(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に搭載されている複数の制御系統のうち、少なくとも機体各種機能の制御系統を統合する統合型航空機搭載電子システムであって、
当該統合型航空機搭載電子システムを構成する統合型航空機搭載電子装置は、
複数の機能モジュールと、
当該機能モジュールを実装状態で収容するモジュール筐体と、
当該モジュール筐体に収容された前記機能モジュールに接続される筐体内データバスと、を備えており、
前記機能モジュールには、前記統合型航空機搭載電子装置の内外を区分するゲートとして機能するバススイッチモジュールが含まれており、
当該バススイッチモジュールは、前記筐体内データバスを介して他の前記機能モジュールにそれぞれ接続され、これら他の前記機能モジュールの間のデータ転送を可能とするとともに、
前記統合型航空機搭載電子システムを構成する統合データバスと直接または前記統合データバス接続用モジュールを介して接続され、他の前記機能モジュールそれぞれと前記統合データバスとの間のデータ転送を可能とするよう構成されていることを特徴とする、統合型航空機搭載電子システム。
【請求項２】
前記統合データバスおよび前記筐体内データバスの伝送プロトコルは同一に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の統合型航空機搭載電子システム。
【請求項３】
前記統合型航空機搭載電子装置が備えている機能モジュールには、
前記制御系統を制御するための演算処理を行う演算処理モジュールと、
前記制御系統を構成する末端機器に入出力される入出力信号を、予め設定されている形式の処理用信号に変換する信号変換モジュールと、
前記信号変換モジュールにより変換された処理用信号と、前記演算処理モジュールで処理可能なデジタルデータとを相互変換するデジタルデータ変換モジュールと、が含まれ、
当該信号変換モジュールは、アナログ回路により構成され、かつ、前記デジタルデータ変換モジュールを介して、前記統合型航空機搭載電子装置が備えている筐体内データバスに接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の統合型航空機搭載電子システム。
【請求項４】
前記機能モジュールには、航空機専用に標準化された航空機用通信モジュールが含まれていることを特徴とする、請求項３に記載の統合型航空機搭載電子システム。
【請求項５】
前記航空機の機体を機首部、機体中央部、および機体後部に区分したときに、これら各部にそれぞれ設けられる、統合型航空機搭載電子装置と、
当該統合型航空機搭載電子装置を相互に接続する統合データバスと、を備えていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の統合型航空機搭載電子システム。
【請求項６】
前記統合型航空機搭載電子装置は、前記機首部、機体中央部および機体後部のそれぞれに２台以上設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の統合型航空機搭載電子システム。
【請求項７】
前記航空機が、リージョナルジェットであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の統合型航空機搭載電子システム。
【請求項８】
航空機に搭載されている複数の制御系統のうち、少なくとも機体各種機能の制御系統を統合する航空機搭載電子システムの統合方法であって、
前記航空機搭載電子システムは、少なくとも、２つ以上の統合型航空機搭載電子装置およびこれらを相互に接続する統合データバスにより構成され、
当該統合型航空機搭載電子装置は、複数の機能モジュールと、当該機能モジュールを実装状態で収容するモジュール筐体と、当該モジュール筐体に収容された前記機能モジュールに接続される筐体内データバスと、を備えており、前記機能モジュールには、前記統合型航空機搭載電子装置の内外を区分するゲートとして機能するバススイッチモジュールが含まれており、当該バススイッチモジュールは、前記筐体内データバスを介して他の前記機能モジュールにそれぞれ接続され、これら他の前記機能モジュールの間のデータ転送を可能とする構成であり、
前記バススイッチモジュールと前記統合データバスとは、他の前記機能モジュールそれぞれと前記統合データバスとの間のデータ転送を可能とするために、直接または前記統合データバス接続用モジュールを介して接続していることを特徴とする、航空機搭載電子システムの統合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載され、当該航空機の機能を実現するための複数の電子機器から構成される電子システムに関し、具体的には、航空機が有する複数の機能を統合して構成される統合型の航空機搭載電子システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機には、当該航空機の計器表示、通信、航法、飛行管理等に関する機能を実現するために、種々の航空機専用の電子機器（アビオニクス機器）が搭載されている。これらアビオニクス機器は、機体の各部に設けられ、計器表示、通信、航法または飛行管理等に関係する各種の末端機器に接続されるとともに、相互にも接続されて一つのシステム（以下、「航空機搭載電子システム」と称する。）を構成している。また、これらアビオニクス機器は、整備時に不具合が発見されたら即座に交換できるようにするために、ＬＲＵ（Line Replaceable Unit，ライン交換ユニット）として構成されている。
【０００３】
ところで、近年、航空機に対しては、より低燃費を実現するために機体のさらなる軽量化（機体軽量化）が求められ、あるいは、機体整備をより低コスト化するために機体または搭載機器の構成のさらなる簡素化（構成簡素化）が求められている。しかしながら、現実には、機体軽量化も構成簡素化も改善の余地がある状況となっている。
【０００４】
具体的には、航空機に対しては、計器表示、通信、航法、飛行管理に関する機能の高度化が進んでいることに加え、これら以外の機能についても多機能化が進んでいる。そのため、アビオニクス機器に加え、当該アビオニクス機器以外の電子機器についても、その数量が増加しており、これら各種電子機器を接続する配線も増加している。各種電子機器および配線が増加すれば、機体の重量も増加するので機体軽量化を妨げることになる。また、各種電子機器の種類が多くなれば、構成簡素化を妨げることになり、電子機器の補用品の点数が増加して高コスト化を招く。さらに、電子機器および配線が増加すれば、これらの占有スペースが大きくなる反面、乗客スペースまたは貨物スペースが狭くなり、輸送効率の低下につながるおそれも生じる。
【０００５】
そこで、アビオニクス機器に関しては、最近ではＩＭＡ（Integrated Modular Avionics，統合型航空機搭載電子装置）を採用する例が増えている。ＩＭＡは、複数種類のアビオニクス機器を統合したものであり、例えば、単一の筐体に複数の機能モジュールを交換可能に実装する構成が挙げられる。この構成によれば、各種のアビオニクス機器に共通している電源、ＣＰＵ、インターフェースなどは、共用モジュールとして用意し、各機能固有の部分のみを別に用意することにより、実質的に１台のＩＭＡに多数のアビオニクス機器の機能を統合することになる。その結果、航空機搭載電子システムの重量と占有スペースとを削減することができ、また、当該電子機器の補用品の点数も削減することができる。
【０００６】
ここで、種々の航空機のうち大型の旅客機（以下、大型機と称する。）では、計器表示、通信、航法、飛行管理等に関する系統とは別に、機体各種機能の制御系統も統合化されている。このような制御系統としては、車輪を揚げ降ろしする脚系統、燃料の管理を行う燃料系統等が挙げられ、これら制御系統も、機体の各部に設けられるセンサ、アクチュエータ、その他の機器等といった末端機器と電子機器とが接続されて、機能毎に航空機搭載電子システムを構成している。
【０００７】
説明の便宜上、計器表示、通信、航法、飛行管理等に関する系統を「アビオニクス系統」と称し、それ以外の機体各種機能の制御系統を「ユーティリティ系統」と称すれば、アビオニクス系統はさまざまな機体でもほぼ同様の機能となるため共通化が容易であり、アビオニクスメーカーによるＩＭＡ化が進んでいるが、ユーティリティ系統は機体固有の要素が強く共通化が難しいため、ＬＲＵとしてのユニット化は進んでいるものの統合化は進んでいない。
