JPH0250481B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 複数の入力情報信号から１つの情報信号を選
択するための装置であつて、 複数の入力と１つの出力とを有し、前記複数の
入力の各々に受けた情報信号から中間値を有する
情報信号を選択しその出力に伝達する第１の中間
値選択手段、および 前記第１の中間値選択手段の出力信号に応答し
て、前記入力情報信号の各々を予め定められた態
様で処理してそこに含まれる零オフセツトを除去
し、前記第１の中間値選択手段の前記複数の入力
へ伝達する等化手段を備え、 前記等化手段は、前記複数の情報信号の各々に
対応して設けられる等化チヤネルを含み、前記等
化チヤネルの各々は、(a)入力と出力とを有し、該
入力に与えられた信号を積分してその出力へ伝達
する積分手段と、(b)関連の入力情報信号と前記積
分手段の出力信号とを合成して前記第１の中間値
選択手段の対応の入力へ伝達する第１の合成手段
と、(c)前記第１の合成手段の出力信号と前記第１
の中間値選択手段の出力信号とを合成して前記積
分手段の前記入力へ伝達する第２の合成手段とを
有しており、さらに、 前記等化チヤネルの前記積分手段のすべての出
力信号を受け、受けた信号の中間値を有する信号
を選択して出力する第２の中間値選択手段、およ
び 前記第２の中間値選択手段の出力信号を前記積
分手段の各々の入力へ前記第２の合成手段の出力
とともに結合する結合手段を備える、信号選択装
置。

２ 前記等化チヤネルそれぞれの所定の信号を予
め定められた故障しきい値と比較し、該比較結果
に基づいて故障状態を示すチヤネルを識別する監
視手段をさらに含む、請求の範囲第１項記載の信
号選択装置。

３ 前記監視手段は、前記第１の合成手段からの
合成信号を予め定められたしきい値レベルと比較
し、前記合成信号が前記前記しきい値レベルを超
えた時に故障状態指示信号を発生するしきい値検
出手段と、 前記故障状態指示信号の発生に応答して、予め
定められた時間間隔を発生するタイミング手段
と、 前記故障状態指示信号が前記予め定められた時
間間隔の間発生され続けた場合に等化チヤネルが
故障したものと識別する手段とを含む、請求の範
囲第２項記載の信号選択装置。

４ 前記等化チヤネルの各々の前記積分手段出力
に結合されて、前記積分手段の発生した各出力信
号間の差を示す信号を発生する減算手段と、 前記減算手段が与えた差を示す信号を所定の基
準レベルと予め定められた態様で比較し、該比較
結果に応答して故障チヤネルを識別する手段とを
さらに含む、請求の範囲第２項または第３項に記
載の信号選択装置。

５ 前記第１および第２の合成手段ならびに前記
結合手段の各々は、与えられた信号の差をとつて
出力する減算器により構成される、請求の範囲第
１項記載の信号選択装置。

発明の背景 本発明は信号処理技術に関係し、特にいくつか
の冗長信号の内の１つを選択する方法と装置に関
係する。

冗長チヤネル信号処理は従来技術で公知であ
る。特別の例は航空の技術分野であり、同一の航
空機パラメータを各々検出するいくつかのセンサ
は対応する出力信号を与える。処理回路は冗長信
号を受信し、実際の航空機パラメータを最も良く
表わしていると思われる信号又は信号の組合せを
選択する装置を含む。

冗長信号処理に対する１つの従来技術の方法で
は、処理回路により出力される信号は他の入力信
号間の中間値を有する信号である。様々なセンサ
間の零オフセツトを除去するための全信号の等化
は１次遅れ回路を通して成される。信号監視はチ
ヤネルの故障を検出し、故障時には誤入力信号に
対して零を代入する。

この方法は多くの欠点を有する。第１に、遅れ
回路等価は故障過渡応答を完全には除去しない。
第２に、出力は第１の故障の分離後に零のまわり
の不感帯域に陥る。この不感帯域は、相当時間の
間中央値信号の信号に零が代入され、この中央値
零信号が監視しているパラメータを表わすものと
して出力される。最後に、本装置の故障監視は最
適とは言い難い。

