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発明の名称 バックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−177976(P2003−177976A)
公開日 平成15年6月27日(2003.6.27)
出願番号 特願2001−379289(P2001−379289)
出願日 平成13年12月12日(2001.12.12)
代理人 【識別番号】100102864
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 実
【テーマコード(参考)】
5B083
【Fターム(参考)】
5B083 AA08 BB03 CC04 CD11 DD08 EE11 GG04 
発明者 松川 忠裕
要約 課題
航空機等の空中航行体においてバックプレーンに破損が発生した場合でも、そのバックプレーンが有するバスに接続されるモジュールへの信号の出力を可能にするシステムを提供する。

解決手段
本発明による空中航行体用電子システム10は、各々少なくとも1つのバス3を有する複数のバックプレーン2と、前記複数のバックプレーン2とそれぞれ接続された複数のモジュール1とを具備している。前記各モジュール1は、前記複数のバックプレーン2の各々に同時に同一データを送信可能であり、または前記複数のバックプレーン2の各々から同時に前記同一データを受信可能である。前記複数のバックプレーン2のうちの特定のバックプレーン2が正常のとき、前記受信可能モジュール1は、前記特定のバックプレーン2上を伝送される前記データを受信し、前記特定のバックプレーン2に障害が起きたとき、他の前記バックプレーン2上を伝送される前記データを受信する。
特許請求の範囲
【請求項1】 通信及び航行制御のための空中航行体用電子システムにおいて、各々少なくとも1つのバスを有する複数のバックプレーンと、前記複数のバックプレーンとそれぞれ接続された複数のモジュールとを具備し、前記各モジュールは、前記複数のバックプレーンの各々に同時に同一データを送信可能であり、または前記複数のバックプレーンの各々から同時に前記同一データを受信可能であり、前記複数のバックプレーンのうちの特定のバックプレーンが正常のとき、前記受信可能モジュールは、前記特定のバックプレーン上を伝送される前記データを受信し、前記特定のバックプレーンに障害が起きたとき、他の前記バックプレーン上を伝送される前記データを受信する空中航行体用電子システム。
【請求項2】 前記特定のバックプレーンは、前記特定のバックプレーンが有する前記バスを用いて前記データを伝送し、前記他のバックプレーンは、前記他のバックプレーンが有する前記バスを用いて前記データを伝送する請求項1に記載の空中航行体用電子システム。
【請求項3】 前記障害は、前記特定のバックプレーンの破損に起因した、前記特定のバックプレーンが有する前記バスを用いての前記データの伝送が不能となった状態を含む請求項1もしくは2に記載の空中航行体用電子システム。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システムに関し、特に冗長性の要求される空中航行体において使用する、バックプレーンの破損に対処可能なシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】多重バス制御方式及びそれを用いたシステムに関する技術が、特開平6−259343号に記載されている。
【0003】この従来技術によれば、多重バス制御方式を用いたシステムは、バスマスタとバススレーブとが複数のバスによって接続されており、バスを占有して該バスマスタ、該バススレーブ間のデータ転送を行うようにしたシステムである。このシステムにおける多重バス制御方式は、データ転送を行うバス毎に故障の有無の検出を行い、故障があったバスでのデータ転送を中止させて、該データを故障がなかったバスを介して再転送させることを特徴とする。
【0004】多重バス制御方式を用いたシステムにおいて、該バススレーブは、バス毎に該バスマスタからのアクセスを制御するバス制御手段と、データ転送時に各バスの故障の有無を検出し、その検出結果を該バスマスタに報告する故障検出/報告手段とを備えている。
