(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された数のデータ処理手段（５０Ａ−Ｃ）と、複数のサブシステム（１０、４０）と、複数のサブシステムそれぞれのサブシステム・データ出力手段のセット（１２Ａ−Ｃ、４２Ａ−Ｃ）に関連するサブシステム出力データを複数のデータ処理手段に選択的に与えるデータ結合手段（６０Ａ−Ｃ、６４Ａ−Ｃ、６６Ａ−Ｃ、６８Ａ−Ｃ）とを含むデータ処理システム・アーキテクチャであって、
各データ処理手段は、
（ｉ）互いに独立であり、
（ii）入力データを受け取る入力手段（１６Ａ−Ｃ、４６Ａ−Ｃ）を含み、
（iii）前記入力データの関数として、固有の出力データを導出するように動作し、
各サブシステムは、
（ｉ）互いに独立であり、
（ii）少なくとも１つの所定の入力量（Ｑ１、Ｑ２）に応答してサブシステム情報を決定するように動作し、
（iii）サブシステム・データ出力手段のセット中のサブシステム・データ出力手段の数が、複数のデータ処理手段の前記選択された数に等しく、複数のサブシステム・データ出力手段の各サブシステム・データ出力手段は、
（ａ）互いに独立であり、
（ｂ）サブシステム・データ出力手段のセットに関連するサブシステム情報に関するサブシステム出力データであって、固有サンプル時刻に対応したサブシステム出力データを供給し、
データ結合手段は、下記（ａ）、（ｂ）に従って、即ち、
（ａ）各データ処理手段は、複数のサブシステムそれぞれのサブシステム・データ出力手段のセット中の特定の１つのサブシステム・データ出力手段から構成されるデータ出力手段の１つのグループからサブシステム出力データを受け取り、かつ、
（ｂ）グループの各サブシステム・データ出力手段は、複数のデータ処理手段のうちの１つに共通サンプル時刻に対応したサブシステム出力データを与えるようにして、
サブシステム出力データを複数のデータ処理手段に選択的に与えることを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項２】
請求項１において、データ結合手段は、複数のデータ処理手段の選択された数に等しい数の複数のデータ転送制御手段（６０Ａ−Ｃ）を含み、
その複数のデータ転送制御手段の各手段は、
（ｉ）互いに独立であり、
（ii）他のいずれのデータ転送制御手段（６０Ａ−Ｃ）にも結合されていない複数のデータ処理手段（５０Ａ−Ｃ）中の１つのみに結合され、サブシステム・データ出力手段（１２Ａ−Ｃ、４２Ａ−Ｃ）の１つのグループに対応するサブシステム・データ出力手段とに結合され、
（iii）サブシステム・データ出力手段の前記グループに関連するサブシステム出力データをサブシステム・データ出力手段のそのグループに対応するデータ処理手段の入力手段に転送できるように動作することを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項３】
請求項１において、データ結合手段は、各データ処理手段の入力手段と、サブシステム・データ出力手段の前記グループのうちの１つと関連する、個別のデータ・バスを含むデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項４】
請求項１において、データ結合手段は、複数のサブシステムそれぞれの各サブシステム・データ出力手段に関連する個別のデータ・バスを含み、また、個別の各データ・バスは、複数のデータ処理手段のうちのたった１つの入力手段と、サブシステム・データ出力手段のうちのたった１つとに結合されるデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項５】
請求項１において、各データ処理手段は、同種のサブシステム情報に応答して、同一の出力情報を決定するように動作するデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項６】
請求項５において、データ処理システム・アーキテクチャ内の故障を検出するため、複数のデータ処理手段それぞれからの出力データに応答する処理装置ボータ手段（９０）を更に含むデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項７】
請求項１において、複数のサブシステムは、６つのジャイロ・サブシステム（Ｇ１−６）と６つの加速度計サブシステム（Ａ１−６）とを含み、
各ジャイロ・サブシステムは、それに関連する角回転センサを有し、他の残りのジャイロ・サブシステムと異なる軸に沿った角回転に応答し、
各加速度計サブシステムは、それに関連する加速度計センサを有し、他の残りの加速度計サブシステムと異なる軸に沿った加速度に応答することを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項８】
請求項７において、各角回転センサは、リング・レーザ・ジャイロであることを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項９】
請求項８において、各ジャイロ・サブシステムは、データ処理手段の選択された数に等しい数の複数のジャイロ・サブシステム・データ出力手段を含み、各ジャイロ・サブシステム・データ出力手段が、あるサンプル時刻から別のサンプル時刻までの角回転の変化を表す累計器（２２０Ａ−Ｃ）を含むことを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項１０】
