JP6461784B2 - 航空機搭載システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のプラットフォームを含み、航空機の諸条件に応じて要求される機能またはサービスを実現する航空機搭載システムに関する。

航空機には、当該航空機の計器表示、通信、航法、飛行管理等に関する機能を実現するために、種々の航空機専用の電子機器（アビオニクス機器）が搭載されている。また、航空機の中でも旅客機では、乗客のために機内放送設備、娯楽設備、ギャレー設備等のサービス設備を備えているが、これらサービス設備にも電子機器（他の電子機器）が多く含まれる。これら電子機器は、コンピュータおよびネットワーク、並びに、これらを制御する様々なソフトウェアによりシステム化され、航空機搭載システムとして構築される。

航空機の機種、用途、機体の規模、機体の特性等といった諸条件に応じて、航空機に搭載される電子機器の種類、数量、搭載位置または制御手法等の搭載条件も異なるため、航空機搭載システムの具体的な構成も異なる。それゆえ、航空機搭載システムの多くは、個々の航空機に対応するように逐一開発される。このような航空機搭載システムの一例として、特許文献１に開示される航空機搭載アプリケーション制御システム（制御システム）が挙げられる。この制御システムでは、予め多種のアプリケーション（第一の航空機搭載アプリケーション）一式が航空機にインストールされており、地上局と通信しながら、これら第一の航空機搭載アプリケーションを動作させる。

ここで、航空機の運航、整備、および機内の乗客サービスに要求される機能またはタスクに応じて、第一の航空機搭載アプリケーションの一部について、変更または追加が必要となる場合がある。この場合、第一の航空機搭載アプリケーションを予めモジュール化しておき、変更または追加の際に、必要なアプリケーションを制御システムにインストールする。ただし、モジュール化によるインストールが可能なように制御システムを構築すると複雑化および高コスト化を招く。

そこで、この制御システムでは、第一の航空機搭載アプリケーションを含む中核ネットワークを構成するとともに、この中核ネットワークに協調的に機能する第二の航空機搭載アプリケーションを専用の制御ユニット（アプリケーション管理ユニット）で制御する支援装置を用いている。アプリケーション管理ユニットは、好ましくはソフトウェアで実現される独立モジュールであって、第二の航空機搭載アプリケーションにより、第一の航空機搭載アプリケーションによる所定の機能またはタスクの実行を支援する。

特表２０１０−５１４０６９号公報

近年、航空機に要求される機能またはサービスは、大規模化または複雑化が進んでいるため、航空機搭載システムの開発コストは急激に上昇している。また、技術革新によって既存の航空機搭載システムの陳腐化も加速している。そのため、航空機の諸条件に応じて航空機搭載システムを逐一開発することは、開発コストの増大および開発期間の長期化を招くだけでなく、現実的な金額および期間の中で航空機搭載システムを開発すること自体が困難となる恐れがある。

特許文献１に開示される制御システムでは、前記の通り、中核ネットワークに含まれる第一の航空機搭載アプリケーションを変更または追加するために、支援装置のアプリケーション管理ユニット（第二の航空機搭載アプリケーション）により第一の航空機搭載アプリケーションを支援している。しかしながら、アプリケーション管理ユニット（第二の航空機搭載アプリケーション）は、中核ネットワークにインストールされる第一の航空機搭載アプリケーションと少なくとも同数である必要がある。そのため、制御システムの複雑化または高コスト化を有効に回避することが難しい。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、システムの複雑化を有効に抑制しつつ、開発コストの増大および開発期間の長期化を回避することが可能な航空機搭載システムを提供することを目的とする。

本発明に係る航空機搭載システムは、前記の課題を解決するために、複数のプラットフォームを含む航空機搭載システムであって、当該航空機搭載システムを実現するための基本ソフトウェア、前記プラットフォームで共通する共通機能を実現する共通応用ソフトウェア、並びに、航空機で実現する目的に応じた複数の個別機能をそれぞれ実現する複数の個別応用ソフトウェア、を記憶する記憶器と、前記基本ソフトウェアの実行により生成するビジネスロジック層、および、当該ビジネスロジック層により管理され、前記共通応用ソフトウェアの実行により生成する共通アプリケーション層を有する演算器と、当該演算器に接続されるサービスバスと、を備え、さらに、前記基本ソフトウェアには、ミドルウェアとして、パブリッシャーからサブスクライバーへデータ送信がなされたときに当該データ受信を適時に通知するよう構成される双方向型ＤＤＳ（Data Distribution Service）が含まれ、前記演算器の前記ビジネスロジック層は、複数の前記プラットフォームの差異を吸収する共通インタフェース処理部として機能するよう構成され、当該共通インタフェース処理部は、前記双方向型ＤＤＳの実行により前記ビジネスロジック層および前記共通アプリケーション層の間で通信し、前記個別応用ソフトウェアは、前記共通インタフェース処理部を介してインストールされるプラグインソフトウェアとして構成されている。

前記構成によれば、演算器のビジネスロジック層が共通インタフェース処理部として機能するとともに、当該共通インタフェース処理部が双方向型ＤＤＳにより共通アプリケーション層と通信する。これにより、航空機搭載システムから抽出された共通する構成のみを提供するＳＯＡベースシステムを構築することができる。このように、航空機搭載システムがＳＯＡ（Service Oriented Architecture）化されることで、航空機に要求される機能またはサービスに合わせて応用ソフトウェアを適宜選択し、共通インタフェース処理部を介して航空機搭載システムにプラグインすることができる。これにより、航空機の諸条件に応じた航空機搭載システムを構築することが可能となる。その結果、航空機搭載システムを逐一開発する必要がなくなるとともに、システムの複雑化を有効に抑制しつつ、開発コストの増大および開発期間の長期化を回避することができる。

