專利名稱：提供自動控制顯示單元備份的飛行管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與飛機飛行管理技術(shù)有關(guān)，具體而言，與一種改進的飛行管理系統(tǒng)有關(guān)，該系統(tǒng)能自動響應(yīng)左或右的控制顯示單元(CDU)的故障，啟動備份的CDU來承擔(dān)故障CDU的功能。
在現(xiàn)代商業(yè)飛機中，由飛行人員通過由包括一臺或多臺飛行管理計算機(FMC)和通常是左、右控制顯示單元(CDU)的飛行管理系統(tǒng)來完成飛行計劃的輸入和修改。這些CDU位于飛行員能夠觸及的位置，用于將飛行計劃數(shù)據(jù)輸入這些CDU然后再送至FMC以完成需要的飛行計劃。
在一些飛機中，已經(jīng)在駕駛艙內(nèi)提供了第三個CDU單元。然而，提供這樣的CDU是用以完成除FMC接口以外的功能。在原來的左或右CDU中的一個出故障的情形下，就僅剩下一個CDU留給飛行人員來完成FMC操作。僅剩一個可操作的CDU的后果是降低機務(wù)人員應(yīng)付飛行管理功能的能力，即使物理上在飛機上還可能存在一個另外的CDU。因而，對只有一個剩余的起作用的CDU的飛行員而言，損失一個CDU會造成工作負(fù)荷的增加。
另外，在飛行過程中更換CDU還做不到。維修只得被推遲到本次飛行航線段的結(jié)束之后。
因而，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的飛機飛行管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)對出故障的左或右控制顯示單元的檢測，自動啟動第三個或備份的CDU來承擔(dān)出故障的CDU的功能。
根據(jù)本發(fā)明，對一種飛機飛行管理系統(tǒng)進行了改進，該系統(tǒng)至少包括一臺飛行管理計算機(FMC)，以及允許分別在左、右飛行員位置上操作所述至少一臺FMC的左和右控制顯示單元(CDU)。這種改進包括第三個，即備份的CDU；一條連接該FMC與左、右和備份CDU的數(shù)據(jù)總線；以及與該FMC相關(guān)聯(lián)的邏輯控制。所述邏輯控制包括用于檢測左和右CDU其中之一的故障以及響應(yīng)檢測結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送信號來啟動備份CDU以代替出故障的左或右CDU進行工作。
在一個包括至少一臺飛行管理計算機(FMC)、允許分別在左、右飛行員位置上操作FMC的左和右控制顯示單元(CDU)以及第三個備份CDU的飛機飛行管理系統(tǒng)中，一種改進的利用備份CDU自動替代出故障的左或右CDU執(zhí)行相關(guān)功能的方法由以下步驟組成a)通過給定的數(shù)據(jù)總線將FMC與左、右及備份CDU鏈接起來；以及b)提供與至少一臺FMC相關(guān)的邏輯控制，該邏輯控制進行以下步驟i)檢測左、右CDU中之一故障，并且對檢測結(jié)果作出反應(yīng)；ii)經(jīng)該數(shù)據(jù)總線自動發(fā)送信號至備份CDU以使備份CDU在功能上完全取代故障的左或右CDU。


圖1圖解說明了飛行管理系統(tǒng)的一般外觀和相關(guān)的相互連接關(guān)系，該系統(tǒng)包括控制顯示單元(CDU)，導(dǎo)航顯示器(MAP)和邏輯模塊；圖2示出了一架飛機的主儀表板及其與飛行管理計算機、自動導(dǎo)航飛行指引儀系統(tǒng)、飛行控制計算機、相互連接的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線和三個CDU之間的相互連接關(guān)系；以及圖3是一個邏輯流程圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明的如圖2所示的改進的飛行管理系統(tǒng)執(zhí)行的邏輯步驟。
圖1以圖畫和方框圖的形式圖解說明了一個現(xiàn)代商業(yè)飛行管理系統(tǒng)的主要組成部分，該系統(tǒng)用30總的表示。32所示的是一個傳統(tǒng)的飛機導(dǎo)航飛行管理系統(tǒng)-控制顯示單元(FMS-CDU)。該FMS-CDU32包括一個上面部分34和一個下面部分36。在其上面部分34中，F(xiàn)MS-CDU32包括一個電子顯示器40，該顯示器能夠顯示由飛行人員輸入的文本的各行。這些文本的各行內(nèi)容一般描述沿希望的航行路徑上的各個航線點(waypoints)。在電子顯示器40兩旁且與其相鄰的部分是多個行選擇鍵，總的用42和44來表示。當(dāng)使用者激活各行選擇鍵42、44中之一時，在該電子顯示器上與其相鄰的文本行就被激活從而允許文本輸入、選擇或刪除。
