(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機の燃料タンク内の燃料の量を測定する無線センサシステム用のセンサデータの生成方法を提供する。【解決手段】所定数の無線電力信号２１６は、センサユニット群２１２に送信される。所定数の無線データ収集信号２１８は、所定数の無線電力信号２１６が、センサユニット群２１２に送信された後、センサユニット群２１２に送信される。所定数の無線応答信号２２０内のセンサデータ２０４は、センサユニット群２１２から受信される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信し、前記所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信し、前記センサユニット群からの所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成されたセンサ制御部、を含む装置。
【請求項２】
センサ制御部の制御下で、センサユニット群に所定数の無線電力信号と所定数の無線データ収集信号を送信し、前記センサユニット群から送信される所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成された無線システム、を更に含む、請求項１の装置。
【請求項３】
無線システムは、
アンテナ群と、
前記アンテナ群を使用して、センサユニット群に、所定数の無線電力信号と所定数の無線データ収集信号を送信し、前記アンテナ群を使用して、センサユニット群から送信されるセンサデータを受信するように構成された送受信器システムと、を含む、請求項２の装置。
【請求項４】
送受信器システムは、
アンテナ群に接続された送受信器ユニット群を含む、請求項３の装置。
【請求項５】
無線システムは、更に、
送受信器ユニット群に接続され、前記送受信器ユニット群からセンサデータを受信し、センサ制御部に前記センサデータを送信するように構成されたルータシステムを含む、請求項４の装置。
【請求項６】
ルータシステムは、更に、センサ制御部にセンサデータを送信する前に、前記センサデータを処理するように構成されている、請求項５の装置。
【請求項７】
前記所定数の無線電力信号は、センサユニット群を起動し、前記センサユニット群に電力を供給し、前記センサユニット群に、測定を実行させ、測定結果をセンサデータとして保存させるように構成されている、請求項１の装置。
【請求項８】
前記所定数の無線データ収集信号は、前記センサユニット群に、前記センサデータを無線応答信号に含めて送信させるように構成されている、請求項７の装置。
【請求項９】
前記所定数の無線電力信号は、単一の無線電力信号と、複数の連続的な無線電力信号の一方から選択される、請求項１の装置。
【請求項１０】
前記センサユニット群内のセンサユニットは、
センサと、
前記センサに物理的に接続され、無線信号を送受信するように構成されたアンテナシステムと、
受信した無線信号からエネルギを抽出するように構成されたエネルギ捕獲装置と、
前記センサを制御して、測定の実行、センサデータとしての測定結果の保存、及び無線信号に含めの前記センサデータを送信を行わせるように構成された制御部と、を含む、請求項１の装置。
【請求項１１】
前記センサが、容量プローブと温度プローブの一方から選択される、請求項１０の装置。
【請求項１２】
前記センサユニット群が、移動プラットホーム、静止プラットホーム、地上構造、水上構造、宇宙空間構造、航空機、水上艦、戦車、運搬車、列車、宇宙船、宇宙基地、衛星、潜水艦、自動車、発電所、家屋、製造施設、建物、精製所、薬品格納ユニット、燃料タンク、客室、及び翼の一つから選択された場所に配置される、請求項１の装置。
【請求項１３】
センサデータの生成方法であって、
センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信し、
前記所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信し、
前記センサユニット群からの所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信する、ことを含む、方法。
【請求項１４】
前記所定数の無線電力信号を受信したとき、前記センサユニット群内のセンサユニットの制御部を起動し、
前記所定数の無線電力信号から抽出したエネルギを使用して、測定を実行し、
測定結果をセンサデータとして保存する、ことを更に含む、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記複数の無線収集信号を受信したとき、無線信号に含めてセンサデータを送信すること、を更に含む、請求項１４の方法。
【請求項１６】
前記所定数の無線電力信号を前記センサユニット群に送信した後、前記センサユニット群に前記所定数の無線データ収集信号を送信することが、
前記センサユニット群内のセンサユニット用の識別子を識別し、
前記所定数の無線電力信号を前記センサユニット群に送信した後、前記センサユニット群に前記所定数の無線データ収集信号内の識別子を送信する、ことを含む、請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記センサユニット群内のセンサユニット用の識別子を識別し、前記所定数の無線電力信号を前記センサユニット群に送信した後、前記センサユニット群に前記所定数の無線データ収集信号内の識別子を送信するステップが、前記センサユニット群内の各センサユニットに対して連続的に実行される、請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記所定数の無線電力信号が、単一の無線電力信号と、複数の連続的な無線電力信号の一方から選択される、請求項１３の方法。
【請求項１９】
センサユニット群が、移動プラットホーム、静止プラットホーム、地上構造、水上構造、宇宙空間構造、航空機、水上艦、戦車、運搬車、列車、宇宙船、宇宙基地、衛星、潜水艦、自動車、発電所、家屋、製造施設、建物、精製所、薬品格納ユニット、燃料タンク、客室、及び翼の一つから選択された場所に配置される、請求項１３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、一般に航空機、特に、航空機内のセンサシステムに関する。さらにより詳細には、本開示内容は、航空機の燃料タンク内の燃料の量を測定する無線センサシステム用の方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の動作中、前記航空機及び前記航空機の周りの環境について、様々な種類の情報が識別される。この情報は、例えば、対気速度、キャビン温度、航空機の外側の温度、湿度、大気圧、燃料レベル、エンジン温度、制御面の構成、及び他の適切な種類の情報を含んでいてもよい。これらの情報は、航空機内のセンサシステムを使用して識別できる。
【０００３】
現在、センサは、配線及びケーブルを介して他の装置に接続されることが多い。例えば、配線は、航空機の翼内に配置できる。これらの配線は、航空機の機体内に配置したセンサシステムの部分から、燃料タンク内、又は航空機の翼内の他の場所内のセンサまで延びることになる。追加的に、燃料タンク又は翼内に他の装置を配置し、測定及びセンサデータの生成を促進できる。
【０００４】
航空機の製造中、配線の経路指定は、燃料タンク内にセンサを設置するのに余分の時間がかかることがある。追加的に、配線及び前記配線に関連した他の装置を使用することも、航空機に追加の重量をもたらすことがある。例えば、環境効果から発生する可能性があるアーク又は放電を低減するために、必要な配線の経路指定や分離を実現するために、追加の構造が必要とされることがある。これらの環境効果は、落雷又は静電気等の電磁事象を含むものである。
【０００５】
更に、配線を使用することは、燃料タンク内のセンサまで配線を経路指定するために、前記燃料タンク内に開口部を形成することが必要となる場合がある。これらの開口部の形成及び配置は、航空機の燃料タンク内にセンサを設置する際に余分の時間と費用がかかる可能性がある。その結果、これらの部品設置に含まれる時間と費用の増大が、航空機の製造時間を、余分に増大させる可能性がある。追加的に、航空機のコストも、余分に大きくなる可能性がある。
【０００６】
更に、配線及びその配線用の開口部のために、航空機の使用中に余分の保守が必要となる。例えば、開口部のシール及び配線の状態について、追加の検査が必要となる可能性がある。また、配線及びシールは、航空機の寿命の間、時々、交換を必要とする可能性がある。その結果、保守の時間及びコストも、余分に大きくなる可能性がある。
【０００７】
従って、上述した問題の少なくとも一部、及び他の可能性のある問題を考慮した方法及び装置を提供することが望まれる。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態では、装置は、センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信するように構成されたセンサ制御部を含んでいる。センサ制御部は更に、所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信するように構成されている。センサ制御部は更に、センサユニット群からの所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成されている。
【０００９】
別の実施形態では、航空機燃料センサシステムは、センサユニット群、無線システム、及びセンサ制御部を含んでいる。センサユニット群は、航空機の燃料タンク内に配置される。無線システムは、センサ制御部の制御下で、センサユニット群に所定数の無線電力信号及び所定数の無線データ収集信号を送信し、センサユニット群から送信された所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成されている。センサ制御部は、無線システムが、センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信するように構成されている。センサ制御部は更に、所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、無線システムが、センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信するように構成されている。センサ制御部は更に、無線システムからの所定数の無線応答信号内に無線送信されたセンサデータを受信するように構成されている。
【００１０】
更に別の実施形態では、センサシステムは、センサ、アンテナシステム、エネルギ捕獲装置、及び制御部を含んでいる。アンテナシステムは、センサに物理的に接続されている。アンテナシステムは、無線信号を送受信するように構成されている。エネルギ捕獲装置は、受信した無線信号からエネルギを抽出するように構成されている。制御部は、センサを制御し、測定の実行、センサデータとしての測定結果の保存、及び無線信号に含めてのセンサデータの送信を行うように構成されている。
【００１１】
別の実施形態では、センサデータを生成する方法が提示されている。所定数の無線電力信号は、センサユニット群に送信される。所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、所定数の無線データ収集信号が、前記センサユニット群に送信される。所定数の無線応答信号内のセンサデータが、センサユニット群から受信される。
【００１２】
更に別の実施形態では、センサデータの生成方法が提示されている。所定数の無線電力信号は、センサユニットにおいて受信される。所定数の無線電力信号が受信された後、センサユニットにおけるセンサを使用して所定回数の測定が実行される。所定回数の測定結果は、センサデータとして保存される。センサデータは、所定数の無線データ収集信号が受信されたとき、複数の無線センサデータ信号として送信される。
【００１３】
更に、本開示内容は、以下の付記に従う実施形態を含んでいる。
【００１４】
付記１．センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信し、前記所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信し、前記センサユニット群からの所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成されたセンサ制御部、を含む装置。
