專利名稱：重啟飛行控制系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域總體上涉及飛行控制系統(tǒng)，更具體地，涉及用于在飛行控制系統(tǒng)出
錯或故障之后快速恢復的方法和體系。
背景技術：
至少一些巳知的航空器包括包含數(shù)字計算機的控制系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)從傳感器 與/和飛行員接收輸入，并且作為響應，向航空器的飛行控制組件提供控制信號。包括在一 些巳知航空器中的飛行控制系統(tǒng)的例子是電傳操縱(fly-by wire)系統(tǒng)。在包括電傳操縱 系統(tǒng)的航空器中，飛行員對駕駛艙內(nèi)的操縱裝置(control)的移動不通過機械耦合(例如 液壓或電纜)被傳送到航空器的相應飛行操縱面。而是相反，飛行員對駕駛艙內(nèi)的操縱裝 置的移動被傳感器轉(zhuǎn)換成電子信號，該電子信號被傳送到飛行控制系統(tǒng)計算機。飛行控制 系統(tǒng)計算機為耦合到航空器的飛行操縱面的致動器提供操作指令。電傳操縱系統(tǒng)通常還包 括為飛行控制系統(tǒng)計算機提供數(shù)據(jù)的傳感器，該數(shù)據(jù)與飛行員輸入相結合來確定飛行操縱 面(例如電子穩(wěn)定系統(tǒng))的操作。 飛行控制系統(tǒng)還可以被包括在無人駕駛飛行器中。無人駕駛航空中的飛行控制系 統(tǒng)例如從遙遠位置或從預先編程的飛行平面接收電子信號，并且將那些電子信號與來自于 傳感器的信息相結合以確定飛行操縱面的操作。 計算機的連續(xù)操作和/或從計算機誤差或故障的快速恢復促進了飛行控制對計 算機的依賴。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，描述一種用于飛行控制系統(tǒng)的快速重啟的方法，其中該飛行控制系 統(tǒng)包括處理器。該方法包括將至少一個可執(zhí)行程序存儲在存儲器設備上，并且在預定時間 將該至少一個可執(zhí)行程序復制到RAM(隨機存取存儲器)存儲器設備的第一隨機存取存儲 器(RAM)扇區(qū)和第二RAM扇區(qū)。該方法還包括一旦重啟該處理器就將該至少一個可執(zhí)行程 序從第二 RAM扇區(qū)復制到第一 RAM扇區(qū)，以及通過執(zhí)行從第二 RAM扇區(qū)復制到第一 RAM扇 區(qū)的該至少一個可執(zhí)行程序來重新初始化處理機操作。 在另一個方面，描述了一種飛行控制系統(tǒng)。該飛行控制系統(tǒng)包括被配置為收集數(shù) 據(jù)的至少一個傳感器/輸入設備和耦合到該至少一個傳感器/輸入設備的飛行控制器。該 飛行控制器包括被配置為將至少一個可執(zhí)行程序存儲在第一 RAM扇區(qū)和第二 RAM扇區(qū)的隨 機存取存儲器(RAM)設備以及被配置為執(zhí)行來自于該第一RAM扇區(qū)的至少一個可執(zhí)行程序 以處理該傳感器/輸入設備數(shù)據(jù)以及輸出操作指令的處理器。該飛行控制系統(tǒng)還包括耦合 到該飛行控制器的至少一個致動器。該致動器被配置為接收并且執(zhí)行該操作指令。
在另一個方面，描述了一種飛行控制器。該飛行控制器包括隨機存取存儲器(RAM) 設備，其包括第一 RAM扇區(qū)和第二 RAM扇區(qū)，其中至少一個可執(zhí)行程序的第一副本被存儲在 第一 RAM扇區(qū)中以及該至少一個可執(zhí)行程序的第二副本被存儲在第二 RAM扇區(qū)中。該飛行控制器還包括處理器，其被配置為執(zhí)行來自于該第一 RAM扇區(qū)的至少一個可執(zhí)行程序。


