Brevet FR2576730A1 — publié le 19860801

DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE SIGNAUX COMPRENANT DEUX VOIES La présente invention concerne un dispositif de traitement de signaux comprenant deux voies dont chacune comporte une première unité de trai- tement recevant respectivement un premier et un second signal d'entrée qui sont censés être identiques, chacune desdites premières unités de traitement effectuant sur le signal d'entrée respectif une première fonction d'une manière censée être identique à l'autre, pour produire respectivement un premier et un second jeu de signaux de sortie censés être identiques et destinés à un dispositif utilisateur. Dans les dispositifs d'affichage pour avion, ou dans d'autres applica- tions, il est courant d'avoir deux voies de traitement de signaux, re- cevant des signaux d'entrée théoriquement identiques et produisant des signaux de sortie qui sont aussi théoriquement identiques entre eux. Les signaux de sortie peuvent être délivrés à des dispositifs d'affichage respectifs, ou bien l'un des signaux de sortie peut être sélectionné pour être délivré à un dispositif d'affichage unique. Les signaux peuvent pro- venir d'une seule source ou de sources respectives indépendantes, par exemple de deux capteurs agencés pour détecter la même variable. Il est alors possible, par des techniques de comparaison, de détecter un défaut de fonctionnement. En outre, on peut obtenir un certain degré de redon- dance si l'on dispose de moyens de commutation entre les voies. Les dispositifs traditionnels de ce type présentent pour inconvénients le fait d'être excessivement compliqués oul'incapacité d'indiquer l'ori- gine de tous les cas possibles de mauvais fonctionnement. La pr6sente invention a donc pour but de perfectionner les procédés et dispositifs de traitement connus. Dans ce but, l'invention fournit un dispositif du type indiqué en préam- bule, caractérisé en ce qu'au moins la première voie comporte: - une deuxibme unité de traitement qui reçoit le premier jeu de signaux de sortie et qui est agencée pour effectuer une fonction inverse de la preíre uoncoien, de manière à produire un signal inverse qui est censé 2être identique au premier signal d'entrée; - une troisième unité de traitement qui reçoit le jeu de signaux de sortie de la seconde voie et qui est agencée pour effectuer une fonc- tion inverse de la première fonction, de manière à produire un signal inverse qui est censé être identique au signal d'entrée respectif; - un premier comparateur qui reçoit un signal d'entrée de la première voie et le signal inverse de la deuxième unité de traitement, pour pro- duire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces si- gnaux; et - un second comparateur qui reçoit le signal d'entrée de la première voie et le signal inverse de la troisième unité de traitement, pour pro- duire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces si- gnaux. De préférence, les deux voies comportent chacune: - une deuxième unité de traitement respective qui reçoit le jeu respec- tif de signaux de sortie, chacune de ces deuxièmes unités étant agencée pour effectuer une fonction théoriquement identique qui est l'inverse de la première fonction, de manière à produire un signal inverse respectif qui est censé être identique au signal d'entrée respectif; - une troisième unité de traitement qui reçoit le jeu de signaux de sor- tie de l'autre voie et qui agencée pour effectuer une fonction théori- quement identique qui est l'inverse de la première fonction, de manière à produire un signal inverse respectif qui est censé être identique au signal d'entrée respectif; - un premier comparateur qui reçoit le signal d'entrée de la voie res- pective et le signal inverse de la deuxième unité de traitement, pour produire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces signaux; et - un second comparateur qui reçoit le signal d'entrée de la voie respec- -3- tive et le signal inverse de la troisième unité de traitement, pour pro- duire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces si- gnaux. Chacune des voies peut être associée à un dispositif utilisateur respec- tif, lequel peut comporter un dispositif d'affichage, la première fonc- tion consistant à convertir les signaux d'entrée en signaux de commande d'affichage. De préférence, les signaux d'entrée de chaque voie sont fournis par des sources indépendantes et le dispositif peut comporter l0 des moyens de commutation agencés pour commuter les connexions entre les sources et les différentes voies. Le dispositif peut comporter un comparateur supplémentaire qui compare entre eux le premier et le second signal d'entrée et qui produit un état de sortie représentatif de cette comparaison. De préférence, le dispo- sitif comporte deux de ces comparateurs supplémentaires, chacun d'eux étant associé à une voie différente et chacun desdits