【００１５】
付記２．前記センサ制御部の制御下で、前記センサユニット群に前記所定数の無線電力信号と前記所定数の無線データ収集信号を送信し、前記センサユニット群に送信される前記所定数の無線応答信号に含まれる前記センサデータを受信するように構成された無線システム、を更に含む、付記１の装置。
【００１６】
付記３．前記無線システムが、
アンテナ群と、
前記アンテナ群を使用して、前記センサユニット群に、前記所定数の無線電力信号と前記所定数の無線データ収集信号を送信し、前記アンテナ群を使用して、前記センサユニット群からセンサデータを受信するように構成された送受信器システムと、を含む、付記２の装置。
【００１７】
付記４．前記送受信器システムが、
前記アンテナ群に接続された送受信器ユニット群、を含む、付記３の装置。
【００１８】
付記５．前記無線システムが更に、
前記送受信器ユニット群に接続され、前記送受信器ユニット群からセンサデータを受信し、前記センサ制御部に前記センサデータを送信するように構成されたルータシステム、を含む、付記４の装置。
【００１９】
付記６．前記ルータシステムが更に、前記センサ制御部に前記センサデータを送信する前に、前記センサデータを処理するように構成されている、付記５の装置。
【００２０】
付記７．前記所定数の無線電力信号が、前記センサユニット群を起動し、前記センサユニット群に電力を供給し、前記センサユニット群に、測定を実行させて、測定結果をセンサデータとして保存させるように構成されている、付記１の装置。
【００２１】
付記８．前記所定数の無線データ収集信号が、前記センサユニット群に、前記無線応答信号に含まれるセンサデータを送信させるように構成されている、付記７の装置。
【００２２】
付記９．前記所定数の無線電力信号が、単一の無線電力信号と、複数の連続無線電力信号の一方から選択される、付記１の装置。
【００２３】
付記１０．前記センサユニット群内のセンサユニットが、
センサと、
前記センサに物理的に接続され、無線信号を送受信するように構成されたアンテナシステムと、
受信した前記無線信号からエネルギを抽出するように構成されたエネルギ捕獲装置と、
前記センサを制御し、測定の実行、センサデータとしての測定結果の保存、及び無線信号に含ませての前記センサデータの送信を行わせるように構成された制御部と、を含む、付記１の装置。
【００２４】
付記１１．前記センサが、容量プローブと温度プローブの一方から選択される、付記１０の装置。
【００２５】
付記１２．前記センサユニット群が、移動プラットホーム、静止プラットホーム、地上構造、水上構造、宇宙空間構造、航空機、水上艦、戦車、運搬車、列車、宇宙船、宇宙基地、衛星、潜水艦、自動車、発電所、家屋、製造施設、建物、精製所、薬品格納ユニット、燃料タンク、客室、及び翼、の一つから選択された場所内に配置される、付記１の装置。
【００２６】
付記１３．航空機の燃料タンク内に配置されたセンサユニット群と、
センサ制御部の制御下で、前記センサユニット群に所定数の無線電力信号と所定数の無線データ収集信号を送信し、前記センサユニット群から送信される所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成された無線システムと、を含み、
前記無線システムが、センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信し、前記所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に前記所定数の無線データ収集信号を送信し、前記無線システムから無線送信される前記所定数の無線応答信号に含まれるセンサデータを受信するように、前記センサ制御部が構成されている、航空機燃料センサシステム。
【００２７】
付記１４．前記センサユニット群内のセンサユニットが、
センサと、
前記センサに物理的に接続され、無線信号を送受信するように構成されたアンテナシステムと、
受信した前記無線信号からエネルギを抽出するように構成されたエネルギ捕獲装置と、
センサを制御して、測定の実行、センサデータとしての測定結果の保存、及び無線信号に含めてのセンサデータの送信を行わせるように構成された制御部と、を含む、付記１３の航空機燃料センサシステム。
【００２８】
付記１５．センサと、
前記センサに物理的に接続され、無線信号を送受信するように構成されたアンテナシステムと、
受信した前記無線信号からエネルギを抽出するように構成されたエネルギ捕獲装置と、
前記センサを制御して、測定の実行、センサデータとしての測定結果の保存、及び前記無線信号に含めてのセンサデータの送信を行わせるように構成された制御部と、を含むセンサシステム。
【００２９】
付記１６．前記センサ、アンテナシステム、エネルギ捕獲装置、及び制御部が、前記センサユニットを構成している、付記１５のセンサシステム。
【００３０】
付記１７．前記センサが、第一センサであり、前記センサユニットが更に、第二センサを含む、付記１６のセンサシステム。
【００３１】
付記１８．前記アンテナシステム、エネルギ捕獲装置、又は制御部の少なくとも一つを収容するように構成された遮蔽構造を更に含む、付記１５のセンサシステム。
【００３２】
付記１９．前記遮蔽構造が、前記アンテナシステム用の実質的に乾燥した環境を提供するように構成されている、付記１８のセンサシステム。
【００３３】
付記２０．前記アンテナシステムが、前記センサに接続された複数の単極アンテナ、前記センサに接続された平面基板上に形成されたアンテナアレイ、又は前記センサに接続された可撓性誘電体膜上のアンテナアレイの少なくとも一つを含む、付記１５のセンサシステム。
【００３４】
付記２１．前記センサが、容量プローブ及び温度プローブの一方から選択される、付記１５のセンサシステム。
【００３５】
付記２２．前記センサ、アンテナシステム、エネルギ捕獲装置、及び制御部が、前記センサユニットを構成し、更に、
前記センサユニットに前記所定数の無線電力信号と前記所定数の無線データ収集信号を送信し、前記センサユニットから送信された前記所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信するように構成された無線システムと、
前記無線システムが、前記センサユニットに前記所定数の無線電力信号を送信し、所定数の無線電力信号が、前記センサユニットに送信された後、前記センサユニットに前記所定数の無線データ収集信号を送信し、前記無線システムから無線送信された前記所定数の無線応答信号に含まれるセンサデータを受信するように構成されたセンサ制御部と、を含む、付記１５のセンサシステム。
【００３６】
付記２３．前記センサ、アンテナシステム、エネルギ捕獲装置、及び制御部が、安全規格に適合するように構成されている、付記１５のセンサシステム。
【００３７】
付記２４．前記エネルギ捕獲装置が、温度勾配、振動、又は移動の少なくとも一つからエネルギを生成するように構成されている、付記１５のセンサシステム。
【００３８】
付記２５．センサユニット群にぜ所定数の無線電力信号を送信し、
前記所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信し、
前記センサユニット群からの所定数の無線応答信号内のセンサデータを受信する、ことを含む、センサデータの生成方法。
【００３９】
付記２６．更に、前記所定数の無線電力信号を受信したとき、前記センサユニット群内のセンサユニットの制御部を起動し、
前記所定数の無線電力信号から抽出したエネルギを使用して、測定を行い、
その測定結果をセンサデータとして保存する、ことを含む、付記２５の方法。
【００４０】
付記２７．更に、前記所定数の無線データ収集信号を受信したとき、前記無線信号に含まれる前記センサデータを送信すること、を含む、付記２６の方法。
【００４１】
付記２８．前記所定数の無線電力信号を前記センサユニット群に送信した後、前記センサユニット群に前記所定数の無線データ収集信号を送信することが、
前記センサユニット群内のセンサユニット用の識別子を識別することと、
前記所定数の無線電力信号を前記センサユニット群に送信した後、前記センサユニット群に前記所定数の無線データ収集信号内の識別子を送信することと、を含む、付記２５の方法。
【００４２】
付記２９．前記センサユニット群内のセンサユニット用の識別子を識別し、前記所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号内の識別子を送信するステップが、前記センサユニット群内の各センサユニットに対して連続的に実行される、付記２８の方法。
【００４３】
付記３０．前記所定数の無線電力信号が、単一の無線電力信号と、複数の連続無線電力信号の一方から選択される、付記２５の方法。
【００４４】
付記３１．センサユニット群が、移動プラットホーム、静止プラットホーム、地上構造、水上構造、宇宙空間構造、航空機、水上艦、戦車、運搬車、列車、宇宙船、宇宙基地、衛星、潜水艦、自動車、発電所、家屋、製造施設、建物、精製所、薬品格納ユニット、燃料タンク、客室、及び翼、の一つから選択された場所内に配置される、付記２５の方法。
【００４５】
付記３２．センサユニットにおいて所定数の無線電力信号を受信し、
前記所定数の無線電力信号を受信した後、前記センサユニットにおけるセンサを使用して、所定回数の測定を行い、
前記所定の測定の結果をセンサデータとして保存することと、
所定数の無線データ収集信号を受信したとき、所定数の無線センサデータ信号内のセンサデータを送信する、ことを含む、センサデータの生成方法。
【００４６】
付記３３．前記センサユニットが、センサと、前記センサに物理的に接続され、無線信号を送受信するように構成されたアンテナシステムと、受信した無線信号からエネルギを抽出するように構成されたエネルギ捕獲装置と、前記センサを制御し、測定の実行、測定結果のセンサデータとしての保存、及び無線信号に含ませてのセンサデータの送信を行うように構成された制御部と、を含む、付記３２の方法。
【００４７】
これらの特徴及び機能は、本開示に含まれる様々な実施形態で別個に実現可能であり、更に他の実施形態ではそれらを組み合わせてもよい。更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照しながら理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
本実施形態の特性と考えられる新規な特徴は、添付の請求項に記載されている。しかしながら、本実施形態、並びに好ましい使用形態、その更なる目的及び特徴は、添付の図面を参照しながら、以降の詳細な説明を読めば最も理解されるであろう。
【図１】一実施形態による航空機表す図である。
【図２】一実施形態による監視環境を表すブロック図である。
【図３】一実施形態による無線システムを表すブロック図である。
【図４】一実施形態によるセンサユニットを表すブロック図である。
【図５】一実施形態に従ってセンサデータを生成するために使用されるセンサシステムの状態を表す図である。
【図６】一実施形態によるセンサシステムを表す図である。
【図７】一実施形態による別のセンサシステムを表す概略図である。
【図８】一実施形態による別のセンサシステムを表す概略図である。
【図９】一実施形態による更に別のセンサシステムを表す概略図である。
【図１０】一実施形態によるタイミング図である。
【図１１】一実施形態によるセンサユニットを表すブロック図である。
【図１２】一実施形態による電気回路を表すブロック図である。
【図１３】一実施形態による別の電気回路を表すブロック図である。
【図１４】一実施形態によるセンサユニットを表す図である。
【図１５】一実施形態による別のセンサユニットを表す図である。
【図１６】一実施形態による別のセンサユニットを表す図である。
【図１７】一実施形態による更に別のセンサユニットを表す図である。
【図１８】一実施形態による更に別のセンサユニットを表す図である。
【図１９】一実施形態によるなお別のセンサユニットを表す図である。
【図２０】一実施形態に従ってセンサデータを生成するための処理略を表すフローチャートである。
【図２１】一実施形態に従って無線データ収集信号を送信する処理を表すフローチャートである。
【図２２】一実施形態によるデータ処理システムを表すブロック図である。
【図２３】一実施形態による航空機製造および保守方法を表すブロック図である。
【図２４】一実施形態を実装可能な航空機を表すブロック図である。
【詳細な説明】
【００４９】