圖1是示范的飛行控制系統(tǒng)的框圖。 圖2是飛行控制器的示范的實施例的框圖。 圖3是圖2所示的飛行控制器的替換實施例。 圖4是飛行控制系統(tǒng)的操作的示范的時序圖。 圖5是用于快速重啟飛行控制系統(tǒng)的示范的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下詳細描述以示例方式而非限制性方式闡明了本發(fā)明的實施例。預期，本發(fā)明 具有快速重啟裝備控制系統(tǒng)的一般應用，其減少工業(yè)、商業(yè)和住宅應用中的裝備操作的中 斷。 這里所用的以單數(shù)記載以及用字"一"或"一個"進行的元件或步驟應該被理解為 不排除復數(shù)元件或步驟，除非明確指出。此外，本發(fā)明的"一個實施例"的提及不意欲被理 解為排除還合并這里記載的特征的另外的實施例的存在。 圖1是示范的飛行控制系統(tǒng)100的框圖。在該示范的實施例中，飛行控制系統(tǒng)100 包括飛行控制器110、傳感器112、輸入/輸出(I/O)設備114和致動器116。傳感器112為 飛行控制器110提供數(shù)據(jù)，例如當前飛行信息、航空器信息和有關天氣的信息。飛行控制器 IIO接收并處理該數(shù)據(jù)，使得飛行控制指令被提供給1/0設備114和致動器116，其中根據(jù) 飛行控制指令采取行動。盡管圖示為包括單個傳感器112、單個I/O設備114和單個致動器 116，但是系統(tǒng)100可以包括任意數(shù)目的傳感器、I/0設備和致動器，使得系統(tǒng)100如這里所 述地運行。 在具體的實施例中，當操作員移動耦合到傳感器112的輸入設備(圖1未示出) 時，傳感器112將操作員輸入傳送到飛行控制器110。例如，操作員對飛行操縱桿的移動 (圖1未示出)由傳感器112接收到并且被傳送到飛行控制器110?？刂破?10確定與操 作員輸入對應的航空器的飛行操縱面(圖1未示出)的操作?？刂破鱥io還可以將操作員 輸入與被預編程的對應于所選擇的操作員輸入的任何其它傳感器輸入(例如，有關天氣的 輸入、海拔輸入和/或航空器速度輸入)結合。在其它實施例中，控制器iio不接收操作員 輸入，而是基于例如預先編程的飛行計劃和來自傳感器112的輸入來確定航空器的飛行操 縱面的操作。致動器116根據(jù)飛行控制器110指令移動航空器的飛行操縱面。
圖2是飛行控制器110的示范的實施例的框圖。在該示范的實施例中，飛行控制 器IIO包括處理器140、只讀存儲器(ROM)設備142和隨機存取存儲器(RAM)設備144。在 該示范的實施例中，ROM存儲器設備142、 RAM存儲器設備144和處理器140由存儲器總線 146耦合。在一些例子中，ROM存儲器設備142是閃速存儲器設備，但是，ROM存儲器設備 142可以是使得飛行控制器110如這里所述地運行的任何存儲器設備。上述存儲器類型僅 僅是示范的，因而不限制飛行控制器110內(nèi)可用的存儲器類型。 ROM設備142和RAM設備144中的至少一個存儲至少一個可執(zhí)行程序，以及處理 器140執(zhí)行該至少一個可執(zhí)行程序。在該示范的實施例中，該可執(zhí)行程序包括操作系統(tǒng)和至少一個應用程序。操作系統(tǒng)控制系統(tǒng)100(圖1所示)的資源的配置，以及應用程序控制 例如航空器的操作。該操作系統(tǒng)包括用于實現(xiàn)該操作系統(tǒng)的資源分配服務的可執(zhí)行代碼和 數(shù)據(jù)結構。該應用程序包括用于例如確定飛行指令的可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)結構。在某些實施 例中，該操作系統(tǒng)是實時操作系統(tǒng)(RT0S)。 RTOS便于確定的行為，其中預期在事件發(fā)生后 的預定時段內(nèi)發(fā)生對該事件的響應。RTOS可以被存儲在ROM存儲器設備142和/或RAM存 儲器設備144上，并且可通過存儲器總線146訪問處理器140。 RAM存儲器設備144包括RAM的一個連續(xù)存儲體。RAM的該一個連續(xù)存儲體包括 低的地址空間上的第一扇區(qū)，其中可執(zhí)行程序被復制到該第一扇區(qū)，并且從該第一扇區(qū)中 執(zhí)行可執(zhí)行程序。RAM的第一扇區(qū)在這里被稱為低RAM 150。 RAM的該一個連續(xù)存儲體還 包括高的地址空間上的第二扇區(qū)，其中程序以暫時狀態(tài)放置在該第二扇區(qū)中。