(57)【要約】      （修正有）【課題】発射前に打ち上げロケットの飛行ハードウェアの確認を行い、発射台上で異常を分離することができる検査システムを提供する。【解決手段】飛行制御部１２０と、飛行制御部に結合された非飛行検査部１１０とを備える。非飛行検査部は、飛行制御部の飛行エレクトロニクスと交信状態にある第１の制御モジュール１１２と、飛行エレクトロニクスと交信状態にあり、冗長性を提供する第２の制御モジュール１１４とを備える。第１、第２のネットワークシリアルインターフェイスは、それぞれ、第１、第２のの制御モジュールに結合されるとともに、地上支援設備への通信手段を提供する。飛行制御部にデータを送出するのに、所与の時間点において、第１及び第２の制御モジュールのうちの一方だけが選択される。選択された制御モジュールで非飛行ハードウェア異常が起こると、他方の制御モジュールが自動的に選択される。【選択図】図１
2014058302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち上げロケットを検査するためのシステムであって、
前記打ち上げロケットの中に位置する、飛行エレクトロニクスを具備した飛行制御部と、
前記飛行制御部に機能的に結合された(operatively coupled)非飛行検査部であって、
前記飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある(operatively communication with)第１の電子制御モジュール、及び
前記第１の電子制御モジュールに関して冗長性を提供する第２の電子制御モジュールであって、前記第２の電子制御モジュールが前記飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある第２の電子制御モジュール
を備えた非飛行検査部(non-flight section)と、
前記第１の電子制御モジュールに通信可能に結合されるとともに、前記第１の電子制御モジュールと地上支援設備(ground support equipment)との間の信号通信の役割を果たすように構成された第１のネットワークシリアルインターフェイスと、
前記第２の電子制御モジュールに通信可能に結合されるとともに、前記第２の電子制御モジュールと前記地上支援設備との間の信号通信の役割を果たすように構成された第２のネットワークシリアルインターフェイスと、
を備え、
所与の時間点(a given point in time)において前記第１及び第２の電子制御モジュールのうちの一方の電子制御モジュールだけが選択されて前記飛行制御部にデータを送出し、前記選択された電子制御モジュールで非飛行ハードウェア異常(non-flight hardware error)が起こると、他方の電子制御モジュールが自動的に選択されて前記飛行制御部にデータを送出する、システム。
【請求項２】
前記第１の電子制御モジュールと前記飛行エレクトロニクスとの間に機能的に結合された第１の電圧変換バッファと、
前記第２の電子制御モジュールと前記飛行エレクトロニクスとの間に機能的に結合された第２の電圧変換バッファと、
を更に備え、
前記第１及び第２の電圧変換バッファは、前記飛行体の飛行時に、前記第１及び第２の電子制御モジュールから前記飛行エレクトロニクスを絶縁する(isolate)ように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
打ち上げロケットを検査するための方法であって、
前記打ち上げロケットの飛行制御部に機能的に結合された非飛行検査部を提供するステップであり、前記非飛行検査部は、
飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある第１の電子制御モジュール、及び
前記第１の電子制御モジュールに関して冗長性を提供する第２の電子制御モジュールであって、前記第２の電子制御モジュールが前記飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある第２の電子制御モジュール
を備えるものである、ステップと、
前記第１の電子制御モジュールに通信可能に結合される第１のネットワークシリアルインターフェイスを提供するステップと、
前記第２の電子制御モジュールに通信可能に結合される第２のネットワークシリアルインターフェイスを提供するステップと、
所与の時間点において前記第１及び第２の電子制御モジュールのうちの一方の電子制御モジュールを選択して前記飛行制御部にデータを送出するステップと、
前記選択された電子制御モジュールで非飛行ハードウェア異常が起こると、他方の電子制御モジュールを選択して前記飛行制御部にデータを送出するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明の一実施例は、例えば、打ち上げロケット検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0001]発射前に打ち上げロケットの飛行ハードウェアの確認を行い、発射台上で異常を分離することは、宇宙産業において極めて必要性が高くなっている。故障を分離できなければ、発射が遅延し、余分に費用がかかることになる。更に、１つの打ち上げロケットの故障は、根本原因が判明するまで、ロケット群全体を地上に釘付けにする可能性がある。ロケットの発射準備が整っていることを確認するには、洞察力だけでなく多くの検査が必要であり、且つ発射台上では、不良ハードウェアにアクセスすることが必ずしも可能であるとは限らない。