本実施形態は、無線センサを使用することで、翼を介して燃料タンク及び航空機まで延びるもの等の、航空機内の配線の使用から生じる問題を低減することを認識し、考慮している。例えば、燃料タンク内のセンサ用の配線の使用を低減する又は不要にすることで、航空機内の重量を低減し、前記航空機の性能を向上させる。例えば、航空機の航続距離、機動性、及び他の種類の性能の向上が生じる。更に、航空機用の燃料タンク内のセンサの設置に必要な時間を低減することもできる。
【００５０】
本実施形態は、現在、燃料タンク内で使用される無線センサは、容量プローブの形態を取ることもできることを認識し、考慮している。容量プローブは、燃料タンク内の燃料のレベルを測定できる。
【００５１】
本実施形態は、センサデータを生成する方法及び装置を提供する。例えば、装置は、センサ制御部を含んでいてもよい。センサ制御部は、センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信するように構成されている。無線制御部は、所定数の無線電力信号が、センサユニット群に送信された後、前記センサユニット群に所定数の無線データ収集信号を送信するように構成されている。更に、センサ制御部は、センサユニット群からの所定数の無線応答信号内で無線送信されたセンサデータを受信するように構成されている。
【００５２】
ここで図面、特に、図１は、一実施形態に係る航空機の概略を示す。この実施形態では、航空機１００は、本体１０６に取り付けられた翼１０２と翼１０４を備えている。航空機１００は、翼１０２に取り付けられたエンジン１０８と、翼１０４に取り付けられたエンジン１１０と、を含んでいる。
【００５３】
本体１０６は、機首領域１１２と尾部領域１１４を備えている。水平安定板１１６、水平安定板１１８、及び垂直安定板１２０は、本体１０６の尾部領域１１４に取り付けられている。
【００５４】
航空機１００は、センサシステムが、一実施形態に従って実装される航空機の一例である。この実施形態では、センサシステムを航空機１００内に実装し、少なくとも一つの航空機１００、又は航空機１００の周りの環境を監視できる。
【００５５】
本明細書で使用される場合、語句「少なくとも一つ」は、品目のリストと共に使用されるとき、一つ以上の列挙された品目の異なる組合せであってもよく、リスト内の各品目の一つだけが必要とされてもよいことを意味する。例えば、「品目Ａ、品目Ｂ、又は品目Ｃの少なくとも一つ」は、限定的でなく、品目Ａ単独、品目Ａ及び品目Ｂの組合せ、又は品目Ｂ単独を含んでいてもよい。この例は更に、品目Ａ、品目Ｂ及び品目Ｃの組合せ、又は品目Ｂ及び品目Ｃの組合せを含んでいてもよい。もちろん、これらの品目の任意の組合せが存在できる。他の例では、「少なくとも一つ」は、例えば、限定的でなく、二つの品目Ａ、一つの品目Ｂ、及び十個の品目Ｃ、四つの品目Ｂと七つの品目Ｃ、及び他の適切な組合せであってもよい。品目は、特定の対象、物、又は分類であってもよい。言い換えると、「少なくとも一つ」は、リストから任意の組合せ及び任意の数の品目を含むことができ、リスト内の全ての品目を必要としなくてもよい。
【００５６】
この実施形態では、燃料タンク１２４と燃料タンク１２６は、センサシステムによって監視可能な航空機１００の部品の例である。特に、センサシステムは、燃料レベル、及び燃料タンク１２４と燃料タンク１２６についての他の情報を監視できる。このように、センサシステムは、この実施形態では航空機燃料センサシステムであってもよい。
【００５７】
ここで図２を参照すると、監視環境のブロック図の概略が、一実施形態に従って示されている。この実施形態では、監視環境２００は、航空機２０６についてのセンサデータ２０４を生成するように構成されたセンサシステム２０２を含んでいる。ブロック形態で示した航空機２０６の一例は、図１の航空機１００である。
【００５８】
図示のように、センサシステム２０２は、航空機２０６に物理的に関連付けられている。一つの部品が、他の部品に「物理的に関連付け」られるとは、図示の例における物理的関連付けをいう。例えば、センサシステム２０２等の第一部品は、第二部品に固定する、第二部品に結合する、第二部品に取り付ける、第二部品に溶接する、第二部品に締め付ける、及び／又はいくつかの他の適切な形態で第二部品に接続することによって、航空機２０６等の第二部品に物理的に関連付けられると看做せる。更に、第一部品は、第三部品を使用して、第二部品に接続する場合も含む。更に、第一部品は、第二部品の一部、第二部品の拡張部、又は両方として形成されることによって、前記第二部品と物理的に関連付けられると見做してもよい。
【００５９】
本実施形態では、センサシステム２０２は、センサデータ２０４を生成するために使用される複数の部品を含んでいる。図示のように、センサシステム２０２は、センサ制御部２０８、無線システム２１０、及びセンサユニット２１２を含んでいる。
【００６０】
センサ制御部２０８は、センサユニット２１２によって、センサデータ２０４の生成を制御するように構成されている。図示のように、センサ制御部２０８は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組合せとして実現できる。ソフトウェアを使用する場合、センサ制御部２０８によって実行される動作は、プロセッサユニットで実行するように構成されたプログラムコードにて実現できる。ファームウェアを使用する場合、センサ制御部２０８によって実行される動作は、永続メモリ上に保存されたプログラムコード及びデータにより、プロセッサユニットを介して実現できる。ハードウェアを使用する場合、ハードウェアは、センサ制御部２０８内で動作を実行するように動作する回路を含んでいてもよい。
【００６１】
本実施形態では、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理素子、又は複数の動作を実行するように構成された、いくつかの他の適切な種類のハードウェアの形態をとってもよい。プログラム可能な論理素子の場合、当該素子は、複数の動作を実行するように構成できる。前記素子は、複数の動作を実行するように、後で再設定してもよいし、永久的に設定されたものでもよい。プログラム可能な論理素子の例は、例えば、プログラム可能な論理アレイ、プログラム可能なアレイ論理部、フィールドプログラム可能な論理アレイ、フィールドプログラム可能なゲートアレイ、及び他の適切なハードウェア素子を含んでいる。追加的に、処理は、無機部品と一体化した有機部品としてもよく、及び／又は、人間を除く有機部品で全体を構成することもできる。例えば、前記処理は、有機半導体内の回路として実装できる。
【００６２】
無線システム２１０は、ハードウェアシステムであり、無線信号２１４の送信を容易にするように構成されている。本実施形態では、無線信号２１４は、高周波信号として説明されている。もちろん、無線信号２１４は、高周波信号に加えて、又はその代わりに、他の形態を取ることもできる。例えば、無線信号２１４は、高周波信号、光信号、赤外線信号、又は他の適切な形態の無線信号の少なくとも一つであってもよい。
【００６３】
無線システム２１０は、適切なアーキテクチャ又は構成を備えていてもよい。例えば、無線システム２１０は、無線ネットワークであってもよい。
【００６４】
図示のように、無線システム２１０は、センサ制御部２０８の制御下で、センサユニット２１２群に所定数の無線電力信号２１６及び所定数の無線データ収集信号２１８を送信し、センサユニット２１２群から無線送信される所定数の無線応答信号２２０に含まれるセンサデータ２０４を受信するように構成されている。これらの信号は、無線信号２１４の例にすぎず、無線信号２１４はこれらの信号に限定されない。
【００６５】
本明細書で使用される「所定数の」は、品目について使用されるとき、一つ以上の品目を意味する。例えば、所定数の無線電力信号２１６は、一つ以上の無線電力信号２１６を意味する。同様に、「群」も、品目について使用されるとき、一つ以上の品目を意味している。
【００６６】
図示のように、センサユニット２１２は、航空機２０６おける領域２２２にある。一つの概略的な及び非限定的な例では、センサユニット２１２群は、領域２２２における燃料タンク２２４内に配置できる。
【００６７】
本実施形態では、センサユニット２１２群は、所定数の無線電力信号２１６から動作するためのエネルギを抽出する。言い換えると、所定数の無線電力信号２１６は、無線形態でセンサユニット２１２群にエネルギを伝達させることによって、電力を供給する。本実施形態では、所定数の無線電力信号２１６は、変調されていなくてもよい。言い換えると、命令又はデータ等の情報は、無線電力信号２１６には含まれていない。
【００６８】
図示のように、所定数の無線電力信号２１６内の一つの無線電力信号は、センサユニット２１２群にエネルギを供給するのに十分であってもよい。特に、エネルギは、電気エネルギである。
【００６９】
いくつかの例では、所定数の無線電力信号２１６内の一つ以上の追加の無線電力信号を使用して、センサユニット２１２群内の一つ以上のセンサユニット２１２に電力を供給できる。この場合、複数の無線電力信号は、所定数の無線電力信号２１６内の複数の連続的な無線電力信号の形態であってもよい。複数の無線信号の使用は、センサユニット２１２の群用の細流充電処理と呼ばれることもある。所定数の無線電力信号を使用する場合、前記信号は、低レベルで送信してもよく、持続時間を短くしてもよい。
【００７０】
更に、いくつかの場合、センサユニット２１２群内の一つのセンサユニットが、所定数の無線電力信号２１６内の単一の無線電力信号を使用して駆動される一方、センサユニット２１２群内の別のセンサユニットが、所定数の無線電力信号２１６内の複数の無線電力信号を使用して駆動されてもよい。言い換えると、無線電力信号２１６の送信は、センサユニット２１２群内で混合されてもよい。
【００７１】
所定数の無線電力信号２１６から抽出されるエネルギは、センサユニット２１２群によって用いられ、一つ以上の動作を行ってもよい。例えば、センサユニット２１２群が、所定数の無線電力信号２１６を受信すると、センサユニット２１２群は、測定を実行し、その測定結果をセンサデータ２０４として保存する。
【００７２】
センサユニット２１２群が、無線システム２１０から所定数の無線データ収集信号２１８を受け取ると、センサユニット２１２群は、無線システム２１０を介して、センサ制御部２０８にセンサデータ２０４を送信する。図示のように、所定数の無線データ収集信号２１８は、情報を含むように変調できる。この情報は、センサユニット２１２からセンサデータ２０４を収集するために必要な命令、データ、及び他の情報を含むことができる。図示のように、センサデータ２０４は、無線システム２１０を介して、センサ制御部２０８への所定数の無線応答信号２２０に含ませて送信される。
【００７３】
センサ制御部２０８は、センサデータ２０４を処理する。センサ制御部２０８は、フィルタリング、解析、航空機２０６内のコンピュータへのセンサデータ２０４の送信、警告の生成、データベース内へのセンサデータ２０４の格納、航空機２０６から離れた場所へのセンサデータ２０４の送信、センサデータ２０４の表示、又は他の適切な動作の少なくとも一つを含む動作を実行できる。
【００７４】
これらの実施形態では、センサシステム２０２は、規定に適合するように構成できる。前記規定は、一つ以上の規則である。前記規定は、例えば、航空機２０６内の動作に関する安全規格であってもよい。安全規格は、部品の構成、部品の動作に関する規則、及び他の適切な規則を含んでいてもよい。一実施形態では、安全規格は、センサシステム２０２のアーキテクチャに関するものであっても、安全認証要件を定義する規格であってもよい。センサシステム２０２内の異なる部品は、この種の規格又は他の規格に適合するように構成できる。
【００７５】
次に図３を参照すると、一実施形態にかかる無線システムの概略ブロック図が示されている。無線システム２１０の実装例が、この図では示されている。図示のように、無線システム２１０は、送受信器システム３００、アンテナ３０２群、及びルータシステム３０４を含んでいる。
【００７６】
本実施形態では、送受信器システム３００は、ソフトウェアを含んでもよいハードウェアシステムである。図示のように、送受信器システム３００は、送受信器ユニット３０６群を含んでいる。送受信器ユニットは、アンテナ３０２群を介して、図２の無線信号２１４を送信し、アンテナ３０２群を介して、無線信号２１４を受信するように構成されている。いつかの例では、別個の送信器と受信器を使用して、送受信器ユニットを実現できる。
【００７７】
アンテナ３０２群は、送受信器システム３００に物理的に関連付けられている。例えば、アンテナ３０２群は、送受信器ユニット３０６が配置された筐体に接続できる。他の実施形態では、アンテナ３０２群内の一つ以上のアンテナ３０２が、配線を介して、送受信器ユニット３０６に接続されてもよい。言い換えると、異なる実施形態では、アンテナ３０２群は、送受信器ユニット３０６と同一の場所にある必要はない。