前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記サービスバスを介して前記演算器に接続され、当該演算器により制御されることにより動作する、入出力器および／またはサブシステムをさらに備え、当該入出力器および／または当該サブシステムは、前記共通インタフェース処理部を介してプラグイン接続されるよう構成されてもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記演算器を複数備え、それぞれの前記演算器は、前記サービスバスを介して互いに接続され、複数の前記演算器のうち少なくとも一つが、全ての前記演算器の前記共通アプリケーション層を前記ビジネスロジック層で管理する現用系演算器であり、当該現用系演算器以外の前記演算器が待機系演算器であり、当該待機系演算器は、前記現用系演算器と並行して動作し、前記現用系演算器の前記ビジネスロジック層は、全ての前記演算器の前記共通アプリケーション層について、当該現用系演算器の前記共通アプリケーション層の優先度を最上位とした上で、それぞれ優先度を設定してその動作の生存性を確認し、前記現用系演算器の前記ビジネスロジック層は、当該現用系演算器の前記共通アプリケーション層がプロセスダウンしたときには、優先度が高い前記待機系演算器の前記共通アプリケーション層との通信を確立する構成であってもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記共通応用ソフトウェアには、前記共通インタフェース処理部を介してインストールされるプラグインソフトウェアとして構成されるものが含まれる構成であってもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記演算器は、さらに、外部システムに接続可能とするネットワーク層を有し、前記双方向型ＤＤＳに基づいて前記ビジネスロジック層および前記ネットワーク層との間で通信することにより、前記外部システムと通信するよう構成されてもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記記憶器は複数設けられ、当該記憶器には、前記演算器に対応して設けられ、前記基本ソフトウェア、前記共通応用ソフトウェアおよび前記個別応用ソフトウェアを記憶する演算器用記憶器と、前記演算器から独立して設けられ、前記サービスバスを介して前記演算器に接続されるデータベース用記憶器と、が含まれる構成であってもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記演算器の前記ビジネスロジック層は、前記データベース用記憶器にリカバリデータを記憶させる構成であってもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記双方向型ＤＤＳは、前記パブリッシャーが単一であるとともに前記サブスクライバーが複数であり、前記パブリッシャーからのデータ送信に対して、複数の前記サブスクライバーからデータ受信が通知されたときに、いずれの前記サブスクライバーからの通知であるかを識別するように構成されてもよい。

また、前記構成の航空機搭載システムにおいては、前記双方向型ＤＤＳは、前記パブリッシャーおよび前記サブスクライバーがいずれも単一であり、前記パブリッシャーからの複数のデータ送信に対して、前記サブスクライバーから複数のデータ受信が通知されたときに、いずれのデータ送信に対するデータ受信であるかを識別するように構成されてもよい。

本発明では、以上の構成により、システムの複雑化を有効に抑制しつつ、開発コストの増大および開発期間の長期化を回避することが可能な航空機搭載システムを提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る航空機搭載システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す航空機搭載システムのソフトウェア構成の一例を示す模式図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図２に示す航空機搭載システムのソフトウェア構成に含まれる双方向型ＤＤＳの一例を示す模式図である。 図１に示す航空機搭載システムが備えるＳＯＡ化されたベースシステムおよびこれに接続される外部システムの構成の一例を示す模式図である。 図２に示す航空機搭載システムが正常動作しているときの構成の一例を示す模式図である。 （Ａ）は、図５に示す航空機搭載システムにおいて第一サーバが故障した状態の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す航空機搭載システムにおいて第一サーバに代わり第二サーバが確立した状態を示す模式図である。 （Ａ）は、図５に示す航空機搭載システムにおいて第一サーバが故障した状態の他の例を示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す航空機搭載システムにおいて第一サーバに代わり第二サーバが確立した状態を示す模式図である。 （Ａ）は、図５に示す航空機搭載システムにおいて第二サーバとともに第一サーバが故障した状態の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す航空機搭載システムにおいて第一サーバが復帰した状態を示す模式図である。 （Ａ）は、従来の航空機搭載システムにおいて第一サーバが故障した状態の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す従来の航空機搭載システムにおいて第一サーバに代わり第二サーバが確立した状態を示す模式図である。

以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

［航空機搭載システムの構成］
まず、本発明の実施の一形態に係る航空機搭載システムのハードウェア構成を、図１を参照して説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る航空機搭載システム１０は、複数のサーバ１１，２１、サービスバス３１、ユーザインタフェース３２、および記憶装置３３を備え、複数の外部システム４０が接続可能となっている。第一サーバ１１はプロセッサ１２およびメモリ１３を備え、第二サーバ２１はプロセッサ２２およびメモリ２３を備える。

プロセッサ１２，２２は、メモリ１３，２３に記憶されるソフトウェアを実行することにより、航空機搭載システム１０におけるさまざまな機能を実現する演算器である。メモリ１３，２３は、サーバ１１，２１の内部記憶器であり、基本ソフトウェア５１、共通応用ソフトウェア５２、および個別応用ソフトウェア５３等が記憶されているとともに、プロセッサ１２，２２の動作により生成する各種データ等を記憶可能としている。

メモリ１３，２３に記憶される基本ソフトウェア５１は、航空機搭載システム１０を実現するためにハードウェアを制御および管理し、共通応用ソフトウェア５２および個別応用ソフトウェア５３等を実行させる。基本ソフトウェア５１の具体的な構成は特に限定されず、オペレーションシステム（ＯＳ）、ミドルウェア（Ｍ／Ｗ）、アプリケーションフレームワーク（ＦＷ）等を挙げることができる。また、本実施の形態では、後述するように、航空機搭載システム１０が複数のプラットフォームを含む。共通応用ソフトウェア５２は、これらプラットフォームで共通する共通機能を実現する。個別応用ソフトウェア５３は、航空機で実現する目的に応じた複数の個別機能を実現する。

第一サーバ１１および第二サーバ２１は、外部バスであるサービスバス３１を介してユーザインタフェース３２、記憶装置３３、外部システム４０に接続されている。ユーザインタフェース３２は、航空機が備える操作装置等であり、航空機の諸条件に応じて適切な構成のものが選択されて用いられる。記憶装置３３は、サーバ１１，２１が備えるメモリ１３，２３すなわち内部記憶器に対して外部記憶器を構成する。外部システム４０は、航空機搭載システム１０をメインシステムとしたときに、当該メインシステムから独立したシステムとして航空機搭載システム１０に接続されており、航空機搭載システム１０により制御可能となっている。