【０００３】
[0002]打ち上げロケットでは、通常は何らかの検査容易化手法が利用可能であるが、故障の分離は非常に限定的であり、不良機器を取り替えて、不良の再現を試みることは珍しいことではない。不良を取り巻く細部に関して優れた洞察力を備えていなければ、不良は直ぐに未検証不良（ＵＶＦ）へと進化する場合があり、ハードウェアを分析して根本原因を見つけるのに余分に費用がかかることになる。根本原因を見つけるのに要する時間が過大になる場合があり、打ち上げロケットは、可能性として、何ヶ月も地上に釘付けになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の一実施例は、例えば、打ち上げロケット検査システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0003]打ち上げロケットを検査するためのシステムは、その打ち上げロケットの中に位置する、飛行エレクトロニクスを具備した飛行制御部と、その飛行制御部に機能的に結合された非飛行検査部とを備えている。非飛行検査部は、飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある第１の電子制御モジュールと、飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にあり、その第１の電子制御モジュールに関して冗長性を提供する第２の電子制御モジュールとを備えている。第１のネットワークシリアルインターフェイスは、第１の電子制御モジュールに通信可能に結合されるとともに、第１の電子制御モジュールと地上支援設備との間の信号通信の役割を果たすように構成されている。第２のネットワークシリアルインターフェイスは、第２の電子制御モジュールに通信可能に結合されるとともに、第２の電子制御モジュールと地上支援設備との間の信号通信の役割を果たすように構成されている。飛行制御部にデータを送出するのに、所与の時間点において、第１及び第２の電子制御モジュールのうちの一方の電子制御モジュールだけが選択される。選択された電子制御モジュールで非飛行ハードウェア異常が起こると、飛行制御部にデータを送出するのに、他方の電子制御モジュールが自動的に選択される。
【０００６】
[0004]図面は例示実施形態を図示しているに過ぎず、したがって範囲を限定していると把握されるべきではないことを理解されたい。それらの例示実施形態は、添付図面を使用して、具体的内容及び細部を加えながら説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0005]一実施形態による打ち上げロケット検査システムのブロック図である。
【図２】[0006]図１の打ち上げロケット検査システムで用いられる一実施形態による冗長電子制御モジュールのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0007]実施形態は、以下の詳細な説明において、当業者が本発明を実施するのに十分な程度に詳細に説明される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態も利用可能なことを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捉えられるべきではない。
【０００９】
[0008]打ち上げロケットの飛行制御部に機能的に結合された非飛行検査部を具備する打ち上げロケット検査システムが提供される。本非飛行検査部は、飛行ハードウェアへの接続を再構築しなくても利用可能となっている物理的通信インターフェイスを介して、飛行回路検査及び飛行制御部のトラブルシューティングを支援するものである。これにより、最小限の遅延で、複雑な不良機構の故障を素早く能率的に分離できるようになり、時間通り発射する要件を満たすことが可能になる。
【００１０】
[0009]非飛行検査部は、飛行制御部の飛行システムエレクトロニクスと交信する電子制御モジュールを、冗長的に一対具備している。上記冗長的な制御モジュールと組み込みソフトウェアとで制御する機構が、非飛行ハードウェア異常がいつ起こったのかを識別する能力を提供しており、これによって、異常の原因であった特定の制御モジュールまでの分離が可能になっている。正常な冗長制御モジュールの飛行ハードウェア再構築により、飛行システム初期化と発射前カウントダウン中の動作を途切れさせずに行うことができる。加えて、飛行ソフトウェアのいくつもの冗長複製を制御モジュールに格納することができ、したがって、単一の異常では、飛行システムソフトウェアが初期化する不良は起こらないであろう。
【００１１】
[0010]制御モジュールを用いることで、飛行ハードウェア又はソフトウェアの実施態様に影響を及ぼすことのない、モジュールの内部能力の進化を支援する形での飛行ハードウェアへの接続が可能になる。高振動及び高温によりもたらされる発射時及び飛行時の機械的難局を回避するために、制御モジュールは、保護材料を用いて封入することができる。
【００１２】
[0011]飛行制御部は、信頼性が高く、放射線に対して堅牢な電子装置を具備している。これらは、大気圏外といった過酷な放射線環境で飛行の進路誘導及び制御を行うために使用される。非飛行検査部の制御モジュールを支援する信号は全て、飛行のための処理を行う、放射線に対して堅牢なプロセッサによって制御される。加えて、非飛行制御モジュールから飛行制御部を緩衝するインターフェイスは、放射線に対して耐性がある。
【００１３】