【０００８】
具体的には、図７に模式的な制御ブロック図として示すように、航空機のユーティリティ系統として、例えば、種々の末端機器で構成される脚系統６１、燃料系統６２、火災探知系統６３、抽気系統６４、および除氷系統６５等が挙げられる（末端機器の詳細は後述の発明を実施するための形態で説明する）。このうち脚系統６１は脚コントローラ７１により制御され、燃料系統６２は燃料コントローラ７２より制御され、火災探知系統６３は火災探知コントローラ７３により制御され、抽気系統６４は抽気コントローラ７４により制御され、除氷系統６５は除氷コントローラ７５により制御される。そして脚コントローラ７１、燃料コントローラ７２、火災探知コントローラ７３、抽気コントローラ７４および除氷コントローラ７５はＬＲＵとしてユニット化されている。
【０００９】
さらに、図８（ａ）に模式的に示すように、旧来の航空機１０１では、ユーティリティ系統については、機体８１の随所に、上述した各コントローラ等の多数のＬＲＵ７０が搭載され、これらが多くの配線６０で末端機器（図示せず）に接続された構成となっている。この構成では、航空機１０１の機能に応じてＬＲＵ７０および配線６０が雑然と配されている状態となる。
【００１０】
そこで、ユーティリティ系統についてもＩＭＡを採用すれば、例えば、図８（ｂ）に示すように、航空機１０２においては、機体８２の機首部に２台のＩＭＡ５０を配置し、これらＩＭＡ５０から、機体８２の各部に設けられる末端機器（図示せず）に向かって多数の配線６０がつながっている構成とすることができる。これにより、ユーティリティ系統についても電子機器の重量および占有スペース並びに補用品の点数削減が可能となる。なお、機首部に２台のＩＭＡが設けられている理由は、二重の冗長系を構成するためである。
【００１１】
ただし、図８（ａ）および（ｂ）を比較すれば明らかなように、単にＩＭＡ５０を採用しただけでは、配線６０の量を十分に低減することができない。そこで、前述した大型機においては、アビオニクス系統およびユーティリティ系統を共にＩＭＡによって統合化した上で、データバスを利用する技術が知られている。
【００１２】
具体的には、図示されないが、例えば、２台のＩＭＡが機首部に設けられ、機体の要所に複数の遠隔データ収集器（ＲＤＣ，Remote Data Concentrator）が設けられ、ＲＤＣから機体の各部に複数の配線が延び、ＩＭＡおよびＲＤＣがデータバスで接続されている構成が挙げられる。
【００１３】
前記構成では、各ＩＭＡがデータバスを介してＲＤＣに接続されているので、機体各部からＩＭＡにデータが収集される。この構成によれば、ＲＤＣおよびデータバスの採用により、実質的に必要されるだけの長さの配線をＲＤＣに接続すればよいことになるので、配線の物理的な量を低減できるとともに、ＩＭＡで全機体から収集されたデータを集中処理することができ、システム全体を簡潔な構成とすることができる。
【００１４】
航空機搭載電子システムにＩＭＡおよびデータバスを利用した技術の一例として、特許文献１に開示される技術が挙げられる。この技術は、ＡＲＩＮＣで規格化されているアビオニクス用のデータバスのうち、ＡＲＩＮＣ６５９のデータバスが抱える課題に対応するものである。また、アビオニクス系統およびユーティリティ系統を共に統合化する技術の一例として、特許文献２に開示される技術が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−２９７５３１号公報
【特許文献２】欧州特許０９２８４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、ＩＭＡおよびデータバスを利用したユーティリティ系統の統合は、大型機では進んでいるものの、例えば、リージョナルジェット等の小型の旅客機（以下、小型機と称する。）では、不十分なものとなっている。
【００１７】
まず、前述したように、小型機において、ユーティリティ系統にＩＭＡを単純に適用するだけでは、配線の量を十分に低減することができない（図８（ｂ）参照）。そこで、大型機で採用される構成、すなわちＲＤＣおよびデータバスを用いた構成を、小型機のユーティリティ系統に適用しようとしても、十分な効果を得ることができない。その理由は、大型機で採用される構成は、機体各部に巡らされる配線をＲＤＣおよびデータバスで代替するので、機体が大きいほど配線の低減に有効であるが、機体が小さくなればその効果は薄れてしまうためである。
【００１８】
しかも、小型機においては、ユーティリティ系統を構成する末端機器に既存品を用いる場合が多いため、ＲＤＣを用いた統合そのものが困難となっている。
【００１９】
具体的には、大型機の開発においては一般的に開発規模が大きいため、搭載機器を含めた機体全体が新規開発されることが多い。そのため、採用するＲＤＣの信号仕様にあわせて末端機器を設計することができ、ＲＤＣの使用が可能となる。
【００２０】
これに対して、リージョナルジェット等の小型機では一般的に開発規模が小さいため、既存品を流用するケースがあり、特に機体と強く結びついているユーティリティ系統は在来機の末端機器を流用する場合が少なくない。そのような場合、既存品の信号仕様はＲＤＣの信号仕様と異なることが多いため、ＲＤＣと接続できず、ＲＤＣを使用してシステムを統合することが難しい。
【００２１】
一般に、航空機用の各種の電子機器（およびＩＭＡ）においては、当該電子機器内のデータバス（内部バス）と電子機器同士を接続するデータバス（外部バス）とで異なる伝送プロトコルが用いられている。そのため、外部バスおよび内部バスの間でデータ転送処理を行う必要があり、その処理は大抵の場合ＣＰＵモジュールが行っている。この構成では、特定の電子機器（またはＩＭＡ）のＣＰＵモジュールが故障した場合、当該電子機器（またはＩＭＡ）の全ての入出力信号が使用できなくなるため、ＣＰＵモジュールの故障時の影響が極めて大きいだけでなく、ＣＰＵモジュールの処理能力をデータ転送処理に取られるという問題がある。
【００２２】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、特に小型の旅客機等に好適に用いられ、制御系統の統合化による電子機器および配線の低減効果を高めることができるとともに、統合化も実現することを可能とし、さらに制御系統の末端機器に既存品を使用することもできる航空機搭載電子システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る統合型航空機搭載電子システムは、前記の課題を解決するために、航空機に搭載されている複数の制御系統のうち、少なくとも機体各種機能の制御系統を統合する統合型航空機搭載電子システムであって、当該統合型航空機搭載電子システムを構成する統合型航空機搭載電子装置は、複数の機能モジュールと、当該機能モジュールを実装状態で収容するモジュール筐体と、当該モジュール筐体に収容された前記機能モジュールに接続される筐体内データバスと、を備えており、前記機能モジュールには、前記統合型航空機搭載電子装置の内外を区分するゲートとして機能するバススイッチモジュールが含まれており、当該バススイッチモジュールは、前記筐体内データバスを介して他の前記機能モジュールにそれぞれ接続され、これら他の前記機能モジュールの間のデータ転送を可能とするとともに、前記統合型航空機搭載電子システムを構成する統合データバスと直接または前記統合データバス接続用モジュールを介して接続され、他の前記機能モジュールそれぞれと前記統合データバスとの間のデータ転送を可能とするよう構成されている。
【００２４】
前記構成によれば、好ましくは、ＩＭＡの外部バスである統合データバスと内部バスである筐体内データバスとが同一の伝送プロトコルに設定されているので、バススイッチモジュールを統合データバスに接続することで、システム全体としてＩＭＡの内外を問わず単一のネットワークを構成することができる。それゆえ、外部バスと内部バスのプロトコルが異なり、その間のデータ転送処理をＣＰＵモジュールが行う場合と比べて、例えば、あるＩＭＡのＣＰＵモジュールが故障したとしても、他のＩＭＡのＣＰＵモジュールから当該ＩＭＡの各種入出力信号にアクセスすることができる他、故障したＣＰＵモジュールの機能を他のＣＰＵモジュールで代行することも容易にでき、耐故障性を高めることができる。また、ＣＰＵモジュールの処理能力をデータ転送処理に取られることもないというメリットもある。つまり、本発明においては、ＩＭＡを含む電子機器を複数備える航空機搭載電子システムにおいて、ある電子機器のＣＰＵモジュールが故障した場合でも、システムへ大きな影響を与えることがなく、耐故障性をより良好なものとすることができる技術についても提供および実現することができる。
