專利名稱：用于對機載航空電子儀器進(jìn)行原地診斷的方法以及用于實現(xiàn)本發(fā)明之方法的機載儀器的制作方法
用于對機載航空電子儀器進(jìn)行原地診斷的方法以及用于實 現(xiàn)本發(fā)明之方法的機載儀器
具體實施例方式本發(fā)明涉及對出現(xiàn)故障的機載航空電子儀器進(jìn)行原地診斷的方法。特別地，本發(fā)明涉及出現(xiàn)故障的航空電子備用儀器的原地診斷的方法。本方面也涉及可以實現(xiàn)依據(jù)本發(fā) 明的方法的機載儀器。航空公司所使用的機載儀器的可靠性是根據(jù)以下兩個主要標(biāo)準(zhǔn)測量的_兩次識別出的故障之間的平均時間(也稱為MTBF，該縮寫意為“故障間的平均時 間(Mean Time Between Failures)”)對應(yīng)于兩次設(shè)備故障之間觀察到的平均時間。該時 間取決于機載儀器的設(shè)計和使用條件。-兩次拆除間的平均時間(也稱為MTBUR，該縮寫意為“單元拆除前的平均時間 (Mean Time Before Unit Removal) ”)，對應(yīng)于兩次設(shè)備拆除之間實際經(jīng)過的平均時間。理想地，MTBUR必須接近MTBF。這兩個平均時長之間的任何差異都意味著執(zhí)行了 拆除而隨后卻沒有識別出故障的原因，這或者是因為在故障過程中記錄的要素不夠，或者 是因為故障不是源于該設(shè)備本身。按照慣例，客機的儀表盤裝備有主顯示屏和一個或多個備用儀器。主顯示屏有兩 組，一組給駕駛員使用，另一組給副駕駛員使用。每個組一般都包括一個顯示飛機的速度、 高度和姿態(tài)信息的屏幕和一個顯示導(dǎo)航信息的屏幕。在主顯示屏故障的情況下，特別地但不專門地使用備用儀器。為了這個目的，備用 儀器顯示駕駛飛機的基本信息，特別是飛機的速度、高度和姿態(tài)。以前，給出這一信息的高度計是機械儀器。機械儀器已經(jīng)被電子儀器取代，明顯 地，這使其在重量、尺寸和可靠性上取得進(jìn)步。此外，因為可以加入其它信息，其獲得了更大 的靈活性。特別地，除高度、速度和姿態(tài)信息外，某些備用儀器還結(jié)合了導(dǎo)航信息。備用儀器必須是相對獨立的，不與其它機載儀器關(guān)聯(lián)的。為了這個目的，備用儀器 整合了例如傳感器，其可以生成備用儀器提供的信息。這樣，備用儀器包括例如總壓力計和 靜態(tài)壓力計，特別地，其可以確定飛機的高度和速度的。備用儀器還可以包括慣性單元、幾 個溫度傳感器和其它類型的傳感器。備用儀器的顯示屏可以采用液晶技術(shù)。除了在備用儀器中直接生成的信息外，備用儀器還可以接收來自安裝在飛機上的 其它系統(tǒng)的傳感器的信息。特別地，這個信息通過飛機的串行總線(術(shù)語稱作ARINC)傳輸。 這些數(shù)據(jù)例如可以指示飛機的航向，因此顯示在備用儀器的屏幕上。備用儀器還可以把信息發(fā)送到外部，特別地，用于自動駕駛。實際上，因為備用儀 器自己生成一些其顯示的信息，其可以把這些信息提供給集成在飛機上的其它系統(tǒng)。特別 地，自動駕駛需要可靠的信息。作為例子，飛機包括至少兩個慣性單元。然而，這些傳感器 可能發(fā)生故障并傳遞錯誤信息。在這種情況下，備用儀器可以糾正故障傳感單元和/或指 示兩個單元的哪一個在提供正確信息。因此，對于自動駕駛，針對同一個參數(shù)有至少三條信 息是特別重要的。通過構(gòu)造，多個儀器可以連接在一起，但是主顯示屏和備用儀器之間總是隔離的。