【００７８】
図示のように、ルータシステム３０４は、ルータ３０８群から構成できる。本実施形態では、ルータ３０８群内のルータは、図２のセンサ制御部２０８に情報を送信するように構成されている。ルータ３０８群は、コンピュータネットワーク内で使用されるルータのものと同様のルーティング機能を提供できる。更に、センサ制御部２０８が、異なる場所に分散されるか、又は一つ以上の追加のセンサ制御部が存在する場合、ルータ３０８群は、アドレス方式、規則群、又はいくつかの他の方式の少なくとも一つに基づいて、適切な場所に図２のセンサデータ２０４を経路指定できる。
【００７９】
更に、ルータ３０８群は、図２のセンサユニット２１２から受信したセンサデータ２０４を処理できる。例えば、ルータ３０８群は、センサユニット２１２群からのセンサデータ２０４を集積できる。ルータ３０８群は、センサ制御部２０８が使用する形式に、センサデータ２０４を変換できる。更に他の実施形態では、ルータ３０８群は、センサデータ２０４のフィルタリング、サンプリング、又は他の処理を実行できる。
【００８０】
ここで図４を参照すると、一実施形態に係るセンサユニットの概略ブロック図が示されている。センサユニット４００は、ハードウェア装置であり、図２のセンサユニット２１２の一例である。この実施形態では、センサユニット４００は、筐体４０２、アンテナシステム４０４、センサシステム４０６、及び制御部４０８を含んでいる。
【００８１】
筐体４０２は、他の部品と物理的に関連付けられている構造である。特に、筐体４０２は、他の部品用の支持体として機能できる。
【００８２】
アンテナシステム４０４は、ハードウェアシステムであり、図２の無線信号２１４等の信号を送受信するように構成されている。アンテナシステム４０４は、一つ以上のアンテナから構成されている。アンテナシステム４０４は、本実施形態では、筐体４０２に取り付けてもよい。他の実施形態では、アンテナシステム４０４の一部又は全てを、筐体４０２内に配置できる。
【００８３】
センサシステム４０６は、ハードウェアシステムである。図示のように、センサシステム４０６は、一つ以上のセンサを含んでいる。特に、センサシステム４０６は、容量プローブ４１０を含んでいてもよい。容量プローブ４１０は、流体のレベルを測定するように構成されている。例えば、容量プローブ４１０を使用して、燃料タンク内の燃料レベルを測定できる。
【００８４】
制御部４０８は、センサシステム４０６の動作を制御するように構成されたハードウェア装置である。図示のように、制御部４０８は、アンテナシステム４０４で受信した無線信号を介してエネルギを受け取る。これらの実施形態では、制御部４０８は、センサシステム４０６の動作を制御する論理回路に加えて、受信器及び送信器を含んでいてもよい。
【００８５】
図示のように、制御部４０８は、センサシステム４０６が、センサデータ４１２の生成をもたらす測定を実行するように構成されている。例えば、制御部４０８は、センサシステム４０６にエネルギを送り、センサシステム４０６が、測定を実行し、センサデータ４１２を生成するようにしてもよい。本実施形態では、センサデータ４１２は、図２のセンサデータ２０４の一例である。
【００８６】
この実施形態では、制御部４０８は、センサデータ４１２を受信し、メモリ４１４内にセンサデータ４１２を保存できる。追加的に、制御部４０８は、アンテナシステム４０４を介して、無線信号にのせてセンサデータを送信できる。
【００８７】
ここで図５を参照すると、一実施形態に従い、センサデータを生成するために使用されるセンサシステムの状態の概略が示されている。この実施形態では、状態マシン５００は、図２のセンサシステム２０２で実現できる状態を含んでいる。これらの状態を使用して、所望の形態で、図２のセンサデータ２０４を生成できる。
【００８８】
この実施形態では、状態マシン５００は、複数の異なる状態を備えている。図示のように、状態マシン５００は、待機状態５０２、電力状態５０４、及びデータ収集状態５６０を含んでいる。
【００８９】
この実施形態では、状態マシン５００は、待機状態５０２で開始する。事象５０８は、状態マシン５００を、待機状態５０２から電力状態５０４にシフトさせる。事象５０８は、様々な形態を取ることもできる。図示のように、事象５０８は、周期的事象であっても、非周期的事象であってもよい。例えば、事象５０８は、タイマの期限切れ、使用者からの入力の受信、選択されたパラメータの変化、又はいくつかの他の適切な事象であってもよい。
【００９０】
電力状態５０４では、センサ制御部２０８は、図２のブロック状態で示されるように、無線システム２１０を使用して、無線電力信号２１６群を送信する。無線電力信号２１６群は、センサユニット２１２群に所望のレベルのエネルギ伝達を行うように構成された電力レベルを備えている。
【００９１】
無線電力信号２１６群の送信後、状態マシン５００は、電力状態５０４からデータ収集状態５０６にシフトする。データ収集状態５０６では、センサ制御部２０８は、図２のブロック形態で示されるように、無線システム２１０を使用して、センサユニット２１２群に無線データ収集信号２１８群を送信する。無線データ収集信号２１８群は、センサユニット２１２群に、図２にブロック形態で示されるように、無線応答信号２２０に含めてセンサデータ２０４を送信させる。その後、状態マシン５００は、事象５０８が発生するまで、待機状態５０２に戻る。
【００９２】
ここで図６を参照すると、一実施形態に係るセンサシステムの概略が示されている。この実施形態では、センサシステム６００は、図２のセンサシステム２０２の一例である。図示のように、センサシステム６００は、燃料タンク６０２内でセンサデータを生成するように構成されている。
【００９３】
本実施形態では、センサシステム６００は、複数の異なる部品を含んでいる。図示のように、センサシステム６００は、センサ制御部６０４、遠隔データ集中器６０６、読取り器Ｒ1６０８、読取り器Ｒ2６１０、アンテナ６１２、アンテナ６１４、アンテナ６１６、センサユニット６１８、センサユニット６２０、センサユニット６２２、センサユニット６２４、センサユニット６２６、センサユニット６２８、センサユニット６３０、及びセンサユニット６３２を含んでいる。
【００９４】
これらの実施形態では、センサユニット６１８、センサユニット６２０、センサユニット６２２、センサユニット６２４、センサユニット６２６、センサユニット６２８、センサユニット６３０、及びセンサユニット６３２は、燃料タンク６０２内に配置する。これらのセンサユニットは、アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６によって送信された高周波信号を介して、エネルギを受け取る。これらのセンサユニットは、センサデータを生成し、高周波信号にのせて前記センサデータを、アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６に送信する。特に、これらのセンサユニットは、高周波識別（ＲＦＩＤ）タグ用のハードウェアを使用して実現できる。
【００９５】
これらの実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６は、燃料タンク６０２の内部、燃料タンク６０２の外側、又はそれらのいくつかの組合せで配置できる。アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６の配置及び構成は、これらのアンテナが、センサユニットに高周波信号を送信し、前記センサユニットから高周波信号を受信できるように選択される。
【００９６】
この実施形態では、アンテナ６１２は、高周波信号を使用して、センサユニット６１８、センサユニット６２０、及びセンサユニット６２２と通信を行う。アンテナ６１４は、センサユニット６２４、センサユニット６２６、及びセンサユニット６２８と通信を行う。アンテナ６１６は、センサユニット６３０及びセンサユニット６３２と通信を行う。もちろん、一つより多くのアンテナが、いくつかの実施形態では、同じセンサユニットと通信を行ってもよい。例えば、別の実施形態では、アンテナ６１２とアンテナ６１４が両方とも、センサユニット６２２と通信を行ってもよい。
【００９７】
読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、図３の送受信器システム３００において使用することができるハードウェア装置の例である。例えば、読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、図３の送受信器ユニット３０６等の送受信器ユニットを含んでいてもよい。これらの実施形態では、これらの読取り器は、高周波識別タグ読取り器を使用して実現できる。読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、燃料タンク６０２内のアンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６に高周波信号を送信するように構成されている。図示のように、読取り器Ｒ1６０８は、アンテナ６１２とアンテナ６１４に接続されている。読取り器Ｒ2６１０は、アンテナ６１６に接続されている。
【００９８】
図示のように、読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、高周波信号を送信し、無線形態でセンサユニットにエネルギを供給するように構成されている。追加的に、読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、高周波信号を送信し、センサユニットにセンサデータを送信させるように構成されている。
【００９９】
遠隔データ集中器６０６は、図３のルータ３０８群の一つのルータの一例である。図示のように、遠隔データ集中器６０６は、読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０に接続されている。この実施形態では、遠隔データ集中器６０６は、センサユニットによって生成されたセンサデータの処理も行っている。
【０１００】
センサ制御部６０４は、図２のセンサ制御部２０８の一例である。センサ制御部６０４は、航空機内の他の場所で使用するためにセンサデータを処理できる。例えば、センサデータは、燃料タンク６０２内の燃料レベルを示してもよい。センサ制御部６０４は、燃料レベルから燃料タンク６０２内に存在する燃料の量を識別できる。この情報は、地上の燃料補給パネル６３４に表示できる。特に、燃料の量、航空機の飛行後に燃料補給が必要であるかどうかの識別、及び他の情報は、地上の燃料補給パネル６３４に表示できる。別の例として、センサデータの燃料レベル、識別された燃料の量、又はその両方は、航空機のコンピュータ６３６に送信できる。航空機のコンピュータ６３６は、例えば、航法コンピュータであってもよい。航空機のコンピュータ６３６は、センサデータを使用して、前記航空機の航続距離を決定できる。
【０１０１】
図６のセンサシステム６００の概略は、図２のセンサシステム２０２を実装する場合の一例であり、他のセンサシステムを実装する場合の限定を示唆するものではない。例えば、遠隔データ集中器６０６に加えて、一つ以上の追加の遠隔データ集中器をセンサシステム６００に設けることもできる。他の実施形態では、遠隔データ集中器６０６と共に示されるように、データの処理を行わないルータを実装できる。更に他の実施形態では、遠隔データ集中器６０６は、この例では示されていないネットワークを介して、センサ制御部６０４に接続できる。
【０１０２】
別の例として、燃料レベルに加えて、他の種類の情報を燃料タンク６０２内で識別してもよい。例えば、温度、圧力、蒸気量、及び他の情報を、センサからのセンサデータに含めて受信できる。更に別の実施形態では、センサは、燃料タンク６０２以外の、航空機内の別の場所に配置できる。これらのセンサは更に、センサ制御部６０４に送信されるセンサデータを生成できる。例えば、異なる実施形態では、センサは、航空機の客室内、エンジンと関連して、又は他の場所に配置できる。
【０１０３】
図７を参照すると、別の実施形態に係るセンサシステムの概略が示されている。この実施形態では、センサシステム６００用の別の構成が示されている。
【０１０４】