【００２５】
前記構成の統合型航空機搭載電子システムにおいては、前記統合型航空機搭載電子装置が備えている機能モジュールには、前記制御系統を制御するための演算処理を行う演算処理モジュールと、前記制御系統を構成する末端機器に入出力される入出力信号を、予め設定されている形式の処理用信号に変換する信号変換モジュールと、前記信号変換モジュールにより変換された処理用信号と、前記演算処理モジュールで処理可能なデジタルデータとを相互変換するデジタルデータ変換モジュールと、が含まれ、当該信号変換モジュールは、アナログ回路により構成され、かつ、前記デジタルデータ変換モジュールを介して、前記統合型航空機搭載電子装置が備えている筐体内データバスに接続されている構成であることがより好ましい。
【００２６】
前記構成によれば、信号変換モジュールにより異なる形式の入出力信号を標準化して演算処理を行うため、末端機器として、信号形式の異なるさまざまな既存品を用いることができる。それゆえ、特に小型機のユーティリティ系統において既存品を用いた統合化を実現することができる。また、信号変換モジュールをアナログ回路で構成することで、デジタルデータ処理のためのプログラムを搭載する必要を回避でき、開発コストを低減することもできる。
【００２７】
前記構成の統合型航空機搭載電子システムにおいては、前記機能モジュールには、航空機専用に標準化された航空機用通信モジュールが含まれている構成であってもよい。例えば、前記航空機用通信モジュールが、ＡＲＩＮＣ４２９モジュールであれば、ユーティリティ系統だけでなくアビオニクス系統も統合することができる。
【００２８】
前記構成の統合型航空機搭載電子システムにおいては、前記航空機の機体を機首部、機体中央部、および機体後部に区分したときに、これら各部にそれぞれ設けられる、統合型航空機搭載電子装置と、当該統合型航空機搭載電子装置を相互に接続する統合データバスと、を備えている構成であってもよい。
【００２９】
前記構成によれば、航空機の機体の中から、制御系統が集中する部位である機首部、機体中央部、および機体後部に、ＲＤＣではなくＩＭＡを設け、これらＩＭＡを統合データバスで接続している。それゆえ、ＩＭＡをできる限り少ない台数に削減することができるとともに、大部分の配線を統合データバスで代替することができる。それゆえ、小型機のユーティリティ系統であっても、電子機器および配線を有意に減らすことができる。
【００３０】
前記構成の統合型航空機搭載電子システムにおいては、前記ＩＭＡが、前記機首部、機体中央部および機体後部のそれぞれに２台以上設けられていることが好ましい。これにより、上記各部において二重もしくはそれ以上の冗長系を構成し、システムの信頼性をより向上させることができる。
【００３１】
本発明に係る統合型航空機搭載電子システムは、さまざまな航空機に適用可能であるが、例えば、リージョナルジェット等の小型機に対して、特に好ましく適用することができる。
【００３２】
なお、本発明には、前述した統合型航空機搭載電子システムだけではなく、航空機搭載電子システムの統合方法も含まれる。すなわち、本発明に係る統合方法は、空機に搭載されている複数の制御系統のうち、少なくとも機体各種機能の制御系統を統合する航空機搭載電子システムの統合方法であって、前記航空機搭載電子システムは、少なくとも、２つ以上の統合型航空機搭載電子装置およびこれらを相互に接続する統合データバスにより構成され、当該統合型航空機搭載電子装置は、複数の機能モジュールと、当該機能モジュールを実装状態で収容するモジュール筐体と、当該モジュール筐体に収容された前記機能モジュールに接続される筐体内データバスと、を備えており、前記機能モジュールには、前記統合型航空機搭載電子装置の内外を区分するゲートとして機能するバススイッチモジュールが含まれており、当該バススイッチモジュールは、前記筐体内データバスを介して他の前記機能モジュールにそれぞれ接続され、これら他の前記機能モジュールの間のデータ転送を可能とする構成であり、前記バススイッチモジュールと前記統合データバスとは、他の前記機能モジュールそれぞれと前記統合データバスとの間のデータ転送を可能とするために、直接または前記統合データバス接続用モジュールを介して接続している構成であればよい。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明では、制御系統の統合化による電子機器および配線の低減効果を高めることができるとともに、制御系統の末端機器に既存品を使用することもでき、さらに耐故障性も向上させることができる航空機搭載電子システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る統合型航空機搭載電子システムの統合型航空機搭載電子装置（ＩＭＡ）および配線の配置例を模式的に示す概略配線図である。
【図２】図１に示す統合型航空機搭載電子システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すＩＭＡの具体的な構成の一例を模式的に示す正面および側面の対比図である。
【図４】（ａ）は、図１に示す統合型電子システムの詳細な構成の一例を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＩＭＡの模式的な構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図３および図４（ａ），（ｂ）に示すＩＭＡで行われる基本的な制御の処理プロセスを示すプロセス図である。
【図６】（ａ）は、図３および図４（ａ），（ｂ）に示すＩＭＡにおいてＣＰＵモジュールが故障したときに、他のＩＭＡからアクセスされる状況を示す模式図であり、（ｂ）は、統合データバスがＣＰＵモジュールに接続されている比較構成のＩＭＡにおいて、ＣＰＵモジュールが故障したときの状況を示す模式図である。
【図７】従来の航空機におけるユーティリティ系統の概略構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は、従来の航空機において、ユーティリティ系統を構成するＬＲＵおよび配線の配置例を模式的に示す概略配線図であり、（ｂ）は、従来の航空機において、ユーティリティ系統にＩＭＡを適用したときの当該ＩＭＡおよび配線の配置例を模式的に示す概略配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３６】
［統合型航空機搭載電子システムの構成］
まず、本実施の形態に係る統合型航空機搭載電子システムの全体構成について、図１および図２を参照して具体的に説明する。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、「統合型航空機搭載電子システム」を、適宜「統合型電子システム」と省略して記載する。
図１は、本実施の形態に係る統合型電子システムの統合型航空機搭載電子装置（ＩＭＡ）および配線の配置例を模式的に示す概略配線図である。図２は、図１に示す統合型電子システムの概略構成を示すブロック図である。
【００３７】
本実施の形態に係る統合型電子システムは、図１に示すように、航空機１００の機体８０を機首部８０ａ、機体中央部８０ｂ、および機体後部８０ｃに区分したときに、これら各部にそれぞれ２台ずつ設けられるＩＭＡ５０ａ，５０ｂおよび５０ｃと、これらＩＭＡ５０ａ〜５０ｃを相互に接続する統合データバス５３と、を備えている。
【００３８】
図１に例示する航空機１００は、一般的な旅客機または輸送機の外形を模式化して示しているものであり、具体的な航空機１００の種類は特に限定されない。ただし、本実施の形態では、統合型電子システムは、新規に開発される末端機器等を用いるものではなく、既存の末端機器等（既存品）を用いるものに好適なシステムである。それゆえ、航空機１００としては、既存品を用いて製造される航空機全般を広く含むものである。
【００３９】
