JPH11512850A - 冗長処理システム・アーキテクチャ - Google Patents

冗長処理システム・アーキテクチャ

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JPH11512850A JP9512867A JP51286797A JPH11512850A JP H11512850 A JPH11512850 A JP H11512850A JP 9512867 A JP9512867 A JP 9512867A JP 51286797 A JP51286797 A JP 51286797A JP H11512850 A JPH11512850 A JP H11512850A
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Abstract

(57)【要約】 選択された入力量に関する情報を提供し、選択されたサブシステム入力量の関数として、特定の処理装置出力データを導出するための、複数の冗長情報処理装置を含む、複数の独立サブシステムからの情報を操作するための、フォールト・トレラント、および/またはフェールセーフ情報処理システム・アーキテクチャが開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 冗長処理システム・アーキテクチャ 発明の背景 発明の分野 本発明は、一般には、特にナビゲーションおよびフライト・コントロールに有 用なフォールト・トレラント(故障許容)およびフェールセーフ情報処理システ ム・アーキテクチャに関するものである。より詳細には、本発明は、選択された 入力量に関する情報を供給する複数の独立サブシステムからの情報を操作するた めの情報処理システム・アーキテクチャで、かつ、特定のプロセッサ出力データ を選択されたサブシステム入力量の関数として導出する複数の冗長情報処理装置 を含む情報処理システム・アーキテクチャに関するものである。 関連技術の説明 フェールセーフ・システムおよびフォールト・トレラント・システムは、航空 機ナビゲーション・システム、フライト・コントロール・システム、およびその システム性能エラー識別がクリティカルであるその他のシステムに望ましい。当 分野で周知のとおり、フェールセーフ・システムは、故障が起きたとき、正確で ないまま機能し続けるのではなく、システムをシャット・ダウンさせるが、フォ ールト・トレラント・システムは、故障によってシステムの一部がシャット・ダ ウンする場合でも、機能し続けるのに十分な冗長性を有している。フェールセー フ・システムは、一般に、フォールト・トレラントが不必要なとき使用される。 なぜなら、フェールセーフ・システムは、より少数の部品しか必要とせず、した がってより廉価になるからである。同時に、冗長度が低下して、残りの冗長処理 システムの性能の有効性を確認するために、冗長システムによって与えらる出力 データを他のシステムからの他の出力データとクロス・チェックしたり比較した りすることができなくなったとき、フォールト・トレラント・システムは、フェ ールセーフ機能となる。 当分野で周知のフォールト・トレラント情報処理システム・アーキテクチャは 、非同期処理システム、完全同期処理システム、および/または、ゆるやかな同 期処理システムであろう。 非同期処理システムでは、必要とされる情報を獲得するための冗長サブシステ ム・グループは、必要以上に数が多くなり、したがってより高いシステム・コス トが必要となるであろう。これは、サブシステム・グループ内の1つのサブシス テム故障によって、そのサブシステム・グループの情報を廃棄しなければならな いかもしれないからである。この種のシステムの例は、3台のジャイロと3台の 加速度計が必要な慣性測定装置グループである。1台の加速度計またはジャイロ の故障によって、慣性測定装置と、それに対応する情報処理装置が提供する情報 が使えなくなる。 ゆるやかな同期処理システム・アーキテクチャにおいては、何らかの形の同期 データ・フレーム処理システムを使用しなければならない。このタイプのシステ ムは、他のタイプの処理アーキテクチャと互換でない場合があり、また、冗長サ ブシステム・グループ全てに故障を伝える共通リンクを導入する場合もある。こ れは、これらのゆるやかな同期処理システム・アーキテクチャ、および同期処理 システム・アーキテクチャは、一般に、フォールト・トレラント・クロック・シ ステムの形の共通リンクを使用しているからである。これらのシステムは、信頼 性が高まるかもしれないが、実施に費用がかかりすぎる。 フォールト・トレラント、およびフェールセーフ情報処理システム・アーキテ クチャは、ナビゲーションおよびフライト・コントロール・システムにおいて特 に重要である。これらのシステムについて、Charles R. McCla ryの発表「A Fault Tolerant Data/Inertial Reference System」、1992年5月、IEEE Aero space & Electronic Systems Magazine、 第7巻、5号、19−23ページと、Kevin Vanderwerfおよび Knut Wefaldの発表「Fault Tolerant Inerti al Navigation System」、1988年、10月17−20 日、第8回、AIAA/IEEE Digital Avionics Sys tems Conference、サンノゼ、カリフォルニア、821−829 ページに記載されている。この両方の出版物では、角回転、角回転速度、線型加 速度、姿勢、速度、および位置を含む冗長慣性参照情報を決定するための、多重 処理システムを提供する慣性参照システムを記述している。 この両方の出版物では、複数のセンサ、ジャイロと加速度計からデータを収集 し、その後複数の冗長データ処理装置によって処理する傾斜軸冗長慣性参照シス テム(skewed axis redundant inertial reference system)の使用について記 述している。傾斜軸冗長慣性参照システムには、一般に、各ジャイロが他のすべ てのジャイロに対して斜めである入力軸を有する6台のジャイロと、各加速度計 が他のすべての加速度計に対して斜めである入力軸を有する6台の加速度計とが 使用されている。それぞれにセンサが関連するサブシステムによって収集された データを転送するための、処理システム・アーキテクチャは、特に前述のMcC laryの出版物で教示されるように、故障を含むモジュールの切離しの原理を 利用し、かつ重要な故障を含むモジュールまたは領域の挙動の有効性を確認する ために、特定のビットごとのボータ技術を使用している。しかしながら、これら のシステムは、簡潔性、特に非同期操作に適さない。 