保することができる。また、機器５に設定された冗長度に応じて通信系統１２を適宜設けると共に、通信系統１２と通信処理部１１とを適宜接続すればよいことから、機器５側に影響を与えることなく、設定された冗長度に容易に対応することが可能となる。

また、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、新しい通信データＤを取得することができる。このため、通信処理部１１は、取得した新しい通信データＤを機器５に送信可能となるため、機器５は、通信データＤに基づく制御を遅滞なく実行することが可能となる。

また、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、新しいと判定した複数の通信データＤのうち、最初に受信した通信データＤを取得することができる。このため、通信処理部１１は、最初に受信した通信データＤを機器５に送信することができるため、機器５は、通信データＤに基づく制御をより迅速に実行することが可能となる。なお、本実施例において、通信処理部１１は、同じシーケンス番号の通信データＤを複数受信したときは、最初に受信したものを通信データＤとして取得したが、この構成に限定されない。例えば、通信処理部１１は、同じシーケンス番号の通信データＤを複数受信したときは、複数の通信データＤのうち、一致するものを通信データＤとして取得してもよい。

また、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、通信データＤに基づいて、通信系統１２の異常を検出することができる。このため、異常であるとされた通信系統１２に対して、適切な対策を迅速に施すことができる。なお、本実施例では、通信データＤに含まれる通信系統識別子Ｄ８に基づいて、通信系統１２の異常を検出したが、この構成に限定されない。例えば、受信用設定データＴに通信系統識別子Ｄ８を格納し、通信処理部１１は、受信用設定データＴに格納される通信系統識別子Ｄ８に基づいて、通信系統１２の異常を検出してもよい。

また、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、設定受信パス数と、実受信パス数とが相違する場合、異常であると検出することができる。つまり、通信処理部１１は、実受信パス数が設定受信パス数よりも少ない場合に、複数の通信系統１２のいずれかに異常があることを検出することができる。このため、通信システムの異常に対して、適切な対策を迅速に施すことができる。また、通信系統識別子Ｄ８を付す場合に比して、異常検出処理を簡易なものにできるため、異常検出処理に関する制御負荷の増大を抑制することができる。

また、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、破壊されていない通信データＤを取得することができる。このため、通信処理部１１は、取得した破壊されていない通信データＤを機器５に送信することで、機器５は、通信データＤに基づく制御を精度良く実行することが可能となる。

また、本実施例の構成によれば、通信処理部１１は、複数の通信系統１２へ向けて、複数の通信データＤを送信することができる。このため、通信処理部１１は、対応する機器５の機器状態データＤ１を、他の通信処理部１１に送信することができる。

また、本実施例の構成によれば、機器５は、生存期間Ｄ６内に、新たな通信データＤを取得していない場合、異常を検出することができる。このため、通信システムの異常に対して、適切な対策を迅速に施すことができる。なお、本実施例では、予め指定された生存期間Ｄ６内に、機器５が通信データＤを取得できない場合に、異常を検出したが、この構成に限定されず、通信処理部１１が異常を検出してもよい。つまり、通信処理部１１は、通信データＤに含まれる生存期間Ｄ６内に、通信データＤの受信がない場合、異常であることを検出してもよい。

また、本実施例の構成によれば、機器５と通信処理部１１とを別体にすることができるため、機器５の構成と通信システム１の構成とを明確に切り分けることができる。また、通信処理部１１の専用となる通信機器２００として構成することができるため、通信の処理速度の向上を図ることが可能となる。

なお、機器５の内部に設けられる処理部を、通信処理部１１として機能させてもよい。つまり、通信処理部１１として機能させることが可能なソフトウェア（いわゆるミドルウェア）を、機器５の処理部に実行させることで、処理部を通信処理部１１として実現してもよい。

また、本実施例の構成によれば、受信工程において、通信処理部１１は、複数の通信データＤを受信することができ、取得判定工程において、通信処理部１１は、各通信データＤの取得の要否を判定することができ、データ取得工程において、必要な通信データＤを取得することができる。

なお、本実施例では、航空機の通信システム１として適用したが、多重冗長化となる通信システムであれば、航空機以外のものに適用してもよく、特に限定されない。また、本実施例における複数の通信系統１２は、有線であっても、無線であってもよく、特に限定されない。

１ 通信システム
５ 機器
１１ 通信処理部
１２ 通信系統
１００ 航空機
１０１ 主飛行制御装置
１０２ アクチュエータ
１０５ バスレーン
１１１ 補助翼
１１２ 昇降舵
１１３ 方向舵
２００ 通信機器
２０１ 送受信ポート
２０２ 機器接続ポート
Ｄ 通信データ
Ｄ１ 機器状態データ
Ｄ２ 規格識別子
Ｄ３ データ種類識別子
Ｄ４ 送信元機器識別子
Ｄ５ シーケンス番号
Ｄ６ 生存期間
Ｄ７ 誤り検出符号
Ｄ８ 通信系統識別子
Ｆ１ データフィールド
Ｆ２ フィールド
Ｆ３ フィールド
ＭＦＳ マルチファンクションスポイラー
ＧＳ グランドスポイラー
ＩＭ インターフェースモジュール

Claims (12)