図示のように、読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、別個の部品としてはセンサシステム６００に用いられてはいない。本実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６は、遠隔データ集中器６０６に接続されている。読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０の機能は、遠隔データ集中器６０６に一体化されている。言い換えると、高周波信号の送信、及び高周波信号の受信に使用される送受信器ユニット及び他の装置等のハードウェアは、遠隔データ集中器６０６内に実装できる。この種の実装は、航空機内に設置される装置の数を低減できる。
【０１０５】
図８を参照すると、別の実施形態に係るセンサシステムの概略が示されている。図８は、センサシステム６００の更に別の例を示している。図示のように、高周波窓が、燃料タンク６０２内に形成されている。例えば、高周波窓８００は、リブ８０２に形成される。高周波窓８０４は、リブ８０６に形成される。高周波窓８０８は、リブ８１０に形成される。高周波窓８１２は、リブ８１４に形成される。
【０１０６】
これらの高周波窓で使用される材料は、当該窓を介した高周波信号の通過を容易にする任意の材料であってもよい。これらの高周波信号用に選択される材料は、レードーム等の構造内で使用される材料であってもよい。これらの材料は、燃料タンク６０２における高周波信号の減衰を抑制できる。
【０１０７】
前記材料は、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、水晶／シアン酸エステル複合材料、水晶／ポリブタジエン複合材料、ポリオキシメチレン、ナイロン、独立気泡発泡体、非支持膜接着剤、及び他の適切な材料の一つから選択される材料を含んでいてもよい。
【０１０８】
別の実施形態では、高周波窓は、隔壁に直接接続された二つの受動型アンテナを使用して形成することもできる。例えば、金属リブ内に開口部を形成できる。一つのアンテナは、第一コネクタを使用して、前方のベイに取付け、前記第一コネクタは、他方の側の別のコネクタに接続し、前記別のコネクタに第二アンテナを取り付けてもよい。これらのコネクタは、例えば、５０Ωコネクタであってもよい。その効果は、物理的開口部を備えているものと同様である。
【０１０９】
この実施形態では、高周波窓を使用することで、センサシステム６００で必要とされる部品の数を低減できる。図示のように、アンテナ６１６、読取り器Ｒ1６０８、及び読取り器Ｒ2６１０は、センサシステム６００のこの構成では用いられていない。この構成では、アンテナ６１２とアンテナ６１４は、燃料タンク６０２内で高周波信号を送受信するための十分な適用範囲を提供する。
【０１１０】
図９を参照すると、別の実施形態に係るセンサシステムの概略が示されている。図９は、センサシステム６００の別の構成例を示している。
【０１１１】
この実施形態では、アンテナ９００は、アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６の代わりに用いられている。アンテナ９００は、アンテナ６１２、アンテナ６１４、及びアンテナ６１６のような別個の部品ではない。その代わり、アンテナ９００は、別の構造に一体化されている。この特定の例では、アンテナ９００は、燃料タンク６０２にわたって延びる翼桁９０２に一体化されている。
【０１１２】
特に、アンテナ９００は、翼桁９０２内に形成される導波路の形態をとる。本実施形態では、導波路は、スロット付き導波路であってもよい。スロット付き導波路は、燃料タンク６０２を介した高周波信号の伝搬を支援できる。追加的に、導波路が、スロット付き導波路の形態をとるとき、スロット付き導波路は、ストリンガ等の構造部品の一部として形成できる。
【０１１３】
ストリンガ内のスロットは、本実施形態の高周波窓で覆うことができる。この形態では、ストリンガ内のチャネルは、燃料タンク６０２から分離できる。更に、高周波窓を使用する場合、ストリンガを介して、より高エネルギレベルの高周波信号を伝搬させてもよい。
【０１１４】
その結果、燃料タンク６０２内で製造及び設置される複数の部品が、燃料タンク６０２に関連付けられる。追加的に、アンテナ９００を使用する場合、読取り器Ｒ1６０８と読取り器Ｒ2６１０は、センサシステム６００用のこの構成では必要とされない。
【０１１５】
図６〜９に示したセンサシステム６００用の異なる構成は、センサシステム６００用に採用し得るいくつかの構成例示するにすぎない。これらの構成は、他の実施形態の構成を制限するものではない。例えば、他の実施形態では、高周波窓８００、高周波窓８０４、高周波窓８０８、及び高周波窓８１２は、図９に示されるようなセンサシステム６００において設ける必要はない。
【０１１６】
更に別の実施形態では、燃料タンク６０２用に示された８個のセンサユニット以外の他の数のセンサユニットを使用できる。例えば、一つのセンサユニット、１５個のセンサユニット、２０個のセンサユニット、又はいくつかの他の数のセンサユニットを使用できる。
【０１１７】
別の例として、センサシステム６００は、燃料タンク６０２に加えて、又はその代わりに別の場所に実装できる。例えば、センサシステム６００は、航空機の客室内で、前記航空機用のエンジンと関連して使用してもよいし、前記航空機内の他の場所で使用してもよい。例えば、センサは、客室内に配置し、前記客室内の温度、湿度、及び他の適切なパラメータ等のパラメータについてのデータを生成できる。センサデータは、図２の航空機２０６内の環境制御システムによって使用されてもよい。別の例として、センサは、航空機の異なる部分に存在し、圧力、歪み、及び他の適切なパラメータ等の他のパラメータを検出できる。
【０１１８】
次に図１０を参照すると、一実施形態に従う概略タイミング図が示されている。この図の例では、タイミング図１０００は、センサシステム内の無線信号の送信及び受信用のタイミングを示している。図示のように、タイミング図１０００は、図６のセンサシステム６００内で使用できるタイミングを示している。
【０１１９】
図示のように、Ｘ軸１００２は、時間を表し、Ｙ軸１００４は、図２のセンサシステム２０２及び図６のセンサシステム６００で送信される無線信号の電力を表している。本実施形態では、ライン１００６は、図６のセンサシステム６００内のセンサユニットに、アンテナを介して、読取り器によって送信される高周波信号の電力を表している。
【０１２０】
図から分かるように、ライン１００６の高周波送信用の電力は、異なるレベルを備えている。これらの異なるレベルは、図６のセンサシステム６００の動作の異なる状態に対応している。特に、図６のセンサシステム６００は、無線信号の送信により、図５の状態マシン５００の機能を実現できる。
【０１２１】
図示のように、サンプリング時間１００８は、センサデータの収集のサイクルを表している。電力段階１０１０及びデータ収集段階１０１２は、サンプリング時間１００８内の時間周期である。
【０１２２】
電力段階１０１０中、ライン１００６は、電力レベル１０１４にある。この電力レベルは、電力段階１０１０中に送信される無線信号のエネルギが、センサシステム６００内のセンサユニットを動作させるだけの電気エネルギを供給するように選択される。センサユニットに供給される電気エネルギを使用して、種々な動作を実行できる。例えば、前記動作は、測定の実行、センサデータの保存、又は他の適切な種類の動作の少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１２３】
本実施形態では、電力段階１０１０の持続時間は、特定のセンサシステム、並びにアンテナ、センサユニット、及び他の要因等の部品の構成に依存して変化する。本実施形態では、電力段階１０１０の持続時間は、センサユニットが、所望の動作を実行し、センサデータを生成し、データを保存するのに十分なように選択される。例えば、電力段階１０１０の持続時間は、無線信号の電力が、約１０Ｗのとき、約１０ミリ秒であってもよい。この例では、無線信号の電力は、約１〜１０ｍＷであってもよい。
【０１２４】
信号用の時間及び電力の選択は、使用されるエネルギ捕獲装置の効率に依存できる。更に、これらのパラメータは、センサユニットの場所、燃料タンクの構成又は他の構造、および他の適切な要因に依存して変化できる。
【０１２５】
電力段階１０１０の後、データ収集段階１０１２となる。データ収集段階１０１２では、ライン１００６は、電力レベル１０１６となる。電力レベル１０１６は、センサシステム６００内のセンサユニットが、当該センサユニットによって生成されたセンサデータを送信できるように設定されている。
【０１２６】
これらの実施形態では、情報は、この図に示されていない無線通信に際して符号化できる。例えば、無線通信では、異なるセンサユニット用の識別子を符号化し、符号化した識別子を有するセンサユニットに、センサデータを送信させてもよい。
【０１２７】
一実施形態では、電力段階１０１０中に送信される無線電力信号は、全てのセンサユニットによって受信される。この例では、データ収集段階１０１２中、ライン１００６内のパルス１０１８を使用して、無線センサに無線データ収集信号を送信する。
【０１２８】
例えば、時間Ｒ1１０２０中のパルス１０１８は、図６の読取り器Ｒ1６０８によって生成される信号であってもよい。時間Ａ1１０２２中に送信されるパルス１０１８は、この実施形態のアンテナ６１２によって送信される。時間Ａ2１０２４中に送信されるパルス１０１８は、図６のアンテナ６１４によって送信される。時間Ａ3１０２６中に送信されるパルス１０１８は、時間Ｒ2１０２３中、図６の読取り器Ｒ2６１０によって生成される信号から、図６のアンテナ６１６によって送信される。
【０１２９】
図示のように、パルス１０１８は、送信される無線データ収集信号に含まれる符号化した情報に基づいて、特定のセンサユニットに向かって導かれてもよい。例えば、パルスＰ1１０２８は、センサユニット６１８に向かって導かれ、パルスＰ2１０３０は、センサユニット６２０に向かって導かれ、パルスＰ3１０３２は、センサユニット６２２に向かって導かれ、パルスＰ4１０３４は、センサユニット６２４に向かって導かれ、パルスＰ5１０３６は、センサユニット６２６に向かって導かれ、パルスＰ6１０３８は、センサユニット６２８に向かって導かれ、パルスＰ7１０４０は、センサユニット６３０に向かって導かれ、パルスＰ8１０４２は、センサユニット６３２に向かって導かれる。
【０１３０】
この実施形態では、特定のセンサユニット用の各パルスは、そのセンサユニット用の識別子を符号化できる。その識別子は、パルス及び前記パルス内に符号化できる任意の他の情報が、前記パルスで識別された特定のセンサユニットに導かれることを示している。他の情報は、例えば、命令、指示、データ、及び他の適切な種類の情報を含んでいてもよい。
【０１３１】
これらの実施形態では、パルス１０１８は、高周波識別子タグの読取りに使用されるものと同様の持続時間及び電力を有していてもよい。例えば、パルスは、約１０ミリ秒の持続時間を有していてもよい。データ収集段階１０１２の時間は、この例では、センサシステム６００内の異なるセンサユニットの全てからのセンサデータの読取りに必要な時間である。この時間は、センサユニットの数と、センサユニットからのデータの読取り用のパルス幅との乗算によって決定できる。データ収集段階１０１２の時間は、システムの待ち時間等の他の要因を考慮するものであってよい。
【０１３２】
ここで図１１を参照すると、一実施形態に係るセンサユニットの概略ブロック図が示されている。この実施形態では、センサユニット１１００は、図２のセンサユニット２１２内のセンサユニットの別の例である。
【０１３３】
本実施形態では、センサユニット１１００は、複数の異なる部品を含んでいる。図示のように、センサユニット１１００は、アンテナシステム１１０２、電気回路１１０４、及びセンサ１１０６を含んでいる。
【０１３４】
電気回路１１０４は、一つ以上の異なる要素から構成されている。電気回路１１０４は、特定の用途に依存して、一つの集積回路チップ、又は互いに電気的に接続されている複数の集積回路チップとして実装できる。
【０１３５】
センサ１１０６は、様々な形態を取ることもできる。この実施形態では、センサ１１０６は、プローブ１１０８であってもよい。言い換えると、センサ１１０６は、円筒又はいくつかの他の適切な形状等の細長い形状を有していてもよい。特に、プローブ１１０８は、容量プローブ１１１０であってもよい。もちろん、センサ１１０６は、容量プローブ１１１０以外の他の形態を取ることもできる。例えば、プローブ１１０８は、温度プローブであってもよい。更に他の実施形態では、他の形状を備える他の種類のセンサを使用して構成してもよい。
【０１３６】
アンテナシステム１１０２は、様々な形態を取ることもできる。例えば、アンテナシステム１１０２は、アンテナ１１１２群であってもよい。このアンテナ１１１２群は、アンテナアレイ１１１４の形態を取ることもできる。