発明の概要 本発明の一目的は、冗長処理を使用する情報処理システム・アーキテクチャを 提供することである。 本発明のもう1つの目的は、処理要素が互いに切り離され、サブシステム情報 を処理要素へ転送する非同期処理または同期処理を可能にする冗長処理を提供す ることである。 本発明の一目的は、慣性参照システム(inertial reference system)のため の処理システム・アーキテクチャを提供することである。 本発明において、選択された数のデータ処理装置が使用されており、各データ 処理装置は互いに独立であって、複数のサブシステムによって提供される処理装 置入力データの関数として特定の処理装置の出力データを導出する。各サブシス テムは、互いに独立であって、所定の入力量に応答して、選択されたサブシステ ム情報を決定する。各サブシステムは、選択された数のデータ処理装置と等しい 、サブシステム・データ出力手段セットを含む。そのサブシステム・データ出力 手段セットの各個別データ出力手段は、独立であって、観察しようとするサブシ ステム入力量に関するサブシステム出力データを提供する。各サブシステムの1 つのデータ出力手段からのサブシステム出力データが、唯一の処理装置出力デー タを導出するため、多数の冗長データ処理装置のうちの唯一の装置へ渡される。 各処理装置の処理装置出力データは、正当性テストなどのためにボータ処理装置 を介して渡される。 図面の簡単な説明 第1図は、本発明による冗長処理システム・アーキテクチャを示すブロック図 である。 第2図は、ジャイロを使用して、入力量として入力軸の周りでの回転を測定す るサブシステムを説明するブロック図である。 第3図は、フォールト・トレラント慣性参照システム用のサブシステム・セッ トを示すブロック図である。 第4図は、情報の同期記憶を示すジャイロを使用するサブシステムの、もう1 つの実施形態を示す図である。 好ましい実施形態の説明 第1図は、本発明による冗長処理システム・アーキテクチャのブロック図であ る。3つの実質的に冗長なデータ処理手段50A、50B、50Cへ入力情報を 提供する2つの独立サブシステム10および40が示されている。図のように、 各データ処理手段50A−Cは、互いに独立であって、たとえばサブシステム1 0や40などの複数のサブシステムによって提供される独立処理装置入力データ の関数として特定の処理装置出力データを導出する。好ましい実施形態において 、各データ処理手段50A−Cは、実質的に同一であって、独立処理装置入力デ ータの関数として同種の情報を導出するため、同一の処理段階を実行する。各デ ー タ処理手段は、それぞれデータ処理手段50A−Cの処理装置出力手段52A− Cに同種の処理装置出力情報を提供するようになっている。 説明を進める前に、処理システム・アーキテクチャの構成要素の数字識別子に 添えられた英字の添字は、特定のデータ処理手段すなわち50A−Cに結合され た関連する付属構成要素を示すことに留意されたい。同じ数字識別子を持つが、 添字の異なる構成要素は、特定のデータ処理手段すなわち50A−Cとの関係を 除き、実質的に同一の構成要素であることが意図される。 同種の処理装置出力情報を生成するために、各データ処理手段50A−Cは、 データ自体の、瞬間値は異なることもあるが、たとえばサブシステム10と40 など、同じサブシステムからの同種の処理装置入力データを受け取る。サブシス テム10は、サブシステム40から独立であり、サブシステム40もサブシステ ム10から独立である。 サブシステム10は、図のように少なくとも1つの所定の入力量たとえばQ1 に応答する。たとえば、Q1は、選択された入力軸に対して観測される角回転で ある。サブシステム10は、ここに図示する冗長処理システム・アーキテクチャ のデータ処理装置の数に等しい数のサブシステム・データ出力手段を含む。第1 図に示す例示的システムでは、3つの冗長データ処理手段が使用されている。し たがって、本発明によると、各サブシステム10は、3つ、すなわちデータ処理 手段50A−Cの数に等しい数のサブシステム・データ出力手段12A−Cを含 む。 サブシステム10と同様に、サブシステム40もまた、図のように、少なくと も1つの所定の入力量たとえばQ2に応答する。たとえば、Q2は、サブシステ ム10によって観測されるのと異なる(または同じ)選択された入力軸の周りで の観測される角回転でもよく、また選択された入力軸に沿って観測される加速度 でもよい。サブシステム40はまた、ここに示した冗長処理システム・アーキテ クチャのデータ処理装置の数に等しい数のサブシステム・データ出力手段をも含 む。第1図に示す例示的システムでは、サブシステム40は、3つ、すなわちデ ータ処理手段50A−Cの数に等しい数のサブシステム・データ出力手段42A −Cを含む。 サブシステム10に関連するデータ出力手段セットの各データ出力手段12A −Cは、(i)互いに独立であって、(ii)対応するサブシステム、すなわちサ ブシステム10のサブシステム情報に関するサブシステム出力データを入力量Q 1の関数として、またはそれに応答して供給する。同様に、サブシステム40に 関連するデータ出力手段セットの各データ出力手段42A−Cは、(i)互いに 独立であって、(ii)対応するサブシステム、すなわちサブシステム40のサブ システム情報に関するサブシステム出力データを入力量Q2の関数として、また はそれに応答して供給する。 前述のデータ出力手段の各々は、データ処理手段50A−Cのうちの選択され た手段に結合されて、各データ出力手段に関連するサブシステム出力データを選 択されたデータ処理手段へ処理装置入力データとして与える。サブシステム10 については、データ出力手段セット12A−Cは、データ出力手段12Aが結合 手段16Aを介してデータ処理手段50Aに結合され、データ出力手段12Bが 結合手段16Bを介してデータ処理手段50Bに結合され、データ出力手段12 Cが結合手段16Cを介してデータ処理手段50Cに結合されるように配置され ている。サブシステム40については、データ出力手段セット42A−Cは、デ ータ出力手段42Aが結合手段46Aを介してデータ処理手段50Aに結合され 、データ出力手段42Bが結合手段46Bを介してデータ処理手段50Bに結合 され、データ出力手段42Cが結合手段46Cを介してデータ処理手段50Cに 結合されるように配置される。 上述のように結合手段を配置することによって、データ処理手段50Aは、処 理装置入力データとして、データ出力手段12Aおよび42Aによってそれぞれ 与えられるサブシステム10および20に関連する出力データを受け取る。同様 に、データ処理手段50Bは、処理装置入力データとして、データ出力手段12 Bおよび42Bによってそれぞれ与えられるサブシステム10および20の両方 に関連する出力データを受け取る。