RAM的第二 扇區(qū)在這里被稱為高RAM 154。將程序從ROM設備142或目標主系統(tǒng)(圖2未示出)復制 到高RAM 154和低RAM 150。在發(fā)生事件和/或故障時，將程序從高RAM 154復制到低RAM 150，并且從低RAM 150執(zhí)行。在該示范的實施例中，處理器140控制ROM設備142、低RAM 150和高RAM 154之間的讀/寫操作。 圖3是飛行控制器110的替換實施例。共用于飛行控制器IIO(圖2所示)的示 范的實施例和飛行控制器IIO(圖3所示)的替換實施例之間的組件用相同的附圖標記標 識。在該替換實施例中，飛行控制器110包括直接存儲器存取(DMA)引擎162。獨立于處理 器140， DMA引擎162執(zhí)行ROM設備142、低RAM 150和高RAM 154之間的讀/寫操作。DMA 引擎162便于存儲器設備142和144之間快速的數(shù)據(jù)傳送，卸下了這些數(shù)據(jù)傳送任務對處 理器140的負擔。 圖4是飛行控制器110的操作的示范的時序圖170。時序圖170示出了重復的飛 行控制器110操作的控制循環(huán)172，以連續(xù)地確定保持航空器的操作的操作指令。飛行控 制器110操作包括獲得180輸入、處理182該輸入、以及發(fā)送184輸出。在該示范的實施例 中，飛行控制器110從例如傳感器112(圖1所示)獲得180輸入，并且將輸出發(fā)送184到 例如I/O設備114(圖1所示)，I/O設備114反過來影響致動器116(圖1所示)的操作。 控制循環(huán)172的長度在這里被稱為計算幀186。計算幀186取決于飛行控制需求。例如，大 的客機可能不需要如戰(zhàn)斗機那樣常常保持飛行控制信號的穩(wěn)定性。在一些實施例中，例如 戰(zhàn)斗機中，可以在小于一毫秒(ms)內(nèi)執(zhí)行操作180、182和184。在一些實施例中，例如，客 機中，計算幀186的長度可以從一個ms到五百個ms，但是這些計算幀186僅僅作為例子給 出，并且不意味著限制。 控制循環(huán)172中的任何中斷可以中斷飛行控制系統(tǒng)100的操作。減少控制循環(huán) 172中中斷的影響便于減少對飛行控制系統(tǒng)100的操作的中斷。例如，軟件錯誤可以中斷處 理器140的操作，因此中斷控制循環(huán)172。軟件錯誤可以是例如運行在處理器140上的可執(zhí) 行程序中的除零錯誤、數(shù)據(jù)存取異?；蛑噶畲嫒‘惓Ｖ惖氖录＼浖e誤可以是中斷處 理器140的操作因此中斷控制循環(huán)172的任何事件。處理器140的重啟通常通過消除軟件 錯誤來將處理器140返回到正常操作。但是，在處理器重置期間，控制循環(huán)172被中斷。計 算幀186的長度越短，錯誤事件對飛行控制器110的影響越大，因為當處理器140返回到正 常操作時，經(jīng)過控制循環(huán)172的更多的幀186。 圖5是用于快速重啟飛行控制系統(tǒng)(例如飛行控制系統(tǒng)100(圖l所示))的示范
5的方法的流程圖200。該示范的方法包括將可執(zhí)行程序存儲210在例如ROM設備142 (圖2 所示)中。該可執(zhí)行程序包括程序文本和只讀數(shù)據(jù)。更準確地說，在該示范的實施例中，該 可執(zhí)行程序包括操作系統(tǒng)代碼和應用程序代碼。該方法還包括在飛行控制器IIO(圖1所 示)的啟動期間復制212該可執(zhí)行程序。在飛行控制器啟動期間復制212可執(zhí)行程序包括 將存儲在ROM設備142中的可執(zhí)行程序復制到低RAM和高RAM。例如，將可執(zhí)行程序復制 到RAM存儲器設備144 (圖2所示)的低RAM 150以及復制到RAM存儲器設備144 (圖2所 示)的高RAM 154。 —旦復制212到低RAM和高RAM,處理器就執(zhí)行214來自于低RAM150的可執(zhí)行程 序。如上所述，可以通過重啟處理器140來解決例如軟件錯誤或故障的事件。