通過示例的方式，下文將考慮備用儀器。然而，本發(fā)明適用于任何機載儀器。備用儀器顯示信息量的增長的和備用儀器與飛機其它系統(tǒng)互通性的增加會使這 種類型的儀器變得更加復(fù)雜。盡管安裝在飛機上的備用儀器的確是非?？煽康?，其還是可 能出故障。在故障的情況下，負(fù)責(zé)維修的技術(shù)員用另一個備用儀器代替故障的備用儀器。然而在故障診斷的層面上存在問題。當(dāng)備用儀器出現(xiàn)故障時，可能有兩種原因。 第一個原因在于儀器自身內(nèi)部。例如，當(dāng)故障源于內(nèi)部傳感器或內(nèi)部計算機時，就是這種情 況。另一個原因在于備用儀器外部。在故障原因出自儀器內(nèi)部的情況下，很明顯，儀器必須 得到更換。相反，在故障出自外部的情況下，沒有理由去替換它。然而，由于儀器復(fù)雜性的 增加，負(fù)責(zé)維修的技術(shù)人員在確定故障原因時會有更大的困難，出于謹(jǐn)慎，他們例行性地在 所有故障的情況中都替換備用儀器。 為了減輕這種缺點，備用儀器可以包括用于檢測故障的模塊和用于記錄故障的某 些參數(shù)的模塊。在備用儀器故障的情況下，如果備用儀器檢測到自身的故障，則其記錄該故 障的特征和表示當(dāng)前運行情況的參數(shù)。目前的解決方法明顯地表現(xiàn)出下列缺點-飛行中檢測出的任何故障都導(dǎo)致備用儀器的拆除，目的在于對其診斷和例行性 的替換。例行性的替換意味著高維修成本，特別體現(xiàn)在機場維修車間的備用儀器庫存需求 和維修的時間及人工；-機載儀器不是一直檢測故障，因此也不是一直記錄當(dāng)前運行情況；-機載儀器可能不會記錄所有能夠允許明確診斷故障的參數(shù)；-對于某些純粹的圖形顯示故障，其儀器制造商往往很難識別故障的原因。 明顯地，本發(fā)明的一個目的在于減輕前述缺點。為了這個目的，本發(fā)明的主題是用 于診斷飛機機載儀器的方法，該飛機包括駕駛員和可選的副駕駛員。機載儀器接收來自至 少一個傳感器的次要信號。依據(jù)本發(fā)明，該診斷方法包括下列步驟-當(dāng)駕駛員或副駕駛員注意到機載儀器的故障時，根據(jù)其命令觸發(fā)對次要信息的 記錄；-恢復(fù)所記錄的信號而不取下機載儀器；-基于所恢復(fù)的信號，確定機載儀器是否存在故障，如果適合，則診斷機載儀器的故障。有利的是，對次要信號的記錄在飛機飛行中得到觸發(fā)。所記錄的信號可以在地面 上得到恢復(fù)。例如，機載儀器是備用儀器。其可以連接到主電路，主電路接收源于傳感器的主信 號，并且觸發(fā)對次要信號的記錄的步驟觸發(fā)對主信號的記錄。在一個可能的實施例中，機載儀器通過接收模塊和顯示控制模塊處理次要信號， 用以獲得處理后的數(shù)據(jù)，并且觸發(fā)對次要信號的記錄的步驟觸發(fā)對處理后的數(shù)據(jù)的記錄。次要信號，如果適合，還有主信號以及處理后的數(shù)據(jù)例如被周期性地記錄。機載儀器可以包括內(nèi)部存儲器，機載儀器的內(nèi)部存儲器可以記錄次要信號，如果 適合，還有主信號以及處理后的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的主題也是允許實現(xiàn)上述方法的機載儀器，該機載儀器包括用于觸發(fā)對所 述次要信號以及如果適合還有所述主要信號和處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的模塊、不取下所述 機載儀器(4)就可以被訪問的通信模塊。
觸發(fā)對次要信號的記錄的模塊包括例如控制按鈕。有利的是，通信模塊包括紅外發(fā)射和/或接收元件。在特定的實施例中，機載儀器是備用儀器。通過閱讀作為示例給出的實施例的詳細(xì)的說明，可以更好地理解本發(fā)明，附圖示出的說明中-