サーバ１１，２１、サービスバス３１、ユーザインタフェース３２、記憶装置３３、外部システム４０の具体的な構成は特に限定されず、いずれも航空機の分野で公知の構成であればよい。本実施の形態では、外部システム４０として、第一外部システム４１である飛行管理システム（ＦＭＳ）と、第二外部システム４２である機内エンターテインメントシステム（ＩＦＥ）とを例示しているが、具体的な外部システム４０は、これらに限定されない。また、本実施の形態では、外部システム４０として二つのシステムを例示しているが、もちろん三つ以上であってもよい。

なお、外部システム４０は、各種の入力装置、センサ、表示装置等の入出力器、もしくは、航空機のさまざまな機能を実現するサブシステムを含んでいる。また、ユーザインタフェース３２も入出力器またはサブシステムに相当する。それゆえ、航空機搭載システム１０も、外部システム４０と同様に、種々の入出力器および／またはサブシステムを含んでいることになる。これらは、サーバ１１，２１のプロセッサ１２，２２により制御される。また、これら入出力器および／またはサブシステムには、メインシステムを構成するものと、外部システム４０を構成するものとが含まれる。例えば、ユーザインタフェース３２はメインシステムを構成する入出力器であるが、第一外部システム４１または第二外部システム４２が備える入出力器および／またはサブシステムは、外部システム４０を構成するものである。

本実施の形態に係る航空機搭載システム１０は、前記の通り、複数のプラットフォームを含む。これら複数のプラットフォームは、異なるハードウェアによるバリエーションであってもよいし、異なる基本ソフトウェア５１によるバリエーションであってもよいし、ハードウェアおよび基本ソフトウェア５１の双方の差異によるバリエーションであってもよい。したがって、第一サーバ１１および第二サーバ２１はそれぞれ同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。同様に、メモリ１３に記憶される基本ソフトウェア５１と、メモリ２３に記憶される基本ソフトウェア５１も、それぞれ同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。

次に、航空機搭載システム１０のソフトウェア構成（プログラム構成）の一例について、図２を参照して説明する。図２に示すように、航空機搭載システム１０が備えるサーバ１１，２１は、階層化されており、それぞれビジネスロジック層１４，２４、共通アプリケーション層１５，２５、およびネットワーク層１６，２６を有する。これら各層は、プロセッサ１２，２２がメモリ１３，２３に記憶されるソフトウェアを実行させることにより生成される。また、これら各層は、双方向型ＤＤＳ３４を介して、互いに通信可能であるとともに、ユーザインタフェース３２および／またはデータベース３５との間でも通信可能となっている。

なお、説明の便宜上、図１に示す航空機搭載システム１０のハードウェア構成に含まれる各構成要素（モジュール）を「ハード要素」と称し、図２に示す航空機搭載システム１０のソフトウェア構成（プログラム構成）に含まれる各構成要素（モジュール）を「ソフト要素」と称する。これに基づけば、例えば、サーバ１１，２１が備えるプロセッサ１２，２２およびメモリ１３，２３はハード要素に分類され、サーバ１１，２１により実現される各層（ビジネスロジック層１４，２４、共通アプリケーション層１５，２５、およびネットワーク層１６，２６等）はソフト要素に分類される。また、ユーザインタフェース３２はハード要素、かつ、ソフト要素に分類される。

ビジネスロジック層１４，２４は、基本ソフトウェア５１を実行することにより生成し、共通アプリケーション層１５，２５およびネットワーク層１６，２６等を管理する。共通アプリケーション層１５，２５は、共通応用ソフトウェア５２を実行することにより生成し、双方向型ＤＤＳ３４に基づいてビジネスロジック層１４，２４との間で通信することにより、前述した共通機能を実現する。ネットワーク層１６，２６は、共通応用ソフトウェア５２または個別応用ソフトウェア５３に含まれるネットワーク用ソフトウェアを実行することにより生成し、双方向型ＤＤＳ３４に基づいてビジネスロジック層１４，２４との間で通信することにより、メインシステムである航空機搭載システム１０と外部システム４０とを通信可能に接続する。

なお、ネットワーク層１４，２４は、図２において破線で示すように、例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにより外部システム４０と直接接続されてもよいし、図２において実線で示すように、双方向型ＤＤＳ３４に基づいて接続されてもよい。図２では、説明の便宜上、外部システムのブロックは図示していない。

ビジネスロジック層１４，２４、共通アプリケーション層１５，２５、およびネットワーク層１６，２６は、それぞれ双方向型ＤＤＳ（Data Distribution Service）３４を介して通信可能に構成される。これら各層のうちビジネスロジック層１４，２４は、双方向型ＤＤＳ３４を介して、ユーザインタフェース３２およびデータベース３５にも通信可能となっている。また、共通アプリケーション層１５，２５およびネットワーク層１６，２６は、双方向型ＤＤＳ３４を介してデータベース３５に通信可能となっている。

つまり、ビジネスロジック層１４，２４は、ユーザインタフェース３２の操作により、共通アプリケーション層１５，２５およびネットワーク層１６，２６（並びにその他の層）を管理可能となっており、ビジネスロジック層１４，２４、共通アプリケーション層１５，２５、およびネットワーク層１６，２６は、いずれもデータベース３５を参照可能となっている。

双方向型ＤＤＳ３４は、基本ソフトウェア５１に含まれるミドルウェアの一つであり、パブリッシャーからサブスクライバーへデータ送信がなされたときに当該データ受信を適時に通知するよう構成されている。なお、双方向型ＤＤＳ３４の詳細については後述する。データベース３５は、記憶装置３３および／またはメモリ１３，２３により構成される。つまり、航空機搭載システム１０のデータベース３５は、外部記憶器である記憶装置３３のみで構成されてもよいが、記憶装置３３とともに内部記憶器であるメモリ１３，２３により構成されてもよいし、内部記憶器であるメモリ１３，２３のみで構成されてもよい。