comparateurs supplémentaires produisant un état de sortie respectif représentatif de la comparaison entre le premier et le second signal d'entrée. Les fonctions peuvent être déterminées par programmation de la première, de la deuxième et de la troisième unité de traitement, la programmation de chaque fonction étant réalisée indépendamment des autres. De préf- rence, la première, la deuxième et la troisième unité de traitement de la première voie ou des deux voies sont réalisées par programmation d'une unique unité de traitement par voie. On décrira ci-dessous à titre d'exemple un dispositif d'affichage pour avion comprenant un dispositif de traitement selon la présente inven- tion, ainsi que son procédé de fonctionnement, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement le dispositif d'affichage, et 35. La figure 2 représente ce dispositif plus en dteil -4 - Le dispositif d'affichage comporte un dispositif de traitement 1 et deux unités d'affichage 100 et 200 qui sont montées dans des emplace- ments distincts dans l'habitacle d'un avion pour fournir des informa- tions de vol à deux pilotes. Les unités d'affichage lO0 et 200 reçoi- vent des signaux de voies respectives 10 et 20 du dispositif, le fonctionnement de chacune de ces voies étant indépendant de l'autre mais étant contrôlé et comparé avec l'autre en continu ou par intermittence. Le dispositif d'affichage comprend également deux sources indépendantes de signaux 103 et 203 qui fournissent des signaux censés être identiques respectivement aux voies 10 et 20 du dispositif de traitement. Les sour- ces 103 et 203 peuvent être des capteurs détectant par exemple la posi- tion en tangage, la position en roulis, le cap, l'altitude ou la dérive par rapport à un système de radioguidage. Chaque voie 10 et 20 comporte un bloc respectif générateur de signaux 101 et 201 qui traite les si- gnaux fournis par le capteur pour délivrer un jeu approprié de signaux de commande d'affichage graphique à l'unité d'affichage respectivel0 ou 200. Un contrôle est effectué dans chaque voie, 1i) en comparant les signaux de sortie, après transformation appropriée, au signal d'entrée correspondant, afin de contrôler le bon fonctionne- ment du bloc respectif générateur de signaux, et 20) en comparant les signaux de sortie d'une voie, après transformation appropriée, au signal correspondant-dans l'autre voie, afin de contrô- ler l'égalité voulue des deux voies. Chacun des blocs générateurs de signaux 101 et 201 comporte une unité de traitement 105, 205, qui reçoit un signal d'entrée provenant de la source appropriée 103, 203, sur une ligne 102,202. L'unité de traite- irent 105, 205, effectue une fonction sur le signal d'entrée respectif pour le convertir en un jeu de signaux de commande d'affichage graphi- que. Ces signaux de sortie sont transmis par une ligne 106, 206 à une unité d'affichage respectivelO0,200. Les signaux de sortie sont aussi délivrés à une unité de traitement inverse 107, 207, dans le même bloc générateur de signaux 101, 201, ainsi qu'à une autre unité de trai- -5- tement inverse 108, 208, dans le bloc générateur de signaux de l'autre voie. Chacune des unités de traitement inverse 107, 207, 108 et 208, effectue sur les signaux qu'elle reçoit une fonction qui est l'inverse de la fonction respective effectuée par les unités de traitement 105 et 205. De cette manière, des signaux inverses sortant des unités de trai- tement inverse 107, 207, 108 et 208 sont censés être identiques au si- gnal d'entrée respectif fourni aux unités de traitement 105 et 205, et identiques entre eux. Toute différence entre ces signaux, au-delà d'une marge de tolérance qui est fonction de la précision du traitement et des décalages dans le temps, indique un défaut de fonctionnement quel- que part dans le dispositif de traitement ou dans les capteurs. Les signaux d'entrée sont comparés aux signaux inverses au moyen de comparateurs. Chaque bloc comparateur de signaux 101, 201, comporte deux comparateurs 110, 111 et 210, 211. Un premier comparateur 110, 210, dans chaque bloc, reçoit, à l'une de ses entrées, le signal d'en- trée respectif de la ligne 102, 202 et, à son autre entrée, le signal inverse fourni par l'unité respectivelO7, 207, à partir du jeu de si- gnaux de sortie de sa propre voie.