重啟處理器 140包括重新初始化可執(zhí)行程序以消除處理器錯誤或故障。該示范的方法包括將可執(zhí)行程 序從高RAM154復制到低RAM 150，并且利用傳送到低RAM 150的可執(zhí)行程序重新初始化 218處理器140。利用復制的可執(zhí)行程序重新初始化218處理器140便于利用原始可執(zhí)行 程序重啟處理器140，擺脫了可能在處理器錯誤或故障之前的執(zhí)行期間已經(jīng)進入了可執(zhí)行 程序的錯誤。 在一些實施例中，當在軟件錯誤/故障發(fā)生之后重啟處理器140時，不需要處理器 140的完全重啟，以及可以除去重啟進程中的某些步驟。例如，如果不需要克服軟件錯誤/ 故障，則可以跳過存儲器管理單元(匪U)的設置?？蓤?zhí)行程序在高RAM 154和低RAM 150 之間的快速傳送便于減少處理器140的重啟時間。此外，減少的重啟時間便于減少對處理 器140 (圖2所示)操作的中斷，這可以減少控制循環(huán)172 (圖4所示)在操作期間不循環(huán) 的時間段。由于中斷控制循環(huán)172可以中斷飛行控制，因此處理器140的快速重啟是有益 的。 在該示范的實施例中，復制212由處理器140利用讀/寫命令控制。在替換實施
例中，獨立于處理器140，復制212由例如DMA引擎162 (圖3所示)控制。獨立于處理器
140的控制復制212便于減少處理器140的負擔以及降低可執(zhí)行程序傳送時間。 這里描述的是用于快速重啟飛行控制系統(tǒng)的示范的方法和系統(tǒng)。更準確地說，可
以使用這里描述的方法來在軟件錯誤/故障的情況下存儲并訪問來自于RAM的扇區(qū)的可執(zhí)
行程序。 這里描述的系統(tǒng)和方法便于有效且經(jīng)濟地操作飛行控制系統(tǒng)。便于處理器重啟時 間的減少可以便于減少軟件錯誤對航空器操作的影響。這里描述的方法和系統(tǒng)的技術效果 包括便于減少飛行控制系統(tǒng)處理器的重啟時間。 盡管參考航空器和飛行控制系統(tǒng)來描述和/或圖示這里描述和/或圖示的系統(tǒng)和
方法，但是這里描述和/或圖示的系統(tǒng)和方法的實踐不限于航空器或飛行控制系統(tǒng)。相反，
這里描述和/或圖示的系統(tǒng)和方法可應用于期望連續(xù)操作的任何裝備或機動車。 這里詳細地描述和/或圖示了系統(tǒng)和方法的示范的實施例。系統(tǒng)和方法不局限于
這里描述的具體的實施例，而是相反，可以與這里描述的其它元件和步驟獨立且分開地使
用各個系統(tǒng)的組件以及各個方法的步驟。各個組件以及各個方法步驟還可以與其它組件和
/或方法步驟結合使用。 這里所用的術語處理器是指中央處理單元、微處理器、微控制器、精簡指令集電路 (RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路以及任何其它能夠執(zhí)行這里描述的功能的電路或
6處理器。 此處書寫的說明書使用示例來公開本發(fā)明，包括具體實施方式
，并且還使得本領 域技術人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何設備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何合并的方法。 本發(fā)明的可取得專利權的范圍由權利要求書定義，并且可以包括被本領域技術人員想到的 其它例子。這樣的其它例子意欲落入本權利要求書的范圍之內(nèi)，如果它們具有與本權利要 求書并無文字表達差別的構造單元，或者如果它們包括與本權利要求書的文字表達無實質(zhì) 差別的等效構造單元的話。
權利要求
一種飛行控制系統(tǒng)(100)，包括至少一個傳感器(112)，被配置為收集數(shù)據(jù)；飛行控制器(110)，耦合到所述至少一個傳感器，所述飛行控制器包括隨機存取存儲器(RAM)設備(144)，被配置為將至少一個可執(zhí)行程序存儲在所述RAM設備的第一RAM扇區(qū)和第二RAM扇區(qū)中；以及處理器(140)，被配置為執(zhí)行來自于該第一RAM扇區(qū)的至少一個可執(zhí)行程序，以處理該傳感器數(shù)據(jù)并且輸出操作指令；以及至少一個致動器(116)，耦合到所述飛行控制器，所述致動器被配置為接收并執(zhí)行該操作指令。