【0005】該バスマスタは、データ転送時に各バスの故障の有無の検出を行い、その検出結果と該バススレーブの該故障検出/報告手段からの報告とによって各バスの使用の可否を示す情報を生成する故障検出/処理手段と、該故障検出/処理手段で生成された該情報を保持する情報保持手段とを備えている。また、該バスマスタは、データ転送時に、該情報保持手段に保持されている該情報によって各バスの使用可否を確認するバス選択手段を備えている。更に、該バスマスタは、データ転送の開始時に、該バス選択手段の確認に応じて使用可能なバスを駆動させ、データ転送の開始後、該バス選択手段によって使用不可となったバスが確認されると、該バスを介してのデータ転送を中止させるバス制御手段を備えている。
【0006】該バス選択手段は、データ転送後、該バス制御手段を起動させて使用可能なバスを選択駆動し、使用不可となった該バスを介して途中まで転送されていたデータを該選択駆動された該バスを介して再転送させることを特徴とする。
【0007】拡張スロット能力とホット・プラギング機能を備えた2次入出力バスに関する技術が、特開平10−74177号に記載されている。
【0008】この従来技術によれば、CPUとメモリとを接続するシステム・バスを含むコンピュータ・システムは、所定の数のデバイスを接続するための2次バスと、前記システム・バスと前記2次バスとを相互接続するためのブリッジとを含んでいる。また、このコンピュータ・システムは、バッファなし論理デバイスのみを使用することにより、前記所定の数より多い数の前記デバイスをサポートするために前記2次バスと互換性のある複数の個々のバスを形成するための手段を含んでいる。
【0009】この従来技術によれば、システム・バスによって接続されたCPUとメモリとを有するコンピュータ・システム内で複数のデバイスを接続するための方法は、2次バスによって所定の数のデバイスを接続するステップを含んでいる。また、この方法は、前記システム・バスと前記2次バスとをブリッジにより相互接続するステップを含んでいる。更に、この方法は、バッファなし論理デバイスのみを使用することにより、前記所定の数より多い数の前記デバイスをサポートするために前記2次バスと互換性のある複数の個々のバスを形成するステップとを含んでいる。
【0010】バス制御方法およびバス制御装置、並びに記録媒体に関する技術が、特開2000−148659号に記載されている。
【0011】この従来技術によれば、バス制御方法は、バスに接続されたメモリと、バスマスタとして機能する2以上のモジュールが存在する拡張ボード内のメモリアクセスとバスアクセスを制御するものである。また、このバス制御方法は、前記モジュールの所定のものによるメモリアクセスと、前記モジュールの他の所定のものによるバスアクセスが発生したとき、前記モジュールの他の所定のもののアクセス先が前記メモリであるか否かを判定する。更に、バス制御方法は、前記判定の結果、前記モジュールの他の所定のもののアクセス先が前記メモリではない場合、前記モジュールの所定のものによるメモリアクセスと、前記モジュールの他の所定のものによるバスアクセスとが同時に実行されるように制御する。
【0012】この従来技術によれば、バス制御装置は、バスに接続されたメモリと、バスマスタとして機能する2以上のモジュールが存在する拡張ボード内においてメモリアクセスとバスアクセスとを制御するものである。このバス制御装置は、前記モジュールの所定のものによるメモリアクセスと、前記モジュールの他の所定のものによるバスアクセスが発生した場合において、前記モジュールの他の所定のもののアクセス先が前記メモリであるか否かを判定する判定手段を備えている。また、このバス制御装置は、前記判定手段による判定の結果、前記モジュールの他の所定のもののアクセス先が前記メモリではないと判定されたとき、前記モジュールの所定のものによるメモリアクセスと、前記モジュールの他の所定のものによるバスアクセスとが同時に実行されるように制御する制御手段を備えている。
【0013】ここで、空中航行体(航空機等)を構成する電子機器(アビオニクス)において従来用いられているシステムについて、図7を基に説明する。