在電子顯示器的較低部分是臨時填充行46，用于顯示系統(tǒng)產(chǎn)生的信息、經(jīng)鍵盤(下面將要描述)輸入的內(nèi)容以及正從一行移到另一行的數(shù)據(jù)。
在FMS-CDU32的下面部分36中的一半是一個鍵盤，總的用50表示。鍵盤50包括一個按鍵陣列以及控制輸入鍵，通過控制輸入鍵飛行人員能夠手工輸入航線點，這些輸入的航線點隨后作為文本行項目出現(xiàn)在電子顯示器40上。鍵盤50還包括各種控制鍵，這些控制鍵允許飛行人員增加、修改和刪除各種輸入內(nèi)容。
例如，提供的執(zhí)行鍵52是一個瞬時作用按鈕，該按鈕變亮表示正對現(xiàn)行航線進行修正。一旦飛行人員按下執(zhí)行鍵52，所需的修正就被啟動，并且該鍵的光亮消失。
提供的刪除鍵54是一個瞬時作用開關(guān)，當(dāng)被飛行人員激活時，就輸入DELETE至電子顯示器40的臨時填充部分46里。當(dāng)臨時填充部分為空白時，通過行選擇鍵42、44選擇下一行，就可刪除在相應(yīng)的相鄰行上的數(shù)據(jù)，如果該信息是可刪除的話。
因而，通過鍵盤50采用打字輸入的方式，飛行人員可輸入沿希望的航行路徑上的航線點。這些航線點作為文本行被顯示在電子顯示器40上。
導(dǎo)航顯示器(MAP)60也作為一個希望的航行路徑的顯示器提供給飛行人員。導(dǎo)航顯示器60顯示飛行在沿希望的路徑上的所選航線點處的當(dāng)前位置，這里用三角形621表示飛機的當(dāng)前位置，這些航線點如用64表示的被選的航線點“VAMPS”，用66表示的下一個航線點“RUMOR”和用67表示的最后的航線點“ELN”。
除路徑信息外，在導(dǎo)航顯示器60上還顯示當(dāng)前磁航跡角方向(magnetictrack heading)68和用于顯示一部分方位刻度圖(compass rose)的一條弧形線70。
在顯示器60的左上角還顯示表示當(dāng)前對地速度、真實空速、風(fēng)速和風(fēng)向信息的信息，一起如72所示。
導(dǎo)航顯示器60和FMS-CDU32通過用80總的表示的邏輯模塊相互聯(lián)接。邏輯模塊80包括飛行管理計算機(FMC)82。此外，邏輯模塊還包括圖形發(fā)生器(顯示模塊)84。從邏輯模塊80至FMS-CDU32和從FMS-CDU32至邏輯模塊80的輸入信息沿一條雙向總線86傳送，而來自圖形發(fā)生器84的顯示信息則經(jīng)一條單向總線88傳送至導(dǎo)航顯示器60。
飛行管理計算機82給自動駕駛飛行指引儀系統(tǒng)(AFDS)83提供橫向(LNAV)和垂直(VNAV)導(dǎo)航信號，由AFDS83證實和確認(rèn)這些導(dǎo)航信號。然后AFDS83將導(dǎo)航信號提供給主飛行計算機(PFC)84，由其以正常方式啟動飛機操縱翼面85以便飛機能被引導(dǎo)自動按飛行管理計算機82選擇的路徑飛行。
圖2圖解說明了在一架現(xiàn)代商業(yè)飛機上的典型的導(dǎo)航裝置。圖中分別示了左和右飛行管理計算機(FMC)102，104。左、右FMC分別與相關(guān)的左、右顯示單元(CDU)112，114通信。左、右CDU被安裝在飛行員容易觸及的地方。與在現(xiàn)代商業(yè)飛機中經(jīng)常提供的情形一樣，還提供一個第三的、備用的、或者說中央通道的CDU120。在一些飛機上該第三個CDU被用作與其他的飛機系統(tǒng)如衛(wèi)星通信系統(tǒng)SATCOM和/或機上廣播系統(tǒng)/艙內(nèi)通話裝置系統(tǒng)(PACI)等之間的接口。
CDU 112，114和120與FMC 102，104通過一條公共數(shù)據(jù)鏈路或者總線122進行通信。兩臺FMC 102，104還通過一條FMC的機柜間總線123進行通信，其功能是維持兩臺FMC 102，104間數(shù)據(jù)狀態(tài)的同步。