なお、サーバ１１，２１は、メモリ１３，２３のような内部記憶器だけでなく、専用の外部記憶器を備えてもよい。例えば、サーバ１１，２１に対して、記憶装置３３とは異なる専用の外部記憶器を設けてもよい。したがって、航空機搭載システム１０が備える記憶器としては、基本ソフトウェア５１、共通応用ソフトウェア５２および個別応用ソフトウェア５３等を記憶し、演算器であるプロセッサ１２，２２（もしくはサーバ１１，２１）に対応して設けられる演算器用記憶器と、サーバ１１，２１から独立して設けられサービスバス３１を介してサーバ１１，２１に接続されるデータベース用記憶器と、が含まれてもよい。

また、データベース用記憶器である記憶装置３３は、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）のようなファイルサーバであってもよいし、ＵＳＢメモリまたは光ディスク等のように外部接続される記憶媒体であってもよいし、これらの組合せであってもよいし、これら以外の記憶器であってもよい。したがって、外部記憶器であるデータベース用記憶器は、航空機搭載システム１０に一つのみ設けられてもよいし複数設けられてもよい。

なお、第一サーバ１１の各層（ビジネスロジック層１４、共通アプリケーション層１５、およびネットワーク層１６等）と第二サーバ２１の各層（ビジネスロジック層２４、共通アプリケーション層２５、およびネットワーク層２６等）とは、いずれも双方向型ＤＤＳ３４を介して互いに通信可能であることは言うまでもない。

［双方向型ＤＤＳ］
次に、双方向型ＤＤＳ３４の具体的な構成の一例について、図３（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。

ＤＤＳは、パブリッシャー−サブスクライバー型モデルに基づくネットワークミドルウェアであるため、送信者（パブリッシャー）は受信者（サブスクライバー）について知る必要がない。そのため、システムに含まれる各機能の間で疎結合性を確保しつつデータ通信が可能となる。そのため、共通インタフェース処理部５０の実現に際してＤＤＳを実行することにより、拡張性の高いネットワークを構築することができる。したがって、共通インタフェース処理部５０は、ＤＤＳの実行により複数のプラットフォームの差異を良好に吸収することができる。

ただし、従来の一般的なＤＤＳでは、高い拡張性のために双方向通信を想定していない。それゆえ、ＤＤＳによる通信では、非同期処理が前提であってリアルタイム性について考慮がされていない。これに対して、本実施の形態に係る航空機搭載システム１０では、ハード要素および／またはソフト要素の間で双方向型ＤＤＳ３４により通信を実行するため、これら要素の間で送受信する際に疎結合性を確保しつつ、送受信間でのリアルタイム性も確保することができる。それゆえ、航空機搭載システム１０、並びに、これに接続される外部システム４０においてリアルタイム同期処理が可能となる。

双方向型ＤＤＳ３４の具体的構成の一例について、図３（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。双方向型ＤＤＳ３４では、パブリッシャーＰ（送信者）から送信されたデータは、サービスバス３１に接続されるサブスクライバーＳ（受信者）全てに行き届く。サブスクライバーＳでは、予め設定された条件に基づいてフィルタリング（データ選別）を行った上で、送信されたデータを受信する。サブスクライバーＳは、データを受信すると、パブリッシャーＰに対して適時（リアルタイム）に受信を通知する。

例えば、図３（Ａ）に示すように、パブリッシャーＰが単一であるとともにサブスクライバーＳが複数（Ｓ１〜Ｓｎ）である構成を挙げる。従来のＤＤＳであれば、パブリッシャーＰは、データ受信者であるサブスクライバーＳに関して知る必要がない。それゆえ、図３（Ａ）の左側に示すように、パブリッシャーＰからそれぞれのサブスクライバーＳ１，Ｓ２・・・Ｓｎに対して一方向に通信Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎが送信されるだけであった。

これに対して、図３（Ａ）の右側に示すように、双方向型ＤＤＳ３４では、パブリッシャーＰからサブスクライバーＳ１，Ｓ２・・・Ｓｎに対して、それぞれ通信Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎが送信されれば、各サブスクライバーＳ１，Ｓ２・・・Ｓｎからそれぞれ識別可能に応答通信Ｒ１，Ｒ２・・・Ｒｎが送信される。つまり、双方向型ＤＤＳ３４では、パブリッシャーＰからのデータ送信に対して、複数のサブスクライバーＳ１〜Ｓｎからデータ受信が通知されたときに、当該データ受信の通知は、いずれのサブスクライバーＳ１〜Ｓｎからの通知であるかを識別するように構成されている。

また、図３（Ｂ）に示すように、単一のパブリッシャーＰおよび単一のサブスクライバーＳの間で、複数の通信Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎが送信される構成では、図３（Ｂ）の左側に示すように、従来のＤＤＳであれば、パブリッシャーＰからそれぞれのサブスクライバーＳに対して一方向に通信Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎが送信されるだけであった。

これに対して、図３（Ｂ）の右側に示すように、双方向型ＤＤＳ３４では、パブリッシャーＰからサブスクライバーＳに対して、それぞれ通信Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎが送信されれば、サブスクライバーＳからそれぞれ応答通信Ｒ１，Ｒ２・・・Ｒｎが送信されるが、これら応答通信Ｒ１〜Ｒｎは、パブリッシャーＰからの通信Ｃ１〜Ｃｎのいずれに対応するものであるのか識別可能となっている。つまり、双方向型ＤＤＳ３４では、単一のパブリッシャーＰからの複数のデータ送信に対して、単一のサブスクライバーＳから複数のデータ受信が通知されたときに、当該データ受信の通知は、いずれのデータ送信に対するデータ受信であるかを識別するように構成されている。

このように、双方向型ＤＤＳ３４によれば、サブスクライバーＳは、パブリッシャーＰから受信したデータの内容に合わせて、動的にデータを選別することが可能となる。それゆえ、柔軟かつ多様な条件設定によるフィルタリング機能を用いた同期処理を実現することができる。その結果、航空機搭載システム１０において、ＤＤＳにより各要素の間で通信する場合であっても、リアルタイム同期処理が可能となる。

