(57)【要約】【課題】航空機用電子機器の数の増大を抑制しつつ、安全性を適切に担保する。【解決手段】航空機は、複数の制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃと、複数の制御対象それぞれと専用の信号線１５２で接続され、信号線を通じて制御対象を制御する航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、を備え、制御対象および航空機用電子機器は、それぞれ、電力線１５４を通じて通信を行うＰＬＣ通信部１４０を有し、任意の航空機用電子機器に異常が生じた場合、任意の航空機用電子機器に制御されていた制御対象を、電力線を通じて他の航空機用電子機器１２０ｄに制御させる制御切換部を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御対象と、
前記複数の制御対象それぞれと専用の信号線で接続され、前記信号線を通じて前記制御対象を制御する航空機用電子機器と、
を備え、
前記制御対象および前記航空機用電子機器は、それぞれ、電力線を通じて通信を行うＰＬＣ通信部を有し、
任意の航空機用電子機器に異常が生じた場合、前記任意の航空機用電子機器に制御されていた制御対象を、電力線を通じて他の航空機用電子機器に制御させる制御切換部を備える航空機。
【請求項２】
前記他の航空機用電子機器は、前記制御対象と前記信号線によっては接続されていない航空機用電子機器である請求項１に記載の航空機。
【請求項３】
前記他の航空機用電子機器は、異常が検出される前から、前記任意の航空機用電子機器に接続された制御対象とは異なる制御対象を制御している請求項１または２に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用電子機器（アビオニクス）を搭載した航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機は、空間移動の自由度が高く、移動速度も高いので、飛行時の安全性には特に配慮が必要である。例えば、飛行時に、エンジン等を個々に制御する航空機用電子機器（アビオニクス）が故障したとしても飛行を継続しなければならない。したがって、航空機用電子機器が故障した場合に備え、その代わりとなる他の航空機用電子機器を待機させておき、故障判断後、直ちに、他の航空機用電子機器への切り換えが必要となる。
【０００３】
例えば、航空機を制御する飛行制御システムにおいて複数のコントローラを準備し、１のコントローラによる主制御信号が有効でなければ、他のコントローラによるバックアップ制御信号に切り換える技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５２３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、エンジン等の制御対象に対し、それぞれ、冗長的に複数の航空機用電子機器を準備しさえすれば、１の航空機用電子機器に故障が生じたとしても、待機させている他の航空機用電子機器によって継続して制御対象を制御することができる。しかし、飛行に必要な数多くの制御対象全てに対し、それぞれ複数の航空機用電子機器を準備するとなると、コスト、占有体積、および、機体重量が増大することとなる。
【０００６】
また、制御対象と複数の航空機用電子機器とを全て信号線で接続すると、その取り回しが複雑になるのみならず、故障時における航空機用電子機器同士の信号線の切換も煩雑となる。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、航空機用電子機器の数の増大を抑制しつつ、安全性を適切に担保することが可能な航空機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の航空機は、複数の制御対象と、複数の制御対象それぞれと専用の信号線で接続され、信号線を通じて制御対象を制御する航空機用電子機器と、を備え、制御対象および航空機用電子機器は、それぞれ、電力線を通じて通信を行うＰＬＣ通信部を有し、任意の航空機用電子機器に異常が生じた場合、任意の航空機用電子機器に制御されていた制御対象を、電力線を通じて他の航空機用電子機器に制御させる制御切換部を備える。
【０００９】
他の航空機用電子機器は、制御対象と信号線によっては接続されていない航空機用電子機器であってもよい。
【００１０】
他の航空機用電子機器は、異常が検出される前から、任意の航空機用電子機器に接続された制御対象とは異なる制御対象を制御していてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、航空機用電子機器の数の増大を抑制しつつ、安全性を適切に担保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】航空機の概略的な構成を説明するための説明図である。
【図２】航空機用電子機器の冗長性を説明するための説明図である。
【図３】制御切換部の処理を説明するための説明図である。
【図４】制御切換部の処理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
図１は、航空機１の概略的な構成を説明するための説明図である。航空機１は、操縦装置１１０と、飛行制御装置１１２と、飛行状態センサ１１４と、動力機構１１６と、姿勢機構１１８と、航空機用電子機器１２０とを含んで構成される。
【００１５】
操縦装置１１０は、航空機１を操縦するパイロットの操作入力を受け付け、飛行制御装置１１２に伝達する。例えば、操縦装置１１０のうち、ハンドル状に形成された操縦桿が前後に傾倒されると、その実操作量が飛行制御装置１１２に伝達され、最終的に姿勢機構１１８を通じて機体の姿勢が変化する。
【００１６】
飛行制御装置１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、航空機用電子機器１２０を通じて航空機１を飛行させるとともに、航空機１全体を管理および制御する。また、飛行制御装置１１２は、後述するように、プログラムと協働して、異常検出部１３０、制御切換部１３２としても機能する。かかる機能部については後程詳述する。