在正常運行情況下，由兩臺FMC 102，104中的一臺來承擔(dān)主要控制功能，這里是左邊的FMC 102。因而，來自FMC 102的輸出結(jié)果被提供給主儀表板140和自動駕駛飛行指引儀系統(tǒng)150。主儀表板140包括左和右主飛行顯示器142，144，它們由來自自動駕駛飛行指引儀系統(tǒng)150的左和右輸出來驅(qū)動。左和右導(dǎo)航顯示器146，148分別由主FMC 102的相應(yīng)輸出結(jié)果來驅(qū)動。在主儀表板140中還提供中心引擎和乘員報警顯示器149。
按照如圖1所描述的方式，由飛行人員輸入左和右CDU 112，114的關(guān)于希望的飛行計劃的內(nèi)容，然后被傳送至FMC 102，104，同時相應(yīng)的飛行計劃的圖形顯示在左和右導(dǎo)航顯示器142，144上顯示出來。
由主FMC 102給自動駕駛飛行指引儀系統(tǒng)150提供既用于垂直導(dǎo)航(VNAV)又用于橫向?qū)Ш?LNAV)的航行引導(dǎo)信號。
然后，由自動駕駛飛行指引儀系統(tǒng)150產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號，該信號傳送至主飛行計算機160。該主飛行計算機160又產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘枺撔盘栐俦蛔饔糜陲w機的飛行操縱翼面170以使飛機按照飛行人員輸入CDU 112，114中的飛行計劃飛行。
在本發(fā)明提出之前，如果左和右CDU 112，114兩者之一出故障，一直沒有辦法讓備份的CDU 120來承擔(dān)出故障的CDU的功能。將故障單元與備份單元更換通常是一種無法在飛行期間完成的維修手段。因而，如果左和右CDU 112，114兩者之一出故障，只有一個剩余的可供操作的CDU的飛行員就得承擔(dān)額外的、繁重的工作負(fù)荷。本發(fā)明通過賦予FMC 102，104自動檢測故障CDU和操作備份CDU 120使之替代故障單元發(fā)揮作用的能力，克服了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的這一局限性。
圖3是一邏輯流程圖，圖解說明了主FMC自動實現(xiàn)故障CDU的備份時所執(zhí)行的邏輯步驟。圖中，邏輯步驟開始于方框200。接下來，在判斷框202中，系統(tǒng)確定左CDU(圖2中的102)是否正常(也就是說運行是否正常，是否能與FMC正常通信)。這一確定過程包括檢查CDU產(chǎn)生的表示CDU正在正常運行的狀態(tài)位。這種通信通過如圖2所示的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)總線122進行。
如果經(jīng)判斷框202判斷，F(xiàn)MC邏輯確定左CDU運行正常，就進入框204。在框204中，F(xiàn)MC邏輯將CDU顯示器的左頁送往正常運行的左CDU。
接下來，在判斷框206中，F(xiàn)MC邏輯確定右CDU是否正常工作。如前面一樣，這一確定過程要求FMC監(jiān)視由右CDU提供到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線上的信號以確定這些信號是否表示右CDU的正常運行，包括檢查由右CDU產(chǎn)生的自檢狀態(tài)位。
如果經(jīng)判斷框206判斷確定右CDU正在正常運行，系統(tǒng)就進入框210。在框210中，F(xiàn)MC邏輯讓右頁顯示被送入右CDU。然后系統(tǒng)返回到212讓邏輯過程從起始階段的200重新開始。
如果，在判斷框202中，F(xiàn)MC邏輯確定左CDU工作不正常，就進入判斷框220。在判斷框220中，F(xiàn)MC邏輯確定中央或者說備份CDU(圖2中的120)是否正在正常運行。如果備份CDU正在正常運行，邏輯過程就進入框222。在框222中，F(xiàn)MC邏輯現(xiàn)在讓左頁顯示內(nèi)容被送入中央或者說備份CDU中。就這樣，備份CDU現(xiàn)在就能夠代替故障的CDU發(fā)揮作用了。
然而，如果在判斷框220中確認(rèn)中央或者說備份CDU工作不正常，系統(tǒng)就進入判斷框224。從框222出來后，也進入判斷框224。
在判斷框224中，F(xiàn)MC邏輯確認(rèn)右CDU是否正在正常工作。如果右CDU正在正常工作，邏輯就進入框210，然后右頁顯示就被送至右CDU中，同時系統(tǒng)經(jīng)過中間步驟212返回到起始階段200。