請求項１において、
第１のデータ結合手段（６０Ａ、６４Ａ、６６Ａ、６８Ａ）は、
第１のデータ処理手段（５０Ａ）と複数のサブシステムそれぞれに関連する各セットの第１のサブシステム・データ出力手段（１２Ａ、４２Ａ）とに結合した第１のデータ転送制御手段（６０Ａ）を含み、第１の共通サンプル時刻に対応したサブシステム出力データを第１のサブシステム・データ出力手段から第１のデータ処理手段の入力手段に転送できるように動作し、
第２のデータ結合手段（６０Ｂ、６４Ｂ、６６Ｂ、６８Ｂ）は、
第２のデータ処理手段（５０Ｂ）と複数のサブシステムそれぞれに関連する各セットの第２のサブシステム・データ出力手段（１２Ｂ、４２Ｂ）とに結合した第２のデータ転送制御手段（６０Ｂ）を含み、第２の共通サンプル時刻に対応したサブシステム出力データを第２のサブシステム・データ出力手段から第２のデータ処理手段の入力手段に転送できるように動作し、
第３のデータ結合手段（６０Ｃ、６４Ｃ、６６Ｃ、６８Ｃ）は、
第３のデータ処理手段（５０Ｃ）と複数のサブシステムそれぞれに関連する各セットの第３のサブシステム・データ出力手段（１２Ｃ、４２Ｃ）とに結合した第３のデータ転送制御手段（６０Ｃ）を含み、第３の共通サンプル時刻に対応したサブシステム出力データを第３のサブシステム・データ出力手段から第３のデータ処理手段の入力手段に転送できるように動作することを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項１１】
選択された数の冗長データ処理手段（５０Ａ−Ｃ）と、少なくとも６台のジャイロ・サブシステム（Ｇ１−６）と、少なくとも６台の加速度計サブシステムと、データ結合手段とを含む斜め軸冗長慣性参照システムのためのデータ処理システム・アーキテクチャであって、
選択された数の冗長データ処理手段の各々は、
（ｉ）互いに独立であり、
（ii）同種の入力データを受け取る入力手段（１６Ａ−Ｃ、４６Ａ−Ｃ）を含み、
（iii）同種の入力データの関数として、慣性参照出力データを導出するように動作し、少なくとも６台のジャイロ・サブシステム（Ｇ１−６）の各々は、
関連する角回転検知器を有し、他の残りのジャイロ・サブシステムの検知軸に関して斜めである、選択された検知軸に対する角回転に応答し、かつ
（ｉ）互いに独立であり、
（ii）ジャイロ・サブシステム・データ出力手段のセット（１２Ａ−Ｃ）を含み、セットのジャイロ・サブシステム・データ出力手段の数は、複数のデータ処理手段の選択された数に等しく、
ジャイロ・サブシステム・データ出力手段のセットの各ジャイロ・サブシステム・データ出力手段は、
（ａ）互いに独立であり、
（ｂ）それに関連する検知軸の周りで検知される角回転に対応し、かつ、固有サンプル時刻に対応したジャイロ・サブシステム出力データを供給し、
少なくとも６台の加速度計サブシステム（Ａ１−６）の各々は、
関連する角回転検知器を有し、他の残りの加速度計サブシステムの検知軸に対して斜めである、選択された検知軸に対する角回転に応答し、かつ、
（ｉ）互いに独立であり、
（ii）加速度計サブシステム・データ出力手段のセット（４２Ａ−Ｃ）を含み、セットの加速度計サブシステム・データ出力手段の数は、複数のデータ処理手段の選択された数に等しく、
加速度計サブシステム・データ出力手段のセットの各加速度計サブシステム・データ出力手段は、
（ａ）互いに独立であり、
（ｂ）それに関連する検知軸の周りで検知される角回転に対応し、かつ、固有サンプル時刻に対応した加速度計サブシステム出力データを供給し、
データ結合手段（６０Ａ−Ｃ、６４Ａ−Ｃ、６６Ａ−Ｃ、６８Ａ−Ｃ）は、
（ｉ）少なくとも６台のジャイロ・サブシステムの各々のジャイロ・サブシステム・データ出力手段のセットに関連するジャイロ・サブシステム出力データを複数のデータ処理手段に選択的に与え、かつ
（ii）少なくとも６台の加速度計サブシステムの各々の加速度計サブシステム・データ出力手段のセットに関連する加速度計サブシステム出力データを複数のデータ処理手段に選択的に与え、それにより
（ａ）各データ処理手段が、データ出力手段のグループから、ジャイロ・サブシステム出力データと加速度計サブシステム出力データを一意に受け取り、その際、
データ出力手段のグループは、
（ｉ）複数のジャイロ・サブシステムの各々のジャイロ・サブシステム・データ出力手段のセットの特定の１つのジャイロ・サブシステム・データ出力手段と、
（ii）少なくとも６台の加速度計サブシステムの各々の加速度計サブシステム・データ出力手段のセットの特定の１つの加速度計サブシステム・データ出力手段とから構成され、
（ｂ）データ出力手段のグループの、各ジャイロ・サブシステム・データ出力手段と加速度計サブシステム・データ出力手段からの出力データが、複数のデータ処理手段の１つに入力データとして与えられ、ジャイロ・サブシステム・データ出力手段のグループのジャイロ・サブシステム出力データと加速度計サブシステム出力データ手段のグループの加速度計サブシステム出力データは、共通サンプル時刻に対応することを特徴とするデータ処理システム・アーキテクチャ。
【請求項１２】