第２の方法では、入力の平均値である出力が得
られる。この方法の欠点は、故障過渡応答を保護
する信号監視に非常に依存する点である。故障を
検出し分離する前に大きな制御エラー過渡応答が
生じる。監視閾値を越えると直ちに疑問の信号を
平均過程から外し、信号が永久に外されたか又は
平均過程に復帰したかを決定するため時間遅延を
介して監視するよう複雑な方法が工夫されてい
る。より小さな監視閾値を使用することを可能と
するよう時々遅れ等化を使用できるが、平均選択
と組合せた遅れ等化は故障を検出する前に出力に
大きな誤差を生じる遅延故障を可能とする欠点を
有する。

第３の従来技術の方法では、出力は監視により
主チヤネルとして選択され、これにより主チヤネ
ルが故障した場合別のチヤネル装置を切換える。
監視が最初の故障に対して100％の保障を与える
ことが不可能であるという点でこの処理は制限さ
れる。さらに、主チヤネルが存在することを要す
るため、選択と制御は全３チヤネルで同一にでき
ない。

最後の方法では、出力は入力の中間値として選
択され、信号間の静的オフセツトを完全に除去す
るために積分等化を用いる。しかしがら、この装
置の欠点は、等化積分器がドリフトし、出力信号
が非故障出力信号にり定まる境界を越えてしまう
点である。これにより検出しているパラメーター
を真に表わしていない出力信号を生じる。

発明の要旨 簡単には、本発明によると信号選択装置がいく
つかの入力信号の内の１つを選択する。本装置は
複数個の入力と１つの出力を有する中間値選択器
を含む。中間値選択器は他の入力信号との間の値
を有する入力信号をその出力に送る。等化器は各
入力信号を処理し、それに含まれる零オフセツト
を除去する。等化器は、中間値選択器出力に生じ
る信号が中間値の上下の値を有する入力信号によ
り囲まれた入力等化信号の中間値信号であるよう
に中間値選択器と等化器とを相互接続する装置を
さらに含む。

等化器は各入力信号の等化チヤネルを含むこと
が望ましい。各等化チヤネルは積分器、組合せ器
及び第２中間値選択器を含む。組合せ器は等化チ
ヤネルの入力の信号を中間値選択器の出力と組合
せて合成信号を積分器の入力へ送る。第２の中間
値選択器は等化チヤネル積分器の全てからの出力
を受信し他の信号の中間の値を有する信号をその
出力に送る。中間値選択器から渡された出力は積
分器の入力に送られる。

いくつかの情報信号の内の１つを選択する方法
は他の入力信号間の値を有する入力信号をその出
力へ送る中間値選択器を設ける段階を含む。各情
報信号は等化され、等化信号は中間値選択器の入
力へ渡される。渡された中間値信号には長期の効
果はないが、一方その公称値が等化された中間値
信号と整合するように他の信号が等化される。選
択器からの中間値出力が他の情報信号により囲ま
れているように等化器と中間値選択器との間に協
動作用が存在する。

【図面の簡単な説明】

第１図は信号選択装置の望ましいアナログ実施
例の概略図である。

第２図は本発明の２つの望ましいデイジタル実
施例の内の一方を図示する概略図である。

第３図は本発明の２つの望ましいデイジタル実
施例の第２例である。

発明の好適実施例の詳細な説明 第１図は本発明の好適アナログ実施例を図示す
る。本明細書では、各々中央、左、右と示した一
連の３個のセンサ１０―１２が図示されている。
これらのセンサは全て例えば航空機の横方向加速
度のよう同一のパラメメータを監視するよう配置
されている。センサ１０―１２は各々出力信号
SC，SL，SRを発生する。これらの信号は従つて
検出しているパラメータに対応する強度そして／
又は周波数そして／又は位相を本質的に有する情
報信号である。各信号は検出パラメータに変動が
ない場合の零復帰特性を有する。