然而，如果經(jīng)判斷框224判斷確認(rèn)右邊的CDU運行不正常，系統(tǒng)就經(jīng)過中間位置212返回至起始位置200。
回到判斷框206，如果FMC邏輯確認(rèn)右CDU運行不正常，就進入判斷框230。在判斷框230中，F(xiàn)MC邏輯確認(rèn)中央或者說備份CDU是否正常。如果中央CDU不正常，邏輯經(jīng)過中間點212返回至起始點200。
然而，如果經(jīng)判斷框230判斷確認(rèn)中央CDU正在正常運行，就進入框232。在框232中，F(xiàn)MC邏輯讓右頁顯示被送往中央CDU，從而中央CDU承擔(dān)起故障的右邊的CDU的功能。然后系統(tǒng)經(jīng)中間位置212返回至起始點200。
總之，上面已經(jīng)詳細(xì)描述了一種改進的飛機飛行管理系統(tǒng)。這種改進的系統(tǒng)能夠檢測左或是右控制顯示單元的故障以自動啟動一個備份的控制顯示單元來承擔(dān)故障單元的功能。
盡管以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了詳細(xì)描述，但是很明顯還可以對該優(yōu)選實施例進行許多更改和變動，而且所有這些更改和變動都不偏離本發(fā)明的本質(zhì)精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括至少一臺飛行管理計算機(FMC)和允許分別在左邊和右邊的飛行員位置上操作所述至少一臺FMC的左和右控制顯示單元(CDU)的飛機飛行管理系統(tǒng)，還包括第三個即備份的CDU；鏈接所述FMC與所述左、右和備份CDU的一條數(shù)據(jù)總線；與所述至少一臺FMC相關(guān)聯(lián)的邏輯控制裝置，用于a)檢測所述左和右CDU之一的故障，并且對檢測結(jié)果作出反應(yīng)，b)經(jīng)所述數(shù)據(jù)總線發(fā)送信號以使所述備份CDU取代所述故障的左或右CDU工作。
2.一種飛行管理系統(tǒng)，包括至少一臺飛行管理計算機(FMC)；允許分別在左邊和右邊的飛行員位置上操作所述至少一臺FMC的左和右控制顯示單元(CDU)；第三個即備份的CDU；鏈接所述FMC與所述左、右和備份CDU的一條數(shù)據(jù)總線裝置；以及與所述至少一臺FMC相關(guān)聯(lián)的邏輯控制裝置，用于a)檢測所述左和右CDU之一的故障，并對檢測結(jié)果作出反應(yīng)，b)經(jīng)所述的數(shù)據(jù)總線裝置發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘栆允顾龅闹醒雮浞軨DU能在功能上完全取代所述故障的左或右CDU。
3.一種在一個包括至少一臺飛行管理計算機(FMC)、允許分別在左邊和右邊的飛行員位置上操作所述至少一臺FMC的左和右控制顯示單元(CDU)以及第三個即備份的CDU的飛機飛行管理系統(tǒng)中允許所述備份CDU自動取代故障的左或右CDU發(fā)揮作用的方法，該方法包括以下步驟a)通過一條給定的數(shù)據(jù)總線將所述FMC與所述左邊、右邊和備份的CDU鏈接起來；b)提供與所述至少一臺FMC相關(guān)聯(lián)的邏輯控制裝置，該邏輯控制裝置進行以下步驟i)檢測左和右CDU之一的故障，并對檢測結(jié)果作出反應(yīng)，ii)經(jīng)所述的數(shù)據(jù)總線自動發(fā)送信號給所述備份的CDU以使所述備份的CDU在功能上完全取代所述故障的左或右CDU。
全文摘要
一種包括一臺飛行管理計算機(FMC)左、右控制顯示單元(CDU)和一個備份CDU的改進的飛行管理系統(tǒng)。采用一條數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線連接FMC和三個CDU。當(dāng)檢測到左、右CDU其中之一故障時,FMC自動讓備份CDU取代故障的CDU工作,因而減輕了飛行人員僅通過一個CDU操作FMC的負(fù)擔(dān)。
文檔編號G06F11/00GK1203406SQ9710558
公開日1998年12月30日 申請日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月14日
發(fā)明者彼得·D·岡恩, 詹姆斯·D·海斯, 理查德·A·赫勒爾德 申請人:波音公司