圖1示出了裝備有備用儀器的飛機(特別是客機)的儀表盤；-圖2示出了飛機的機載儀器，特別是備用儀器；-圖3說明了在備用儀器的故障檢測的情況中的一個實例性顯示；-圖4示出了依據(jù)本發(fā)明可能的方法的步驟；-圖5示出了備用儀器及其與飛機其它設(shè)備的連接組成的組合的原理圖。圖1以原理圖的方式示出了客機的儀表盤1。儀表盤1包括兩組顯示屏2、3。明 顯地，每組包括一個顯示高度、速度和姿態(tài)信息的屏幕和一個顯示導(dǎo)航信息的屏幕。這兩個 組2、3是一樣的，一個預(yù)留給駕駛員，另一個給副駕駛員。這兩組構(gòu)成主顯示屏。它們連接 在主電路上。備用儀器4位于這兩個主顯示組之間?？蛇x地，可以提供幾個備用儀器。圖 1的備用儀器4至少顯示飛機的高度、速度和姿態(tài)信息。圖2示出了安裝在飛機上的電子類型的備用儀器4。備用儀器4包括單元10和顯 示器11，例如液晶顯示器。備用儀器4連接到次要電路，其一方面包括壓力傳感器，另一方 面包括慣性傳感器。此外，通過ARINC總線，備用儀器4可以接收由其它機載儀器發(fā)送的外 部信息。第一區(qū)域12顯示飛機的姿態(tài)，象征性地表示為機翼相對于地平線13。第二區(qū)域 14顯示飛機的速度，第三區(qū)域15顯示飛機的高度。除了這三條基于前述傳感器得到的基本 信息外，其它信息可以在同一頁示出。在圖2的實例中，區(qū)域16保留給與航向有關(guān)的信息。 通過按特定的按鈕17，顯示的另一頁示出例如導(dǎo)航信息或其它信息。在主顯示器2、3顯示 失效的情況下，駕駛員隨后用備用設(shè)備4的顯示器11以顯示飛機的高度、速度和姿態(tài)。圖3說明了對飛機的姿態(tài)檢測中有問題的情況。在這種情況中，第一區(qū)域12不再 顯示象征性表示姿態(tài)的圖形和參數(shù)，而是故障信號31或“標(biāo)志”。在圖3的實例中，以非常 明確且清晰可見的方式顯示詞“ATT”，以指示駕駛員備用儀器4的姿態(tài)信息不可用。當(dāng)信息 可用性問題位于另一個區(qū)域時，例如，其如圖2所示的操作性顯示則被替換為圖3所示類型 的信號。在讀取速度信息出問題的情況下，相應(yīng)的區(qū)域14則顯示例如詞“SPD”。在讀取高 度信息出問題的情況下，同樣非常突出地，相應(yīng)的區(qū)域15顯示例如詞“ALT”。因此，駕駛員 注意到了這些飛行中的故障。可選地，這些問題可以自動地記錄在內(nèi)部存儲器中。如前所述，無論在備用儀器內(nèi)部或外部，都沒有允許維修技術(shù)人員辨別故障原因 的信息。因此，他們就更換備用儀器4。對卸下的備用儀器4的診斷可能允許識別故障的原 因。然而，即使在診斷出故障出在備用儀器外的情況下，例如在壓力傳感器故障的情況下， 也不能將卸下的備用儀器4再裝回去。在重新插入到飛機的次要電路前，卸下的備用儀器4 必須經(jīng)過全面的檢驗。此外，某些故障不能總是得到識別。在故障位于備用儀器4外部的 情況下，更換備用儀器4無法排除故障。這樣，在飛機下一次執(zhí)飛時存在相同故障的風(fēng)險。圖4是依據(jù)本發(fā)明的方法的可能步驟的圖示。在第一步41中，飛行員和副飛行員注意到備用儀器4的故障，并觸發(fā)對源于飛行 環(huán)境傳感器的(具體的是源于備用儀器4的壓力傳感器和慣性傳感器的)次要信號的記錄。