【0014】図7に示すシステムは、LRM1(1a、1b、1c)、バックプレーン(バスとして機能する基板の一般名称)2、システムバス3(3a、3b、3c、3d、3e、3f)から構成されている。LRM1は、Line Replaceable Moduleの略であり、通信及び飛行制御のための機能を提供する。また、バックプレーン2上には、システムバス3の配線が施されている(図7の例では6本であるが、この数には限らない)。更に、LRM1と、LRM1が制御する外部機器8とは、信号線7(図7の例では2本ずつ)によって接続されている。
【0015】LRM1aには第1端子4a(4aa、4ab、4ac、4ad、4ae、4af)、LRM1bには第1端子4b(4ba、4bb、4bc、4bd、4be、4bf)、LRM1cには第1端子4c(4ca、4cb、4cc、4cd、4ce、4cf)が備えられている。システムバス3には、第2端子5a(5aa、5ab、5ac、5ad、5ae、5af)、LRM1bには第2端子5b(5ba、5bb、5bc、5bd、5be、5bf)、LRM1cには第2端子5c(5ca、5cb、5cc、5cd、5ce、5cf)が備えられている。第1端子4(4a、4b、4c)は、それぞれ対応する第2端子5(5a、5b、5c)と接続される。
【0016】従来、図7に示すシステムにおいて、信号線7は複数本設けられている(信号線7の冗長化)。このシステムでは、外部機器8(8a、8b、8c)は、それぞれ接続されている複数本の信号線7のうち、特定の信号線7を介して(LRM1から)出力されるデータに基づいた処理を行う。特定の信号線の故障によってデータが外部機器8に出力されなくなった場合には、外部機器8は、他の信号線7を介して出力されるデータに基づいた処理を行う。
【0017】信号線7に対しては、上述のようにして故障への対策を行っている。しかし、従来はバックプレーン2の枚数は1枚であり、かつバックプレーン2上に全てのシステムバス3(図1では6本)が備えられる構成になっている。したがって、この構成では、バックプレーン2に破損等の障害が発生した場合に、システムバス3を用いての信号の伝送が不能となり、結果的にLRM1による外部機器8の制御(すなわち、システム全体の作動)が不能となる場合がある。
【0018】尚、図7において、1枚のバックプレーン2上に6枚のシステムバス3が設置される構成になっているが、この数には限らない。また、図7で表されているLRM1は、航空機において用いられるものであるが、基本的な構成はモジュールと同様である。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バックプレーンの破損に起因するバスの故障により、結果的にシステム全体が作動不能となる事態を回避することのできるシステムを提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0021】本発明による空中航行体用電子システム(10)は、各々少なくとも1つのバス(3)を有する複数のバックプレーン(2)と、前記複数のバックプレーン(2)とそれぞれ接続された複数のモジュール(1)とを具備している。前記各モジュール(1)は、前記複数のバックプレーン(2)の各々に同時に同一データを送信可能であり、または前記複数のバックプレーン(2)の各々から同時に前記同一データを受信可能である。前記複数のバックプレーン(2)のうちの特定のバックプレーン(2)が正常のとき、前記受信可能モジュール(1)は、前記特定のバックプレーン(2)上を伝送される前記データを受信し、前記特定のバックプレーン(2)に障害が起きたとき、他の前記バックプレーン(2)上を伝送される前記データを受信する。
【0022】本発明による空中航行体用電子システム(10)において、前記特定のバックプレーン(2)は、前記特定のバックプレーン(2)が有する前記バス(3)を用いて前記データを伝送し、前記他のバックプレーン(2)は、前記他のバックプレーン(2)が有する前記バス(3)を用いて前記データを伝送する。
【0023】本発明による空中航行体用電子システム(10)において、前記障害は、前記特定のバックプレーン(2)の破損に起因した、前記特定のバックプレーン(2)が有する前記バス(3)を用いての前記データの伝送が不能となった状態を含んでいる。
【0024】