-L'autre comparateur 111, 211, de chaque bloc, reçoit également à sa première entrée le signal d'entrée respectif de la ligne 102, 202, mais il reçoit à son autre entrée le signal inverse fourni par l'unité respective 108, 208, à partir des si- gnaux de sortie de l'autre voie. Chacun des comparateurs 110, 111, 210 et 211 transmet à une unité de contrôle 30 un état de sortie représen- tatif de la comparaison qu'il effectue, respectivement par des lignes , 121, 220 et 221. L'unité de contrôle 30 peut comporter en elle-même un affichage ou délivrer des signaux aux unités d'affichage 100 et 200, pour fournir une indication de fonctionnement correct ou incorrect. L'unité de con- trôle 30 peut aussi commander des commutations entre des éléments du dispositif de telle manière que les éléments o un défaut de fonction- nement est constaté soient déconnectés etque les deux unités d'affichage et 200 reçoivent des signaux corrects. Les signaux d'entrée mentionnés ci-dessus proviennent de sources thào- riquement indépendantes 103 et 203, mais ils pourraient aussi tre four- -6- nis par la même source. Dans le dispositif représenté, chaque voie 10, 20 comporte un commutateur 130, 230, destiné à connecter la ligne d'entrée respective 102, 202 à l'une ou à l'autre des sources 103 et 203. De pré- férence, les deux commutateurs 130 et 230 sont couplés de telle manière que les signaux d'entrée des deux blocs générateurs de signaux provien- nent toujours de sources différentes.Le fonctionnement des deux commuta- teurs 130 et 230 est commandé par une unité de commande de commutation 40. Chaque voie 10, 20, peut aussi comporter un comparateur supplémentaire , 240, qui compare entre eux les signaux provenant des deux sources 103 et 203, et transmet à l'unité de contrôle 30 un état de sortie re- présentatif de cette comparaison. En pratique, les unités de traitement 105, 107 et 108, respectivement 205, 207 et 208, ne sont pas des unités distinctes, mais sont consti- tuées par une unité ou calculatrice commune dans chaque voie, cette unité de traitement étant programm6epour remplir de manière combinée les fonctions par lesquelles soht produits les signaux de commande d'affichage graphique et les deux fonctions d'inversion. Ces unités de traitement ou calculatrices sont constituées en fait par les blocs gé- nérateurs de signaux 101 et 201, qui sont aussi aptes à effectuer les deux comparaisons décrites plus haut en tant que fonction des compara- teurs 110 et 111, 210 et 211. On remarquera donc qu'en pratique un dé- faut de fonctionnement du bloc générateur de signaux 101 ou 201 affec- tera les fonctions remplies par les trois unités de traitement décrites. Si l'on considère uniquement les états de sortie des comparateurs 110 et 111 de la première voie 10, il apparaît qu'ils peuvent indiquer les quatre états différents suivants: 1) Les deux comparateurs indiquent des entrées semblables; 2) Le comparateur 110 indique des entrées semblables, le comparateur 111 indique des entrées différentes; 3) Le comparateur 110 indique des entrées différentes, le comparateur 7- 111 indique des entrées semblables; 4) Les deux comparateurs indiquent des entrées différentes. Dans l'état 1), le bloc générateur de signaux fonctionne correctement et aucune intervention n'est nécessaire. Dans l'état 2), les signaux de sortie délivrés à l'unité d'affichage i0 sont cohérents avec les signaux d'entrée de la ligne 102, mais la sortie de l'unité de traitement inverse 108 ne correspond pas aux si- gnaux d'entrée de la ligne 102. Comme l'état de sortie du comparateur indique que les unités 105 et 107 fonctionnent correctement, le fonctionnement de l'unité 108 peut être supposé correct puisque la fonc- tion de cette unité est remplie en fait par les mêmeq organes qui rem- p.flissentles deux autres fonctions. L'état des comparateurs indique donc une discordance entre les entrées ou les sorties des deux voies et 20. Dans l'état 3), les signaux de sortie délivrés à l'unité d'afficha- ge 100 ne sont pas cohérents avec le signal d'entrée fourni au bloc 101 sur la ligne 102, mais ils concordent avec les signaux délivrés à l'u- nité d'affichage 200 par l'autre voie 20. Ceci indique une défaillan- ce dans le bloc 101.o Dans l'état 4), les signaux de sortie délivrés à l'unité d'afficha- ge 100 ne sont pas cohérents avec le signal d'entrée fourni au bloc 101, ni avec les signaux délivrés à l'unité d'affichage 200 par l'autre bloc 201. Ceci indique une défaillance gén5rale des blocs 101 et 201, ce qui amène l'unité de contrôle 3G h provoquer l'affichage d'un message de panne du système. Ainsi, la présente invention assure le contrôle des valeurs effective- ment affichées, au lieu du simple contrôle des valeurs d'entrée. En utilisant les indications fournies par chaque cenpsrateur 110, 111, 210, 211, 140 et 240 l'.unitU de contMie 30 peut détecter une large gamia de défauts et produira]:Laffichage d'un ieQasage approprié. Dans bien des cas, le d pfaut peut être diagnoetiqué d'une manière qui permet -- 8 -- une reconfiguration du système sur les éléments qui fonctionnent, ou qui permet à l'utilisateur d'identifier et d'utiliser les parties du système qui fonctionnent correctement. Afin d'éliminer la possibilité de programmer des erreurs communes, la fonction directe et la fonction inverse sont programmées indépendamment l'une de l'autre. L'invention n'est pas limitée au domaine des systèmes d'affichage; elle peut au contraire être utilisée partout o des signaux de sortie sont