[0012]非飛行検査部は、宇宙飛行認定を必要としない汎用市販（ＣＯＴＳ）ハードウェアを用いて構築することができる。これは、非飛行検査部のインターフェイスは飛行時に動作する必要がないことから、飛行中は非飛行検査部が分離され、且つ電源が落とされているためである。更に、飛行ハードウェアに伝達する信号を有効にすることは、飛行ハードウェアによって、排他的に制御される。これは、ＣＯＴＳ装置が動作し、飛行ハードウェア／ソフトウェアに作用するのを許可するのに、飛行システムが唯一の方法であることを確保するためである。検査機能が望まれないときに、飛行ハードウェアが、検査機能を回避するのに適した情報を必ず有しているように、外部有線信号からも支援を行っている。したがって、非飛行検査部の部品選択及び製造技法は、宇宙飛行又は放射線環境動作を必要としない。これは、過酷な放射線環境では普通は使用されない、より高度で先進的な組み込みプロセッサが活用可能であることを意味する。これにより、伝統的宇宙飛行システム及び新規な宇宙飛行システムを、宇宙適格ハードウェアしか利用できない場合に可能であったよりも高度化したトラブルシューティング支援用ハードウェアとつなげることが可能になる。
【００１４】
[0013]２台の電子制御モジュールと市販の不揮発性記憶装置を使用することで、飛行プロセッサコードを両方の電子制御モジュールに格納できるのみならず、冗長な複製も格納することができるようになる。電源投入時の初期化のためにブートストラップが設けられており、飛行ハードウェアへのリセットを遅延させることによって、電子制御モジュールがデュアルポートメモリにある下位メモリを初期化できるようになっている。電子制御モジュール不良の場合にデュアルポートメモリにある下位メモリの場所を適切に構築すべく、補助電子制御モジュールからの起動が可能になるように、飛行機器にウォッチドッグタイマを使用することができる。次いで、飛行プロセッサ及び電子制御モジュールは、デュアルポートメモリを介してハンドシェイクを行い、飛行ハードウェアの初期化、次いで検査を完了する。これによって、検査コードを、「最後の」初期化が飛行ソフトウェアを構築している状態で、飛行コードから完全に切り離させることが可能となっている。
【００１５】
[0014]更に、非飛行検査部に市販ハードウェア部品を使用すれば、信号、プロセッサ検査インターフェイス、ハードウェアに対する特有の検査制御の監視が行われることによって、発射台上の打ち上げロケットの検査容易化が増進するとともに、非飛行機能を提供する費用も下がることになる。非飛行機能は、地上支援設備（ＧＳＥ）通信の帯域幅を広げるように、先端技術プロセッサ、不揮発性記憶装置、高速メモリ、及び固有のインターフェイス（例えばイーサネット（登録商標）、ファイヤーワイヤー、等）を具備することができる。ＧＳＥ通信の帯域幅が広がると、ハードウェアを取り外すことなく、信号追跡のような複雑なタスクが利用可能となる。
【００１６】
[0015]飛行機器は、発射直前に、ＧＳＥを無効にするコマンドを受信する必要がある。このコマンドを受信した後、飛行コンピュータは、電源が切断された信号を飛行信号から分離するために緩衝用に使用される装置の電源を切断する。飛行ソフトウェアは、ＧＳＥを再度有効にする（電力を再度印加することを含む）能力も有している。これは、発射中止を支援して、系統的な発射中止の一部としてＧＳＥインターフェイスを利用するためである。このようなことは、ＧＳＥが無効にされて、電源が落とされた後、カウントダウン手順がかなり終わり近くなってから起こる可能性がある。
【００１７】
[0016]飛行時は電源が与えられない部品を用いて故障分離アーキテクチャを提供することによって、インターフェイスチャネルがたとえ交信していなくても、打ち上げロケットの発射準備を確実に整えておくことができる。非飛行検査部の装置の電源を切断すれば、検査機能を電気的に絶縁することができ、飛行時のいかなる電気的懸念も回避することができる。
【００１８】
[0017]本手法は、工場での検査時、更には飛行体の組み立て時も、飛行システムの故障を非飛行システムの故障から分離することを可能にするものである。これは、例えば、飛行システムへのＧＳＥインターフェイスが適切に機能しなかった場合に、制御モジュールによって提供される冗長性によって、非飛行システムハードウェア又は飛行システムハードウェアまで、故障の分離が行えるようになることを意味する。加えて、打ち上げで連結物が切り離されるまで地上検査設備とつながり続ける可能性をＧＳＥ高速市販バス（イーサネット、ファイヤーワイヤー、等）が有しているため、打ち上げロケットに装着されている間は、飛行システムに変更を施すこともなければ何ら接続を加えることもなく、飛行システムのデバッグツールの全能力が提供される。
【００１９】
[0018]本検査システムによって提供される、より信頼性の高い上記インターフェイスを用いれば、工場での検査は大幅に強化される。これは、不良（非飛行）ハードウェアを取り外して取り替えを行う可能性を提供するものであり、時間がかかり、出費のかさむ不良解析を行って厳密に根本原因を探る必要がない。非飛行検査部のハードウェアは地上支援設備インターフェイスだけであると考えられるため、不良が起これば、そのハードウェアをユニットから取り外して新たなハードウェアで置き替えることができる。
【００２０】
[0019]加えて、飛行システム全体が組み込まれたプロセッサのデバッグインターフェイスが、電子制御モジュールに装備される。これは、工場検査不良を調査するための、より信頼性の高い検査及びデバッグインターフェイスを提供するものである。生センサデータを、飛行システムから電子制御モジュールの高速インターフェイス経由で流す能力を装備することにより、センサにより行われる種々の工場検査の不良を診断するためにセンサデータを格納するという、以前は利用不可能であった能力が得られる。