航空機１００として特に好ましい一例としては、例えば、リージョナルジェットを挙げることができる。リージョナルジェットは、５０〜１００席程度の小型の旅客機（小型機）であるが、大型の旅客機（大型機）または中型の旅客機（中型機）に比べると騒音が小さく、必要な滑走路の距離も短いという利点がある。それゆえ、近年、リージョナルジェットは、航空旅客分野で注目されているが、一般的に開発規模が小さいため、大型機のように機体全体を新規に開発することが難しい。そのため、特に機体固有の要素が強い機体各種機能の末端機器は在来機の既存品を流用することが多く、本発明を特に好ましく適用することができる。もちろん本発明は、リージョナルジェット等の小型機に限定されず、中型機、大型機にも適用することができ、また、旅客機だけでなく輸送機等にも好ましく適用することができる。
【００４０】
航空機１００の機体８０は、本実施の形態では３つの部位に区分され、各部にＩＭＡ５０ａ〜５０ｃが設けられている。機首部８０ａには、操縦席、前脚等が設けられ、機体中央部８０ｂには、主翼８０１、エンジン８０２、主脚等が設けられ、機体後部８０ｃには、尾翼８０３、補助動力装置等が設けられている。これら部位は、制御系統の入出力信号が集中する部位であるということができる。それゆえ、本実施の形態では、これらの部位に、それぞれＩＭＡ５０ａ〜５０ｃが２台ずつ設けられている。なお、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃが、各部に２台ずつ設けられている理由は、各部において二重冗長系を構成するためである。
【００４１】
ここで、上記各部のうち特に入出力信号が集中する部位は、操縦席の存在する機首部８０ａであるが、機首部８０ａのみに２台のＩＭＡ５０ａを設けるだけでは、統合型電子システム全体が二重冗長系となるだけで、配線６０の物理的な量（配線の重量、長さ等）を十分に低減できなくなる（図８（ｂ）参照）。
【００４２】
また、ＩＭＡ５０ａに加え、機体中央部８０ｂまたは機体後部８０ｃのいずれか一方に、ＩＭＡ５０ｂまたはＩＭＡ５０ｃを２台ずつ配置し、合計４台で統合型電子システムを構成することも考えられる。ここで、図１に示すように、機体中央部８０ｂに設けられるＩＭＡ５０ｂからは主翼８０１全体にわたって配線６０が延びており、機体後部８０ｃに設けられるＩＭＡ５０ｃからは、胴体の後部だけでなく尾翼８０３まで配線６０が延びている。したがって、機体中央部８０ｂまたは機体後部８０ｃのいずれかのみにＩＭＡ５０ｂまたはＩＭＡ５０ｃを配置する構成であれば、主翼８０１または尾翼８０３に至る配線６０が非常に長くなり、それゆえ配線６０の低減が不十分となる。それゆえ、本実施の形態では、機体中央部８０ｂおよび機体後部８０ｃにもＩＭＡ５０ｂおよびＩＭＡ５０ｃを配置することで、配線６０の低減を図っている。
【００４３】
ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃは、いずれも同様の構成を有しており、その具体的な構成については後述する。これらＩＭＡ５０ａ〜５０ｃは、統合データバス５３により相互に接続されている。具体的には、図１に示すように、機体８０の前方から後方に向かって、ＩＭＡ５０ａ、ＩＭＡ５０ｂおよびＩＭＡ５０ｃがそれぞれ１台ずつ１本の長手バス５３ａによりつながっているとともに、機体中央部８０ｂで長手バス５３ａ同士が横断バス５３ｂによりつながっている。したがって、統合データバス５３全体としてみれば、２本の長手バス５３ａの中央同士が横断バス５３ｂでつながったＨ字状の配線となっている。
【００４４】
統合データバス５３の具体的な構成は特に限定されず、航空機の分野で公知のバス用ケーブルを用いることができる。また、統合データバス５３の規格も特に限定されず、航空機分野で最近使用されはじめたＡＲＩＮＣ（Aeronautical Radio,Inc.）規格のバス（ＡＲＩＮＣ６６４等）を用いてもよいし、他のバス規格を用いてもよい。
【００４５】
なお、図１においては、統合データバス５３のうち長手バス５３ａは１本のバスラインとして図示しているが、実際には、後述するように複数のケーブルにより構成されている。また、横断バス５３ｂは、２台のＩＭＡ５０ｂの間を接続するように図示されているが、本実施の形態では、後述するように、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃとは別に、ハブ機能を有するＩＭＡ（ハブＩＭＡ）を設け、このハブＩＭＡ同士を接続することで横断バス５３ｂを実現している。ただし、バススイッチのデータ転送処理能力が十分にあり、統合データバスと筐体内データバスのデータ転送を１台のスイッチモジュールで処理できる場合は、ハブＩＭＡを設けず、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃのスイッチモジュール同士を直接接続してもよい。また、横断バス５３ｂは、図１に示すように１つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。また、１つのみ設けられる場合は、横断バス５３ｂの位置は特に限定されず、機体中央部８０ｂでもよいし、機首部８０ａまたは機体後部８０ｃでもよい。
【００４６】
本実施の形態に係る統合型電子システムは、航空機１００に搭載されている複数の制御系統のうち、アビオニクス系統を除く系統であるユーティリティ系統を主に統合するシステムである。アビオニクス系統は、さまざまな機体でほぼ同様の機能となるため共通化が容易であり、アビオニクスメーカーによるＩＭＡ化が進んでいるため、本発明を適用しなくても統合化が可能である。ただし、本発明は、少なくともユーティリティ系統を統合するシステムであればよく、ユーティリティ系統およびアビオニクス系統を統合化する用途にも好ましく適用することができる。したがって、本実施の形態に係る統合型電子システムには、ユーティリティ系統だけでなくアビオニクス系統も含まれてもよい。
【００４７】
本実施の形態に係る統合型電子システムによって統合化されるユーティリティ系統の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、図２に示すように、脚系統６１、燃料系統６２、火災探知系統６３、抽気系統６４、および除氷系統６５を挙げることができる。本発明では、これら各ユーティリティ系統のうち、少なくとも２系統以上が統合化されればよいが、３系統以上が統合化されることがより好ましく、全ての系統が統合化されることがさらに好ましく、アビオニクス系統等の図示されない他の系統も統合化されると特に好ましい。統合対象となる２系統以上の制御系統は、航空機１００の具体的な種類、用途、構成等に応じて適宜選択され、特に限定されない。
【００４８】
脚系統６１は、航空機１００の前脚および主脚の機体８０からの揚げ降ろしを制御する制御系統であり、前脚または主脚の位置を検出する位置センサ４１１、前脚または主脚を動作させる駆動源としてのアクチュエータ４１２等から構成されている。
【００４９】
燃料系統６２は、航空機１００に搭載されている飛行用の燃料の供給および管理等を制御する制御系統であり、燃料を供給するためのポンプ４２１、タンク内における燃料の残量を検出する容量センサ４２２等から構成されている。
【００５０】
火災探知系統６３は、航空機１００内において火災の発生を探知するための制御系統であり、機体８０内の各部に設けられる火災探知センサ４３１等から構成されている。
【００５１】
抽気系統６４は、航空機１００が備える各種機能の熱源、圧力源または動力源等として利用される抽気（エンジン８０２の圧縮機から抽出された高温高圧の空気）の温度および圧力を一定に調整するための制御系統であり、圧縮機から抽気を抽出するためのバルブ４４１、抽気の温度を検出する温度センサ４４２、抽気の圧力を検出する圧力センサ４４３等から構成されている。
【００５２】
除氷系統６５は、航空機１００において、機体８０の外面に発生した着氷（または着雪）を除去するための制御系統であり、機体８０の外面を加熱するヒータ・マット４５１等から構成されている。
【００５３】
なお、ユーティリティ系統には、図示されないが、航空機１００の内部の空調（与圧、換気、温度調節等）を制御する制御系統が含まれてもよいし、旅客機の場合、乗客に提供される映像音声再生装置の制御系統等が含まれてもよい。また、上記各制御系統を構成するセンサ、アクチュエータ、駆動源、ヒータ等の機器は、航空機１００の各部に設けられ、各機能を実現するための末端機器である。
【００５４】