【００１７】
飛行状態センサ１１４は、航空機１の外部および内部に設けられ、それぞれ、飛行位置（経度、緯度、高度を含む）、機体速度、機体姿勢（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）、機体が受ける風向、風速、機体周囲の気圧、温度、湿度等、現在の飛行状態を検出する。
【００１８】
動力機構１１６は、推進力を得る内燃機関（例えば、ジェットエンジンやレシプロエンジン）で構成され、推進力により、機体に固定されている固定翼周りに揚力を生じさせることで、機体が大気中に浮上した状態を維持する。ただし、揚力を生じさせる機構はかかる場合に限らず、機体は、回転可能に設けられた回転翼（ローター）により揚力を得たり、推進力を得ることも可能である。
【００１９】
姿勢機構１１８は、航空機１の補助翼や昇降舵を変位させるアクチュエータで構成され、補助翼や昇降舵を通じてバンク角（ロール角）、機首角（ピッチ角）等を調整することで、飛行方位（ヨー角）、高度、飛行速度を変化させることもできる（飛行制御）。
【００２０】
航空機用電子機器（アビオニクス）１２０は、複数存在し、それぞれ、飛行状態センサ１１４、動力機構１１６、姿勢機構１１８といった複数の制御対象に対応するように設けられる。例えば、飛行状態センサ１１４に対応する航空機用電子機器１２０は、飛行状態センサ１１４が飛行状態を検出できるように個別に制御し、飛行状態センサ１１４が取得した飛行状態を飛行制御装置１１２が把握できる態様で伝達する。また、動力機構１１６に対応する航空機用電子機器１２０は、飛行制御装置１１２から受信した指令に従い、航空機１の推進力を適切に維持できるよう動力機構１１６を個別に制御する。また、姿勢機構１１８に対応する航空機用電子機器１２０は、飛行制御装置１１２から受信した指令に従い、航空機１の姿勢を適切に維持できるよう姿勢機構１１８を個別に制御する。
【００２１】
このように、航空機用電子機器１２０は、それぞれ、飛行状態センサ１１４、動力機構１１６、姿勢機構１１８といった制御対象を直接かつ個々に制御する重要な機器である。したがって、航空機１では、航空機用電子機器１２０が万が一故障した場合に備え、その代わりとなる他の航空機用電子機器１２０を待機させておき、故障と判断した後、直ちに、他の航空機用電子機器１２０への切換を実行する。しかし、このような制御対象に対し、それぞれ、複数の航空機用電子機器１２０を準備するとなると、コスト、占有体積、および、機体重量が増大する。また、制御対象と複数の航空機用電子機器とをそれぞれ単に信号線で接続するだけでは、その取り回しが複雑になるのみならず、故障時における航空機用電子機器同士の信号線の切換も煩雑となる。そこで、本実施形態は、航空機用電子機器１２０の数の増大を抑制しつつ、航空機の安全性を適切に担保することを目的としている。
【００２２】
図２は、航空機用電子機器１２０の冗長性を説明するための説明図である。ここでは、説明の便宜上、複数の制御対象のうち、飛行状態センサ１１４であるＩＭＵ、動力機構１１６であるエンジン、姿勢機構１１８であるアクチュエータの３つの制御対象を例に挙げ、その順に制御対象１５０ａ、制御対象１５０ｂ、制御対象１５０ｃとして説明する。
【００２３】
図２では、ＩＭＵ、エンジン、アクチュエータの３つの制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃそれぞれに対応して航空機用電子機器１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）が配置されている。そして、各制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃは、それぞれ、航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、図２中一点鎖線で示す専用の信号線１５２で接続されている。各航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、かかる信号線１５２を通じて制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃを制御する。
【００２４】
また、各制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃおよび各航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃには、図２中破線で示す共通の電力線１５４を通じて、その動作を担う電力が供給されている。したがって、各制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃおよび各航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは電力線１５４を通じて全て電気的に繋がっていると言える。
【００２５】
さらに、各制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃおよび各航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、当該電力線１５４を通じて電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communication、以下、単にＰＬＣという）を行うＰＬＣ通信部１４０を有している。なお、ＰＬＣ通信部１４０は、モデムとして機能し、他のＰＬＣ通信部１４０とのデータの送受信を担う。ここでＰＬＣとは、電力線を通信回線として利用し、例えば、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ方式）やスペクトラム拡散変調方式（ＳＳ方式）等の変調方式により、電力に通信信号を重畳して情報を伝達する技術である。ここでの電力としては、直流（ＤＣ）および交流（ＡＣ）のいずれもを対象としている。かかるＰＬＣの接続態様については、既存の様々な技術を採用可能なので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００２６】