そして、データ処理手段50Cは、処理装置 入力データとして、データ出力手段12Cおよび42Cによってそれぞれ与えら れるサブシステム10および20に関連する出力データを受け取る。 ここでは、2という数を示したが、選択された数のデータ処理手段の各々への 入力データとして、離散的な出力データを与えるサブシステムの数に基本的に制 限がないことを理解されたい。ただし、本発明によると、各サブシステムは、冗 長性を提供するデータ処理手段の数に等しい数の独立したデータ出力手段のセッ トを持たなければならない。 フォールト・トレラント・システムまたはフェールセーフ・システムあるいは その両方では、各データ処理手段50A−Cは、(i)各サブシステムから同種 の処理装置入力データを受け取り、(ii)同じデータ処理の段階または機能を独 立して実行することを理解されたい。ただし、データ出力手段からデータ処理手 段へのデータ転送は、非同期または同期のどちらでもよい。第二に、冗長データ 処理手段50A−Cの各々からの有用な処理装置出力データのために、個々のデ ータ処理手段は、共通のサンプル時刻「Tn「(「n」は、特定の処理装置を表 す)に各サブシステムから処理装置入力データを受け取らなければならない。本 発明による冗長処理装置機能について、各データ処理手段50A−Cにそれぞれ 関連するサンプル時刻TA、TB、およびTCは、慣性参照システムについて後で 述べるように、妥当な範囲で互いに接近していなければならない。 したがって、第1図に示すように、データ転送制御手段60Aは、(i)結合 手段64Aを介してデータ出力手段12Aに、(ii)結合手段66Aを介してデ ータ出力手段42Aに、かつ(iii)結合手段68Aを介してデータ処理手段5 0Aに結合される。同様に、データ転送制御手段60Bは、(i)結合手段64 Bを介してデータ出力手段12Bに、(ii)結合手段66Bを介してデータ出力 手段42Bに、かつ(iii)結合手段68Bを介してデータ処理手段50Bと結 合される。さらに、データ転送制御手段60Cは、(i)結合手段64Cを介し てデータ出力手段12Cに、(ii)結合手段66Cを介してデータ出力手段42 Cに、かつ(iii)結合手段68Cを介してデータ処理手段50Cに結合される 。 データ転送制御手段60A−Cは、各サブシステムに関連する各データ出力手 段によって、データ処理手段50A−Cのうちの関連する1つの手段に処理装置 入力データとして与えられるサブシステム出力データを順序通り転送する。デー タ転送/制御手段60A−Cの実施形態は、もちろん、対応するデータ処理手段 とそれに結合されたデータ出力手段の間のデータ転送技術として何を選択するか に依存する。より詳細には、サブシステム出力データが、シリアル・データか、 それともパラレル・データかのどちらであるか、およびデータが、電気信号か、 それとも光信号かのどちらによって転送されるかによって、各データ転送手段6 0A−Cの実施形態が決まる。これらの選択と、各転送制御手段60A−Cと前 述の各結合手段すなわち16A−C、64A−C、66A−C、および68A− Cの構造の詳細における効果は、もちろん当分野で周知である。 説明のため、情報のシリアル・データ転送について考える。その際、各データ 処理装置はシリアル・データを受け取るため別々のデータ記憶手段(図示せず) を有するものとし、さらに各データ結合手段は、別々のシリアル・データ・バス 、すなわち図のように、唯一のサブシステム・データ手段に関連しかつ唯一のデ ータ処理手段に結合されたデータ・バスであるものとする。この状況で、処理手 段50Aとデータ転送制御手段60Aについてのみ考える。データ転送制御手段 60Aは、サンプル時刻TAに結合手段64Aおよび66A上に、ストローブ信 号を発行することによって、データ・バスを介するデータ処理手段50Aへのシ リアル・データ転送を開始し、同時に、データ処理手段50Aのデータ記憶メモ リをクリアするため、結合手段68A上にリセット信号を送り、新たに入ってく るデータのためのデータ記憶手段を用意する。もちろん、この説明はデータ転送 の例示的な実施形態を示す目的で簡潔になされている。 これとは対称的に、別々の共通データ・バスを使用し、各データ処理手段は一 つの処理装置入力手段を有するようにすることもできる。この場合、別々の共通 データ・バスは、一つの処理装置の入力手段に結合され、各サブシステムの1つ のデータ出力手段と共通である。たとえば、サブシステム・データ出力手段から データ処理手段への情報のアドレス指定可能な制御および転送を行う結合手段1 6A、46A、64A、66A、および68Aと同じである。しかし、上述のシ リアルの場合と同様に、転送されるデータは離散的サンプル時刻、すなわちTA に対応することが依然として不可欠である。したがって、各データ手段は、各サ ブシステムから唯一のデータ処理手段へデータを転送するための、何らかの形の サンプル/ホールド構成要素およびアドレス可能メモリを備えていなければなら ない。このような実装方式は、もちろん当分野で周知である。 第1図による配置および前述のデータ転送の状況において、各データ処理手段 50A−Cおよび対応するデータ出力手段は非同期モードで動作することができ ることに留意されたい。非同期モードでは、各データ転送/制御手段は、互いに 独立して動作することができる。したがって、その結果として生ずる処理装置出 力データは、同期されず、観察されるサブシステム情報、および独立のサンプル 時刻における独立のデータ出力手段による対応するサブシステム出力データに応 じて異なる値を有することになる。 ナビゲーションやフライト・コントロールなどの処理制御の応用分野では、処 理装置出力データが、処理装置ボータ90への入力として提供されることがある 。サンプル時刻TA、TB、およびTCの差が小さい場合には、処理装置ボータ9 0が、データ処理手段50A−Cによって提供される処理装置出力データに、当 分野でよく理解されているように、障害検出およびシステム障害分離に対する妥 当なテストを適用することができる。 第2図には、サブシステム10または他の任意のサブシステムの、例示的ブロ ック図が示されている。より詳細には、第2図は、慣性参照システムの一部を形 成することもある、ジャイロ・サブシステムの実施形態を示す。第2図に示すよ うに、サブシステム10は、リング・レーザ・ジャイロ205として示されてい る角回転センサを含む。ジャイロ205は、選択された入力軸(図示せず)に対 する角回転の形で、入力量Q1を感知する。リング・レーザ・ジャイロの技術分 野でよく理解されているように、リング・レーザ・ジャイロは、光検出器を通過 する各暗色帯が、ジャイロ205によって観測される入力軸の周りの離散的角回 転の変化を表す干渉パターンを出力する一体化されたレートジャイロである。