各センサ１０―１２が発生した情報信号は各々
対応する等化チヤネル２０―２２を介して処理さ
れる。従つて各情報信号SC，SL又はSR加算回路
３０―３２の「プラス」入力にそれぞれ渡され
る。各加算回路３０―３２からの加算出力は故障
分離ススイツチ４０―１２を介して第１の中間値
選択器４６の３つの入力の１つの各々送られる。
従来の方法で動作する中間値選択器４６は他の入
力信号の間の値を有する入力信号を出力端子４８
へ渡す。このような中間値選択器の設計当業者に
は公知であり、従つてここではこれ以上詳細に説
明しない。

中間値選択器４６の出力４８の信号S_pは信号選
択装置からの出力を構成する。この信号は又一連
の組合せ器又は加算器５０―５２の「マイナス」
入力にも送られる。加算器５０―５２の「プラ
ス」入力には加算器３０―３２からの等化信号が
与えられる。異なる等化信号中央、左、右に対応
するEDC，EDL，EDRと示した加算器５０―５
２からの合成出力は利得ブロツク６０―６２で利
得係数K_eを乗算される。

各利得ブロツク６０―６２からの出力は加算回
路７０―７２の「プラス」入力に渡される。各加
算回路７０―７２からの出力は対応する積分器８
０―８２の入力を構成する。従来の方法で作用す
る積分器はその入力の信号を積分し出力に合成信
号を発生する。この出力信号は各々EC，EL，
ERで示される。

積分器８０―８２からの出力の各々は対応する
故障分離スイツチ９０―９２を介して第２の中間
値選択器１００の入力に送られる。従つて中間値
選択器４６と同様に、中間値選択器１００は他の
２つの中間の値を有する入力信号の内の１つを選
択し、この信号をその出力１０２に発生する。中
間値選択器１００からの選択された出力は利得ブ
ロツク１０４で所定の利得係数K_Lを乗算される。
合成信号は等化追跡信号に対応したETSと示さ
れる。

ETS信号は各加算回路７０―７２の「マイナ
ス」入力に送られる。

動作中、中間値選択器４６により選択された中
間値信号を担持する等化チヤネルに配置した積分
器８０―８２は中間値選択器１００、利得ブロツ
ク１０４と加算回路７０―７２を通して一周する
帰還を有し、これにより入力信号（EDC，EDL
又はEDR）の１次遅れフイルタを形成する。同
一の帰還信号ETSが残りの積分器へ行くため、
中間値信号を処理するチヤネル中に配置された積
分器と同一方向にシフトする。この結果、中間値
入力を有するチヤネル中の等化積分器は常に長期
「定常状態」応答への零出力へと進行しこれを保
持する。中間値積分器が零であると、その等化信
号の公称「すなわち零」値が中間値信号の公称値
と正確に一致するまで他の２つの積分器は動作す
る。従つて積分等化は完全に冗長チヤネル間の全
ての零オフセツトを完全に除去する。

零オフセツトの除去により多くの利点が得られ
る。例えば、３つのチヤネル間の利得許容値によ
り信号がわずかに拡大する場合故障過渡応答は完
全に除去されるか又は無視できる動きまで減少さ
れる。

さらに、入力信号が故障して分離した場合、零
オフセツトの除去は、残りの信号が正確に一致す
るよう等化されるということから上述の２つのチ
ヤネルの不感帯問題は避けられる。

この処理の別の利点は、これが本質的にチヤネ
ルの不一致をその高周波及び低周波成分に分離
し、回路復雑度を増すことなく監視能力を改良す
ることを可能にする。

従つて、各チヤネルの情報信号と中間値信号と
の間の差の高周波成分（EDC，EDL，EDR）は
加算器又は組合せ器５０―５２の出力に現われ
る。中間値信号を担持するチヤネルの等化差信号
は零であることに注意されたい。