また、ここでは、各航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに加え、予備（バックアップ）的な航空機用電子機器１２０ｄも電力線１５４に接続されており、航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ同様、ＰＬＣ通信部１４０を有している。ただし、当該航空機用電子機器１２０ｄは、信号線１５２によっては制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃのいずれとも接続されていない。すなわち、航空機用電子機器１２０ｄは、電力線１５４のみによって制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃと接続されている。
【００２７】
飛行制御装置１１２の異常検出部１３０は、常時、航空機用電子機器１２０を監視し、航空機用電子機器１２０の異常を検出する。３つの航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのうちのいずれか１つ、例えば、制御対象１５０ａと信号線１５２で接続されている航空機用電子機器１２０ａに異常が生じた場合、異常検出部１３０は、その異常を検出する。そして、飛行制御装置１１２の制御切換部１３２は、異常が生じた航空機用電子機器１２０ａを、予備的な航空機用電子機器１２０ｄに切り換える。
【００２８】
図３は、制御切換部１３２の処理を説明するための説明図である。ここでは、制御対象１５０ａが航空機用電子機器１２０ａと、制御対象１５０ｂが航空機用電子機器１２０ｂと、制御対象１５０ｃが航空機用電子機器１２０ｃと、図３中実線で示すように、信号線１５２を通じて通信接続を確立していたとする。
【００２９】
異常検出部１３０が航空機用電子機器１２０ａの異常を検出すると、制御切換部１３２は、図３（ａ）のように、いずれの制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃとも信号線１５２によっては接続されていない航空機用電子機器１２０ｄを、電力線１５４を通じて制御対象１５０ａと通信接続させる。このとき、制御対象１５０ａは、図３（ａ）中、実線で示すように、信号線１５２を通じて航空機用電子機器１２０ａと通信接続され、電力線１５４を通じて航空機用電子機器１２０ｄと通信接続されている。
【００３０】
そして、制御切換部１３２は、図３（ｂ）のように、制御対象１５０ａの制御を、航空機用電子機器１２０ａから航空機用電子機器１２０ｄに切り換える。すなわち、航空機用電子機器１２０ａに制御させていた制御対象１５０ａを、電力線１５４を通じて航空機用電子機器１２０ｄに制御させる。
【００３１】
したがって、航空機用電子機器１２０ｄは、いずれの制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃとも信号線１５２によっては接続されていないものの、いずれの制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃも制御できるように、全てのプログラム（アプリケーション）が保持されている。なお、ここでは、プログラムが予め保持されているとしたが、制御する制御対象が決定してから、その制御対象に関してのプログラムのみをダウンロードするとしてもよい。
【００３２】
なお、ここでは、ＰＬＣを通じ、以下のように、各機器（制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃや航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ等）同士の時間的な同時性を実現する。例えば、ＰＬＣによる通信タイミングをスケジュール化して、各機器間の通信接続を行う。具体的に、管理者となる１の機器を決定し、その管理機器からデータに加え同期信号を送信し、各機器のデータ送受信時間を同期させる。また、データの送受信について、管理装置のコマンドに対してのみ、各機器は通信することが可能とすることで機器間を同期させることができる。このとき、当然ながら、管理機器も各機器と通信することができる。
【００３３】
このようにデータの同期をとることで、飛行に必要な情報の把握、各機器での処理結果の出力等、情報の同時性を確保することが可能となる。
【００３４】
ここでは、冗長性の担保のための予備的な航空機用電子機器１２０ｄが、電力の供給を受ける上で接続を必須とする電力線１５４を通じて、制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃに接続されている。したがって、航空機用電子機器１２０ｄは、各制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃと個別に信号線１５２を設ける必要がない。したがって、航空機用電子機器１２０ｄを追加したとしても、その取り回しが複雑になることはない。
【００３５】
また、ここでは、制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃが、信号線１５２と電力線１５４との少なくとも２つの通信経路を有している。そうすると、信号線１５２を通じて通信接続されている航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが故障したとしても、その信号線１５２を切断することなく、電力線１５４を通じて新たな航空機用電子機器１２０ｄと通信接続を確立することができる。したがって、航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが故障したとしても、別途、専用の切換装置を用いることなく、容易に、航空機用電子機器１２０ｄに切り換えることが可能となる。
【００３６】