ジ ャイロ205は、出力信号の変化を信号線210上に与え、これをジャイロ読出 累計器220Aで累計することができる。ジャイロ読出累計器220Aは、ジャ イロ入力軸の周りで時計回りまたは反時計回りに対応するアップ・カウントまた はダウン・カウントである干渉カウントを方向づける方向情報を含む、角回転の 増分的変化をカウントするためのアップ/ダウン・カウンタの形でもよい。 第2図に示すように、データ出力手段12Aは、ジャイロ読出累計器220A のサンプル時刻TAにデータを獲得するためのストローブ信号を受け取るように 結合手段64Aへ結合され、その後、このデータをデータ結合手段16Aを介し てデータ処理手段50Aへ転送するために、サンプル/ホールド手段222Aに この情報を保持するサンプル/ホールド手段222Aを含む。同様に、データ出 力手段12Bは、同様の方式で構築され、ジャイロ読出累計器220Bおよびサ ンプル/ホールド手段222Bを含み、データ出力手段12Cは、ジャイロ読出 累計器220Cおよびサンプル/ホールド手段222Cを含む。 第2図のブロック図に示すように、データ出力手段12A、12B、12Cの 、それぞれのジャイロ読出累計器220A、220B、220Cは、基本的に「 自由に走る」。つまり、各ジャイロ読出累計器は、観測される入力量Q1に関す るジャイロ読出累計器カウント、すなわちジャイロ205入力軸の周りの回転を それぞれ独立に提供している。しかしながら、ジャイロ205および対応するジ ャイロ読出累計器220A−Cが機能している場合、各ジャイロ累計器が、正確 に同じ時刻にサンプリングされるならば、2つのサンプル時刻の間のジャイロ読 出累計器220A−Cのカウントの変化が同一になることを当分野の技術者には 理解されよう。 同様に、もしジャイロ読出累計器220A−Cが実質的に互いに近い異なるサ ンプル時刻にサンプリングされ、連続するサンプル時刻の間に、実質的に等しい 時間間隔を有する場合、ジャイロ読出累計器およびサンプル/ホールド手段の対 応する出力は、やはり実質的に同一になる、すなわち2つの連続するサンプル時 刻の間の角回転の共通の変化を表すはずである。したがって、慣性参照システム の応用分野において、各データ処理手段50A−Cが、同様の時刻に対応する同 様のデータに作用するが、前述の選択された慣性参照情報を導出するために、互 いに固有で独立である。もし、冗長処理システムが正しく機能している場合、各 データ処理手段によって提供される慣性参照情報は、各データ処理手段とそれに 対応するサブシステム、およびその構成要素の適切な動作を確認するため、予め 定義されたエラー限界の範囲内で実質的に同一であるはずである。処理装置ボー タ90は、まず各データ処理手段50A−Cの出力データに作用して適切な限界 の範囲内であると判定するであろうし、次に、最終入力をナビゲーションまたは フライト・コントロール・システムに提供する前に、それに作用して情報平均を 提供することができる。 言い換えると、連続する非同期サンプル時刻TA、TB、およびTCが、実質的 に同じ時間間隔だけ離れている場合、たとえ、実際の累計器の値は、サンプル時 刻TA、TB、およびTCが異なるために異なるとしても、各ジャイロ読出累計器 のカウント値の変化は、正しく機能しているシステムについては、実質的に同一 となる。サブシステムがすべて同様に動作する場合、各データ処理手段50A− Cによって提供される出力情報は実質的に同一となる。 第3図は、前述の出版物に記載されているような慣性参照システムの一部を形 成する複数のサブシステムと組み合わせた、単一のデータ処理手段50Aを示す ブロック図である。第3図で示されるブロック図は、各サブシステムの対応する 「A」データ出力手段の、サブシステムが三角形のブロックG1−6で描いた6 台のジャイロおよび円のブロックA1−A6で描いた6台の加速度計を含む部分 接続のみを示している。したがって、ここに示すシステムには、12のサブシス テム、すなわち6台のジャイロと6台の加速度計があり、そのすべてが、12の サブシステムのすべての出力の関数であるデータ出力をデータ出力手段52Aへ 提供するために入力データ処理手段50Aに入力を与える。この例示的実施形態 において、データ処理手段50Aが慣性参照出力を正しく提供するには、加速度 計およびジャイロによって与えられる加速度情報または回転情報が、その時点の サンプル時刻に対応しなければならないことは明白である。これは、もちろん、 残りのデータ処理手段50B−Cおよび対応するデータ転送制御手段60B−C とは独立に動作するデータ転送制御手段60Aの意図された機能である。 第1図に示す冗長処理システム・アーキテクチャは、特に、非同期フォールト ・トレラントおよび/またはフェールセーフ動作を実行するのに適用できること を理解されたい。これは、各サブシステムのためのデータ出力手段セットの各デ ータ出力手段が、互いに独立であり、したがって、時刻に依存しないデータ転送 制御手段によって決定されるサンプル時刻に自由走行情報を提供するからである 。 このシステムは、サブシステムの構築を変更することによって、同期処理シス テムとしても動作することができる。同期動作のための模範的なサブシステム4 00を第4図に詳細に示す。同図において、同一のジャイロ205が、既に述べ たジャイロ読出累計器220と同様の単一のジャイロ読出累計器420への信号 線210上に出力を供給する。各データ出力手段412A−Cが、この場合は、 単一のジャイロ読出累計器420に結合されたそれぞれのサンプル/ホールド手 段422A−Cを含む。この状況で、サンプル/ホールド手段422A−Cは、 それぞれ結合手段16A、16B、および16Cにデータ出力を供給するため、 それぞれ結合手段64A−Cを介して転送制御手段60A−Cによってアドレス 可能であり、これらはすべて、ジャイロ読出累計器を同時にサンプリングするた め、サブシステム400内部の共通クロック(図示せず)に同期されている。動 作において、このシステムは、もちろん、共通サンプル時刻に対応してすべての サブシステム出力データ手段を開始するために何らかの形の共通クロック割り込 みを必要とする。 第4図に示すサブシステムは、非同期の利点を無効にしてしまうが、第1図を 参照して説明したように、唯一のデータ処理手段に固有に結合される独立のデー タ出力手段が各サブシステムごとに存在するので、故障を含むモジュール・アプ ローチ・システムを使用することによって、ハードウェア・コストを削減し、デ ータ転送の信頼性を向上するために使用することができる。 各図に具体的に示した概略ブロック図は、多数の電子サブシステム、コンピュ ータ、およびソフトウェア/ファームウェアの態様を使用して構成できることを 理解されたい。