在第二步42中，在飛機降落后，例如由維修團(tuán)隊在地面上恢復(fù)次要信號。在第三步43中，為了診斷備用儀器4的故障而分析次要信號。圖5通過示意圖示出了依據(jù)本發(fā)明的備用儀器4。該儀器整合在備用系統(tǒng)中，系統(tǒng) 的組件可選地整合在備用儀器4中。特別地，備用系統(tǒng)包括至少一個總壓力傳感器51和一 個靜態(tài)壓力傳感器52，以允許生成飛機的高度和速度信息，如前所述。此外，備用系統(tǒng)可以 包括其它組件，例如，用于提供飛機姿態(tài)信息的慣性傳感器53。這些不同的傳感器51、52、 53可以位于備用儀器4的內(nèi)部或外部。備用儀器4也可以接收由其它系統(tǒng)通過總線，特別 是通過ARINC飛機總線54提供的信息，特別是導(dǎo)航信息。這些傳感器51、52、53或總線54提供的信息到達(dá)備用儀器4內(nèi)部的處理模塊55。 這些處理模塊55使用產(chǎn)生于不同外部傳感器或系統(tǒng)的信息。它們也可以生成用于傳輸(例 如，通過ARINC總線54)到外部的信息，特別地，指定用于自動駕駛。然而，首要功能仍然是 在備用儀器4的顯示器11上顯示飛行信息，這個信息具體是飛機的高度、速度和姿態(tài)，也有 其它信息。直接來自傳感器51、52、53的飛行信息是不可用的。其必須根據(jù)傳感器51、52、 53執(zhí)行的測量以及根據(jù)例如駕駛員輸入的可選的初始化參數(shù)，由處理器模塊55計算。為了 這個目的，處理模塊55包括用于計算飛行信息的模塊56?？蛇x地，總線54可以提供以前 計算和直接可用的信息。在所有情況中，將計算出的信息提供給顯示器11的顯示控制模塊 57。處理單元55還可以包括內(nèi)部存儲器58，當(dāng)備用儀器4檢測到故障時，其特別地可以記 錄其特征的。依據(jù)本發(fā)明，備用儀器4還可以包括通信模塊59，其用于與飛機外部進(jìn)行通信，特 別地，以便傳輸故障特征。通信模塊59使用例如物理連接、無線電波連接或光波連接。有 利的是，通信模塊使用光連接模塊，特別是紅外模塊。這樣的連接避免了與飛機的機載儀器 的任何相互作用。在所有情況下，通信模塊59應(yīng)該與備用儀器4的環(huán)境兼容，特別是與旨 在限制電子儀器發(fā)射波功率的標(biāo)準(zhǔn)兼容。備用儀器4通過紅外模塊59連接到診斷設(shè)備，例 如計算機。該計算機包括與備用儀器4的通信模塊59兼容的通信模塊。依據(jù)本發(fā)明，當(dāng)駕駛員或副駕駛員記錄下備用儀器的故障時，無論該故障是否被 備用儀器4檢測到，駕駛員或副駕駛員都命令記錄源于備用系統(tǒng)的壓力傳感器和慣性傳感 器的次要信號。對次要信號的記錄例如可以由備用儀器4上提供的控制按鈕的命令觸發(fā)。 有利的是，備用系統(tǒng)的所有次要信號都得到記錄。特別地，對次要信號的記錄允許識別傳感 器的故障，并驗證備用儀器4沒有故障。在特定的實施例中，產(chǎn)生于處理模塊55的數(shù)據(jù)也得到記錄。特別地，由計算模塊 56獲得的數(shù)據(jù)和由顯示控制模塊57獲得的顯示數(shù)據(jù)可以和次要信號一起得到記錄。特別 地，這樣的記錄允許驗證計算和顯示控制模塊56和57的操作正確。在特定的實施例中，次要信息以及如果適合還有產(chǎn)生于處理模塊55的數(shù)據(jù)都記 錄在備用儀器4的內(nèi)部存儲器58中。使用內(nèi)部存儲器58避免了添加特定的存儲器。次要信息以及如果適合還有產(chǎn)生于處理模塊55的數(shù)據(jù)可以特別地根據(jù)對記錄的 觸發(fā)周期性地得到記錄。特別地，周期性的記錄可以在很長時間段上存儲很大量的信息，而 占用很小的存儲空間。次要信息以及如果適合還有產(chǎn)生于處理模塊55的數(shù)據(jù)可以特別地按預(yù)定的周期性得到記錄，直到該記錄被駕駛員或副駕駛員有意地打斷，或直到飛機降落。