また、ここでは、複数の航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに対し、それぞれ、予備的な航空機用電子機器を準備する必要がなく、電力線１５４を通じて、少数（例えば、ここでは１）の航空機用電子機器１２０ｄを準備すれば足りるので、航空機用電子機器１２０の数の増大を抑制することが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのいずれかが故障した場合であっても、電力線１５４に接続された予備的な航空機用電子機器１２０ｄが健全な状態で存在する限り、その予備的な航空機用電子機器１２０ｄに切り換えることで、継続して制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃを制御することができる。しかし、切り換えた後に、その予備的な航空機用電子機器１２０ｄが故障してしまうことがないとは限らない。この場合、残された航空機用電子機器１２０によって制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの制御を継続する。
【００３８】
図４は、制御切換部１３２の処理を説明するための説明図である。ここでは、図３を用いて説明したように、航空機用電子機器１２０ａの異常が検出されたことで、制御対象１５０ａの制御を航空機用電子機器１２０ｄに切り換えた後、さらに、異常検出部１３０が航空機用電子機器１２０ｄの異常を検出したとする。
【００３９】
このとき、制御切換部１３２は、いずれの制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃとも信号線１５２によっては接続されていない航空機用電子機器１２０が、まだ、制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃを制御せずに残っているか否か判定する。そして、航空機用電子機器１２０が残っていれば、図３同様、制御対象１５０ａを、電力線１５４を通じて、その残っている航空機用電子機器１２０に制御させる。
【００４０】
また、航空機用電子機器１２０が残っていなければ、制御切換部１３２は、図４（ａ）のように、異常が検出される前から、既に他の制御対象１５０ｂ、１５０ｃを制御している航空機用電子機器１２０ｂ、１２０ｃのうち、処理能力に余裕のある航空機用電子機器１２０ｂを決定し、航空機用電子機器１２０ｂと、制御対象１５０ａとを、電力線１５４を通じて通信接続させる。
【００４１】
このとき、制御対象１５０ａは、電力線１５４を通じて航空機用電子機器１２０ｄに通信接続され、電力線１５４を通じて航空機用電子機器１２０ｂに接続されている。また、制御対象１５０ｂは、信号線１５２を通じて航空機用電子機器１２０ｂに通信接続されている。視点を変えると、航空機用電子機器１２０ｂは、信号線１５２を通じて制御対象１５０ｂと通信接続され、電力線１５４を通じて制御対象１５０ａと通信接続されている。
【００４２】
そして、制御切換部１３２は、図４（ｂ）のように、制御対象１５０ａの制御を行う機器を、航空機用電子機器１２０ｄから航空機用電子機器１２０ｂに切り換える。すなわち、航空機用電子機器１２０ｄに通信接続された制御対象１５０ａを、電力線１５４を通じて航空機用電子機器１２０ｂに制御させる。
【００４３】
ただし、航空機用電子機器１２０ｂは、本来、制御対象１５０ｂを適切に制御できるように設計されており、制御対象１５０ａを制御するプログラムを適用したとしても、その処理能力によっては、制御対象１５０ａおよび制御対象１５０ｂをいずれも適切に制御できない場合がある。この場合、制御対象１５０ａおよび制御対象１５０ｂに必要な機能を、安全に飛行するのに要する最低限の機能に限定するとしてもよい。また、制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃに優先順位を設け、優先順位の低い機能を制限し、優先順位の高い機能を優先して実行するとしてもよい。こうして、１の航空機用電子機器１２０で複数の制御対象を制御しつつ、航空機１の安全性を確保することが可能となる。
【００４４】
また、ここでも、図３同様、複数の制御対象を制御可能な航空機用電子機器１２０ｂは、電力の供給を受ける上で接続を要する電力線１５４を通じて制御対象１５０ａ、１５０ｃに接続されている。したがって、航空機用電子機器１２０ｂは、制御対象１５０ａ、１５０ｃと個別に信号線１５２を設ける必要がない。
【００４５】
また、ここでは、制御対象１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃが、電力線１５４を通じて、航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの全てに接続されている。そうすると、航空機用電子機器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄのいずれかが故障したとしても、電力線１５４を通じて新たな航空機用電子機器１２０と通信接続を確立することができる。
【００４６】
なお、ここでは、健全な状態で、図２のように、制御対象と航空機用電子機器１２０とが１対１に対応する例を挙げているが、航空機用電子機器１２０の処理能力が高い場合、１の航空機用電子機器１２０が、最初から複数の制御対象を制御している場合もある。
【００４７】
また、コンピュータを、航空機１の各制御装置として機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、航空機用電子機器を搭載した航空機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  航空機
１１４  飛行状態センサ（制御対象）
１１６  動力機構（制御対象）
１１８  姿勢機構（制御対象）
１２０  航空機用電子機器
１３２  制御切換部
１４０  ＰＬＣ通信部
１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ  制御対象
１５２  信号線
１５４  電力線
【図１】
2019179964.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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