データ出力手段、データ処理手段、結合手段およびデータ転送制 御手段として識別される構成要素は、特に非同期または同期で動作するよう意図 されるかどうかに応じて、広範囲の方式によって配置し構成することのできる、 広範囲の電気的、および光学的ハードウェアによって形成することができ、これ らはすべて、本発明の真の精神および範囲に含まれるものである。 より詳細には、データ処理手段50A−Cは、他の処理構成要素またはシステ ムたとえばナビゲーションやフライト・コントロールが後で使用するための、必 要な出力情報たとえば慣性情報を獲得するために、入力データを操作する多数の 命令を実行するよう意図される、マイクロプロセッサなど広範囲の構成要素によ って実施することができる。したがって、データ転送制御手段は、独立のクロッ ク・システムを含む、データ処理手段の連携手段の一部として実施することがで きる。別法として、データ転送制御手段は、図示したデータ処理手段の外部で、 または希望に応じて何らかの組み合わせとして実施することもできる。 本発明は、サンプリング頻度が十分に速く、各データ転送制御手段の間にどん な種類の同期も必要としない、非同期データ処理システム・アーキテクチャを特 に対象とする。ただし、サンプリング頻度が遅すぎる場合、各データ処理手段が 実質的に同一の処理装置出力データを周期的に提供するよう、周期的な同期割り 込みが必要となることがある。 前に示したように、本発明による冗長データ処理システムは、電気的および光 学的結合技術とあいまってシリアル・データまたはパラレル・データを転送する ことができ、これらはすべて、本発明の真の精神および範囲に含まれるものとす る。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年9月9日 【補正内容】 補正明細書 しかしながら、これらのシステムは、簡潔性、特に非同期操作に適さない。 複製サブシステムを説明する欧州特許出願第0073602号を参照しなけれ ばならない。そこでは全体として、各サブシステム・チャネルの中の回路を含む 、他のチャネルの一致を評価する電子一致検査装置が示されている。サブシステ ム出力が少ない出力と判断されるとき、サブシステムの操作を中断するため適切 な電力供給のスイッチが切られる。 発明の概要 本発明の一目的は、冗長処理を使用する情報処理システム・アーキテクチャを 提供することである。 本発明のもう1つの目的は、処理要素が互いに切り離され、サブシステム情報 を処理要素へ転送する非同期処理または同期処理を可能にする、冗長処理を提供 することである。 本発明の一目的は、慣性参照システムのための冗長処理システム・アーキテク チャを提供することである。 本発明において、選択された数のデータ処理装置が使用されており、各データ 処理装置は互いに独立であって、複数のサブシステムによって提供される処理装 置入力データの関数として、特定の処理装置の出力データを導出する。各サブシ ステムは、互いに独立であって、所定の入力量に応答して、選択されたサブシス テム情報を決定するようになっている。各サブシステムは、選択された数のデー タ処理装置と等しい数のデータ出力手段のセットを含む。そのサブシステム・デ ータ出力手段セットの各個別データ出力手段は、独立であって、観察しようとす るサブシステム入力量に関するサブシステム出力データを供給する。各サブシス テムの1つのデータ出力手段からのサブシステム出力データは、処理装置出力デ ータを導出する多数の冗長データ処理装置のうちの一つの装置へ渡される。各処 理装置の処理装置出力データは、正当性テストなどのためにボータ処理装置へ渡 される。 図面の簡単な説明 第1図は、本発明による冗長処理システム・アーキテクチャを示すブロック図 である。 補正請求の範囲 1.各データ処理手段がそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)処理装置入力データを受け取るための入力手段(16A−C、46 A−C)を含み、 (iii)前記処理装置入力データの関数として、固有の処理装置出力デー タを導出するように動作可能である 選択された数のデータ処理手段(50A−C)と、 各サブシステムがそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)少なくとも1つの所定の入力量(Q1、Q2)に応答してサブシス テム情報を決定するように動作可能であり、 (iii)サブシステム・データ出力手段の数が複数のデータ処理手段の前 記選択された数に等しく、複数のサブシステム・データ出力手段の各サブシステ ム・データ出力手段(12A−C、42A−C)が、(a)互いに独立であり、 (b)各サブシステム・データ出力手段に関連するサブシステム情報に関するサ ブシステム出力データを供給し、(c)固有サンプル時刻に対応するサブシステ ム出力データを供給する 複数のサブシステム(10、40)と、 複数のサブシステムそれぞれのサブシステム・データ出力手段に関連するサブ システム出力データを複数のデータ処理手段に選択的に与えるデータ結合手段で あって、(a)各データ処理手段は、複数のサブシステムそれぞれのサブシステ ム・データ出力手段のうちのそれぞれの特定の一つのサブシステム・データ出力 手段から構成されるデータ出力手段の一つのグループからサブシステム出力デー タを受け取り、(b)グループの各サブシステム・データ出力手段は、複数のデ ータ処理手段のうちの一つの手段にサブシステム出力データを与え、サブシステ ム・データ出力手段の一つのグループのサブシステム出力データが、共通サンプ ル時刻に対応するようになっている、 データ結合手段(60A−C、64A−C、66A−C、68A−C)とを含む データ処理システム・アーキテクチャ。 2.前記データ結合手段が、複数のデータ処理手段の選択された数に等しい数の 複数のデータ転送制御手段(60A−C)を含み、その複数のデータ転送制御手 段の各手段が、 (i)互いに独立であり、 (ii)複数のデータ処理手段(50A−C)のうちの他のデータ転送制御手段 (60A−C)に結合されない一つの手段と、サブシステム・データ出力手段の 一つのグループに対応するサブシステム・データ出力手段(12A−C、46A −C)とに結合され、 (iii)サブシステム・データ出力手段の一つのグループに対応するデータ処 理手段の処理装置入力手段(16A−C)に、サブシステム・データ出力手段の 前記グループに関連するサブシステム出力データを転送できるように動作可能で ある、 請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 3.前記データ結合手段が、各データ処理装置入力手段と、サブシステム・デー タ出力手段の前記グループのうちの一つと関連する、別個のデータ・バスを含む 請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 4.