然而，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，記錄的持續(xù)時間可以由任何其它方式?jīng)Q定。根據(jù)例如故障的發(fā)生 和類型可以對記錄的持續(xù)時間做出選擇。連接到其它機載儀器(特別是主電路的機載儀器)的備用儀器4，觸發(fā)對次要信號 以及如果適合還有產(chǎn)生于處理模塊55的數(shù)據(jù)的記錄的步驟也可以觸發(fā)對飛機的主電路的 機載儀器的數(shù)據(jù)的記錄。有利的是，源于主電路的壓力傳感器和慣性傳感器的主信號也得 到記錄。與次要信號和產(chǎn)生于處理模塊55的信號相關(guān)聯(lián)的所有主電路的主信號和所有主 電路的數(shù)據(jù)都可以得到記錄。對主電路的機載儀器的數(shù)據(jù)的記錄特別地允許與備用儀器4 的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。主電路的機載儀器的數(shù)據(jù)可以記錄在例如每個機載設(shè)備內(nèi)部的存儲 器中。有利的是，它們被記錄在備用儀器4的單一內(nèi)部存儲器58中。在第二步42中，次要信號以及如果適合還有產(chǎn)生于處理器55的數(shù)據(jù)、主電路的主 信號和數(shù)據(jù)在飛機降落后由例如維修團(tuán)隊進(jìn)行恢復(fù)。診斷設(shè)備(例如計算機)通過通信模 塊59與備用儀器4進(jìn)行通信，并恢復(fù)所有信號和所有在飛行過程中記錄的數(shù)據(jù)。在特定的實施例中，在飛行過程中記錄的主電路的主信號和數(shù)據(jù)通過單一的備用 儀器4，特別是通過其通信模塊59而得到恢復(fù)。這個實施例避免了與記錄主電路的信號和 數(shù)據(jù)的主電路的不同機載儀器的多個連接。這樣，可以更快地診斷備用儀器4。不過，也可 以考慮通過與主電路的每個機載儀器建立連接來恢復(fù)主電路的信號和數(shù)據(jù)。在第三步43中，對次要信號以及如果適合還有產(chǎn)生于處理器55的數(shù)據(jù)、主電路的 主信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用以診斷備用儀器4的故障。診斷可以由例如安裝在計算機上的 診斷程序執(zhí)行。特別地，該診斷程序可以比較次要信號和相應(yīng)的主信號。其也可以根據(jù)次 要信號來分析產(chǎn)生于處理模塊55的數(shù)據(jù)。依據(jù)本發(fā)明的方法允許對備用儀器4的故障進(jìn)行全面診斷，而不需要專用于故障 檢測的機載計算機。檢測設(shè)備在飛機外部，因此，其不需要任何的導(dǎo)航認(rèn)證。其也可以追查 故障的根本原因并更換機載儀器、傳感器或任何其它確實出故障的設(shè)備，而不需要拆卸看 似出了故障的備用儀器4。這使得只需更換確實發(fā)生故障的設(shè)備。這樣，本方法既允許節(jié)省 時間和金錢，同時又通過對故障設(shè)備的正確更換更好地保證了飛行安全。
權(quán)利要求
一種用于診斷飛機的機載儀器(4)的方法，所述飛機包括駕駛員和可選的副駕駛員，所述機載儀器(4)接收來自至少一個傳感器(51，52，53)的次要信號，該方法的特征在于其包括以下步驟-當(dāng)所述駕駛員或副駕駛員注意到所述機載儀器(4)的故障時，根據(jù)所述駕駛員或副駕駛員的命令觸發(fā)(41)對所述次要信號的記錄；-恢復(fù)(42)所記錄的信號而不取下所述機載儀器(4)；-基于所述恢復(fù)的信號，確定(43)所述機載儀器(4)是否存在故障，如果適合，則診斷所述機載儀器(4)的故障。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在飛機飛行中，觸發(fā)對所述次要信號的記錄。