【００２１】
[0020]動作の際に、いかなる所与の時間点においても、飛行システムによって、両制御モジュールのうちの一方だけが選択される。これにより、飛行システム（飛行ソフトウェア及びハードウェア）は、非飛行検査部の冗長性管理を制御できるようになる。本システム構造は、電子制御モジュールを、主／冗長機能として扱うことができる。或いは、コマンド／応答毎に、両電子制御モジュールに対して通信を行うことができる。
【００２２】
[0021]例えば、ＧＳＥがあるコマンドを飛行システムに送る場合、そのコマンドは、両制御モジュールに同時に送ることができる。両制御モジュールがそのコマンドを正常に受信した場合、双方とも、飛行システムに独自の割り込みを発信するであろう。飛行ソフトウェアはどちらの割り込みも受信し、メッセージを読むことを含む特別な割り込みサービスルーチンを走らせることによって、そのコマンドを処理する。両制御モジュールとも同じ有効ステータス（それらそれぞれのデュアルポートメモリ部位において）を通知している場合は、そのコマンドは、飛行ハードウェアによって処理される。これには、各インターフェイスチャネルを通してＧＳＥに返答することも含まれる。既に実行したコマンドを処理する場合、飛行プロセッサは、そのメッセージを有効化した後、ステータスを更新すればよい。いかなる異常、例えば飛行ソフトウェアによる２つの制御モジュール比較の誤りのような異常も、飛行ソフトウェアによって、ユーザーが定めた態様で取り扱うことができる。但し、おそらく、電子制御モジュールチャネルを通してＧＳＥにステータスを伝送することが含まれるであろう。
【００２３】
[0022]飛行データ又は他の利用可能な飛行システムステータスを読むという要求がＧＳＥによって出されると、飛行システムソフトウェアは、ユーザー規定機能に応じて制御モジュールの一方又は両方に、応答を提供させられる。打ち上げ作業には必要とされない検査機能（プロセッサのデバッグ、メモリの読み出し、プログラムコードの更新、等）は、主／冗長電子制御モジュール構造、及び準備／発射又は外部信号を使って、検査機能が絶対に不注意で起動されないように機能することができる。
【００２４】
[0023]デフォルト（選択された）制御モジュールが飛行ソフトウェアと交信し損なった場合、飛行ソフトウェアは、主制御モジュールの故障に関連する何らかの利用可能な診断データから成る応答を含む、他方の制御モジュールに関するＧＳＥメッセージ／要求に応答する／承認することになるであろう。これによって、検査機器及び地上支援設備から飛行システムへの通信の信頼性が向上し、より良好なデバッグ並びに通信／初期化及び検査モード異常の解析が可能になる。
【００２５】
[0024]本システムで使用されるプロセッサは、当業者であれば分かるように、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はそれらの任意の適切な組み合わせを使って実現することができる。限定ではなく例示を目的に紹介すると、プロセッサのハードウェアコンポーネントの例として、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、メモリ素子、デジタルシグナルプロセッシング（ＤＳＰ）素子、インターフェイスカード、及び他の標準コンポーネントを挙げることができる。上記のものはいずれも、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって補完し、又はそれらに内蔵しておくことができる。プロセッサは、本方法で使用される種々のプロセスタスク、計算、及び制御機能を実施するためのソフトウェアプログラム、ファームウェア、又は他のコンピュータ可読命令を含んでいるか、或いは、これらを用いて機能する。これらの命令は、典型的には、何らかの適切なコンピュータプログラム製品上に物理的に具現化されている。プログラム製品の例として、コンピュータ可読命令又はデータ構造を格納するのに使用されるコンピュータ可読媒体が挙げられる。
【００２６】
[0025]本技法は、任意の入手可能なコンピュータ可読記憶媒体であって、汎用コンピュータ若しくは特定用途コンピュータ又はプロセッサ、或いは任意のプログラマブルロジックデバイスによるアクセスが可能な記憶媒体を用いて実現することができる。適切なコンピュータ可読媒体の例として、磁気媒体若しくは光媒体といった記憶媒体又はメモリ媒体を挙げることができる。例えば、記憶媒体又はメモリ媒体の例として、従来のハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）ＲＡＭ、ＲＡＭＢＵＳダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、等を含むが、これらに限定されない）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、等の揮発性若しくは不揮発性記憶媒体、及びその類似物を挙げることができる。上記の組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲に包含される。
【００２７】
[0026]以下、図面に沿って、本手法が更に詳細に説明される。