各等化差信号は対応する動的故障値閾値検出器
１１０―１１２に渡される。各閾値検出器１１０
―１２は入力信号を所定の閾値限界と比較する。
信号が限界を越えて中間値からの信号の追従失敗
を示した場合、閾値検出器はその出力に高レベル
を発生する。この高レベルは対応するORゲート
１２０―１２２に送られてORゲートを満たし、
その出力を高状態とする。各ORゲート１２０―
１２２の出力には各々一体クロツクを有するカウ
ンタ１３０―１３２が結合される。その対応する
ORゲート１２０―１２２から高入力を受信する
と、カウンタ１３０―１３２はその内部クロツク
により定まる速度で高カウント状態へ増加し始め
る。対応するカウンタ１３０―１３２が所定状態
までカウントするのに必要な時間の間閾値検出器
１１０―１１２の出力が高状態にとどまつた場合
カウンタ１３０―１３２は対応するORゲート１
２０―１２２をラツチする出力に高状態を発生す
る。

カウンタ１３０―１３２の内の１つの出力の高
レベルは対応するORゲート１４０―１４２を満
たし、分離信号CFAU，LFAU又はRFAUを対
応する分離スイツチ４０―４２，９０―９２に印
加させる。この信号は等化チヤネルを効果的に分
断し、故障が信号選択処理に発言権を有すること
を禁止する。分離チヤネルでは、不履行分離スイ
ツチは接地され、信号選択装置は故障チヤネルに
零入力を受取る。

低周波チヤネル不一致信号（EC，EL，ER）
は積分器８０―８２の出力に現われる。第２の中
間値選択器１００は入力信号の内のどれが中間値
であるかを決定する過程で一連の差信号、すらわ
ち（ED―EL，EL―ER，ER―EC）を発生する。
これらの差信号は入力信号の各対間の低周波強度
差を表わす。所定の閾値だけ他を越えた等化信号
は２つの信号の内の一方又は他方の故障を表わ
す。従つて、これは２つのチヤネルが所要閾値を
越えて拡がつた場合に生じる故障なだれ状態の警
報を与え、どのチヤネルが故障したか識別不可能
である状態を設定するが、以後の故障は全てのチ
ヤネルを故障したものとして指示させる。

故障なだれ状態の例は以下の通りである。中央
チヤネルが中間値チヤネルであると仮定する。又
左と中央、中央と右チヤネル間の差が所定の故障
閾値以下であると仮定するが、一方左と右チヤネ
ル間の差が故障検出閾値を越えているものと仮定
する。従つて、これは左又は右信号のどちらかが
故障しているが、２つの内のどちらかは決定不能
であることを示している。次いで中央チヤネルが
故障した場合、非常に短時間の間に３チヤネルの
内の２つが故障したことを装置は指示する。完全
に警報なしで、破滅的な故障が指示される。多く
の装置では、例えば航空機のパイロツトのような
操作員が瞬間的な破滅的故障により不意をうたれ
ることのないよう不識別チヤネル故障に関する警
報をまず与えることが望ましい。

それ故、第１図に戻ると、差信号（EC―EL，
EL―ER，ER―EC）は対応する閾値検出器１５
０―１５２に送られる。入力の信号振幅が所定の
再準閾値を越えた場合に閾値検出器１５０―１５
２の各々は高レベル出力を発生する。

閾値検出器１５０―１５２からの出力は各々
CCL，CLR，CFCと呼ばれる。これは各々等化
信号の中央対左の比較、等化信号の左対右、等化
信号の右対中央に対応する。これらの信号の内の
一つが高状態となると、ORゲート１５４は満た
され、これによりパイロツトのような本装置の観
察者はなだれ状態が存在することを指示する。こ
の警報はパイロツトが３チヤネルの内の第２のも
のが故障した場合に備えることを可能とする。

閾値検出器１５０―１５２は又ANDゲート１
６０―１６２にも接続される。各ANDゲートは
その対応するチヤネルがその隣接チヤネルの両方
の閾値を越えた場合にに高出力を発生する。従つ
て例えば中央チヤネルの等化が左右チヤネルの両
方の等化から所定閾値を越えた場合にANDゲー
ト１６０は高出力を発生する。同様に、ANDゲ
ート１６１は左チヤネルを検出し、ANDゲート
１６２は右チヤネルを検出する。