前記データ結合手段が、複数のサブシステムそれぞれの各サブシステム・デ ータ出力手段に関連する別個のデータ・バスを含み、別個の各データ・バスは、 複数のデータ処理手段のうちの一つの処理装置入力手段と、サブシステム・デー タ出力手段のうちの一つとに結合される請求項1に記載のデータ処理システム・ アーキテクチャ。 5.各前記データ処理手段が、同種のサブシステム情報に応答して、同一の出力 情報を決定するように動作可能である請求項1に記載のデータ処理システム・ア ーキテクチャ。 6.さらに、前記データ処理システム・アーキテクチャ内で故障を検出するため 、複数のデータ処理手段それぞれの処理装置出力データに応答する処理装置ボー タ手段(90)を含む請求項5に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 7.前記複数のサブシステムが、 各々それに関連する角回転センサを有し、各ジャイロ・サブシステムが、他の 残りのジャイロ・サブシステムと異なる軸に沿った角回転に応答する6つのジャ イロ・サブシステム(G1−6)と、 各々それに関連する加速度計センサを有し、各加速度計サブシステムが、他の 残りの加速度計サブシステムと異なる軸に沿った加速度に応答する6つの加速度 計サブシステム(A1−6)とを含む請求項1に記載のデータ処理システム・ア ーキテクチャ。 8.前記各角回転センサがリング・レーザ・ジャイロである請求項7に記載のデ ータ処理システム・アーキテクチャ。 9.前記各ジャイロ・サブシステムが、データ処理手段の選択された数に等しい 数の複数のジャイロ・サブシステム・データ出力手段を含み、各ジャイロ・サブ システム・データ出力手段が、あるサンプル時刻から別のサンプル時刻までの角 回転の変化を表す累計器(220A−C)を含む請求項8に記載のデータ処理シ ステム・アーキテクチャ。 10.前記第1のデータ結合手段(60A、64A、66A、68A)が、第1 のサブシステム・データ出力手段(12A、42A)に結合された第1のデータ 転送制御手段(60A)と、複数のサブシステムの各々に関連する第1のデータ 処理手段(50A)とを含み、第1のサブシステム・データ出力手段から、第1 の処理装置入力手段にサブシステム出力データを転送できるように動作可能であ り、それに関連するサブシステム出力データが、第1の共通サンプル時刻に対応 し、 前記第2のデータ結合手段(60B、64B、66B、68B)が、第2のサ ブシステム・データ出力手段(12B、42B)に結合された第2のデータ転送 制御手段(60B)と、複数のサブシステムの各々に関連する第2のデータ処理 手段(50B)とを含み、第2のサブシステム・データ出力手段から、第2の処 理装置入力手段にサブシステム出力データを転送できるように動作可能であり、 それに関連するサブシステム出力データが、第2の共通サンプル時刻に対応し、 前記第3のデータ結合手段が(60C、64C、66C、68C)、第3のサ ブシステム・データ出力手段(12C、42C)に結合された第3のデータ転送 制御手段(60C)と、複数のサブシステムの各々に関連する第3のデータ処理 手段(50C)とを含み、第3のサブシステム・データ出力手段から第3の処理 装置入力手段にサブシステム出力データを転送できるように動作可能であり、そ れに関連するサブシステム出力データが、第3の共通サンプル時刻に対応する、 請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 11.それぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)同種の処理装置入力データを受け取るための入力手段(16A−C、4 6A−C)を含み、 (iii)同種の処理装置入力データの関数として、慣性参照出力データを導出 するように動作する選択された数の冗長データ処理手段(50A−C)と、 各々関連する角回転検知器を有し、各ジャイロ・サブシステムが、他の残りの ジャイロ・サブシステムの検知軸に対して斜めである、選択された検知軸に対す る角回転に応答しる 冗長データ処理手段と、 各々が、 (i)互いに独立であり、 (ii)ジャイロ・サブシステム・データ出力手段(12A−C)の数が、複数 のデータ処理手段の選択された数に等しく、ジャイロ・サブシステム・データ出 力手段の各ジャイロ・サブシステム・データ出力手段が、(a)互いに独立であ り、(b)それに関連する検知軸の周りで検知される角回転に対応するジャイロ ・サブシステム出力データを供給し、(c)一つのサンプル時刻に対応する、ジ ャイロ・サブシステム出力データを供給する、ジャイロ・サブシステム・データ 出力手段を 含む6台以上のジャイロ・サブシステムと、 各々それに関連する角回転検知器を有し、各加速度計サブシステムが、他の残 りの加速度計サブシステムの検知軸に対して斜めである選択された検知軸に対す る角回転に応答し、各々が、 (i)互いに独立であり、 (ii)加速度計サブシステム・データ出力手段(12A−C)の数が、複数の データ処理手段の選択された数に等しく、加速度計サブシステム・データ出力手 段の各加速度計サブシステム・データ出力手段が、(a)互いに独立であり、( b)それに関連する検知軸の周りで検知される角回転に対応する加速度計サブシ ステム出力データを供給し、(c)一つのサンプル時刻に対応して加速度計サブ システム出力データを供給する加速度計サブシステム・データ出力手段を含む、 6台以上の加速度計サブシステムと、 (i)複数の前記6台以上のジャイロ・サブシステムの各々の、ジャイロ・サ ブシステム・データ出力手段に関連するジャイロ・サブシステム出力データを複 数のデータ処理手段に、かつ(ii)6台以上の加速度計サブシステムの各々の加 速度計サブシステム・データ出力手段に関連する加速度計サブシステム出力デー タを複数のデータ処理手段に選択的に送るための、(a)各データ処理手段が、 データ出力手段のグループから、ジャイロ・サブシステム出力データ、および加 速度計サブシステム出力データを一意に受け取り、その際、データ出力手段のグ ループは、(i)複数のジャイロ・サブシステムの各々のジャイロ・サブシステ ム・データ出力手段の一つのジャイロ・サブシステム・データ出力手段、および (ii)6台以上の加速度計サブシステムの各々の加速度計サブシステム・データ 出力手段の一つの加速度計サブシステム・データ出力手段から構成されており、 (b)データ出力手段グループの、各ジャイロ・サブシステム・データ出力手段 、および加速度計サブシステム・データ出力手段が、複数のデータ処理手段の一 つへ処理装置入力データとして渡され、ジャイロ・サブシステム・データ出力手 段のグループのジャャイロ・サブシステム出力データ、および加速度計サブシス テム出力データ手段のグループの加速度計サブシステム出力データが、共通サン プル時刻に対応する、 データ結合手段(60A−C、64A−C、66A−C、68A−C)を含む 、 データ処理システム・アーキテクチャ。 