[0027]図１は、一実施形態による打ち上げロケット検査システム１００のブロック図であり、冗長的な故障分離アーキテクチャを有している。検査システム１００は、全体として、飛行制御部１２０に機能的に結合された「現場の」非飛行検査部１１０を具備している。この飛行制御部は、一実施形態では、標準的な放射線堅牢型宇宙適格飛行エレクトロニクスを具備している。
【００２８】
[0028]非飛行検査部１１０は、飛行制御部１２０と機能的交信状態にある電子制御モジュール（ＥＣＭ）１１２及び１１４を、冗長的に一対具備している。制御モジュール１１２及び１１４の各々は、同じ電子コンポーネントを有するものであり、無関係に又は相互に同期して、同時に動作する。加えて、制御モジュール１１２及び１１４はどちらも、同じ組み込みソフトウェアコードで動作する。制御モジュール１１２及び１１４は、打ち上げロケットの検査を行うために、該当の高速市販シリアルインターフェイス、例えばイーサネット接続手段を介して、地上支援設備に機能的に結合することができる。制御モジュール１１２及び１１４は、絶縁された電源装置によって電源を投入し、発射前にオフにすることができる。次に、図２に沿って、制御モジュールの更なる詳細が説明される。
【００２９】
[0029]図１は、非飛行検査部１１０と飛行制御部１２０との間の基本接続も例示している。制御モジュール１１２と、飛行制御部１２０内の飛行エレクトロニクスとの間に、第１の電圧変換バッファ（ＶＴＢ）１３２が機能的に結合されている。制御モジュール１１４と、飛行制御部１２０内の飛行エレクトロニクスとの間に、第２の電圧変換バッファ１３４が機能的に結合されている。電圧変換バッファ１３２及び１３４は、２系統の電力を有している。それらバッファの飛行制御側は、飛行制御部１２０内のハードウェアによって電力が供給されている。電圧変換バッファ１３２及び１３４は、飛行モード中は電力が与えられない飛行ハードウェアを、制御モジュール１１２及び１１４から絶縁するように構成されている。飛行制御部１２０は、電圧変換バッファ１３２にディスクリート／コマンドを与えて、電源オン時のみ制御モジュール１１２を有効にする。
【００３０】
[0030]非飛行検査部１１０は、飛行前に使用されるため地上側にあるものの、飛行制御部１２０の熱要件を満足するコンポーネントを用いて実現するのがよい。非飛行検査部１１０は、主に宇宙の放射線環境に起因して、飛行中は機能しない。このために、非飛行検査部１１０は、打ち上げロケットが過酷な放射線環境に入る前に電源を落とす必要がある。飛行制御部１２０は、この電力印加及び解除を制御する。したがって、飛行制御部は、デバッグ用及び可能性としての発射中止へと展開したとき用に、電源を再度印加することも可能である。このようなことは、発射直前に非飛行検査部１１０の電源が切られた後に起こる。この時点でイーサネット接続はどれもオフになっているため、非飛行検査部１１０を「オン」状態に戻すコマンドは、非飛行検査部１１０とは独立した飛行通信インターフェイスによって与えられる。飛行通信インターフェイスは、非飛行検査部１１０をオンに戻して、この状況のときに地上設備への交信を提供すべく制御信号を発信するように、飛行システムソフトウェアに指示を出す。例えば、飛行制御部１２０の出力部Ｆから、飛行ソフトウェアの制御下にある飛行システム制御ディスクリートを送出して、飛行システムからの電力を提供するように飛行ハードウェアスイッチ１４２を作動させることによって、非飛行検査部１１０のハードウェアをオンにすることができる。
【００３１】
[0031]図２は、非飛行検査部の制御モジュール１１２をより詳細に図解している。制御モジュール１１４は、図２に示される制御モジュール１１２用のものと同じコンポーネントを具備することを理解されたい。これらのコンポーネントの例として、マイクロコントローラ等のプロセッサ２０２であって、電子制御モジュール及び飛行プロセッサのソフトウェアを格納するための不揮発性メモリ記憶装置等の第１のメモリユニット２０４に機能的に結合されたプロセッサ、共有メモリを介してデータロバストコマンドレスポンス通信プロトコルを提供するための、デュアルポートメモリ（ＳＲＡＭ）等の第２のメモリユニット２０６、及び市販プロセッサがスループットを最大化できるように高速オペレーティングメモリを利用した第３のメモリユニット２０８（例えばＳＤＲＡＭ）が挙げられる。
【００３２】
[0032]プロセッサ２０２は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続手段等の市販シリアルインターフェイス２１０と、機能的交信状態にある。高速シリアルインターフェイス２１２は、プロセッサ２０２を、イーサネットネットワークと交信するためのイーサネット接続手段等の高速ネットワーク接続手段２１４に、機能的に結合している。制御モジュール１１２は更に、ＰＨＹ機能を実施するように、高速シリアルインターフェイス２１２のための物理層も提供する。
【００３３】
[0033]プロセッサ２０２には、タイミング信号を与えるために、水晶振動子又は発振器といったクロック２１６も機能的に結合されている。コンフィギュレーションモジュール２１８は、プロセッサ２０２に機能的に結合されるとともに、どのメモリから起動するか、複雑な市販プロセッサのどの機能がアクティブであるか、といった構成情報、スリープモード等の省電力情報を提供する。プロセッサ２０２は更に、シミュレーション／システムエミュレーション入力及び集合的システムデータ出力に対応した構成がなされている。プロセッサ２０２は、割り込み／ディスクリート信号も飛行システムに伝送する。
【００３４】