なお、双方向型ＤＤＳ３４において、パブリッシャーＰおよびサブスクライバーＳの役割は事前の設定に基づく。それゆえ、航空機搭載システム１０を構成するハード要素および／またはソフト要素に設定されるパブリッシャーＰおよびサブスクライバーＳの役割は固定的である。また、任意のハード要素および／またはソフト要素においては、パブリッシャーＰまたはサブスクライバーＳのいずれかの役割だけでなく、双方の役割を同時設定することもできる。また、各サブスクライバーＳにおいてフィルタリングを行うための条件設定は、数値の大小関係の判定等のように単純なものとすればよい。

［航空機搭載システムのＳＯＡ化］
前述した航空機搭載システム１０は、ＳＯＡ（Service Oriented Architecture）化されている。このＳＯＡ化について、図４を参照して説明する。なお、図４は、サービスバス３１を介して接続する構成において、外部システム４０等のプラグインまたはプラグアウト状態をモニタ可能とするための論理的な接続形態を図示している。

本実施の形態に係る航空機搭載システム１０は、図１に示すハードウェア構成および図２に示すソフトウェア構成を有し、図３（Ａ）,（Ｂ）に例示する双方向型ＤＤＳ３４を利用して通信を行う。このような構成であれば、航空機搭載システム１０は、図４に示すように、当該航空機搭載システム１０が備えるべき構成から共通する構成を抽出し、これら共通する構成のみを提供するＳＯＡベースシステム（図４において破線で囲んだ構成）を構築することができる。このＳＯＡベースシステムは、共通インタフェース処理部５０、基本ソフトウェア５１、ハードウェア２０、および共通機能５４により構成される。

前述したように、航空機搭載システム１０は、基本ソフトウェア５１およびハードウェア２０（サーバ１１，２１およびプロセッサ１２，２２等）の少なくともいずれかの差異に基づく複数のプラットフォームを含む（図４に示す基本ソフトウェア５１およびハードウェア２０の差異が異なる複数のプラットフォームを実現する）。共通インタフェース処理部５０は、これら複数のプラットフォームの差異を吸収して、外部システム４０または個別機能５５との間で通信できるように構成される。

共通インタフェース処理部５０は、サーバ１１，２１のビジネスロジック層１４，２４により実現され、基本ソフトウェア５１のうち前述した双方向型ＤＤＳ３４を実行することにより、ビジネスロジック層１４，２４と他の層（特に共通アプリケーション層１５，２５）との間で双方向の通信を実現する。ハード要素およびソフト要素に関連付けて説明すれば、プロセッサ１２，２２の動作により実現されるビジネスロジック層１４，２４は、プラットフォームの差異を吸収する共通インタフェース処理部５０として機能し、サーバ１１，２１の内部バスおよび／または外部バスであるサービスバス３１を介して、他のソフト要素またはハード要素との間で通信可能に構成される。

共通インタフェース処理部５０は、ハード要素である入出力器および／またはサブシステム、並びに、ソフト要素である共通機能５４および個別機能５５を、プラグインすることができる。言い換えれば、共通インタフェース処理部５０は、外部システム４０を構成するハード要素、並びに、ソフト要素（共通機能５４および個別機能５５）のプラグインまたはプラグアウトを管理している。

例えば、図４に例示するように、第一外部システム４１である飛行管理システム（ＦＭＳ）は、位置センサ４１１および気象観測用レーダ４１２等のセンサ類（入出力器）、並びに、自動操舵システム４１３、自動推力調整システム４１４、慣性航法システム４１５、および自動着陸システム４１６等のサブシステムを備えている。また、第二外部システム４２である機内エンターテインメントシステム（ＩＦＥ）は、ディスプレイ４２１およびタッチパネル４２２等のインタフェース（入出力器）、並びに、音響システム４２３等のサブシステムを備えている。これら入出力器および／またはサブシステムは、共通インタフェース処理部５０を介して航空機搭載システム１０にプラグイン接続することができる。ユーザインタフェース３２も同様にプラグイン接続することができる。

また、例えば、図１に示す共通応用ソフトウェア５２がプロセッサ１２，２２により実行されることにより、図４に示すように共通機能５４が実現される。同様に、図１に示す個別応用ソフトウェア５３がプロセッサ１２，２２により実行されることにより、図４に示すように、個別機能５５が実現される。これら共通機能５４および個別機能５５は、共通インタフェース処理部５０を介して航空機搭載システム１０にインストールされる、プラグインソフトウェアとして構成される。

このように、航空機搭載システム１０のハード要素およびソフト要素が、プラットフォームの差異を吸収する共通インタフェース処理部５０を介してプラグイン可能に構成されていれば、ＳＯＡベースシステムおよびこれにプラグインされるハード要素およびソフト要素を再利用することが可能となる。また、航空機の諸条件に応じて、既存のハード要素およびソフト要素を組み合わせて利用したり、必要なハード要素またはソフト要素のみを新規に開発したり置き換えたりすることが可能になる。それゆえ、航空機搭載システム１０を低コストで開発することが可能となるとともに、開発期間の増大を抑制することも可能となる。

例えば、航空機の種類によらず航空機搭載システム１０は複雑化および／または大規模化が進んでいるため、依拠するプラットフォーム（ハードウェアおよび基本ソフトウェア５１）のバリエーションも異なる。また、航空機の諸条件に応じて、外部システム４０の具体的な構成が異なるため、これに応じて、ハード要素である入出力器および／またはサブシステム、並びに、ソフト要素である個別機能５５のバリエーションも異なる。図４に示す外部システム４０のうち第一外部システム４１は、航空機全般が備える例であり、第二外部システム４２は、一般的な旅客機が備える例であるが、例えば、地上または海上の観測用航空機、警備または保安用の航空機、もしくは防衛用の航空機等では、搭載される外部システム４０の種類が旅客機とは異なる。