【０１３７】
この実施形態では、アンテナシステム１１０２は、センサ１１０６に物理的に接続されている。本明細書で用いる場合、第二部品であるセンサ１１０６に「接続された」第一部品であるアンテナシステム１１０２は、前記第一部品が、第二部品に直接又は間接的に接続していることを意味する。言い換えると、第一部品と第二部品の間に、追加の部品が介在してもよい。一つ以上の追加の部品が、二つの部品の間に介在している場合、第一部品は、第二部品に間接的に接続されていると考えられる。第一部品が、第二部品に直接接続されている場合、二つの部品の間には、追加の部品は介在していない。
【０１３８】
図示のように、センサ１１０６は、アンテナシステム１１０２の取付け構造として機能できる。更に他の実施形態では、センサ１１０６が、金属材料を含む場合、センサ１１０６は、接地又は接地面として機能できる。
【０１３９】
更に、アンテナシステム１１０２は、異なる環境で高周波信号を送受信するように構成されている。例えば、アンテナ１１１２群は、燃料と空気内の高周波信号の所望のレベルの送受信を行うように構成できる。この構成によれば、燃料タンク内の燃料のレベルの変化を考慮できる。例えば、センサユニット１１００が、燃料タンク内で用いられている場合、燃料は時には、アンテナ１１１２群の一部又は全てを覆うこともある。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、アンテナ１１１２群内の異なるアンテナは、異なる媒体用に設計できる。例えば、アンテナ１１１２群は、複数の単極アンテナであってもよい。
【０１４１】
アンテナ１１１２群の第一部分は、空気内で高周波信号を送受信するように構成できる。アンテナ１１１２群の第二部分は、燃料等の液体内で無線信号を送受信するように構成できる。異なるアンテナを配置し、アンテナ１１１２群の少なくとも一部が、所望のレベルで高周波信号を送受信できるようにしてもよい。これらの実施形態では、高周波信号の所望のレベルとは、例えば、高周波信号からエネルギを抽出できるレベル、又センサデータを宛先に送信できるレベルをいう。
【０１４２】
更に別の実施形態では、アンテナ１１１２群は、平面基板上に形成されたアンテナアレイを含んでいてもよい。この平面基板は、センサ１１０６に接続できる。
【０１４３】
更に別の実施形態では、アンテナ１１１２群は、可撓性誘電体膜上に形成されたアンテナアレイであってもよい。可撓性誘電体膜は、センサに接続されている。その結果、アンテナは、センサの形状に適合できる。
【０１４４】
追加的に、センサユニット１１００は、遮蔽構造１１１６を含んでいてもよい。遮蔽構造１１１６は、センサユニット１１００を周りの環境から保護できる。遮蔽構造１１１６は、センサユニット１１００内の一つ以上の部品にこの保護を提供するように構成できる。
【０１４５】
例えば、遮蔽構造１１１６により、アンテナ１１１２群は、燃料の代わりに空気を含む媒体に露出されてもよいようになる。別の実施形態として、遮蔽構造１１１６は、電気回路１１０４用の保護を提供できる。例えば、遮蔽構造１１１６は、電気回路１１０４用の筐体として機能できる。
【０１４６】
本実施形態では、遮蔽構造１１１６は、一つ以上の部品及びセンサユニット１１００を収容できる。遮蔽構造１１１６は実質的に、燃料、水分又は他の要素の少なくとも一つが、部品及びセンサユニット１１００に到達しないようにできる。
【０１４７】
言い換えると、遮蔽構造１１１６は、遮蔽構造１１１６の外側の要素が、遮蔽構造１１１６の内部に浸入しないように実質的に密閉された内部を備えていてもよい。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、内部は、空気等の流体を含んでいる。他の実施形態では、流体は、窒素、ヘリウム、不活性ガス、又はいくつかの他の適切なガス等の別のガスであってもよい。更に別の実施形態では、流体は、遮蔽構造１１１６の内部の液体であってもよい。
【０１４９】
言い換えると、遮蔽構造１１１６は、アンテナ１１１２が所望の性能を発揮する環境内に、アンテナ１１１２を収容できる。例えば、アンテナ１１１２は、遮蔽構造１１１６によって乾燥状態に維持できる。従って、遮蔽構造１１１６は、アンテナシステム１１０２内のアンテナ１１１２のために実質的に乾いた環境を提供するように構成できる。
【０１５０】
遮蔽構造１１１６は、この実施形態では、高周波信号の減衰を低減する材料から構成されている。遮蔽構造１１１６は、レードーム内で用いられているものと同様の材料から構成できる。実際、いくつかの実施形態では、遮蔽構造１１１６は、レードームであってもよい。
【０１５１】
遮蔽構造１１１６は、電磁事象等の環境効果に対する保護層を提供できる。言い換えると、アーク等の電磁事象が、電気回路１１０４内で発生する場合、遮蔽構造１１１６は、アークが、燃料タンクの他の部分に到達しないようにできる。
【０１５２】
更に、アンテナ１１１２用のレードームとしての遮蔽構造１１１６の使用は、アンテナ１１１２から所定の距離に燃料又は他の液体を保持できる。このように、アンテナ１１１２の効率を所望のレベル維持するようにアンテナの誘電負荷が低減又は除去できる。
【０１５３】
図１１のセンサユニット１１００の構成は、センサユニットを実施する形態の物理的又は構造上の制限を示唆するものではない。他のセンサユニットは、センサユニット１１００用に示したものに加えて、又はその代わりに他の部品を含んでいてもよい。
【０１５４】
例えば、センサ１１０６に加えて、一つ以上のセンサを、センサユニット１１００内に実装できる。別の実施形態として、センサユニット１１００は、所望の場所において異なる構造に、センサユニット１１００を接続又は取り付けるためのコネクタを含んでいてもよい。
【０１５５】
更に別の実施形態では、電気回路１１０４内に電気部品を含む帯状の多層印刷配線基板（ＰＷＢ）と、アンテナ１１１２用の高周波可撓性回路との組合せを使用できる。この種の構成は、プローブ１１０８内の管の周りに巻き付けてもよく、それに接合してもよい。
【０１５６】
ここで図１２を参照すると、一実施形態に係る電気回路の概略ブロック図が示されている。この図では、電気回路１１０４内の部品の一例が示されている。例えば、電気回路１１０４は、制御部１２００、エネルギ捕獲器１２０２(energy harvester:環境発電機)，電力システム１２０４、無線通信部１２０６、メモリ１２０８、及び他の適切な部品を含んでいてもよい。
【０１５７】
図示のように、エネルギ捕獲器１２０２は、アンテナシステム１１０２が受信した高周波信号内のエネルギを、電気エネルギに変換するように構成された一つ以上の装置である。このように、センサユニット１１００は、電源への配線接続を備えていなくてもよい。追加的に、エネルギ捕獲器１２０２は、高周波信号に加えて、又はその代わりに、他の供給源からエネルギを捕獲できる。
【０１５８】
制御部１２００は、センサユニット１１００内の異なる部品の動作を制御するように構成され、例えば、プロセッサ、プログラム可能な論理アレイ、特定用途向け集積回路、又はいくつかの他の適切な種類の部品で構成できる。いくつかの実施形態では、無線通信部１２０６は、送信器及び受信器を含み、別個の部品としてではなく送受信器として一体化することもできる。メモリ１２０８は、センサデータ、プログラムコード、及び適切な種類の情報を含む情報を保存できる。電力システム１２０４は、電気エネルギの保存を実現できる。例えば、電力システム１２０４は、コンデンサ、バッテリ、又はいくつかの他の適切な種類の保存装置等のエネルギ保存装置を備えていてもよい。追加的に、電力システム１２０４は、電力システム１２０４によって保存されるエネルギの調整及び蓄積を行うための回路を含んでいてもよい。
【０１５９】
ここで図１３を参照すると、一実施形態に係る電気回路の別の概略ブロック図が示されている。この図では、電気回路１１０４内で見出される部品の別の例が示されている。例えば、電気回路１１０４は、高周波分割器１３００、エネルギ捕獲装置１３０２、エネルギ保存システム１３０４、無線通信部１３０６、及び制御部１３０８を含んでいてもよい。
【０１６０】
図示のように、高周波分割器１３００は、図１１のアンテナシステム１１０２に接続されるように構成されている。高周波分割器１３００は、エネルギ捕獲装置１３０２に無線電力信号を送信するように構成されている。更に、高周波分割器１３００は、無線通信部１３０６に無線データ収集信号を送信して処理を行わせるように構成されている。この実施形態では、無線データ収集信号は、測定動作及び他の動作を行う際、制御部１３０８によって使用される命令又は他の情報を含んでいてもよい。
【０１６１】
この実施形態では、高周波分割器１３００は、無線通信部１３０６に高周波信号の第一部分を送信し、エネルギ捕獲装置１３０２に高周波信号の第二部分を送信するように構成されている。選択される部分は、無線通信部１３０６が、高周波信号を復調できるようにしてもよい。例えば、第一部分は、約２０％であってもよく、第二部分は、約８０％であってもよい。選択される実際の値は、無線通信部１３０６及びエネルギ捕獲装置１３０２に使用される特定の部品に依存できる。
【０１６２】
図示のように、無線通信部１３０６は、制御部１３０８から受信したセンサデータ又は他の情報を、無線応答信号にのせる通信用の形態に変換できる。特に、無線通信部１３０６の送信器は、情報を含むように変調された無線応答信号を生成できる。
【０１６３】
この実施形態では、「後方散乱(back scatter)」と呼ばれる高周波識別技術を実施できる。この種の技術では、無線通信部１３０６内での低雑音増幅器、混合器、及び他の回路等の回路部品の必要性を低減又は除去できる。その結果、無線通信部１３０６の動作は、回路要素の除去によって電力の使用を低減して行われる。一例として、無線通信部１３０６は、他の「低電力」無線通信部より少なくとも約１０倍低い電力を使用できる。このように、電気回路１１０４内の無線通信部１３０６は、安全規格等の規格に適合するように設計されるが、他の「低電力」無線通信部は、これらの規格に適合しない可能性がある。
【０１６４】
エネルギ捕獲装置１３０２は、高周波分割器１３００を介して受信した無線電力信号からエネルギを生成するように構成されている。このエネルギは、エネルギ保存システム１３０４に送られる電圧の形態であってもよい。
【０１６５】
エネルギ保存システム１３０４は、センサユニット１１００の動作に使用されるまで、エネルギを保存できる。エネルギ保存システム１３０４は、エネルギ保存装置内でエネルギの蓄積、調整、及び保存を行うために使用されるエネルギ保存装置及び回路を含んでいてもよい。エネルギ保存装置は、例えば、コンデンサ、バッテリ、又はいくつかの他の適切な装置の少なくとも一つであってもよい。
【０１６６】
無線通信部１３０６は、送信器及び受信器を含んでいてもよい。無線通信部１３０６は、無線データ収集信号を受信し、前記無線データ収集信号内に符号化できる情報を識別できる。この情報は、制御部１３０８に送信する。追加的に、無線通信部１３０６は、制御部１３０８からセンサデータ等の情報を受信できる。このセンサデータは、無線応答信号として通信するために、無線通信部１３０６によって符号化する。
【０１６７】
制御部１３０８は、無線通信部１３０６、エネルギ保存システム１３０４、及び図１１のセンサ１１０６に接続されている。この実施形態では、制御部１３０８は、センサユニット１１００の動作を制御するように構成されている。例えば、制御部１３０８は、センサ１１０６から信号を受信し、当該信号からセンサデータを生成するように構成されている。制御部１３０８は、無線通信部１３０６を使用して、離れた場所に対して情報を送受信するように構成されている。
【０１６８】
追加的に、制御部１３０８は、センサ１１０６から受信した信号のサンプリング速度を制御する等の他の動作を行ったり、アンテナ１１１２によって受信した高周波信号からエネルギ捕獲装置１３０２によって生成されたエネルギを評価したり、離れた場所に、生成されたエネルギについての情報、及び診断情報としての他の情報を送信したり、及び他の適切な動作を行ったりすることもできる。
【０１６９】
図示のように、制御部１３０８は更に、センサ１１０６に電圧の形態でエネルギを送るように構成されている。制御部１３０８は更に、無線通信部１３０６に電圧を送る。
【０１７０】
図示のように、制御部１３０８は、図１１のセンサ１１０６からアナログ信号を受信できる。このアナログ信号は、矩形波又はいくつかの他の適切な種類の信号であってもよい。制御部１３０８は、測定結果をセンサデータに変換する。例えば、アナログ信号は、燃料タンク内の燃料の高さに変換できる。