12.前記データ処理システム・アーキテクチャにおいて、故障を検知するため の、複数のデータ処理手段の各々から慣性参照出力データに応答する処理装置ボ ータ手段90をさらに含む請求項11に記載の斜め軸冗長慣性参照システムのた めのデータ処理システム・アーキテクチャ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 独占的所有権、または権利を請求する本発明の実施形態を、以下のように定義 する。 1.各データ処理手段がそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)処理装置入力データを受け取るための入力手段を含み、 (iii)前記処理装置入力データの関数として、固有の処理装置出力データを 導出するように動作可能である、選択された数のデータ処理手段と、 各サブシステムがそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)少なくとも1つの所定の入力量に応答してサブシステム情報を決定する ように動作可能であり、 (iii)セット中のサブシステム・データ出力手段の数が、複数のデータ処理 手段の前記選択された数に等しく、前記サブシステム・データ出力手段セットの 各サブシステム・データ出力手段が、(a)互いに独立であり、(b)前記サブ システム・データ出力手段セットに関連する前記サブシステム情報に関するサブ システム出力データを提供し、(c)固有サンプル時刻に対応するサブシステム 出力データを提供する、複数のサブシステムと、 前記複数のサブシステムそれぞれの前記サブシステム・データ出力手段セット に関連する前記サブシステム出力データを、前記複数のデータ処理手段に選択的 に提示して、(a)各データ処理手段が、データ出力手段の1グループから前記 サブシステム出力データを一意に受け取り、前記データ出力手段グループが、前 記複数のサブシステムそれぞれのサブシステム・データ出力手段セットのうちの 単一の前記サブシステム・データ出力手段のみから構成され、(b)グループの 各サブシステム・データ出力手段が、前記複数のデータ処理手段のうちの単一の 手段に、前記サブシステム出力データを提供し、前記サブシステム・データ出力 手段グループのサブシステム出力データが、共通サンプル時刻に対応するように なっている、 データ結合手段とを含む、 データ処理システム・アーキテクチャ。 2.前記データ結合手段が、前記複数のデータ処理手段の前記選択された数に等 しい数の複数のデータ転送制御手段を含み、前記複数の前記データ転送制御手段 の各手段が、 (i)互いに独立であり、 (ii)他のデータ転送制御手段に結合されない、前記複数のデータ処理手段の うちの唯一の手段と、前記サブシステム・データ出力手段の1グループに関連す る、前記サブシステム・データ出力手段とに結合され、 (iii)サブシステム・データ出力手段の前記グループに関連する、前記デー タ処理手段の処理装置入力手段に、サブシステム・データ出力手段の前記グルー プに関連する前記サブシステム出力データを転送できるように動作可能である、 請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 3.前記データ結合手段が、各データ処理装置入力手段と、サブシステム・デー タ出力手段の前記グループのうちの唯一の手段とに関連する、別個のデータ・バ スを含む、請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 4.前記データ結合手段が、前記複数のサブシステムそれぞれの各サブシステム ・データ出力手段に関連する別個のデータ・バスを含み、別個の各データ・バス が、前記複数のデータ処理手段のうちの唯一の手段の前記処理装置入力手段と、 前記サブシステム・データ出力手段のうちの唯一の手段とに結合される、請求項 1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 5.各前記データ処理手段が、同種のサブシステム情報に応答して、同一の出力 情報を決定するように動作可能である、請求項1に記載のデータ処理システム・ アーキテクチャ。 6.さらに、前記データ処理システム・アーキテクチャ内で故障を検出するため 、前記複数のデータ処理手段それぞれの前記処理装置出力データに応答する、処 理装置ボータ手段を含む、請求項5に記載のデータ処理システム・アーキテクチ ャ。 7.前記複数のサブシステムが、 各々それに関連する角回転センサを有し、各ジャイロ・サブシステムが、他の 残りのジャイロ・サブシステムと異なる軸に沿った角回転に応答する、6つのジ ャイロ・サブシステムと、 各々それに関連する加速度計センサを有し、各加速度計サブシステムが、他の 残りの加速度計サブシステムと異なる軸に沿った加速度に応答する、6つの加速 度計サブシステムとを含む、請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテク チャ。 8.前記各角回転センサがリング・レーザ・ジャイロである、請求項7に記載の データ処理システム・アーキテクチャ。 9.前記各ジャイロ・サブシステムが、データ処理手段の前記選択された数に等 しい数の、複数のジャイロ・サブシステム・データ出力手段を含み、各ジャイロ ・サブシステム・データ出力手段が、あるサンプル時刻から別のサンプル時刻ま での角回転の変化を表す累計器を含む、請求項8に記載のデータ処理システム・ アーキテクチャ。 10.