【発明の実施の形態】添付図面を参照して、本発明による、バックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システム10の実施の形態を以下に説明する。
【0025】図1は、本発明のバックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システム10の構成を示す図である。空中航行体とは、主に航空機のことである。
【0026】図1において、バックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システム10は、2枚のバックプレーン2(2a、2b)、個々のバックプレーン2上に3本ずつ施されているシステムバス3(3a、3b、3c、3d、3e、3f)を有している。また、バックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システム10は、3個のLRM1(1a、1b、1c)を有している。
【0027】LRM1aには第1端子4a(4aa、4ab、4ac、4ad、4ae、4af)、LRM1bには第1端子4b(4ba、4bb、4bc、4bd、4be、4bf)、LRM1cには第1端子4c(4ca、4cb、4cc、4cd、4ce、4cf)が備えられている。
【0028】システムバス3aには第2端子5a(5aa、5ba、5ca)、システムバス3bには第2端子5b(5ab、5bb、5cb)、システムバス3cには第2端子5c(5ac、5bc、5cc)が備えられている。また、システムバス3dには第2端子5d(5ad、5bd、5cd)、システムバス3eには第2端子5e(5ae、5be、5ce)、システムバス3fには第2端子5f(5af、5bf、5cf)が備えられている。図1において、第1端子4(4a、4b、4c)と第2端子5(5a、5b、5c)とは相互に接続されている。
【0029】尚、図1で示すシステムにおいては、バックプレーン2は2枚であり、各バックプレーン2上に備えられるシステムバス3はそれぞれ3本から構成されている。しかし、この数及び構成には限らない。例えば、1枚のバックプレーン2にそれぞれ2本ずつのシステムバス3を備える構成にすることも可能である。
【0030】図2は、LRM1の一例を示すブロック図である。LRM1には、CPU1aa、外部機器インターフェース1bb、メモリ1cc、バスインターフェース1ddが含まれる。LRM1は、外部機器8と信号線7によって接続され、その外部機器8(8a、8b、8c、8d)を制御することによって通信及び航行制御の機能を提供するものであり、基本的な構成はモジュール(もしくは基板)と同様である。従って、以下の説明における「LRM1」は、全て「モジュール1(もしくは基板1)」に置き換え可能である。
【0031】LRM1は、第1端子4(4a、4b、4c)及び第2端子5(5a、5b、5c)を介して、バックプレーン2上のシステムバス3へ同一データを送信可能であり、また同様にして、バックプレーン2上のシステムバス3から同一データを受信可能である。
【0032】LRM1のうちいずれか(例えば、LRM1a)は、他のLRM1(例えば、LRM1b)を制御する。この場合、LRM1aは、例えばLRM1bに対し、外部機器8bの制御方法を示すデータ(例えば、外部機器8bが航空機の飛行姿勢の保持を行うための機器である場合には、その保持のために必要なデータ)を送信する。LRM1bは、そのデータを基に外部機器8bの制御を行うための制御信号を、信号線7を介して外部機器8bへ送信する。
【0033】LRM1は、複数のバックプレーン2のうち、特定のバックプレーン2(例えば、バックプレーン2a)上のシステムバス3を用いて伝送されるデータに基づいて外部機器8を制御する。LRM1は、特定のバックプレーン2に障害が発生し、それに設置されるシステムバス3が使用不能となったものとを判断した場合には、他のバックプレーン2(例えば、バックプレーン2b)上のシステムバス3を用いて伝送されるデータに受信データを切換える。障害とは、特定のバックプレーン2の破損に起因しており、特定のバックプレーン2が有するシステムバス3を用いてのデータの伝送が不能となった状態を含んでいる。受信データの切換えの後、LRM1は、その受信データに基づいた制御信号を外部機器8に送信する。