さらに、同種の航空機であっても、諸条件によっては構築すべき航空機搭載システム１０および外部システム４０のバリエーションが異なる。例えば、第一外部システム４１であるＦＭＳは、航路を設定して自機の位置に従って運行を管理するものであり、多くの航空機に搭載される基本的なシステムである。しかしながら、航空機の種類によっては、ＦＭＳを構成するセンサ類またはサブシステムの種類、性能、精度等が異なるため、各航空機に応じたシステムを構築する必要がある。また、第二外部システム４２であるＩＦＥについては、旅客機の規模（大型、中型等の違い）、旅客機の用途（通常航空会社、格安航空会社（ＬＣＣ）等の違い）に応じて、提供されるエンターテインメントが、音声のみである場合（音楽、ラジオ等）、音声および映像である場合（映画等）、乗客による操作が可能なものである場合（ゲーム、機内ショッピング等）等のバリエーションが想定される。

従来では、具体的なプラットフォームまたは航空機の諸条件に応じて、航空機搭載システム１０を逐一新規に開発していたが、本発明によれば、前記の通り、ＳＯＡベースシステムおよびプラグインされるハード要素またはソフト要素を再利用することができる。さらに、新規な機能を追加することが容易になるので、新規開発だけでなく既存の航空機を改修することも容易になる。そのため、特に運用が長期に亘る航空機においては、日進月歩するセンサ類またはシステム類を、運用中の航空機に適用することが可能となる。

また、航空機の整備においては多くの地上設備を必要とするが、本発明では、共通インタフェース処理部５０が双方向型ＤＤＳ３４を利用しているため、航空機搭載システム１０を構成する各要素間だけでなく、航空機搭載システム１０と外部システム４０との間で、疎結合性を確保することができる。そのため、地上設備が備える各種機材またはシステムと、航空機搭載システム１０（およびこれに接続される航空機の外部システム４０）との間で、インタフェースの共用化が可能となる。それゆえ、整備性の向上が期待できるだけでなく、ＬＣＣ（Life Cycle Cost）の改善にも寄与することができる。さらに、ハード要素またはソフト要素がプラグイン可能であることから、耐故障性の改善も期待される。

なお、共通機能５４は、ＳＯＡベースシステムの一部を構成し、共通応用ソフトウェア５２により実現される。共通機能５４は、航空機搭載システム１０が備えるべき構成から抽出された共通する構成（言い換えれば、システムに応じて普遍性または汎用性の高い構成）であるが、この共通機能５４も個別機能５５等と同様に、航空機の諸条件に応じて異なる可能性がある。そのため、本実施の形態では、共通機能５４もプラグイン可能となっている。

これにより、ＳＯＡベースシステムに含まれる共通機能５４についても、新規に開発したり差し替えたりすることができる。それゆえ、システムの複雑化を有効に抑制しつつ、ＳＯＡベースシステムの拡張性または改修性の向上も期待することができる。ただし、共通機能５４の内容または種類によってはプラグイン可能となっていなくてもよい。それゆえ、共通応用ソフトウェア５２は、個別応用ソフトウェア５３と同様にプラグインソフトウェアであってもよいし、プラグインソフトウェアでなくてもよい。

［航空機搭載システムの耐故障性］
さらに、本発明に係る航空機搭載システム１０は、複数のサーバ１１，２１を備えることにより、良好な冗長性を実現することができる。それゆえ、耐故障性の向上を図ることができる。この耐故障性について、図５〜図９（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。前記の通り、図１および図２に示すように、本実施の形態に係る航空機搭載システム１０は、第一サーバ１１および第二サーバ２１を備えており、これらがサービスバス３１を介して接続され、プロセッサ１２，２２により実現されるビジネスロジック層１４，２４等の各層が、双方向型ＤＤＳ３４により通信可能に構成されている。

この構成について、ビジネスロジック層１４，２４および共通アプリケーション層１５，２５、並びに双方向型ＤＤＳ３４に注目して模式的に図示すると、図５に示すように、第一サーバ１１および第二サーバ２１の間に双方向型ＤＤＳ３４が介在し、第一サーバ１１のビジネスロジック層１４および共通アプリケーション層１５が双方向型ＤＤＳ３４を介して通信可能であり、第二サーバ２１のビジネスロジック層２４および共通アプリケーション層２５が双方向型ＤＤＳ３４を介して通信可能であり、さらに第一サーバ１１のビジネスロジック層１４および共通アプリケーション層１５、並びに、第二サーバ２１のビジネスロジック層２４および共通アプリケーション層２５が、双方向型ＤＤＳ３４を介して通信可能になっている。また、これら各層は双方向型ＤＤＳ３４を介してデータベース３５にアクセス可能となっている。

ここで、航空機搭載システム１０において、第一サーバ１１が現用系サーバであり、第二サーバ２１が待機系サーバであるように、冗長性が構築されているとする。図５に示すように、航空機搭載システム１０が正常に動作していれば、第一サーバ１１のビジネスロジック層１４が動作するとともに、第一サーバ１１の共通アプリケーション層１５も動作し、ビジネスロジック層１４が共通アプリケーション層１５と通信して共通機能５４（図４参照）を実現する。なお、図５〜図９（Ａ），（Ｂ）では、動作中の層のブロックを二重枠線で図示し、待機中の層のブロックを単独の枠線で図示し、停止中の層およびサーバのブロックを点線で図示する。また、各層間の通信を細線の矢印で示し、各層によるデータベース３５へのアクセスを太線の矢印で示す。

さらに、本実施の形態では、第二サーバ２１は、待機中であるものの休止せずに第一サーバ１１と同様に動作している。それゆえ、第二サーバ２１のビジネスロジック層２４は、第二サーバ２１の共通アプリケーション層２５と通信して共通機能５４を実現するが、共通アプリケーション層２５は、第一サーバ１１のビジネスロジック層１４とも通信して制御される。言い換えれば、ビジネスロジック層１４は、同じ第一サーバ１１の共通アプリケーション層１５とともに、第二サーバ２１の共通アプリケーション層２５も制御する。