従来では、これら制御系統は、いずれも、個々のコントローラによって制御されていた（図７参照）が、本実施の形態では、これらの制御はＩＭＡ５０によって統合化されている。なお、図２では、説明の便宜上、ＩＭＡ５０は１ブロックしか図示していないが、実際の構成では、これら制御系統の制御は、図１に示すように６台のＩＭＡ５０ａ〜５０ｃにより分担されている。
【００５５】
［統合型航空機搭載電子装置（ＩＭＡ）の構成］
次に、本実施の形態で用いられるＩＭＡ５０の構成の一例について、図３および図４（ａ），（ｂ）を参照して具体的に説明する。図３は、図１および図２に示すＩＭＡ５０の具体的な構成の一例を模式的に示す正面および側面の対比図である。図４（ａ）は、図１に示す統合型電子システムの詳細な構成の一例を示すブロック図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＭＡ５０の模式的な構成の一例を示すブロック図である。
【００５６】
図３に示すように、本実施の形態で用いられるＩＭＡ５０は、モジュール筐体５１および複数の機能モジュール５５を備えている。図３の上側（側面図）に示すように、モジュール筐体５１の側面には、電源信号用コネクタ５２が複数設けられている。また、図３の下側（正面図）に示すように、モジュール筐体５１の正面には、複数の実装スロット５００が設けられ、この実装スロット５００のそれぞれに各種の機能モジュール５５が挿入されて実装されている。
【００５７】
なお、図３では、上側の側面図と下側の正面図との位置関係を明確とするために、各図を点線で結んでいる。また、図３では、機能モジュール５５が実装されていない状態（空き状態）の実装スロット５００を、斜線の領域として図示している。
【００５８】
モジュール筐体５１は、各種の機能モジュール５５を実装状態で収容できるものであれば特に限定されず、航空機の分野で公知のＡＲＩＮＣ等で規格化された筐体を好適に用いることができる。したがって、モジュール筐体５１が備える電源信号用コネクタ５２および実装スロット５００についても同様に公知の規格のものを用いることができる。このモジュール筐体５１の内部には、後述するように、実装された機能モジュール５５とそれぞれ接続する筐体内データバス５４が設けられている。
【００５９】
機能モジュール５５としては、本実施の形態では、バススイッチモジュール５０１（図中「バスＳＷ」と表示）、ＣＰＵモジュール５０２（図中「ＣＰＵ」と表示）、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４（図中「ＤＩＯ」と表示）、アナログ／デジタル変換モジュール５０５（図中「ＡＤ／ＤＡ」と表示）、信号変換モジュール５０６（図中、信号の種類に応じて（Ａ）〜（Ｃ）の３種類を表示）、電源モジュール５０７が用いられている。
【００６０】
バススイッチモジュール５０１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、筐体内データバス５４に接続されるとともに、それを介して同一筐体内の他の各種機能モジュール５５に接続されており、これら各種機能モジュール５５間のデータ転送を行う機能を有している。さらに、バススイッチモジュール５０１は、統合データバス５３（具体的には長手バス５３ａ）とも接続されており、同一筐体内の各種機能モジュール５５と他のＩＭＡ、すなわち、他の筐体内の各種機能モジュール５５との間のデータ転送を行う機能を有している。
【００６１】
また、筐体内データバス５４は、ＩＭＡ５０の内部バスということができ、統合データバス５３は、ＩＭＡ５０の外部バスということができるが、本実施の形態では、統合データバス５３と筐体内データバス５４とは、それぞれの伝送プロトコルが同一となるように設定されている。したがって、本実施の形態における統合型電子システムにおいては、ＩＭＡ５０の内外を問わず、当該システム全体が、同一の伝送プロトコルで接続された単一のネットワークを構成していることになる。
【００６２】
なお、バススイッチモジュール５０１は、ＩＭＡ５０内外を区分するゲートとして機能し、他の機能モジュール５５に比べてネットワーク構成の上で重要であることから、図４（ａ），（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）においては、バススイッチモジュール５０１を他の機能モジュール５５よりも太い枠線のブロックで図示している。
【００６３】
ＣＰＵモジュール５０２は、末端機器からの各種の入出力信号に基づくデジタルデータを処理して各制御系統を制御する機能を有している。すなわちＣＰＵモジュール５０２は、各種データを処理する演算処理機能を有していることになる。ＣＰＵモジュール５０２は、上記のとおり、筐体内データバス５４およびバススイッチモジュール５０１を介して統合データバス５３（長手バス５３ａ）に接続されている。
【００６４】
また、図４（ａ）に示すように、機首部８０ａに設けられる２台のＩＭＡ５０ａ、機体中央部８０ｂに設けられる２台のＩＭＡ５０ｂ、機体後部８０ｃに設けられる２台のＩＭＡ５０ｃのそれぞれにおいては、互いのＣＰＵモジュール５０２がＣＣＤＬ５６（Cross Channel Data Link）により接続されている。このＣＣＤＬ５６は、冗長系に関する相互データ転送を行うために設けられるもので、ネットワークから切り離して相互にデータの入出力を行うように構成されている。それゆえ、ＣＣＤＬ５６は、統合データバス５３と異なるプロトコルを用いても良いし同じでも良い。また、統合型電子システムに求められる機能によっては、ＣＣＤＬ５６の機能をネットワーク上で実現しＣＣＤＬ５６の配線を省略してもよいし、ＣＣＤＬ５６の機能自体を省略してもよい。
【００６５】
ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３は、航空機専用に標準化されたＡＲＩＮＣ４２９の規格に基づく通信モジュールである。ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３には筐体内データバス５４が接続されているとともに配線６０も接続されている。この配線６０は、機体８０の各部に設けられているアビオニクス系統またはユーティリティ系統の末端機器で、ＡＲＩＮＣ４２９で通信を行う機器に接続されている。
【００６６】
ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４は、信号変換モジュール５０６で変換されたディスクリート形式の入出力信号をデジタル形式の入出力信号に変換する機能を有している。ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４には筐体内データバス５４が接続されているとともに、ディスクリート信号を入出力するための筐体内信号線５７も接続されている。筐体内信号線５７は、後述する信号変換モジュール５０６に接続されている。
【００６７】
アナログ／デジタル変換モジュール５０５は、信号変換モジュール５０６で変換されたアナログ形式の入出力信号をデジタル形式の入出力信号に変換する機能を有している。アナログ／デジタル変換モジュール５０５には筐体内データバス５４が接続されているとともに、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４と同様に、筐体内信号線５７も接続されている。
【００６８】
信号変換モジュール５０６は、末端機器に入出力されるさまざまな形式の前記入出力信号を標準的な形式の入出力信号に変換する機能を有している。ここで、信号変換モジュール５０６はアナログ回路で構成されている。なお、ここで言うアナログ回路という表現は、アナログ信号を変換するものだけでなく、ディスクリート信号を変換するものも含め、デジタル回路と対比して使用している。
【００６９】
末端機器からの前記入出力信号の多くは、ディスクリートもしくはアナログ信号であり、かつ、末端機器の種類によってそれぞれ異なる形式の信号（特定形式信号）となっている。この種々の特定形式信号をアナログ回路で構成されている信号変換モジュール５０６により標準的な形式の入出力信号（標準形式信号）に変換し、この標準形式信号を、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５により、ＣＰＵモジュール５０２により処理可能な形式のデジタルデータに変換する。したがって、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５は、まとめてデジタルデータ変換機能を有していることになる。