【0034】LRM1は、特定のバックプレーン2に対する障害の発生を、次の1乃至3のいずれかによって判断する。
【0035】1.受信側のLRM1は、送信側のLRM1から予め定められた所定の時間毎に、データを受信するものと考える。この場合、受信側のLRM1は、その所定の時間内にデータを受信しなければ、バックプレーン2aに障害が発生したものと判断する。
【0036】2.受信側のLRM1は、送信側のLRM1に対し、所定の時間毎にパルス信号を送信する。パルス信号は、更に送信側のLRM1からシステムバス3cを介して再び受信側のLRM1に伝送される。受信側のLRM1は、このパルス信号を受信しなかった場合に、バックプレーン2aに障害が発生したものと判断する。
【0037】3.バックプレーン2aに電源を設置し、この電源から送信される信号は、バックプレーン2a上のシステムバス3を介して特定のLRM1に送信されるものとする。この場合、特定のLRM1bは、この信号を受信しなかった場合に、バックプレーン2aに障害が発生したものと判断する。
【0038】バックプレーン2上には、システムバス3が少なくとも1本備えられている。図2に示した2枚のバックプレーン2は、図7に示した1枚のバックプレーン2を機械的に分割することにより生成する。分割後のバックプレーン2上には、少なくとも1本のシステムバス3が備えられるようにする。バックプレーン2は、各々が有するシステムバス3を用いてデータの伝送を行う。
【0039】複数のバックプレーン2にいずれも障害が発生していない場合には、複数のバックプレーン2のうち、特定のバックプレーン2上のシステムバス3を用いてデータの伝送が行われる。特定のバックプレーン2に障害が発生した場合には、複数のバックプレーン2のうち、他のバックプレーン2上のシステムバス3を用いてデータの伝送が行われる。
【0040】システムバス3は、CompactPCIバスやVMEバスと同様に標準バスの1種であり、航空機において用いられている。また、システムバス3は、第2端子5を備えており、この第2端子5によって第1端子4と接続される。更に、システムバス3は、各バックプレーン2上に少なくとも1本ずつ設置され、各LRM1間でのデータの伝送のために用いられる。
【0041】第1端子4はLRM1に接続されており、第2端子5はシステムバス3に接続されている。各LRM1(もしくはシステムバス3)は、それぞれ6個ずつの第1端子4(もしくは第2端子5)を有している。この第1端子4及び第2端子5の数は、システムバス3の総本数に一致する。
【0042】信号線7は、LRM1と外部機器8とを接続するものである。図1のように、各LRM1及び各外部機器8は、互いに複数本(図1の例では3本)の信号線7で接続されている。複数本の信号線7がいずれも正常な場合には、複数本の信号線7のうちの特定の信号線7を介して、LRM1から外部機器8に対して制御信号が送信される。特定の信号線7に故障(信号線7の切断等)が発生し、信号の送信が不能となった場合には、複数本の信号線7のうちの他の信号線7を介して、LRM1から外部機器8に制御信号が送信される。
【0043】外部機器8は、複数の信号線7(図1の例では3本)のうちの特定の信号線7を介して制御信号を受信し、その制御信号に基づいた処理を行う。特定の信号線7に故障が発生し、信号の伝送が不能となった場合には、外部機器8は、複数本の信号線7のうちの他の信号線7を介して制御信号を受信し、その制御信号に基づいた処理を行う。
【0044】次に、特定のバックプレーン2がバックプレーン2aであり、そのバックプレーン2aに障害が発生した場合に、LRM1が受信データの真偽をどのように判断するかについて、図3を基に説明する。LRM1は、その判断結果より真データと判断したデータに基づき、接続された外部機器8に対して制御信号を送信する処理を行う(以下、この処理を「多数決処理」と記す)。
【0045】図3は、システムバス3dを介して伝送される信号が3A(第1信号Lもしくは第2信号Hのいずれかであり、3B及び3Cも同様)、システムバス3eを介して伝送される信号が3B、システムバス3fを介して伝送される信号が3Cであることを表している。また、LRM1の受信信号のうち、真と判定された信号を表す真信号3D、バス状況(LRM1は、偽と判断した受信信号の伝送されたシステムバス3は、故障しているものと判断する。バス状況とは、そのシステムバス3を示している)3Eを表している。