[0034]飛行プロセッサ検査インターフェイス２２０は、プロセッサ２０２と機能的交信状態にあり、飛行システム検査及びデバッグを実現するように構成されている。加えて、市販の検査及びデバッグインターフェイス２２２は、非飛行検査部１１０と機能的交信状態にあり、市販プロセッサの検査インターフェイス（ＪＴＡＧ）を利用するように構成されている。これは、開発及び検査用にプロセッサが制御されることが可能になるようにするためである。
【００３５】
[0035]制御モジュール１１２は、振動及び衝撃環境から保護する役割を果たす保護材料２３０で被装することができる。保護被装体で制御モジュールを被装するのに用いられる代表的方法の例として、プラスチック封入、共形コーティング、又はエポキシ接合が挙げられる。
【００３６】
[0036]再び図１に注目すると、検査システム１００の動作の際に、制御モジュール１１２の出力部Ｈから飛行制御部１２０の入力部Ａに、割り込み信号１５０が送出される。割り込み信号１５０は、制御モジュール１１２が、飛行システム用に準備が整ったデータ／コマンドを有していることを表している。割り込み信号１５０は、メモリユニット２０６（図２）等の制御モジュール１１２内のデュアルポートメモリを介して送出することができる。制御モジュール１１４の出力部Ｋから飛行制御部１２０の入力部Ｂに送出される割り込み信号１５２は、制御モジュール１１４が、飛行システム用に準備が整ったデータ／コマンドを有していることを表している。割り込み信号１５２は、制御モジュール１１４の汎用入力／出力を介して送出することができる。
【００３７】
[0037]飛行制御部１２０の出力部Ｃから制御モジュール１１２の入力部Ｉに、選択及び制御信号１５４が送出される。信号１５４は、制御モジュール１１２だけが持つ飛行制御部１２０とのインターフェイスを有効化するのに要する専用信号を含んでいる。同様に、飛行制御部１２０の出力部Ｅから制御モジュール１１４の入力部Ｍに、選択及び制御信号１５６が送出される。選択及び制御信号１５６は、制御モジュール１１４だけが持つ飛行制御部１２０とのインターフェイスを有効化するのに要する専用信号を含んでいる。飛行プロセッサがＧＳＥへの電子制御モジュール通信を起動することを可能にする信号も、提供されている。
【００３８】
[0038]飛行制御部１２０のインターフェイスＤは、多数の信号（一部は相互に無関係である）に対応している。これらの信号の中には双方向のものもあるが、他は単方向である。これらの信号は、１つの特性が共通であるため、一緒にグループ化されている。即ち、これらは、制御モジュール１１２のインターフェイスＪ及び制御モジュール１１４のインターフェイスＬの両方によって送受信される。上記多数の信号は、共有データ、制御、アドレス、シミュレーションデータ、飛行プロセッサ検査インターフェイス、及びリセットを含んでいる。
【００３９】
[0039]上記共有データは、場合によっては双方向インターフェイスを用いて送出されるとともに、飛行システムが制御モジュール１１２及び１１４のデュアルポートメモリに書き込みを行い／そこから読み出すための機構を提供する。種々の制御信号がリードイネーブル等を提供する。これらは、飛行システムと制御モジュール１１２及び１１４のデュアルポートメモリとの間の通信にも使用することができる。アドレスデータは、飛行システムだけから送出される。これは、選択された制御モジュールの特定のアドレスであって、読み出し又は書き込みすべきデュアルポートメモリ内のアドレスを選択するのに利用されるアドレスである。シミュレーションデータは、モードによっては双方向である。例えば、シミュレーションモードでは、シミュレーションデータ及びエミュレータシステムデータが飛行システムに送り込まれる。一方、センサ監視モードでは、飛行システムから地上支援設備にセンサデータが降ろされる。
【００４０】
[0040]選択された制御モジュールだけが、飛行プロセッサ検査インターフェイスを介して飛行システムにコマンドを発信するであろう。飛行プロセッサ検査インターフェイスからの信号に対する飛行システムの応答は、制御モジュール１１２及び１１４の両方を同時に制御することもできれば、飛行システムのユーザーの制御の下で個別に制御することもできる。飛行システムがリセット信号を発生すると、制御モジュール１１２、１１４は、制御モジュール１１２及び１１４への（１つ又は複数の）入力ディスクリートに応じて適切な動作モードへの初期設定を行うであろう。
【００４１】
[0041]図１に示すように、ディスクリート信号１６０は制御モジュール１１２に入力され、ディスクリート信号１６２は制御モジュール１１４に入力される。上記ディスクリート信号の例として、シミュレーション／エミュレーションモード等の特別なモード用の外部制御、飛行ソフトウェアのライトイネーブルアクセス、及び制御モジュールのための自己識別（例えば、制御モジュール内部のソフトウェアは、主制御モジュールなのか、それとも予備制御モジュールなのかを判断することができる）が挙げられる。ディスクリート信号は更に、実施態様によって必要であると判断された場合には、２つの制御モジュール相互間で特有なソフトウェア作用／機能を働かせることもできる。ディスクリート信号は、飛行システムの制御下にあるのではない。即ち、これらの信号は、自己識別等のためのシングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）を実現することによって適切な状態に連結されたハードディスクリートであるか、又はそれらがモードを制御するのであって、それらは外部機器から到来するレベルディスクリート信号であるかのいずれかである。
【００４２】