2. 根據(jù)權利要求l所述的飛行控制系統(tǒng)(IOO)，其中，所述至少一個傳感器(112)還包 括被配置為接收由該飛行控制系統(tǒng)的操作員提供的輸入的輸入設備(114)。
3. 根據(jù)權利要求l所述的飛行控制系統(tǒng)(100)，其中，所述至少一個傳感器/輸入設備 (114)、所述飛行控制器(110)和所述至少一個致動器(116)通過存儲器總線(146)耦合。
4. 根據(jù)權利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)(IOO)，還包括被配置為存儲該至少一個可執(zhí) 行程序的只讀存儲器(ROM)設備(142)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的飛行控制系統(tǒng)(IOO)，其中所述處理器(140)還被配置為 在預定時間，控制該至少一個可執(zhí)行程序從該ROM設備(142)到該RAM設備(144)的傳送，以及在處理器故障/錯誤之后，控制該至少一個可執(zhí)行程序從第二 RAM扇區(qū)到第一 RAM扇 區(qū)的傳送。
6. 根據(jù)權利要求5所述的飛行控制系統(tǒng)(IOO)，其中所述預定時間是在所述飛行控制 器(110)的啟動時。
7. 根據(jù)權利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)(IOO)，其中，所述飛行控制器(110)還包括直 接存儲器存取(DMA)引擎(162)，該引擎被配置為在所述飛行控制器(110)的啟動時，控制該至少一個可執(zhí)行程序從該ROM設備(142) 到該RAM設備(144)的傳送，以及在處理器故障/錯誤之后，控制該至少一個可執(zhí)行程序從第二 RAM扇區(qū)到第一 RAM扇 區(qū)的傳送。
8. —種飛行控制器(110)，包括隨機存取存儲器(RAM)設備(144)，包括第一RAM扇區(qū)和第二RAM扇區(qū)，其中至少一個 可執(zhí)行程序的第一副本被存儲在第一RAM扇區(qū)中，以及該至少一個可執(zhí)行程序的第二副本 被存儲在第二RAM扇區(qū)中；以及處理器(140)，被配置為執(zhí)行來自于該第一RAM扇區(qū)的至少一個可執(zhí)行程序。
9. 根據(jù)權利要求8所述的飛行控制器(IIO)，其中所述處理器(140)還被配置為，在處 理器故障/錯誤后，控制該至少一個可執(zhí)行程序從第二 RAM扇區(qū)到第一 RAM扇區(qū)的傳送。
10. 根據(jù)權利要求8所述的飛行控制器(IIO)，還包括只讀存儲器(ROM)設備(142)，被 配置為存儲該至少一個可執(zhí)行程序。
全文摘要
重啟飛行控制系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。提供了一種飛行控制系統(tǒng)(100)。該飛行控制系統(tǒng)包括至少一個傳感器(112)，被配置為收集數(shù)據(jù)；飛行控制器(110)，耦合到所述至少一個傳感器。所述飛行控制器(110)包括隨機存取存儲器(RAM)設備(144)，被配置為將至少一個可執(zhí)行程序存儲在所述RAM設備的第一RAM扇區(qū)和第二RAM扇區(qū)中；和處理器(140)，被配置為執(zhí)行來自于該第一RAM扇區(qū)的該至少一個可執(zhí)行程序，以處理該傳感器數(shù)據(jù)并且輸出操作指令；和至少一個致動器(116)，耦合到所述飛行控制器，所述致動器被配置為接收并執(zhí)行該操作指令。
文檔編號G05B19/04GK101713970SQ20091017877
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者D·B·皮爾斯, J·詹森 申請人:通用電氣公司