【0046】例えば、ケースNがN1(もしくはN10)の場合、全てのシステムバス3に故障は発生しておらず、従ってLRM1は、真信号4Dは第1信号L(もしくは第2信号H)であると判断する。また、ケースNがN2(もしくはN9)の場合、システムバス3fに故障が発生している。従って、この場合、LRM1は、真信号4Dは第1信号L(もしくは第2信号H)と判断する。
【0047】多数決処理は、特定のバックプレーン2aに障害が発生していない場合に、特定のバックプレーン2a上のシステムバス3を介したデータの真偽を判断する際にも、同様にして行われる。
【0048】この他、バックプレーン2の破損に起因するシステムバス3の故障の他に、LRM1の故障を想定した処置(LRM1の冗長化)も施されている。例えば、図4のように、4個のLRM1(1d、1e、1f、1g)と、1枚のシステムバス3g(及びバックプレーン2c)から構成されるシステム(図5に示す)を考える。
【0049】図4において、LRM1dがシステムバス3gを介してデータを出力し、LRM1a、LRM1b、及びLRM1cがそのデータを入力するものとする。また、LRM1a、LRM1b、及びLRM1cはそのデータに基づいた制御信号を、信号線7を介して外部機器8へ出力するものとする。
【0050】ここで、まず信号線7についてはいずれも故障がないものとする。この場合、外部機器8は、図5に基づいて、LRM1a、LRM1b、及びLRM1cから出力される制御信号の真偽、及びLRM1の故障の有無を判断する。
【0051】図5は、LRM1aから出力される信号が5A(第1信号LLもしくは第2信号HHのいずれかであり、5B及び5Cも同様)、LRM1bから出力される信号が5B、LRM1cから出力される信号が5Cであることを表している。また、図5は、外部機器8の受信した信号のうち、真と判定された信号を表す真信号5D、LRM状況(外部機器8が故障と判断したLRMを示す)5Eを表している。
【0052】例えば、第2ケースNがNa(もしくはNh)の場合、LRM1a、LRM1b、及びLRM1cにはいずれも故障は発生しておらず、従って外部機器8は、真信号4Dは第1信号LL(もしくは第2信号HH)であると判断する。また、第2ケースNがNb(もしくはNg)の場合、LRM1cに故障が発生している。従って、この場合、外部機器8は、真信号4Dは第1信号LL(もしくは第2信号HH)と判断する。
【0053】以下、図6を基に、本発明の、バックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システム10における処理の例について説明する。以下の説明は図1を基にしたものである。破損の起こったバックプレーン2はバックプレーン2aであり、LRM1aが送信したデータは、LRM1cが受信するものとする。更に、特定のバックプレーン2は、バックプレーン2aであるものとする。
【0054】LRM1aは、第1端子4a(4aa、4ab、4ac、4ad、4ae、4af)を介してデータを送信する(ステップS1)。バックプレーン2aに物理的な衝撃が加わって破損が起こると共に、システムバス3(3a、3b、3c)を介しての信号伝送が不能となる(ステップS2)。LRM1cは、バックプレーン2aに障害が発生したと判断する(ステップS3)。LRM1cは、システムバス3(3d、3e、3f)を介して入力するデータ(計3種類)のうち最も多い信号が何であるかを判断し、その判断結果を基に真信号4Dを判定する(ステップS4)。LRM1cは、真信号4Dに基づいた制御信号を外部機器8cに送信する(ステップS5)。外部機器8cは、制御信号に基づいた処理を行う(ステップS6)。
【0055】
【発明の効果】本発明のバックプレーン破損に対処可能な空中航行体用電子システムにより、バックプレーンの破損に起因するバスの故障により、結果的にシステム全体が作動不能となる事態を回避することができる。




 

 


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