このとき、ビジネスロジック層１４は、複数の共通アプリケーション層１５，２５について、その動作の生存性を確認するとともに、管理のために優先度を設定する。同じ第一サーバ１１の共通アプリケーション層１５に優先度Ｐ１が設定され、第二サーバ２１の共通アプリケーション層２５には優先度Ｐ２が設定される。これにより、現用系サーバの動作が優先され、待機系サーバは一部が現用系サーバによって制御されて動作するものの、基本的に待機状態にある。

ここで、図６（Ａ）においてバツ印で示すように、第一サーバ１１の共通アプリケーション層１５に異常が発生したとする。前記の通り、共通アプリケーション層１５の動作に並行して共通アプリケーション層２５も動作している。そこで、ビジネスロジック層１４は、優先度Ｐ１の共通アプリケーション層１５の異常を検知すれば、即座に優先度Ｐ２の共通アプリケーション層２５との通信を確立する。これにより、図６（Ｂ）に示すように、共通アプリケーション層１５が停止しても（図中点線の枠で図示する）、並行する共通アプリケーション層２５の優先度がＰ２からＰ１に切り替えられるだけであり、ＳＯＡベースシステムにおける共通機能５４の実現は途切れることなく継続される。

また、図７（Ａ）においてバツ印で示すように、第一サーバ１１そのものに異常が発生したとする。このとき、第二サーバ２１は、第一サーバ１１に並行して動作しているので、図７（Ｂ）に示すように、第一サーバ１１が停止しても、ＳＯＡベースシステムとして見れば、第二サーバ２１の動作が途切れることなく確立する。それゆえ、第二サーバ２１では、ビジネスロジック層２４による共通アプリケーション層２５の制御が継続され、共通機能５４の実現も継続される。

さらに、図８（Ａ）に示すように、第二サーバ２１が停止中であり、かつ、第一サーバ１１に異常が発生したとする。このように現用系サーバおよび待機系サーバのいずれも停止するような場合であっても、データベース３５のリカバリデータは、外部メモリ３６に保存される。それゆえ、例えば図８（Ｂ）に二重枠線で示すように、第一サーバ１１が異常停止の状態から復旧して動作を再開すれば、外部メモリ３６に保存されるリカバリデータをデータベース３５に読み込む。これにより、第一サーバ１１は、異常停止前の状態で動作を開始することができる。なお、図８（Ａ），（Ｂ）における外部メモリ３６は、図１における記憶装置３３であってもよいし、これ以外の外部記憶器もしくはデータベース用記憶器であればよい。

このように、本実施の形態では、航空機搭載システム１０が複数のサーバ１１，２１を備えることにより、現用系サーバが動作中に待機系サーバも動作させて常時スタンバイ状態を実現することができる。これにより、現用系サーバが停止しても待機系サーバの切り替えに時間を要することが回避されるので、航空機搭載システム１０の動作が途切れるおそれを有効に抑制することができる。

なお、従来の構成では、図９（Ａ）に示すように、待機系サーバである第二サーバ１２１は、待機中は動作せずに休止している。そのため、現用系サーバである第一サーバ１１１に異常が発生した場合、この異常を検知してから第二サーバ１２１が起動することになる。それゆえ、図９（Ｂ）に示すように、第一サーバ１１１が停止した後には、第二サーバ１２１は速やかに動作できるわけではなく、第二サーバ１２１のビジネスロジック層１２４および共通アプリケーション層１２５が起動してから通信ミドルウェア１３４を介してこれらが通信するまでに切り替え時間が生じる。それゆえ、航空機搭載システム１０の動作が途切れてしまう。

特に、従来の構成では、図９（Ａ），（Ｂ）に示す通信ミドルウェア１３４は双方向型ＤＤＳ３４ではなく、共通インタフェース処理部５０も備えていない。そのため、サーバ１１１，１２１では、システムを構成する各ソフト要素（モジュール）が単一プロセスとして動作する。それゆえ、あるソフト要素が停止すればサーバ１１１，１２１の全てのソフト要素が停止してしまう。例えば、第一サーバ１１１を例に挙げれば、例えば共通アプリケーション層１１５が停止すれば、ビジネスロジック層１１４も停止し、第一サーバ１１１そのものも停止する。

なお、本実施の形態では、航空機搭載システム１０は、２台のサーバ１１，２１を備えているが、サーバは３台以上備えてもよい。また、サーバは１台のみで、このサーバが演算器を複数備える構成であってもよい。したがって、本発明では、航空機搭載システム１０は、演算器を複数備え、それぞれの演算器がサービスバス３１を介して互いに接続され、これら演算器のうち少なくとも一つが、全ての演算器の共通アプリケーション層をビジネスロジック層で管理する現用系演算器であり、当該現用系演算器以外の演算器が待機系演算器であればよい。これら待機系演算器は、前記の通り、現用系演算器と並行して動作すればよい。

また、サーバが３台以上存在する場合には、待機系サーバも複数台存在することになるが、この場合、現用系サーバのビジネスロジック層１４は、当該現用系サーバの共通アプリケーション層１５の優先度を最上位とした上で、待機系サーバの共通アプリケーション層２５等について、それぞれ優先度を設定してその動作の生存性を確認すればよい。また、現用系サーバのビジネスロジック層１４は、当該現用系サーバの共通アプリケーション層１５がプロセスダウンしたときには、優先度の高い待機系サーバの共通アプリケーション層２５との通信を確立すればよい。

このように、本実施の形態では、サーバ１１，２１のビジネスロジック層１４，２４が共通インタフェース処理部５０として機能するとともに、当該共通インタフェース処理部５０が双方向型ＤＤＳ３４により共通アプリケーション層１５，２５と通信する。これにより、航空機搭載システム１０から抽出された共通する構成のみを提供するＳＯＡベースシステムが構築される。それゆえ、入出力器および／またはサブシステムは、プラットフォームの差異に影響を受けることなく航空機搭載システム１０にプラグイン接続することができ、個別機能５５（並びに共通機能５４）も、プラットフォームの差異に依存することなく航空機搭載システム１０にインストールすることができる。