【０１７１】
図２にブロック形態で示したようなセンサシステム２０２、及び図２〜９と図１１〜１３に示した種々な部品は、発明の実施形態への物理的又は構造上の制限するものではない。既に説明したものに加えて、又はその代わりの他の部品も使用できる。いくつかの部品は、不要であってもよい。更に、ブロックは、いくつかの機能的部品を示すために提示されている。実施形態の実施に際しては、これらのブロックの一つ以上の組合せ、分割、又は異なるブロックへの組合せ及び分割を行ってもよい。
【０１７２】
本実施形態は、航空機について説明しているが、実施形態は、他の種類のプラットホームにも適用できる。前記プラットホームは、例えば、移動プラットホーム、静止プラットホーム、地上構造、水上構造、及び宇宙構造であってもよい。より詳細には、前記プラットホームは、水上艦、戦車、運搬車、列車、宇宙船、宇宙基地、衛星、潜水艦、自動車、発電所、家屋、製造施設、建物、精製所、薬品格納ユニット、燃料タンク、客室、翼、及び他の適切なプラットホームであってもよい。言い換えると、センサシステム２０２は、これらの異なるプラットホームの様々な場所に配置できる。
【０１７３】
更に別の実施形態として、図２にブロック形態で示したような無線電力信号２１６、無線データ収集信号２１８、及び無線応答信号２２０以外の他の無線信号を含めることもできる。例えば、他の種類の無線信号は、命令、データ、又は他の情報等の情報を符号化し、図２のセンサユニット２１２の動作態様を設定できる。
【０１７４】
別の実施形態として、エネルギ捕獲装置１３０２は、高周波信号以外の他の供給源からエネルギを捕獲できる。例えば、エネルギ捕獲装置１３０２は、温度勾配、振動、動き、又はセンサユニット１１００の周りの環境内のエネルギの他の適切な供給源の少なくとも一つからエネルギを捕獲するための部品を含んでいてもよく、それに物理的に関連付けできる。例えば、熱発電器を使用して、温度勾配からエネルギを抽出できる。別の例として、電気結晶ファイバ(electric crystal fiber)を使用して、振動からエネルギを抽出できる。
【０１７５】
更に、この実施形態では、センサユニット１１００及び図１１〜１３の部品は、規格に適合するように構成できる。特に、センサユニット１１００、アンテナシステム１１０２、エネルギ捕獲装置１３０２、制御部１３０８、又は他の部品の少なくとも一つの部品は、安全規格に適合するように構成されている。
【０１７６】
ここで図１４を参照すると、一実施形態に係るセンサユニットの概略が示されている。この実施形態では、センサユニット１４００は、図１１にブロック形態で示したセンサユニット１１００の物理的実装例である。
【０１７７】
図示のように、センサユニット１４００は、容量プローブ１４０２と遮蔽構造１４０４を含んでいる。アンテナ及び電気回路等の他の部品は、遮蔽構造１４０４内に存在しているが、この図には示されていない。図示のように、遮蔽構造１４０４は、この特定の例では筐体の形態を取る。前記筐体は、プラスチック、ポリカーボネート、及び燃料タンクでの使用に適切な他の材料等の様々な材料から構成できる。追加的に、遮蔽構造１４０４用の材料の選択は、高周波信号の減衰を低減するものである。
【０１７８】
遮蔽構造１４０４は、センサユニット１４００の周りの環境から、遮蔽構造１４０４の内部の部品を分離できる。例えば、センサユニット１４００が、燃料に部分的に又は完全に浸漬している場合、遮蔽構造１４０４は、異なる部品が配置された内部に、燃料が浸入しないようにできる。
【０１７９】
ここで図１５を参照すると、センサユニットの別の実施形態が概略的に示されている。この例では、図１４の遮蔽構造１４０４は、除去されている。この図では、平面回路基板１５００は、コネクタ１５０２によって容量プローブ１４０２に接続して示されている。コネクタ１５０２は、例えば、プラスチック、ポリカーボネート、アルミニウム、又は燃料タンクでの使用に適切な任意の他の材料等の様々な材料から構成できる。
【０１８０】
図示のように、電気回路１５０４は、平面回路基板１５００上の異なる集積回路及び配線から構成できる。追加的に、アンテナ１５０６は、この例では、平面回路基板１５００上に配置されている。
【０１８１】
ここで図１６を参照すると、センサユニットの別の実施形態概略的に示されている。この実施形態では、センサユニット１６００は、図１１にブロック形態で示したセンサユニット１１００の一例である。
【０１８２】
この実施形態では、センサユニット１６００は、容量プローブ１６０２と遮蔽構造１６０４を含んでいる。遮蔽構造１６０４は、容量プローブ１６０２に接続されている。
【０１８３】
図から分かるように、遮蔽構造１６０４は、容量プローブ１６０２の面１６０６の周りで円筒形状となっている。言い換えると、遮蔽構造１６０４は、容量プローブ１６０２の面１６０６に適合している。追加的に、遮蔽構造１６０４は、燃料タンク内で使用するために選択された材料から構成され、高周波信号の減衰を低減できる。
【０１８４】
ここで図１７を参照すると、センサユニットの更に別の実施形態に概略的に示されている。この例では、センサユニット１６００は、遮蔽構造１６０４なしで示されている。この実施形態で分かるように、可撓性誘電体膜１７００は、容量プローブ１６０２の面１６０６に適合する形状を有している。この例では、可撓性誘電体膜１７００は、容量プローブ１６０２の面１６０６に接続されている。
【０１８５】
アンテナアレイ１７０２は、可撓性誘電体膜１７００上に形成されている。アンテナアレイ１７０２は、銅線又は他の金属線を備えた可撓性高周波回路材料であってもよい。これらの材料は、多層可撓性アンテナ素子を構成するように積層できる。これらの多層可撓性アンテナ素子の一つ以上を使用できる。図示のように、複数の多層可撓性アンテナ素子が、アンテナアレイ１７０２を構成する。
【０１８６】
追加的に、電気回路１７０４は更に、可撓性誘電体膜１７００に接続されている。電気回路１７０４は、この実施形態では、集積回路チップの形態をとる。集積回路チップは、容量プローブ１６０２の面１６０６に適合するように構成された形状を備えていてもよい。他の実施形態では、回路は、可撓性材料上に形成できる。
【０１８７】
ここで図１８を参照すると、センサユニットの実施形態が概略的に示されている。この実施形態では、センサユニット１８００は、図１１にブロック形態で示したセンサユニット１１００の一例である。
【０１８８】
この実施形態では、センサユニット１８００は、容量プローブ１８０２、遮蔽構造１８０４、及びアンテナアレイ１８０６を備えている。遮蔽構造１８０４は、容量プローブ１８０２に接続されている。遮蔽構造１８０４は、遮蔽構造１８０４の内部に、電気回路等の部品を収容できる。
【０１８９】
この実施形態では、アンテナアレイ１８０６は、遮蔽構造１８０４内に被覆又は配置されてはいない。アンテナアレイ１８０６内のアンテナ群は、異なる媒体内の高周波信号を送受信するように構成されている。
【０１９０】
例えば、アンテナアレイ１８０６内のアンテナ１８０８は、空気中の高周波信号を送受信するように構成できる。アンテナアレイ１８０６内のアンテナ１８１０は、燃料内の高周波信号を送受信するように構成できる。
【０１９１】
従って、燃料レベル１８１２が存在する場合、アンテナ１８０８は、所望のレベルで高周波信号を送受信できるが、アンテナ１８１０は、所望のレベルでは高周波信号を送受信できない。燃料レベル１８１４が存在する場合、アンテナ１８０８は、所望のレベルで高周波信号を送受信できないが、アンテナ１８１０は、所望のレベルで高周波信号を送受信する。
【０１９２】
言い換えると、アンテナアレイ１８０６内の各アンテナは、空気又は燃料等の選択された媒体内で高周波信号を送受信するように構成できる。その結果、燃料レベルが変化すると、アンテナアレイ１８０６内のアンテナ群の少なくとも一部は、燃料レベルが変化しても、所望のレベルで高周波信号を送受信できる。
【０１９３】
ここで図１９を参照すると、センサユニットの実施形態に概略的に示されている。この実施形態では、センサユニット１９００は、図１１にブロック形態で示したセンサユニット１１００の一例である。
【０１９４】
この実施形態では、センサユニット１９００は、容量プローブ１９０２、遮蔽構造１９０４、及びアンテナアレイ１９０６を含んでいる。遮蔽構造１９０４は、容量プローブ１９０２に接続されている。遮蔽構造１９０４は、遮蔽構造１９０４の内部に電気回路等の部品を収容できる。
【０１９５】
この例では、アンテナアレイ１９０６内のアンテナ群が、遮蔽構造１９０４によって覆われるので、アンテナアレイ１９０６内のアンテナ群は示されていない。アンテナアレイ１９０６内のアンテナ群は、空気中で高周波信号を送受信するように構成できる。遮蔽構造１９０４は、燃料が、アンテナアレイ１９０６内のアンテナ群に接触しないように構成されている。本実施形態では、遮蔽構造１９０４は、アンテナの誘電負荷を低減できる。アンテナ上の誘電負荷は、共振周波数のシフトを発生させ、前記アンテナの性能を低下させる。
【０１９６】
この実施形態では、遮蔽構造１９０４は、筐体１９０８、要素１９１０、要素１９１２、要素１９１４、要素１９１６、要素１９１８、要素１９２０、要素１９２２、要素１９２４、要素１９２６、要素１９２８、要素１９３０、及び要素１９３２から構成できる。アンテナ群を覆うこれらの要素は、この実施形態ではレードームであってもよい。
【０１９７】
遮蔽構造１９０４に使用される材料は、全体について同じ種類の材料であってもよいし、又は異なる種類の材料を用いてもよい。例えば、筐体１９０８及び異なる要素は全て、燃料タンク内での使用に適した材料から構成できる。異なる要素用に選択される材料は、高周波信号の減衰を低減するものであってもよいが、筐体１９０８用の材料については、このような要件はない。
【０１９８】
図１及び図１４〜１９に示した異なる部品は、図２〜９及び１１〜１３の部品と組み合わせても、図２〜９及び１１〜１３の部品と共に使用しても、又はそれら二つの組合せであってもよい。追加的に、図１及び１４〜１９の部品のいくつかは、図２〜９及び１１〜１３にブロック形態で示した部品を、物理的構造として具現化した例といえる。
【０１９９】
ここで図２０を参照すると、センサデータを生成するためのプロセスの一実施形態がフローチャートにて示されている。図２０に示したプロセスは、図２のセンサシステム２０２にて実行できる。
【０２００】
プロセスは、センサユニット群に所定数の無線電力信号を送信することによって開始する（操作２０００）。所定数の無線電力信号をセンサユニット群に送信した後、所定数の無線データ収集信号が、センサユニット群に送信される（操作２００２）。
【０２０１】
次に、無線応答信号内のセンサデータが、センサユニット群から受信される（操作２００４）。プロセスは、その後、終了する。
【０２０２】
本実施形態では、これらの操作は、任意の回数繰り返して、センサユニット群からセンサデータを取得できる。これらの操作は、異なる電力レベルで無線信号を送信する。これらの電力レベルは、図１０のタイミング図１０００に示したものと同様であってもよい。
【０２０３】
ここで図２１を参照すると、無線データ収集信号の送信用のプロセスの一実施形態がフローチャートにて示されている。図２１に示した操作は、図２０の操作２００２を実行するために使用できる操作の例である。
【０２０４】
プロセスは、センサユニット群を識別することによって開始する（操作２１００）。センサユニットは、センサデータのデータ収集が望まれる特定のものである。これら特定のセンサは、データベース、リンク、リスト、表、又はいくつかの他の適切な種類のデータ構造等のデータ構造に基づき識別できる。データ構造内の情報は、例えば、センサユニット群用の識別子であってもよい。
【０２０５】
その後、プロセスは、識別したセンサユニット群から未処理のセンサユニットを選択する（操作２１０２）。その後、プロセスでは、無線データ収集信号内に符号化した識別子で選択される未処理のセンサユニットに前記無線データ収集信号を送信する（操作２１０４）。次に、識別したセンサユニット群内に、追加の未処理のセンサユニットが存在するかどうかの決定を行う（操作２１０６）。
【０２０６】
追加の未処理のセンサユニットが存在する場合、プロセスは、操作２１０２に戻る。そうでなければ、プロセスは終了する。
【０２０７】