ANDゲート１６０―１６２はORゲート１７０
―１７２へ送られる。ANDゲート１６０―１６
２のどれかが高状態となつた場合、その対応する
ORゲート１７０―１７２は高出力を発生し、こ
の高出力はORゲート１４０―１４２の対応する
方を満たし、従つて前と同様に適当なチヤネルを
分離する。一連のANDゲート１８０―１８２は
対応するORゲート１７０―１７２を故障モード
からのラツチを外す手段を与える。リセツト信号
１９０を用いて監視装置の一方の指示した故障を
リセツトし、故障分離スイツチ４０―４２，９０
―９２を「オン・チヤネル」に復帰させる。以上
図示した様に、上述の信号選択装置は全ての入力
信号を等化して零入力を除去し、チヤネルに対す
る高周波及び低周波効果を両方を監視して故障チ
ヤネルを最適に分離する。

加えて、第１の中間値選択器４６と等化回路と
の間の協動は、中間値信号が故障してより高い又
は低い値へドリフトし始めた場合、中間値選択器
からの出力S_pは残りの２つの信号により囲まれる
ことを保証する。すなわち、中間値信号が残りの
２つの信号の内の高い方へドリフトした場合、中
間値信号がさらにドリフトすると中間値選択器は
自動的にこの高い方の信号に切換わる。信号のこ
の取り囲みは一般的なドリフトが検出パラメータ
の誤表示を生じない。

第２図は信号選択器の望ましいデイジタル実施
例で、各信号は検出パラメータの変動がない場合
に零復帰特性を有する。デイジタル実施例の実装
方法に関しては、第１図の説明と第２図及び第３
図に示した配置図を基に当業者には容易に明らか
となるため、各回路の配列の詳細な解折は与えな
い。

第２図のデイジタル実施例は第１図のアナログ
版と３点で異なる。第１に、矩形積分に対応する
デイジタル加算が積分器の代りに用いられる。第
２に、利得KE，KLは倍精度計算の必要性を避け
るため比率制限に置換えてある。最後に、より効
果的な処理を可能とし、又第２図及び第３図で示
す装置の両方で同一の中間値選択ルーチンの使用
を可能とするため故障分離スイツチを再配置し
た。EDC，EDL，EDR信号路に配置したスイツ
チは、等化信号の計算と故障チヤネルの動的故障
監視をとばすことより実装される。

故障を検出すると、等化積分器は零にセツトさ
れる。従つて、MVS１をMVS２への入力は故障
チヤネルに対しては零となる。

これにより出力は零とななるか、又は正常チヤ
ネル間に囲まれ、第２の故障発生後に零となる。

第３図に示したデイジタル実施例は以下の点で
第２図の実施例と異なる。第２図の２組の故障分
離スイツチは等化加算点の前の１組の故障分離ス
イツチに置換えられている。故障入力が分離され
ると、出力の最終値を用いて故障入力信号と置換
える。この配置は以下の特性を有する。最初の故
障後故障チヤネルの等化器は出力信号の平均変化
率に対応する値を得る。従つて残りの２チヤネル
を処理する第３の投票は出力と大きさが等しく出
力の平均変化率で変化する信号である。第２の故
障が生じると、正常チヤネルと故障チヤネルは拡
大し、前に分離した入力路を中間値信号の路とし
ておく。次いで等化積分器の値は出力が停止する
までETS路の率制限により制御される率で流れ
出す。これは長期間非零公称値で動作する信号に
対してより受動的な故障特性を与える。

要約すると、信号選択器の望ましい実施例を図
示し、その各々は冗長入力信号を等化して零オフ
セツトを除去し、残りのチヤネルの値に対して選
択した中間値出力を囲む。加えて、高及び低周波
故障検出監視を示し、この監視は故障チヤネルを
最適に分離する。