このように、航空機搭載システム１０がＳＯＡ化されることで、航空機に要求される機能またはサービスに合わせて、入出力器、サブシステムおよび応用ソフトウェア等を適宜選択し、共通インタフェース処理部５０を介して航空機搭載システム１０にプラグインすることができる。これにより、航空機の諸条件に応じた航空機搭載システム１０を構築することが可能となる。その結果、航空機搭載システム１０を逐一開発する必要がなくなるとともに、システムの複雑化を有効に抑制しつつ、開発コストの増大および開発期間の長期化を回避することができる。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、各種システムが搭載される航空機の分野に広く好適に用いることができる。

１０ 航空機搭載システム
１１ 第一サーバ
１２，２２ プロセッサ（演算器）
１３，２３ メモリ（記憶器、内部記憶器、演算器用記憶器）
１４，２４ ビジネスロジック層
１５，２５ 共通アプリケーション層
１６，２６ ネットワーク層
２１ 第二サーバ
３１ サービスバス
３２ ユーザインタフェース
３３ 記憶装置（記憶器、外部記憶器、データベース用記憶器）
３４ 双方向型ＤＤＳ
３５ データベース
３６ 外部メモリ（記憶器、外部記憶器、データベース用記憶器）
４０ 外部システム
４１ 第一外部システム
４２ 第二外部システム
５０ 共通インタフェース処理部
５１ 基本ソフトウェア
５２ 共通応用ソフトウェア
５３ 個別応用ソフトウェア
５４ 共通機能
５５ 個別機能

Claims (9)

1. 複数のプラットフォームを含む航空機搭載システムであって、
   当該航空機搭載システムを実現するための基本ソフトウェア、前記プラットフォームで共通する共通機能を実現する共通応用ソフトウェア、並びに、航空機で実現する目的に応じた複数の個別機能をそれぞれ実現する複数の個別応用ソフトウェア、を記憶する記憶器と、
   前記基本ソフトウェアの実行により生成するビジネスロジック層、および、当該ビジネスロジック層により管理され、前記共通応用ソフトウェアの実行により生成する共通アプリケーション層を有する演算器と、
   当該演算器に接続されるサービスバスと、
   を備え、
   さらに、前記基本ソフトウェアには、ミドルウェアとして、パブリッシャーからサブスクライバーへデータ送信がなされたときに当該データ受信を適時に通知するよう構成される双方向型ＤＤＳ（Data Distribution Service）が含まれ、
   前記演算器の前記ビジネスロジック層は、複数の前記プラットフォームの差異を吸収する共通インタフェース処理部として機能するよう構成され、
   当該共通インタフェース処理部は、前記双方向型ＤＤＳの実行により前記ビジネスロジック層および前記共通アプリケーション層の間で通信し、これにより前記共通機能が実現され、
   前記個別応用ソフトウェアは、前記共通インタフェース処理部を介してインストールされるプラグインソフトウェアとして構成されることを特徴とする、
   航空機搭載システム。
2. 前記サービスバスを介して前記演算器に接続され、当該演算器により制御されることにより動作する、入出力器および／またはサブシステムをさらに備え、
   当該入出力器および／または当該サブシステムは、前記共通インタフェース処理部を介してプラグイン接続されるよう構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の航空機搭載システム。
3. 前記演算器を複数備え、それぞれの前記演算器は、前記サービスバスを介して互いに接続され、
   複数の前記演算器のうち少なくとも一つが、全ての前記演算器の前記共通アプリケーション層を前記ビジネスロジック層で管理する現用系演算器であり、当該現用系演算器以外の前記演算器が待機系演算器であり、
   当該待機系演算器は、前記現用系演算器と並行して動作し、
   前記現用系演算器の前記ビジネスロジック層は、全ての前記演算器の前記共通アプリケーション層について、当該現用系演算器の前記共通アプリケーション層の優先度を最上位とした上で、それぞれ優先度を設定してその動作の生存性を確認し、
   前記現用系演算器の前記ビジネスロジック層は、当該現用系演算器の前記共通アプリケーション層がプロセスダウンしたときには、優先度が高い前記待機系演算器の前記共通アプリケーション層との通信を確立することを特徴とする、
   請求項１または２に記載の航空機搭載システム。
4. 前記共通応用ソフトウェアには、前記共通インタフェース処理部を介してインストールされるプラグインソフトウェアとして構成されるものが含まれることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の航空機搭載システム。
5. 前記演算器は、さらに、外部システムに接続可能とするネットワーク層を有し、
   前記双方向型ＤＤＳに基づいて前記ビジネスロジック層および前記ネットワーク層との間で通信することにより、前記外部システムと通信するよう構成されていることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の航空機搭載システム。
6. 前記記憶器は複数設けられ、
   当該記憶器には、
   前記演算器に対応して設けられ、前記基本ソフトウェア、前記共通応用ソフトウェアおよび前記個別応用ソフトウェアを記憶する演算器用記憶器と、
   前記演算器から独立して設けられ、前記サービスバスを介して前記演算器に接続されるデータベース用記憶器と、
   が含まれることを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の航空機搭載システム。
7. 前記演算器の前記ビジネスロジック層は、前記データベース用記憶器にリカバリデータを記憶させることを特徴とする、
   請求項６に記載の航空機搭載システム。
8. 前記双方向型ＤＤＳは、前記パブリッシャーが単一であるとともに前記サブスクライバーが複数であり、前記パブリッシャーからのデータ送信に対して、複数の前記サブスクライバーからデータ受信が通知されたときに、いずれの前記サブスクライバーからの通知であるかを識別するように構成されることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の航空機搭載システム。
9. 前記双方向型ＤＤＳは、前記パブリッシャーおよび前記サブスクライバーがいずれも単一であり、前記パブリッシャーからの複数のデータ送信に対して、前記サブスクライバーから複数のデータ受信が通知されたときに、いずれのデータ送信に対するデータ受信であるかを識別するように構成されることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の航空機搭載システム。
   

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