各データ処理手段がそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)処理装置入力データを受け取るための入力手段を含み、 (iii)前記処理装置入力データの関数として、固有の処理装置出力データを 導出するように動作可能である、少なくとも第1、第2、および第3のデータ処 理手段と、 各サブシステムがそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)少なくとも1つの所定の入力量に応答してサブシステム情報を決定する ように動作可能であり、 (iii)第1、第2、および第3のデータ出力手段からなるセットを含み、前 記セット中の各サブシステム・データ出力手段が、(a)互いに独立であり、( b)前記サブシステム・データ出力手段の前記セットに関連する前記サブシステ ム情報に関するサブシステム出力データを提供し、(c)固有のサンプル時刻に 対応するサブシステム出力データを提供する、複数のサブシステムと、 前記第1のデータ処理手段の前記入力手段に前記複数のサブシステムの各々に 関連する前記第1のサブシステム・データ出力手段を結合し、それによって前記 第1のデータ処理手段のための処理装置入力データとして、前記複数のサブシス テムの各々に関連する前記第1のサブシステム・データ出力手段に関連する前記 サブシステム出力データを提供する、第1の結合手段と、 前記第2のデータ処理手段の前記入力手段に前記複数のサブシステムの各々に 関連する前記第2のサブシステム・データ出力手段を結合し、それによって前記 第2のデータ処理手段のための処理装置入力データとして、前記複数のサブシス テムの各々に関連する前記第2のサブシステム・データ出力手段に関連する前記 サブシステム出力データを提供する第2の結合手段と、 前記第3のデータ処理手段の前記入力手段に前記複数のサブシステムの各々に 関連する前記第3のサブシステム・データ出力手段を結合し、それによって前記 第3のデータ処理手段のための処理装置入力データとして、前記複数のサブシス テムの各々に関連する前記第3のサブシステム・データ出力手段に関連する前記 サブシステム出力データを提供する、第3の結合手段とを含む、 データ処理システム・アーキテクチャ。 11.前記第1のデータ結合手段が、前記第1のサブシステム・データ出力手段 に結合された第1のデータ転送制御手段と、前記複数のサブシステムの各々に関 連する各セットの前記第1のデータ処理手段とを含み、前記第1のサブシステム ・データ出力手段から、前記第1の処理装置入力手段に前記サブシステム出力デ ータを転送できるように動作可能であり、それに関連するサブシステム出力デー タが、第1の共通サンプル時刻に対応し、 前記第2のデータ結合手段が、前記第2のサブシステム・データ出力手段に結 合された第2のデータ転送制御手段と、前記複数のサブシステムの各々に関連す る各セットの前記第2のデータ処理手段とを含み、前記第2のサブシステム・デ ータ出力手段から、前記第2の処理装置入力手段に前記サブシステム出力データ を転送できるように動作可能であり、それに関連するサブシステム出力データが 、第2の共通サンプル時刻に対応し、 前記第3のデータ結合手段が、前記第3のサブシステム・データ出力手段に結 合された第3のデータ転送制御手段と、前記複数のサブシステムの各々に関連す る各セットの前記第3のデータ処理手段とを含み、前記第3のサブシステム・デ ータ出力手段から前記第3の処理装置入力手段に前記サブシステム出力データを 転送できるように動作可能であり、それに関連するサブシステム出力データが、 第3の共通サンプル時刻に対応する、 請求項1に記載のデータ処理システム・アーキテクチャ。 12.各冗長データ処理手段がそれぞれ、 (i)互いに独立であり、 (ii)同種の処理装置入力データを受け取るための入力手段を含み、 (iii)前記同種の処理装置入力データの関数として、慣性参照出力データを 導出するように動作可能である、選択された数の冗長データ処理手段と、 各々それに関連する角回転検知器を有し、各ジャイロ・サブシステムが、他の 残りのジャイロ・サブシステムの検知軸に関して斜めである、選択された検知軸 に対する角回転に応答し、前記6台以上のジャイロ・サブシステムの各々が、 (i)互いに独立であり、 (ii)前記ジャイロ・サブシステム・データ出力手段セットの数が、前記複数 のデータ処理手段の前記選択された数に等しく、前記ジャイロ・サブシステム・ データ出力手段セットの各ジャイロ・サブシステム・データ出力手段が、(a) 互いに独立であり、(b)それに関連する検知軸の周りで検知される角回転に対 応するジャイロ・サブシステム出力データを提供し、(c)単一のサンプル時刻 に対応する、前記ジャイロ・サブシステム出力データを提供する、ジャイロ・サ ブシステム・データ出力手段セットを含む、6台以上のジャイロ・サブシステム と、 各々それに関連する角回転検知器を有し、各加速度計サブシステムが、他の残 りの加速度計サブシステムの検知軸に対して斜めである、選択された検知軸に対 する角回転に応答し、前記6台以上の加速度計サブシステムの各々が、 (i)互いに独立であり、 (ii)前記加速度計サブシステム・データ出力手段セットの数が、前記複数の データ処理手段の前記選択された数に等しく、前記加速度計サブシステム・デー タ出力手段セットの各加速度計サブシステム・データ出力手段が、(a)互いに 独立であり、(b)それに関連する検知軸の周りで検知される角回転に対応する 加速度計サブシステム出力データを提供し、(c)単一のサンプル時刻に対応す る、前記加速度計サブシステム出力データを提供する、加速度計サブシステム・ データ出力手段セットを含む、 6台以上の加速度計サブシステムと、 (i)前記複数の前記6台以上のジャイロ・サブシステムの各々の、前記ジャ イロ・サブシステム・データ出力手段セットに関連する前記ジャイロ・サブシス テム出力データを、前記複数のデータ処理手段に、(ii)前記複数の前記6台以 上の加速度計サブシステムの各々の前記加速度計サブシステム・データ出力手段 セットに関連する前記加速度計サブシステム出力データを、前記複数のデータ処 理手段に選択的に送るための、(a)各データ処理手段が、データ出力手段グル ープから、前記ジャイロ・サブシステム出力データ、および前記加速度計サブシ ステム出力データを、一意に受け取り、前記データ出力手段グループが、(i) 前記複数のジャイロ・サブシステムの各々の、ジャイロ・サブシステム・データ 出力手段セットの、単一の前記ジャイロ・サブシステム・データ出力手段、およ び(ii)前記6台以上の加速度計サブシステムの各々の、加速度計サブシステム ・データ出力手段セットの、単一の前記加速度計サブシステム・データ出力手段 から構成され、(b)データ出力手段グループの、各ジャイロ・サブシステム・ データ出力手段、および加速度計サブシステム・データ出力手段が、前記複数の データ処理手段の単一の手段へ、処理装置入力データとして渡され、前記ジャイ ロ・サブシステム・データ出力手段前記グループの、ジャイロ・サブシステム出 力データ、および加速度計サブシステム出力データ手段前記グループの、加速度 計サブシステム出力データが、共通サンプル時刻に対応する、 データ結合手段を含む、 データ処理システム・アーキテクチャ。 13.前記データ処理システム・アーキテクチャにおいて、故障を検知するため の、前記複数のデータ処理手段の各々からの、前記慣性参照出力データに応答す る、処理装置ボータ手段をさらに含む、斜め軸冗長慣性参照システムのための、 データ処理システム・アーキテクチャ。
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