élaborés par deux voies, notamment pour remplir une fonction de commande ou pour générer des signaux de données traités, par exempledans un ordinateur de bord d'un avion. -9- Revendications 1. Dispositif de traitement de signaux comprenant deux voies (10,20) dont chacune comporte une première unité de traitement (105,205) rece- vant respectivement un premier et un second signal d'entrée qui sont censés être identiques, chacune desdites premières unités de traitement effectuant sur le signal d'entrée respectif une première fonction d'une manière censée être identique à l'autre, pour produire respectivement un premier et un second jeu de signaux de sortie censés être identiques et destinés à un dispositif utilisateur, caractérisé en ce qu'au moins la première voie (10) comporte: - une deuxième unité de traitement (107) qui reçoit le premier jeu de signaux de sortie et qui est agencée pour effectuer une fonction inver- se de la première fonction, de manière à produire un signal inverse qui est censé être identique au premier signal d'entrée; - une troisième unité de traitement (108) qui reçoit le jeu de signaux de sortie de la seconde voie (20) et qui est agencée pour effectuer une fonction inverse de la première fonction, de manière à produire un si- gnal inverse qui est censé être identique au signal d'entrée respectif; - un premier comparateur (110) qui reçoit le signal d'entrée de la pre- mière voie (10) et le signal inverse de la deuxième unité de traitement (107), pour produire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces signaux; et - un second comparateur (111) qui reçoit le signal d'entrée de la pre- mière voie (10) et le signal inverse de la troisième unité de traite- ment (108), pour produire un état de sortie représentatif de la compa- raison entre ces signaux. 2. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que les deux voies (10,20) comportent chacune: - une deuxième unité de traitement (107,207) qui reçoit le jeu respec- tif de signaux de sortie, chacune desdites unités (107, 207) étant agen- - 10 - cée pour effectuer une fonction théoriquement identique qui est l'in- verse de la première fonction, de manière à produire un signal inverse respectif qui est censé être identique au signal d'entrée respectif; - une troisième unité de traitement (108, 208) qui reçoit le jeu de signaux de sortie de l'autre voie et qui est agencée pour effectuer une fonction théoriquement identique qui est l'inverse de la première fonc- tion, de manière à produire un signal inverse respectif qui est censé être identique au signal d'entrée respectif; - un premier comparateur (110, 210) qui reçoit le signal d'entrée de la voie respective (10,20) et le signal inverse de la deuxième unité de traitement (107, 207), pour produire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces signaux; et, - un second comparateur (111, 211) qui reçoit le signal d'entrée de la voie respective (10, 20) et le signal inverse de la troisième unité de traitement (108, 208), pour produire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces signaux. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque voie (10, 20) est associée àun dispositif utilisateur respectif (100, 200). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif utilisateur comprend au moins un dispositif d'affichage (100, 200), et en ce que la première fonction transforme les signaux d'entrée en signaux de commande d'affichage. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux d'entrée respectifs de chaque voie (10,20) sont fournis par des sources indépendantes (103, 203). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens de commutation (40, 130, 230) agencéspour commuter les connexions entre lesdites sources (103, 203) et les différentes voies (10,20). - 11 - 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un comparateur supplémen- taire (140, 240) qui compare le premier et le second signal d'entrée, pour produire un état de sortie représentatif de la comparaison entre ces signaux. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux desdits comparateurs supplémentaires(140 et 240), chacun d'eux étant associé à une voie différente (10,20) et en ce que chacun desdits comparateurs supplémentaires produit un état de sortie représentatif de la comparaison entre le premier et le second signal d'entrée. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fonctions sont déterminées par programmation de la première, de la deuxième et de la troisième unité de traitement (105, 205; 107, 207; 108, 208), et en ce que la programmation de chaque fonction est réaliséeindépendamment des autres. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première, la deuxième et la troisième unité de traitement (105, 205; 107, 207; 108, 208) de la première voie ou des deux voies (10,20) sont réalisées par programmation d'une unique unité de traitement par voie.