3.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在地面上恢復(fù)所記錄的信號。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述機載儀器(4)是備用儀器；
5.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，所述機載儀器(4)連接到主電路，所述主電路接 收源于傳感器的主信號；所述方法的特征在于觸發(fā)對所述次要信號的記錄的步驟觸發(fā)對主信號的記錄；
6.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，所述機載儀器(4)通過計算模塊(56)和顯示控制 模塊(57)處理所述次要信號，以便獲得處理后的數(shù)據(jù)；所述方法的特征在于觸發(fā)對所述次要信號的記錄的步驟觸發(fā)對處理后的數(shù)據(jù)的記錄。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于周期性地記錄所述次要信號，如果 適合，還周期性地記錄所述主信號和處理后的信號；
8.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述機載設(shè)備(4)包括內(nèi)部存儲器 (58)；還在于在所述機載儀器(4)的內(nèi)部存儲器(58)中記錄所述次要信號，如果適合，還一 起記錄所述主信號和處理后的數(shù)據(jù)；
9.允許實現(xiàn)如上述權(quán)利要求之一所述方法的機載儀器(4)，所述機載儀器(4)的特征 在于包括用于觸發(fā)對所述次要信號以及如果適合還有所述主要信號和處理后的數(shù)據(jù)進(jìn) 行記錄的模塊、不取下所述機載儀器(4)就可以被訪問的通信模塊(59)以及內(nèi)部存儲器 (28)。
10.如上述權(quán)利要求9所述的機載儀器(4)，其特征在于用于觸發(fā)對所述次要信息的 記錄的模塊包括控制按鈕。
11.如權(quán)利要求9和10之一所述的機載儀器(4)，其特征在于所述通信模塊(59)包 括紅外發(fā)射和/或接收組件。
12.如權(quán)利要求9到11之一所述的機載儀器(4)，其特征在于所述機載儀器是備用儀器
全文摘要
本發(fā)明涉及對由駕駛員和可選的副駕駛員駕駛的飛機上的機載儀器進(jìn)行診斷的方法，該機載儀器從至少一個傳感器接收次要信號。根據(jù)本發(fā)明，該診斷方法包括以下步驟-當(dāng)駕駛員或副駕駛員注意到機載儀器的故障時，根據(jù)駕駛員或副駕駛員的命令觸發(fā)(41)對次要信號的記錄；-恢復(fù)(42)所記錄的信號而不取下機載儀器；-基于恢復(fù)的信號，確定(43)機載儀器是否存在故障，如果適合，則診斷機載儀器的故障。本發(fā)明特別適用于減少故障修復(fù)的持續(xù)時間并追查故障的根本原因而不取下備用儀器。
文檔編號G01D3/10GK101849162SQ200880114665
公開日2010年9月29日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者J·帕皮諾 申請人:塔萊斯公司