1. 複数の機器が搭載される航空機の前記各機器間の通信を行う航空機の通信システムにおいて、
   複数の前記機器は、冗長度が異なる構成となっており、
   複数の前記機器に対応して設けられる複数の通信処理部と、
   前記機器の前記冗長度に応じて、前記各通信処理部間を接続する複数の通信系統と、を備え、
   前記複数の通信処理部は、複数の前記通信系統を介して双方向通信が可能となっており、
   前記通信処理部は、
   前記冗長度に応じて接続される複数の前記通信系統から受信した複数の通信データを処理すると共に、前記冗長度に応じて接続される複数の前記通信系統に応じて前記通信データを複数生成しており、
   複数の前記通信系統から複数の前記通信データを受信すると、受信した複数の前記通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の前記通信データの取得の要否を判定し、取得すると判定した前記通信データを取得することを特徴とする航空機の通信システム。
2. 前記通信データは、前記通信データの順番に関する情報であるシーケンス番号を含み、
   前記通信処理部は、受信した前記各通信データに含まれる前記シーケンス番号に基づいて、以前に受信した前記通信データよりも新しいか否かを判定し、新しいと判定した前記通信データを取得することを特徴とする請求項１に記載の航空機の通信システム。
3. 前記通信処理部は、以前に受信した前記通信データよりも新しいと判定した前記通信データを複数受信した場合、最初に受信した前記通信データを取得することを特徴とする請求項２に記載の航空機の通信システム。
4. 前記通信データに含まれる前記識別情報または前記通信処理部に格納される受信用設定データは、前記通信データと前記通信系統とを関連付けた通信系統識別情報を含み、
   前記通信処理部は、エラー判定された前記通信データがある場合、前記通信系統識別情報に基づいて、エラー判定された前記通信データに関連付けられた前記通信系統が異常であると検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
5. 前記通信データまたは前記通信処理部に格納される受信用設定データは、前記通信データの通信で利用される複数の前記通信系統からの受信状態が予め設定された設定受信状態に関する情報を含み、
   前記通信処理部は、前記設定受信状態と、複数の前記通信系統からの前記通信データの実受信状態とが相違する場合、異常であると検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
6. 前記通信データは、前記通信データが破壊されているか否かを検出するための誤り検出符号を含み、
   前記通信処理部は、受信した複数の前記通信データに含まれる前記誤り検出符号に基づいて、受信した複数の前記通信データが破壊されているか否かを判定し、破壊されていないと判定した前記通信データを取得することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
7. 前記通信処理部は、対応する前記機器から、前記機器の状態に関するデータである機器状態データを受信すると、受信した前記機器状態データに基づいて、複数の前記通信系統に応じた前記識別情報を含む複数の前記通信データを生成し、生成した複数の前記通信データを複数の前記通信系統へ向けて送信することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
8. 前記通信データまたは前記通信処理部に格納される受信用設定データは、前記通信データの生存期間に関する情報を含み、
   前記通信処理部または前記通信処理部に接続される前記機器は、前記生存期間内に、前記通信データを取得していない場合、異常であると検出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
9. 前記通信処理部は、前記機器の内部に設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
10. 前記通信処理部は、前記機器に接続される別体の通信機器に設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の航空機の通信システム。
11. 複数の機器が搭載される航空機の前記各機器間の通信を行う通信システムを用いた航空機の通信方法において、
    複数の前記機器は、冗長度が異なる構成となっており、
    前記通信システムは、複数の前記機器に対応して設けられる複数の通信処理部と、前記機器の前記冗長度に応じて、前記各通信処理部間を接続する複数の通信系統と、を備え、
    前記複数の通信処理部は、複数の前記通信系統を介して双方向通信が可能となっており、
    前記通信処理部は、
    前記冗長度に応じて接続される複数の前記通信系統から受信した複数の通信データを処理すると共に、前記冗長度に応じて接続される複数の前記通信系統に応じて前記通信データを複数生成しており、
    前記通信処理部によって、他の前記通信処理部から複数の前記通信系統を介して複数の通信データを受信する受信工程と、
    前記通信処理部によって、受信した複数の前記通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の前記通信データの取得の要否を判定する取得判定工程と、
    前記通信処理部によって、取得すると判定した前記通信データを取得するデータ取得工程と、を備えることを特徴とする航空機の通信方法。
12. 複数の機器が搭載される航空機の前記各機器間の通信を行う通信システムに設けられる通信機器において、
    複数の前記機器は、冗長度が異なる構成となっており、
    前記機器の前記冗長度に応じて、複数の通信系統が接続され、複数の前記通信系統との間で通信データを双方向に送受信可能な複数の送受信部と、
    前記複数の送受信部に接続され、前記通信データを処理する通信処理部と、を備え、
    前記通信処理部は、
    前記冗長度に応じて接続される複数の前記通信系統から受信した複数の通信データを処理すると共に、前記冗長度に応じて接続される複数の前記通信系統に応じて前記通信データを複数生成しており、
    複数の前記通信系統から複数の前記送受信部を介して複数の前記通信データを受信すると、受信した複数の前記通信データに含まれる識別情報に基づいて、受信した複数の前記通信データの取得の要否を判定し、取得すると判定した前記通信データを取得することを特徴とする通信機器。
    

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