異なる実施形態のフローチャート、及びブロック図は、実施形態に係る装置及び方法のいくつかの可能なアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この点では、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は動作又はステップの一部を表す。例えば、一つ以上のブロックは、プログラムコード、ハードウェア、プログラムコードとハードウェアの組合せとして実施できる。ハードウェアとして実施する場合、前記ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図における一つ以上の操作を実行するように製造、又は構成された集積回路の形態を取ることができる。プログラムコードとハードウェアの組合せとして実施する場合、ファームウェアの形態を取ることができる。
【０２０８】
実施形態のいくつかの代替え的形態では、ブロックに示した一つ以上の機能は、図に示した順番以外で実行できる。例えば、いくつかの場合、連続して示した二つのブロックを実質的に同時に実行でき、又は前記ブロックは、含まれる機能に依存して、ときには逆順に実行される場合もある。更に、フローチャート又はブロック図に示したブロックに加えて、他のブロックを追加することもできる。
【０２０９】
例えば、図２１のフローチャートでは、プロセスは、処理するべき別のセンサユニットの選択に進む前に、センサユニットから受信される無線応答信号を待機する動作を含んでいてもよい。別の例として、無線データ収集信号は、ブロードキャスト信号であってもよく、無線センサユニットの識別子を含んでいなくてもよい。この例では、無線センサユニットは全て、このブロードキャスト信号を受け取ると、センサデータを送信できる。
【０２１０】
ここで図２２を参照すると、一実施形態に係るデータ処理システムのブロック図が示されている。データ処理システム２２００は、図２のセンサ制御部２０８を実現するために使用できる。この実施形態では、データ処理システム２２００は、通信フレームワーク２２０２を含み、前記通信フレームワークは、プロセッサユニット２２０４、メモリ２２０６、永続ストレージ２２０８、通信ユニット２２１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット２２１２、及び表示部２２１４の間の通信を提供する。この例では、通信フレームワークは、バスシステムの形態を取ることもできる。
【０２１１】
プロセッサユニット２２０４は、メモリ２２０６内に読み込み可能なソフトウェアの指示を実行するように機能する。プロセッサユニット２２０４は、特定の用途に依存して、複数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又はいくつかの他の種類のプロセッサであってもよい。
【０２１２】
メモリ２２０６及び永続ストレージ２２０８は、ストレージ装置２２１６の例である。ストレージ装置は、例えば、データ、関数形式のプログラムコード、及び／又は一時的及び／又は永続的な他の適切な情報等の、情報を保存できるハードウェアの任意の部分であるが、これに限定はされない。ストレージ装置２２１６は、これらの例では、コンピュータ読取り可能なストレージ装置と呼ばれることもある。メモリ２２０６は、これらの例では、例えば、ランダムアクセスメモリ、又は任意の他の適切な揮発性又は不揮発性ストレージ装置であってもよい。永続ストレージ２２０８は、特定の用途に依存して、様々な形態と取ることもできる。
【０２１３】
例えば、永続ストレージ２２０８は、一つ以上の部品又は装置を含むことができる。例えば、永続ストレージ２２０８は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、書換え可能な光ディスク、書換え可能な磁気テープ、又は上記のいくつかの組合せであってもよい。永続ストレージ２２０８によって使用される媒体は、着脱可能であってもよい。例えば、着脱可能なハードディスクドライブを、永続ストレージ２２０８用に使用できる。
【０２１４】
通信ユニット２２１０は、これらの実施形態では、他のデータ処理システム又は装置との通信を実現できる。これらの実施形態では、通信ユニット２２１０は、ネットワークインタフェースカードである。
【０２１５】
入出力ユニット２２１２は、データ処理システム２２００に接続できる他の装置とのデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット２２１２は、キーボード、マウス、及び／又はいくつかの他の適切な入力装置を介して、ユーザ入力用の接続を提供できる。更に、入出力ユニット２２１２は、プリンタに出力を送信できる。表示部２２１４は、ユーザに情報を表示する機構である。
【０２１６】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムを構成する指示は、ストレージ装置２２１６に保存でき、前記ストレージ装置は、通信フレームワーク２２０２を介して、プロセッサユニット２２０４と通信を行う。異なる実施形態の処理が、コンピュータ命令を使用して、プロセッサユニット２２０４によって実行でき、前記命令は、メモリ２２０６等のメモリ内に保存できる。
【０２１７】
これらの指示は、プロセッサユニット２２０４内のプロセッサによって読み取り及び実行可能な、プログラムコード、コンピュータ使用可能なプログラムコード、又はコンピュータ読取り可能なプログラムコードと呼ばれる。異なる実施形態のプログラムコードは、メモリ２２０６又は永続ストレージ２２０８等の異なる物理的又はコンピュータ読取り可能なストレージ媒体上に具現化できる。
【０２１８】
プログラムコード２２１８は、コンピュータ読取り可能な媒体２２２０に関数形式で保存され、前記媒体は、選択的に着脱可能であり、プロセッサユニット２２０４によって実行するために、データ処理システム２２００に読み込むことも、そこに転送することもできる。プログラムコード２２１８及びコンピュータ読取り可能な媒体２２２０は、これらの実施形態では、コンピュータプログラム製品２２２２を構成している。一例では、コンピュータ読取り可能な媒体２２２０は、コンピュータ読取り可能なストレージ媒体２２２４、又はコンピュータ読取り可能な信号媒体２２２６であってもよい。
【０２１９】
これらの実施形態では、コンピュータ読取り可能なストレージ媒体２２２４は、プログラムコード２２１８の伝搬又は伝達を行う媒体ではなく、プログラムコード２２１８の保存に使用される物理的な又は具体的なストレージ装置である。
【０２２０】
代替的に、プログラムコード２２１８は、コンピュータ読取り可能な信号媒体２２２６を使用して、データ処理システム２２００に伝達できる。コンピュータ読取り可能な信号媒体２２２６は、例えば、プログラムコード２２１８を含み、伝達されるデータ信号であってもよい。例えば、コンピュータ読取り可能な信号媒体２２２６は、電磁信号、光信号、及び／又は任意の他の適切な種類の信号であってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、配線、及び／又は任意の他の適切な種類の通信リンク等を介して送信できる。
【０２２１】
データ処理システム２２００用に示された異なる部品は、異なる実施形態を採用する上での構造的な制限を課するものではない。異なる実施形態では、データ処理システム２２００用に示した部品に加える部品、及び／又はそれら部品に代わる部品を含むデータ処理システムとしてもよい。図２２に示した他の部品は、図の実施形態から変更できる。異なる実施形態では、プログラムコード２２１８を実行可能な任意のハードウェア装置又はシステムを使用してもよい。
【０２２２】
本開示内容として、図２３に示したような航空機製造及び保守方法２３００、及び図２４に示したような航空機２４００についても説明する。最初に図２３を参照すると、航空機製造及び保守方法の一形態が示されている。製造予備段階として、航空機製造及び保守方法２３００は、図２４の航空機２４００の仕様と設計２３０２、及び材料調達２３０４を含んでいてもよい。
【０２２３】
製造中、図２４の航空機２４００の部品及び半組立て品の製造２３０６及びシステム統合２３０８が行われる。その後、図２４の航空機２４００は、認証及び納品２３１０を経て、稼働２３１２できる状態となる。顧客による稼働２３１２状態では、図２４の航空機２４００は、定期的整備及び保守２３１４を計画し、それは、改造、再構成、改修、及び他の整備又は保守を含んでいてもよい。
【０２２４】
航空機製造及び保守方法２３００の各処理は、システム構築業者、第三者、及び／又は事業者によって実行又は実施できる。これらの例では、事業者は、顧客であってもよい。この説明の目的では、システム構築業者は、制限なく、任意の数の航空機製造業者及び主システム下請け業者を含んでもよく、第三者は、制限なく、任意の数の配送業者、下請け業者、及び供給業者を含んでいてもよく、事業者は、航空会社、リース会社、軍隊、保守機関等であってもよい。
【０２２５】
ここで図２４を参照すると、航空機の一形態が示されている。この例では、航空機２４００は、図２３の航空機製造及び保守方法２３００によって製造され、複数のシステム２４０４及び内装２４０６を備えた機体２４０２を含んでいてもよい。システム２４０４の例は、一つ以上の推進システム２４０８、電気システム２４１０、油圧システム２４１２、及び環境システム２４１４を含んでいる。任意の数の他のシステムを含んでいてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、異なる例としては、自動車産業等の他の産業にも適用できる。
【０２２６】
本明細書で具現化される装置及び方法は、図２３の航空機製造及び保守方法２３００の段階の少なくとも一つの中で利用できる。例えば、センサシステム２０２の異なる部品は、図２３の部品及び半組立て品の製造２３０６中に製造及び生産できる。
【０２２７】
更に別の例として、一つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組合せは、システム統合２３０８、稼働中２３１２、整備及び保守２３１４中、並びに図２３の他の段階中に利用できる。
【０２２８】
例えば、航空機２４００が稼働中２３１２に、センサシステム２０２を使用して、センサデータを生成できる。別の実施形態では、センサシステム２０２は、整備及び保守２３１４中に、航空機２４００に実装できる。例えば、センサシステム２０２は、改修、更新、及び実行可能な他の動作中に、航空機２４００に追加できる。いくつかの実施形態では、センサシステム２０２内のいくつかの部品は、既存のものであってもよく、整備及び保守２３１４中に、センサシステム２０２を実装する際に、他のものを追加してもよい。
【０２２９】
複数の異なる実施形態の使用は、航空機２４００の組立てを実質的に促進でき、及び／又はそのコストを低減できる。本実施形態では、時間及びコストの低減は、有線媒体上に信号を送信する際に使用される配線、ハーネス、及び他の部品の必要性を低減することによって生じる。更に、航空機２４００内でセンサシステム２０２を使用する際、配線及び検査と整備用に形成される開口部の数、及びそれらの開口部を密閉するための検査も低減できる。
【０２３０】
従って、本実施形態は、航空機の動作に望まれる情報を提供する形態で、センサデータを提供するための方法及び装置を提供する。本実施形態は、センサシステム内で使用される部品の数を低減できる。その結果、一つ以上の実施形態を使用して、センサシステムの設置に必要な重量、コスト、及び時間を低減できる。
【０２３１】
従って、一つ以上の実施形態を実装し、航空機内の配線の必要性を低減できる。本実施形態では、センサシステム２０２用のアーキテクチャは、配線の経路指定が、要求されるより困難な領域、並びに配線の使用が好ましくない領域で使用できる。一実施形態では、配線の到達点の構成および燃料タンク等の領域内への配線の導入を低減又は除去できる。
【０２３２】
その結果、経路指定している配線、孤立している配線、及び落雷や静電気等の好ましくない電磁事象からのアーク、又は放電等の影響を低減するための構造からの他の部品についての問題を低減又は不要にできる。
【０２３３】
異なる実施形態の説明は、単に説明のために提示されており、それらが全てではなく、開示した形態に実施形態を限定するものでもない。多くの修正及び変形形態が、当業者には明らかであろう。更に、いくつかの実施形態は、他の実施形態に比べて異なる特徴を有している。選択された一つ以上の実施形態は、前記実施形態の原理、実際の用途を最もよく理解できるように選択されたものであり、他の当業者が、想定される特定の用途に適するように、様々な修正を加えた様々な実施形態を採用できるようにしている。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【外国語明細書】
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