【００７０】
信号変換モジュール５０６は、上述した各種機能モジュール５５とは異なり、図４（ｂ）に示すように、筐体内データバス５４と直接接続されておらず、その代わりに、筐体内信号線５７を介してディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５に接続されている。したがって、信号変換モジュール５０６は、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５を介して筐体内データバス５４およびバススイッチモジュール５０１に接続されているということができる。また、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３と同様に、信号変換モジュール５０６には配線６０が接続されており、この配線６０は、機体８０の各部に設けられているユーティリティ系統の末端機器（図２参照）に接続されている。
【００７１】
電源モジュール５０７は、ＩＭＡ５０の各機能モジュール５５に電源を供給する機能を有している。そのため、電源モジュール５０７は、各機能モジュール５５と電源配線（図示せず）で接続されている。しかしながら、各種制御系統の制御に直接関与する機能を有していないため、本実施の形態では、筐体内データバス５４およびバススイッチモジュール５０１に接続されておらず、かつ、筐体内信号線５７および配線６０とも接続されていない。ただし、ＣＰＵモジュールの各種データ処理において、電源モジュールの作動状態データが必要な場合は、電源モジュール５０７を、筐体内データバス５４およびそれを介してバススイッチモジュール５０１と接続する、もしくは筐体内信号線５７およびそれを介してディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４もしくはアナログ／デジタル変換モジュール５０５などと接続する構成も挙げられる。なお、電源モジュール５０７については、他の機能モジュール５５と異なっていることを示す便宜上、図４（ａ），（ｂ）では、二重枠のブロックで図示している。
【００７２】
上述した各機能モジュール５５の具体的な構成は特に限定されるものではなく、それぞれ公知の構成を好適に用いることができる。また、上記各機能モジュール５５は、ＩＭＡ５０に少なくとも１個実装されていればよいが、必要に応じて、複数実装することができ、あるいは、取り外すこともできる。例えば、ＣＰＵモジュール５０２は、データ処理の負荷に応じて複数実装することができ、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５は、チャネル数に応じて必要な数だけ実装することができ、また入出力信号に当該信号が無ければ実装しなくてもよい。
【００７３】
また、信号入出力を担当するモジュールについて、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５で対応できない信号形式がある場合は、その信号の入出力を担当するモジュールを別途用意し、必要数実装してもよい。
【００７４】
また、信号変換モジュール５０６は、接続する末端機器の信号形式に合わせ、さまざまな種類のものを必要な数だけ実装することができる。加えて、バススイッチモジュール５０１はチャネル数に応じて複数実装することができ、電源モジュール５０７は必要な電源系統数もしくは電力量に応じて必要な数だけ実装することができる。
【００７５】
ここで、図４（ａ）に示すように、本実施の形態に係る統合型電子システムにおいては、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃとは別に、機体中央部８０ｂに２台のハブＩＭＡ５０ｄが含まれている。このハブＩＭＡ５０ｄは、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃおよび長手バス５３ａで構成される２つのサブネットワークを構成するとともに、それらを横断バス５３ｂで接続して単一のネットワークに構成するために設けられ、モジュール筐体５１にバススイッチモジュール５０１および電源モジュール５０７のみが実装された構成となっている。
【００７６】
ハブＩＭＡ５０ｄが備えるバススイッチモジュール５０１には、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃからそれぞれ長手バス５３ａが接続され、かつ、２台のハブＩＭＡ５０ｄ同士をつなぐように横断バス５３ｂが接続されている。これによって、６台のＩＭＡ５０ａ〜５０ｃ全てがハブＩＭＡ５０ｄを介して接続されていることになる。したがって、ハブＩＭＡ５０ｄは、本実施の形態に係る統合型電子システムにおいて、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃ相互のデータ転送を可能とするハブを構成していることになる。
【００７７】
［統合型航空機搭載電子システムの動作］
次に、本実施の形態に係る統合型電子システムの動作の一例について、図４（ａ），（ｂ）に加えて、図５および図６（ａ），（ｂ）を参照して具体的に説明する。図５は、図３および図４（ａ），（ｂ）に示すＩＭＡ５０で行われる基本的な制御の処理プロセスを示すプロセス図である。図６（ａ）は、図３および図４（ａ），（ｂ）に示すＩＭＡ５０においてＣＰＵモジュール５０２が故障したときに、他のＩＭＡ５０からアクセスされる状況を示す模式図であり、図６（ｂ）は、統合データバス５３がＣＰＵモジュール５０２に接続されている比較構成のＩＭＡ１５０において、ＣＰＵモジュール１５０２が故障したときの状況を示す模式図である。
【００７８】
まず、前述した統合型電子システムおよびこれを構成するＩＭＡ５０ａ〜５０ｃの制御の割り当てについて説明する。まず、末端機器との接続について、機首部８０ａに配されるＩＭＡ５０ａに対しては、脚系統６１のパイロット操作装置および前脚のセンサおよびアクチュエータ、燃料系統６２のパイロット操作装置、火災探知系統６３のパイロット操作装置および火災探知センサ、抽気系統６４のパイロット操作装置、除氷系統６５のパイロット操作装置等が割り当てられる。また、機体中央部８０ｂに配されるＩＭＡ５０ｂに対しては、脚系統６１の主脚のセンサおよびアクチュエータ、燃料系統６２のポンプおよび容量センサ、火災探知系統６３の火災探知センサ、抽気系統６４のバルブ、温度センサおよび圧力センサ等が割り当てられる。また、機体後部８０ｃに配されるＩＭＡ５０ｃに対しては、火災探知系統６３の火災探知センサ、除氷系統６５のヒータ・マット等が割り当てられる。制御データ処理については、脚系統６１は機首部８０ａに配されるＩＭＡ５０ａに、燃料系統６２は機体中央部８０ｂに配されるＩＭＡ５０ｂ、火災探知系統６３は同じくＩＭＡ５０ｂ、抽気系統６４は同じくＩＭＡ５０ｂ、除氷系統６５は機体後部８０ｃに配されるＩＭＡ５０ｃに割り当てられる。
【００７９】
これらのうち、ＩＭＡ５０ａおよびＩＭＡ５０ｂに跨って割り当てられている脚系統６１を例に挙げて、統合型電子システムの基本的な処理プロセスについて、図５を参照して説明する。
【００８０】
まず、パイロットが、前脚および主脚を降ろすために、操縦席において脚揚降操作レバーを操作する。この脚揚降操作レバーは末端機器に該当するので、当該末端機器から、前脚および主脚を降ろすための操作指令が、特定形式のディスクリート信号として出力されることになる。この特定形式信号は、末端機器（脚揚降操作レバー）から配線６０を介して機首部８０ａのＩＭＡ５０ａの信号変換モジュール５０６に入力される（プロセスＰ０１）。信号変換モジュール５０６は、入力された特定形式信号を標準形式信号に変換し（プロセスＰ０２）、筐体内信号線５７を介してディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４に入力する。
【００８１】
ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４では、ディスクリート形式の標準形式信号を、ＣＰＵモジュール５０２で処理可能なデジタルデータに変換する（プロセスＰ０３）。変換されたデジタルデータは、筐体内データバス５４およびバススイッチモジュール５０１を介してＩＭＡ５０ａのＣＰＵモジュール５０２に入力される。ＣＰＵモジュール５０２では、入力されたデジタルデータ（操作指令のデータ）を所定のプログラムに基づいてデータ処理し、前脚および主脚を降ろすための動作実行データを生成する（プロセスＰ０４）。