[0042]飛行システムが、出力部Ｃ又はＥ（これらは相互に排他的である）からの信号１５４又は１５６を介して特定の制御モジュールを選択したときに、両制御モジュール１１２及び１１４を発信源とする信号だけが、電圧変換バッファ１３２及び１３４を介して飛行制御部１２０まで運ばれる。したがって、飛行システムは、一度に、両制御モジュールのうちの一方（選択された方）から運ばれたデータしか有することができない。飛行システムは、両制御モジュール１１２及び１１４に同じ時間間隔で応答する／書き込むことができ、これにより、イーサネットチャネルを通した冗長的な応答が可能になっているが、選択された制御モジュールからのデータしか受信できないことに留意されたい。
【００４３】
[0043]各制御モジュールのデュアルポートメモリは、複数のデータタイプに対応した、飛行システムと非飛行検査部との間の通信経路／相互接続の働きをする。これは、コマンド及びアップロードデータを受信するとともに、適切な返答データでコマンドに応答することを主な目的とするものである。遠隔測定インターフェイスにイーサネットを使用することにも対応している。
【００４４】
[0044]コマンド応答通信に対応するために、デュアルポートメモリに、最低でも２つのセット／ブロックを確保することができる。一方のセットは、ＧＳＥから飛行システムへの上りのメッセージ用であり、他方のセットは、飛行システムからＧＳＥへの下りのメッセージ／ステータス／応答用である。制御モジュールは、上りのメールボックスを使って、飛行システムソフトウェアにコマンドを転送する。飛行ソフトウェアは、制御モジュールがイーサネットを通して新たなコマンドを受信したときはいつでも割り込みを受信する。或いは、飛行ソフトウェアは、応答を必要とするコマンドを新たに受信したときのために、上りのメールボックスを周期的にポーリングすることができる。飛行システムのメッセージ／ステータス／応答に対する支援は、下りのメールボックスによって提供される。飛行システムのメッセージ／ステータス／応答を周期的に出力する能力を提供するために、制御モジュール組み込みソフトウェアは、下りメールボックスのポーリングを支援する。飛行システムと非飛行システムとの間に構築されるいかなる通信プロトコルも、上り／下りメールボックス構造を利用して、それら２つのシステム相互間のデータの流れを制御する。
【００４５】
[0045]デュアルポートメモリのブート部（制御モジュールはここに飛行システムブートコードを配置している）は、飛行システムリセット／初期化ベクトルメモリ部位と一致する。したがって、飛行システムはデュアルポートメモリから動作することができ、制御機構を余分に設ける必要がない。デュアルポートメモリのブート部の大きさは、ブートストラップ機能のための制御モジュールと飛行システムとの間の通信を何ら使用することなく飛行コードを実行できるようにするのに十分な深さである。
実施形態例
[0046]例１は、打ち上げロケットを検査するためのシステムを具備している。本システムは、その打ち上げロケットの中に位置する、飛行エレクトロニクスを具備した飛行制御部と、その飛行制御部に機能的に結合された非飛行検査部とを備えている。本非飛行検査部は、飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある第１の電子制御モジュールと、飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にあり、その第１の電子制御モジュールに関して冗長性を提供する第２の電子制御モジュールとを備えている。第１のネットワークシリアルインターフェイスは、第１の電子制御モジュールに通信可能に結合されるとともに、第１の電子制御モジュールと地上支援設備との間の信号通信の役割を果たすように構成されている。第２のネットワークシリアルインターフェイスは、第２の電子制御モジュールに通信可能に結合されるとともに、第２の電子制御モジュールと地上支援設備との間の信号通信の役割を果たすように構成されている。飛行制御部にデータを送出するのに、所与の時間点において、第１及び第２の電子制御モジュールのうちの一方の電子制御モジュールだけが選択される。選択された電子制御モジュールで非飛行ハードウェア異常が起こると、飛行制御部にデータを送出するのに、他方の電子制御モジュールが自動的に選択される。
【００４６】
[0047]例２は、例１のシステムであって、飛行エレクトロニクスは放射線に対して堅牢な宇宙適格エレクトロニクスである、システムを具備している。
[0048]例３は、例１〜２のいずれかのシステムであって、第１の電子制御モジュールと飛行エレクトロニクスとの間に機能的に結合された第１の電圧変換バッファと、第２の電子制御モジュールと飛行エレクトロニクスとの間に機能的に結合された第２の電圧変換バッファとを更に備えて成るシステムを具備している。第１及び第２の電圧変換バッファは、飛行体の飛行時に、第１及び第２の電子制御モジュールから飛行エレクトロニクスを絶縁するように構成されている。
【００４７】
[0049]例４は、例１〜３のいずれかのシステムであって、第１及び第２の電子制御モジュールの各々は、プロセッサと、そのプロセッサに機能的に結合され且つ不揮発性メモリ記憶装置を具備した第１のメモリユニットと、そのプロセッサに機能的に結合され且つデュアルポートメモリを具備した第２のメモリユニットと、そのプロセッサに機能的に結合され且つオペレーティングシステムメモリを具備した第３のメモリユニットとを備えるものである、システムを具備している。
【００４８】
