具有冗余计算机的用于交通工具的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于交通工具的控制和/或管理系统，以及无人空中或陆地交通工具。
【背景技术】
[0002]具体而言，长续航时间的无人飞行器可相对于其形状、重量、燃料消耗等高度优化，以实现所需的到达时间。因此，仅存在较小的附接的控制表面(如，副翼和舵)，且仅存在可用于交通工具管理、系统维护、通信和任务航空系统的较少空间和有限电功率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于减小交通工具的重量和功率消耗和电子系统复杂性。本发明的另一个目的在于提供一种交通工具的防故障控制和管理系统。
[0004]这些目的由独立权利要求的主题实现。其它示例性实施例从从属权利要求和以下描述中清楚。
[0005]本发明的一个方面涉及一种用于交通工具的系统。交通工具可为基于陆地、水或空气的交通工具，如，汽车、坦克、船舶、潜艇、飞行器等。应当理解的是，系统可包括所有硬件和软件构件，其用于控制交通工具，如，促动器、传感器、计算机、数据网络构件等。系统可控制内部系统作用器，如泵、发电机、电机、阀、继电器等，以及/或者外部操纵促动器，如副翼、舵、轮等。
[0006]根据本发明的实施例，系统包括机动用于操纵交通工具的操纵促动器(如，适用于移动控制表面的促动器)、用于控制交通工具的内部构件的系统作用器(如，阀、发电机、电机、泵、继电器)和用于获得与系统作用器和操纵促动器相关联的数据的传感器(如，位置传感器、电传感器、温度传感器、压力传感器)。当系统传感器获取、感测或测量可由相应的促动器改变或操纵的数据/信息(如，继电器之后的电流、由用作促动器的电动机移动的构件的位置，或阀的位置)时，系统传感器可与系统作用器和/或操纵促动器相关联。
[0007]此外，系统包括用于控制和/或管理交通工具的至少两个冗余计算机。冗余计算机可为交通工具管理计算机、远程接口单元和/或促动器控制计算机。
[0008]根据本发明的实施例，该系统包括与操纵促动器、系统作用器和传感器通信地互连的至少两个冗余交通工具管理计算机，其中交通工具管理计算机适于生成用于系统作用器如阀、发电机、电机、泵的系统控制命令，以及用于基于由传感器获得的数据生成操纵促动器继电器的操纵命令。交通工具管理计算机可执行交通工具管理功能(如，飞行控制、飞行引导、自动驾驶、自动油门、发动机控制、环境控制等)和/或系统服务(如，电功率控制、燃料管理、轮制动等)的计算。交通工具管理计算机可生成对应的操纵命令(其可包括控制表面的位置请求)，且可将它们转发至可用于控制操纵促动器(见下文)的促动器控制计算机。
[0009]根据本发明的实施例，系统包括用于使系统传感器和/或系统作用器与交通工具管理计算机互连的至少两个冗余远程接口单元(远离相应的交通工具管理计算机)。各个交通工具管理计算机可从系统传感器经由其连接的远程接口单元(例如，经由专用数据总线)从系统传感器接收数据。关键数据可由多个传感器感测到，传感器经由直接连接来连接到不同的远程接口单元或其它上。这可确保对应的数据经由至少两个远程接口单元或经由直接连接来在至少两个交通工具管理计算机上接收到。
[0010]交通工具管理计算机可生成控制命令和/或对其它系统作用器(如，泵的开/关、阀的开启/闭合等)的请求，且可将它们转发至可驱动对应的系统作用器的远程接口单元。作为备选，交通工具管理计算机可直接地驱动对应的系统作用器。
[0011]根据本发明的实施例，系统包括适用于从至少两个交通工具控制计算机接收操纵命令的至少两个冗余促动器控制计算机。各个促动器控制计算机可直接地连接到仅一个交通工具管理计算机上。例如，可存在于与交通工具管理计算机数目相同的促动器控制计算机。促动器控制计算机可与彼此通信互连。在此情况下，当一个交通工具管理计算机失效时，操纵命令可从促动器控制计算机传送，这将这些命令接收到连接至失效的交通工具管理计算机上的促动器控制计算机。