【００８２】
当該動作実行データ（処理結果）のうち前脚に関するデータは、そのままＩＭＡ５０ａの筐体内データバス５４およびバススイッチモジュール５０１を介して、当該ＩＭＡ５０ａのディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４に出力され、標準形式のディスクリート信号に変換され（プロセスＰ０５）、筐体内信号線５７を介して信号変換モジュール５０６に出力される。
【００８３】
一方、主脚に関する動作実行データは、バススイッチモジュール５０１および統合データバス５３を介して、機体中央部８０ｂのＩＭＡ５０ｂにデータ転送される。当該ＩＭＡ５０ｂでは、バススイッチモジュール５０１および筐体内データバス５４を介して、当該ＩＭＡ５０ｂのディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４に動作実行データが出力され、標準形式のディスクリート信号に変換され（プロセスＰ０５）、ＩＭＡ５０ｂの筐体内信号線５７を介して信号変換モジュール５０６に出力される。
【００８４】
その後、ＩＭＡ５０ａの信号変換モジュール５０６では、標準形式のディスクリート信号を、前脚のアクチュエータ４１２に適した特定形式の出力信号に変換し（プロセスＰ０６）、配線６０を介してこれら末端機器に上記特定形式信号を出力する（プロセスＰ０７）。また、ＩＭＡ５０ｂの信号変換モジュール５０６では、標準形式のディスクリート信号を、主脚のアクチュエータ４１２に適した特定形式の出力信号に変換し（プロセスＰ０６）、配線６０を介してこれら末端機器に上記特定形式信号を出力する（プロセスＰ０７）。
【００８５】
さらに、前脚および主脚の位置センサ４１１の信号は、先のアクチュエータ４１２に対する動作実行データと逆の経路を辿り、ＩＭＡ５０ａのＣＰＵモジュール５０２に入力され、制御のためのデータをして使用される。
【００８６】
このように、機首部８０ａ、機体中央部８０ｂおよび機体後部８０ｃに配された各ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃにおいては、ある機能が複数の部位に跨る場合、それぞれの部位における末端機器からの入出力信号を、当該部位に配されるＩＭＡ５０で入出力し、データ処理を行うＩＭＡ５０に統合データバス５３を介して送受信することになる。しかも、ＩＭＡ５０における外部バスである統合データバス５３と、内部バスである筐体内データバス５４とは、同一の伝送プロトコルとなるよう設定されているので、統合型電子システム全体として見れば、ＩＭＡ５０の内外にかかわらず単一のネットワークが構成されていることになる。それゆえ、異なる部位のＩＭＡ５０同士の間でデータ転送が円滑に行われるため、システム全体の制御が効率的に行われることになる。
【００８７】
また、末端機器の入出力信号は、当該末端機器の種類によって異なるため、配線６０を介してＩＭＡ５０ａ〜５０ｃに入出力される信号は、さまざまな形式のものが混在していることになる。これに対して、本実施の形態では、各ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃが信号変換モジュール５０６を備え、種々の形式の入出力信号は標準形式に変換されるので、信号の形式の相違は信号変換モジュール５０６によって「吸収」されることになる。
【００８８】
ＩＭＡの分野では、一般に、演算処理モジュールおよび入出力モジュールは、デジタルデータ処理を行うので何らかのプログラムを実装する必要があるため、開発コストが極めて大きいことが知られている。しかしながら、本実施の形態では、上記のとおり、信号変換モジュール５０６が、入出力信号の差異を「吸収」してしまうので、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃには、演算処理モジュールとして標準的なＣＰＵモジュール５０２を実装することができ、入出力モジュールとして標準的なディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５を実装することができる。それゆえ、適用する機体が変わった場合でも、新規にデータ処理モジュールおよび入出力モジュールを開発する必要が無くなる。また、信号変換モジュール５０６は、アナログ回路で構成することができるので、デジタルデータ処理のためのプログラムを搭載する必要を回避でき、開発コストを低減することができる。
【００８９】
さらに、図４（ａ）（および図１）に示すように、ＩＭＡ５０ａ〜５０ｃは、機体８０において必要最低限の位置と想定される、機首部８０ａ、機体中央部８０ｂ、および機体後部８０ｃにそれぞれ２台ずつ設けられている。そのため、ＩＭＡ５０の搭載台数が過剰にならず、かつ、各部で二重の冗長系を構成できることから、統合型電子システム全体としてみれば、多重冗長系を構成することができる。それゆえ、統合型電子システムの信頼性をより一層向上させ、耐故障性を高めることができる。
【００９０】
ここで、上述したように、統合データバス５３を介して異なるＩＭＡ５０同士の間でデータ転送が行われる場合であっても、本実施の形態に係る統合型電子システムであれば、当該システム全体の信頼性をさらに一層向上させ、より高い耐故障性を実現することができる。この点について、図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００９１】
一般に、ＩＭＡの分野では、ＩＭＡの内部バスと外部バスとは異なる伝送プロトコルが設定されているので、ＩＭＡ内外のデータ転送処理を行う必要があり、ほとんどの場合、統合データバス５３がＣＰＵモジュールに接続され、ＣＰＵモジュールがこのデータ転送処理を行っている。この場合のＩＭＡの構成を図６（ｂ）に示し、説明の便宜上、比較ＩＭＡに１５０の符号を、比較ＣＰＵモジュールに１５０２の符号を付す。
【００９２】
本実施の形態では、前記のとおり、統合データバス５３および筐体内データバス５４、同一の伝送プロトコルが設定されているので、ＩＭＡ５０の内外にかかわらず同一のネットワークを構成することができる。それゆえ、統合データバス５３（外部バス）と筐体内データバス５４（内部バス）とは、ＣＰＵモジュール５０２を介さずに直接接続することができるので、図４（ａ），（ｂ）並びに図６（ａ）に示すように、本実施の形態におけるＩＭＡ５０では、統合データバス５３は、ＣＰＵモジュール５０２ではなくバススイッチモジュール５０１に接続されている。
【００９３】
この構成であれば、図６（ａ）における向かって左側に示すように、ＣＰＵモジュール５０２、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５は、それぞれ筐体内データバス５４を介して、並列でバススイッチモジュール５０１に接続されている。したがって、バススイッチモジュール５０１は、ＩＭＡ５０の内部で、各機能モジュール５５のデータ転送を行うハブとして機能するとともに、統合データバス５３と筐体内データバス５４とのデータ転送を行うゲートとしても機能する。
【００９４】
それゆえ、図６（ａ）における向かって右側に示すように、仮にＣＰＵモジュール５０２が故障したとしても、図中点線の矢印Ａｃで示すように、他のＩＭＡ５０から、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５にアクセスすることができる。それゆえ、ＣＰＵモジュール５０２が故障したＩＭＡ５０であっても、末端機器との間で信号の入出力が可能となり、制御系統の機能不全を防止することができる。
【００９５】
これに対して、比較ＩＭＡ１５０の構成であれば、図６（ｂ）における向かって左側に示すように、統合データバス５３は、ＣＰＵモジュール１５０２に接続される。この場合、ＣＰＵモジュール１５０２は、比較ＩＭＡ１５０のゲートとして機能する。一方、ＣＰＵモジュール１５０２と、他の機能モジュール５５（ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５）とは、いずれも筐体内データバス５４を介してバススイッチモジュール５０１に対して並列に接続されているので、バススイッチモジュール５０１がハブとして機能する。