[0050]例５は、例４のシステムであって、第１及び第２の各電子制御モジュールのプロセッサは、該当のシリアルインターフェイス接続手段と機能的交信状態にある、システムを具備している。
【００４９】
[0051]例６は、例４〜５のいずれかのシステムであって、第１及び第２の各電子制御モジュールのプロセッサは、飛行プロセッサ検査インターフェイスと機能的に結合されている、システムを具備している。
【００５０】
[0052]例７は、例１〜６のいずれかのシステムであって、第１及び第２のネットワークシリアルインターフェイスはイーサネット接続手段である、システムを具備している。
[0053]例８は、例１〜７のいずれかのシステムであって、第１及び第２の電子制御モジュールは、振動及び衝撃から保護する役割を果たす保護材料で被装されている、システムを具備している。
【００５１】
[0054]例９は、例１〜８のいずれかのシステムであって、飛行制御部は、飛行体の発射前に必要とされたときに、非飛行検査部への電力印加を制御するように構成されるものである、システムを具備している。
【００５２】
[0055]例１０は、例１〜９のいずれかのシステムであって、第１及び第２の電子制御モジュールは、システム外部からディスクリート信号を受信するように構成されるものである、システムを具備している。
【００５３】
[0056]例１１は、例１〜１０のいずれかのシステムであって、非飛行検査部は、打ち上げロケットの飛行中は電源が落とされるように構成されるものである、システムを具備している。
【００５４】
[0057]例１２は、例１〜１１のいずれかのシステムであって、第１及び第２の電子制御モジュールは、飛行制御部から選択信号及び制御信号を受信するように構成されるものである、システムを具備している。
【００５５】
[0058]例１３は、例１〜１２のいずれかのシステムであって、第１及び第２の電子制御モジュールは、飛行制御部に割り込み信号を送出するように構成されるものである、システムを具備している。
【００５６】
[0059]例１４は、例１〜１３のいずれかのシステムであって、第１及び第２の電子制御モジュールは、共有データ、制御、アドレス、シミュレーションデータ、飛行プロセッサ検査インターフェイスデータ、及びリセットを含む複数の信号を送受信するように構成されるものである、システムを具備している。
【００５７】
[0060]例１５は、打ち上げロケットを検査するための方法を含んでいる。本方法は、打ち上げロケットの飛行制御部に機能的に結合された非飛行検査部であって、飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にある第１の電子制御モジュールと、飛行エレクトロニクスと機能的交信状態にあり、その第１の電子制御モジュールに関して冗長性を提供する第２の電子制御モジュールとを備えた非飛行検査部を提供するステップと、第１の電子制御モジュールに通信可能に結合される第１のネットワークシリアルインターフェイスを提供するステップと、第２の電子制御モジュールに通信可能に結合される第２のネットワークシリアルインターフェイスを提供するステップと、所与の時間点において、第１及び第２の電子制御モジュールのうちの一方の電子制御モジュールを選択して、飛行制御部にデータを送出するステップと、選択された電子制御モジュールで非飛行ハードウェア異常が起こると、他方の電子制御モジュールを選択して、飛行制御部にデータを送出するステップと、を含んでいる。
【００５８】
[0061]例１６は、例１５の方法であって、第１及び第２のネットワークシリアルインターフェイスは高速市販媒体に接続されている、方法を含んでいる。
[0062]例１７は、例１５〜１６のいずれかの方法であって、第１及び第２のネットワークシリアルインターフェイスはイーサネットネットワークに接続されている、方法を含んでいる。
【００５９】
[0063]例１８は、例１５〜１７のいずれかの方法であって、飛行制御部は、飛行体の発射前に必要とされたときに、非飛行検査部への電力印加を制御するものである、方法を含んでいる。
【００６０】
[0064]例１９は、例１５〜１８のいずれかの方法であって、第１及び第２の電子制御モジュールは、地上支援設備からディスクリート信号を受信するものである、方法を含んでいる。
【００６１】
[0065]例２０は、例１５〜１９のいずれかの方法であって、打ち上げロケットの飛行中は非飛行検査部の電源を落とすステップを更に内包して成る方法を含んでいる。
[0066]本発明は、本発明の必須の性質から逸脱することなく、他の形態で具現化することができる。説明した実施形態は、あらゆる点で例示的であるとして把握されるべきであり、限定的であるとして把握されるべきではない。したがって、本発明は、請求項及びその均等物によってのみ限定されるものとする。
【符号の説明】
【００６２】
１２０  飛行制御部
１５０  割り込み信号
１５２  割り込み信号
１５４  選択及び制御
１５６  選択及び制御
１６０  ディスクリート
１６２  ディスクリート
２０２  プロセッサ
２０４  不揮発性メモリ記憶装置
２０６  デュアルポートＳＲＡＭ
２０８  オペレーティングメモリ
２１０  市販シリアルインターフェイス
２１２  高速シリアル
２１４  高速ネットワーク接続手段
２１６  発振器の水晶振動子
２１８  コンフィギュレーション
２２０  飛行プロセッサ検査インターフェイス
２２２  市販検査及びデバッグインターフェイス
【図１】
2014058302.tif 000003
【図２】
2014058302.tif 000004
【外国語明細書】
2014058302000001.pdf