[0012]各个促动器控制计算机可适于基于接收到的操纵命令来生成用于各个操纵促动器的控制命令。操纵促动器适于移动控制表面，例如，副翼、升降舵和/或舵。还可存在与操纵促动器相关联的传感器来确定控制表面的位置。各个促动器控制计算机可利用所有操纵促动器通过基于交通工具管理计算机的位置请求(操纵命令)和控制表面的感测位置来驱动对应的促动器来执行回路闭合。
[0013]根据本发明的实施例，该系统包括公共接口，例如，连接外部计算机或简单电子硬件作为开关和/或灯。公共接口可直接地连接到至少两个冗余计算机上。公共接口可看作是中心枢纽，例如，用于飞行器中的维护活动，用于由系统提供的交通工具管理和系统服务。公共接口可简化维护程序，且因此可减少维护成本。
[0014]例如，公共接口可直接地连接到至少两个交通工具管理计算机上。
[0015]例如，来自系统的故障数据集可储存在交通工具管理计算机中，和/或可在地面操作期间经由公共接口下载至地面控制计算机。地面控制计算机还可用于开始系统的维护测试。交通工具管理计算机可将对应的命令发出至系统的受影响的作用器。交通工具管理计算机可看作是交通工具对于所有维护活动的另一个中心枢纽。
[0016]根据本发明的实施例，各个交通工具管理计算机适于生成用于各个系统作用器和/或各个操纵促动器的控制命令。换言之，当一个交通工具控制计算机有故障时，另一个交通工具控制计算机可接管功能，用于控制通常由故障的交通工具管理计算机控制的特定系统作用器和/或操纵促动器。
[0017]具有提供与相关系统服务组合的高度集成的交通工具管理系统的交通工具管理计算机的系统可减小重量、所需的内部空间、功率消耗和系统的所需冷却，同时通过冗余设计来保持高度安全目标。
[0018]此外，系统可分别提供针对交通工具(例如，有人飞行器、UAV、其它电子控制的交通工具，例如，如汽车)的所有安全关键电子系统/功能的故障操作/故障安全或故障操作/故障操作设计的实施方式。这基于可连接到彼此上的一组冗余的交通工具管理计算机。
[0019]根据本发明的实施例，各个交通工具管理计算机通过单独的数据链与交通工具管理计算机彼此互连，单独的数据链可看作是交叉通道数据链。通过这些数据链，交通工具管理计算机可直接地交换数据，如，生成的控制和/或操纵命令、接收的传感器数据和/或其它信息。在这些数据链中的一个失效的情况下，有可能的是数据经由中间交通工具管理计算机间接地传输。
[0020]根据本发明的一个实施例，交通工具管理计算机适用于从至少一个其它交通工具管理计算机接收控制命令和/或传感器数据，且适用于比较来自不同交通工具管理计算机的控制命令和/或传感器数据，以确定交通工具管理计算机的误差。各个交通工具控制计算机可适用于执行感测数据和/或经由数据链传输的控制数据之间的比较。例如，植入测试和各种通道之间的交叉比较(即，由不同数据链接收到的数据)可执行来检测系统的故障部分。
[0021]在检测到故障数据和/或故障构件的情况下，交通工具管理计算机可基于故障执行重整，例如，确保针对系统作用器生成正确的控制命令，和/或生成正确的操纵命令使得控制表面即使在故障存在时也移动至正确位置。取决于功能中涉及的通道/传感器的数目，故障安全、故障操作/故障安全，或故障操作/故障操作行为可针对特定控制功能实现。
[0022]根据本发明的一个实施例，第一交通工具管理计算机直接地连接到第一系统传感器上，且第二交通工具管理计算机直接地连接到第二系统传感器上。在此上下文中，直接地连接可意指从传感器传输至交通工具管理计算机的数据并未经由中间交通工具管理计算机传输。然而，传感器可经由接口单元与交通工具控制计算机连接。在此情况下，两个交通工具控制计算机正确地操作，第一交通工具管理计