【００９６】
このような構成の場合、図６（ｂ）における向かって右側に示すように、比較ＩＭＡ１５０のＣＰＵモジュール１５０２が故障すると、図中点線の矢印Ａｃで示すように、他の比較ＩＭＡ１５０からアクセスしようとしても、比較ＩＭＡ１５０のゲート（ＣＰＵモジュール１５０２）が機能しないため、ハブ（バススイッチモジュール５０１）および他の機能モジュール５５に何ら問題がなくても、当該比較ＩＭＡ１５０全体にアクセスすることができなくなる。
【００９７】
このように、本実施の形態に係る統合型電子システムの構成であれば、統合データバス５３と筐体内データバス５４が直接接続されているため、任意のＩＭＡ５０のＣＰＵモジュール５０２が故障したとしても、他のＩＭＡ５０のＣＰＵモジュール５０２から当該ＩＭＡ５０の入出力モジュール（本実施の形態ではＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５）にアクセスすることが可能であるため、末端機器との間での入出力機能を維持することができる。また、この構成であれば、全てのＣＰＵモジュール５０２から全ての入出力モジュールにアクセス可能であることから、各ＣＰＵの負荷に余裕を持たせた設計としておく、または、優先度の低い処理を停止する等により、故障したＣＰＵモジュール５０２の機能を他のＣＰＵモジュール５０２で代行することも容易となる。これにより、統合型電子システムの耐故障性をより向上することができる。
【００９８】
さらには、本実施の形態に係る統合型電子システムの構成であれば、ＣＰＵモジュール５０２は、統合データバス５３と筐体内データバス５４との間のデータ転送処理を行う必要がない。それゆえ、当該データ転送処理に、ＣＰＵモジュール５０２のデータ処理能力を割り当てなくてもよくなるという利点も得ることができる。
【００９９】
参考までに、図６（ｂ）における比較ＩＭＡ１５０は、バススイッチモジュール５０１を用いて筐体内バスを実現した構成として図示しているが、ＩＭＡの一般的な構成では、ほとんどの場合、筐体内バスは電線接続により実現され、そのバス制御はＣＰＵモジュール１５０２が行っている。図６（ｂ）では、説明の便宜上、図６（ａ）に示すＩＭＡ５０との比較を容易にするためバススイッチモジュール５０１を図示しているが、筐体内バスは電線接続であってもよいことは言うまでもなく、筐体内バスが電線接続である場合でも、ここで述べた本実施の形態に係る統合型電子システムの優位性に係わる説明に影響はないことを付記しておく。
【０１００】
［変形例］
本実施の形態においては、機首部８０ａ、機体中央部８０ｂおよび機体後部８０ｃのそれぞれに２台ずつのＩＭＡ５０ａ〜５０ｃが設けられているが、この構成に限定されず、例えば、冗長系について、冗長系が一重でよければ、上記各部のそれぞれに１台ずつの合計３台でもよいし、三重の冗長系が必要であれば、上記各部のそれぞれに３台ずつの合計９台でもよい。各部に設けられるＩＭＡ５０の台数は、統合型電子システムにおいて求められる信頼性に基づいた冗長形を構築できるように、適宜設定することができる。
【０１０１】
また、例えば、機体中央部８０ｂのみでＩＭＡ５０ｂを４台設け、機首部８０ａおよび機体後部８０ｃでは、それぞれＩＭＡ５０ａおよびＩＭＡ５０ｃをそれぞれ２台ずつ設ける構成であってもよい。このように、機体８０におけるＩＭＡ５０の配置スペース上の問題等から、上記各部に設けられるＩＭＡ５０の台数を全て同じにする必要はなく、それぞれで異なる台数を設けてもよい。
【０１０２】
また、本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、ＩＭＡ５０同士のハブとして機能するハブＩＭＡ５０ｄが２台設けられているが、このハブＩＭＡ５０ｄは必ずしも設けなくてもよい。例えば、機体中央部８０ｂに設けられるＩＭＡ５０ｂが備えるバススイッチモジュール５０１に、ＩＭＡ５０内部のハブとしての機能だけでなく、ＩＭＡ５０同士のハブとしての機能を与え、ＩＭＡ５０ｂのバススイッチモジュール５０１にその側の長手バス５３ａの全ておよび横断バス５３ｂを接続する構成を採用することもできる。また、本実施の形態では、機体中央部８０ｂに横断バス５３ｂが設けられているが、この位置は特に限定されず、機体中央部８０ｂでもよいし、機首部８０ａまたは機体後部８０ｃでもよい。また、横断バス５３ｂは１箇所のみに限定されるものではなく、２箇所でも、３箇所でもよい。
【０１０３】
また、本実施の形態では、統合型電子システムのユーティリティ系統だけを対象としているが、これに限定されず、アビオニクス系統も統合するよう構成されてもよいし、ユーティリティ系統のうち、統合に有効な制御系統だけを統合してもよいし、いくつかの制御系統を統合したシステムが複数並存してもよい。
【０１０４】
また、本実施の形態では、入出力モジュールとして、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３、ディスクリートＩ／Ｏモジュール５０４およびアナログ／デジタル変換モジュール５０５の３種類を取り上げているが、入出力モジュールはこれらに限定されるものではなく、例えば、必要に応じて、パルスカウンタモジュール、ＲＳ−４２２シリアル通信モジュール等を用いることもできる。
【０１０５】
また、図３では各モジュールを同様の形態として図示しているが、バススイッチモジュール５０１および電源モジュール５０７については、その構成上、モジュール筐体５１との結びつきが強いと言えることから、他のモジュールとは別の形態を採用し、例えば、モジュール筐体５１の一部とするような構成を採用することが可能である。
【０１０６】
また、本実施の形態に係る統合型電子システムにおいては、統合データバス５３および筐体内データバス５４の伝送プロトコルを同一としているが、制御全体の効率または信頼性から、敢えて異ならせるよう設定することもできる。その場合でも、統合データバス５３をＣＰＵモジュール５０２ではなくバススイッチモジュール５０１に接続することが重要となる。例えば、統合データバス５３と筐体内データバス５４をバススイッチモジュール５０１に接続し、バススイッチモジュール５０１に両バス間のデータ変換機能を持たせる、もしくは、ＡＲＩＮＣ４２９モジュール５０３と同様に他のプロトコルバス接続用モジュールを設けることにより、他のプロトコルである統合データバス５３を、そのバス接続用モジュールを介してバススイッチモジュール５０１に接続するという構成であっても、本構成の利点を享受することができる。
【０１０７】
なお、本発明は上記の実施形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、航空機の制御系統を統合する分野に広く用いることができ、特に、リージョナルジェット等の小型機において、ユーティリティ系統を統合する分野に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
５０    ＩＭＡ（統合型航空機搭載電子装置）
５０ａ  機種部ＩＭＡ
５０ｂ  機体中央部ＩＭＡ
５０ｃ  機体後部ＩＭＡ
５０ｄ  ハブＩＭＡ
５１    モジュール筐体
５３    統合データバス
５３ａ  長手統合データバス
５３ｂ  横断統合データバス
５４    筐体内データバス
５５    機能モジュール
５６    ＣＣＤＬ（Cross Channel Data Link）
５７    筐体内信号線
６０    配線
８０    機体
８０ａ  機首部
８０ｂ  機体中央部
８０ｃ  機体後部
１００    航空機
１５０    比較ＩＭＡ（統合型航空機搭載電子装置）
５０１    バススイッチモジュール
５０２    ＣＰＵモジュール（演算処理モジュール）
５０３    ＡＲＩＮＣ４２９モジュール（航空機用通信モジュール）
５０４    ディスクリートＩ／Ｏモジュール（デジタルデータ変換モジュール）
５０５    アナログ／デジタル変換モジュール（デジタルデータ変換モジュール）
５０６    信号変換モジュール
５０７    電源モジュール
１５０２    比較ＣＰＵモジュール（演算処理モジュール）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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