請求項１１において、故障を検知するための、複数のデータ処理手段の各々から慣性参照出力データに応答する処理装置ボータ手段（９０）を更に含め斜め軸冗長慣性参照システムのためのデータ処理システム・アーキテクチャ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、一般には、特にナビゲーションおよびフライト・コントロールに有用なフォールト・トレラント（故障許容）およびフェールセーフ情報処理システム・アーキテクチャに関するものである。より詳細には、本発明は、選択された入力量に関する情報を供給する複数の独立サブシステムからの情報を操作するための情報処理システム・アーキテクチャで、かつ、特定のプロセッサ出力データを選択されたサブシステム入力量の関数として導出する複数の冗長情報処理装置を含む情報処理システム・アーキテクチャに関するものである。
関連技術の説明
フェールセーフ・システムおよびフォールト・トレラント・システムは、航空機ナビゲーション・システム、フライト・コントロール・システム、およびそのシステム性能エラー識別がクリティカルであるその他のシステムに望ましい。当分野で周知のとおり、フェールセーフ・システムは、故障が起きたとき、正確でないまま機能し続けるのではなく、システムをシャット・ダウンさせるが、フォールト・トレラント・システムは、故障によってシステムの一部がシャット・ダウンする場合でも、機能し続けるのに十分な冗長性を有している。フェールセーフ・システムは、一般に、フォールト・トレラントが不必要なとき使用される。なぜなら、フェールセーフ・システムは、より少数の部品しか必要とせず、したがってより廉価になるからである。同時に、冗長度が低下して、残りの冗長処理システムの性能の有効性を確認するために、冗長システムによって与えられる出力データを他のシステムから他の出力データとクロス・チェックしたり比較したりすることができなくなったとき、フォールト・トレラント・システムは、フェールセーフ機能となる。
当分野で周知のフォールト・トレラント情報処理システム・アーキテクチャは、非同期処理システム、完全同期処理システム、および／または、ゆるやかな同期処理システムであろう。
非同期処理システムでは、必要とされる情報を獲得するための冗長サブシステム・グループは、必要以上に数が多くなり、したがってより高いシステム・コストが必要となるであろう。これは、サブシステム・グループ内の１つのサブシステム故障によって、そのサブシステム・グループの情報を廃棄しなければならないかもしれないからである。この種のシステムの例は、３台のジャイロと３台の加速度計が必要な慣性測定装置グループである。１台の加速度計またはジャイロの故障によって、慣性測定装置が提供する情報と、それに対応する情報処理装置が提供する情報とが使えなくなる。
ゆるやかな同期処理システム・アーキテクチャにおいては、何らかの形の同期データ・フレーム処理システムを使用しなければならない。このタイプのシステムは、他のタイプの処理アーキテクチャと互換でない場合があり、また、冗長サブシステム・グループ全てに故障を伝える共通リンクを導入する場合もある。これは、これらのゆるやかな同期処理システム・アーキテクチャ、および同期処理システム・アーキテクチャは、一般に、フォールト・トレラント・クロック・システムの形の共通リンクを使用しているからである。これらのシステムは、信頼性が高まるかもしれないが、実施に費用がかかりすぎる。
フォールト・トレラント、およびフェールセーフ情報処理システム・アーキテクチャは、ナビゲーションおよびフライト・コントロール・システムにおいて特に重要である。これらのシステムについて、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｒ．  ＭｃＣｌａｒｙの発表「Ａ  Ｆａｕｌｔ  Ｔｏｌｅｒａｎｔ  Ｄａｔａ／Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ」、１９９２年５月、ＩＥＥＥ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ＆  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ、第７巻、５号、１９−２３ページと、Ｋｅｖｉｎ  ＶａｎｄｅｒｗｅｒｆおよびＫｎｕｔ  Ｗｅｆａｌｄの発表「Ｆａｕｌｔ  Ｔｏｌｅｒａｎｔ  Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」、１９８８年、１０月１７−２０日、第８回、ＡＩＡＡ／ＩＥＥＥ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｖｉｏｎｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、サンノゼ、カリフォルニア、８２１−８２９ページに記載されている。この両方の出版物では、角回転、角回転速度、線型加速度、姿勢、速度、および位置を含む冗長慣性参照情報を決定するための、多重処理システムを提供する慣性参照システムを記述している。
この両方の出版物では、複数のセンサ、ジャイロと加速度計からデータを収集し、その後複数の冗長データ処理装置によって処理する傾斜軸冗長慣性参照システム（skewed axis redundant inertial reference system）の使用について記述している。傾斜軸冗長慣性参照システムには、一般に、各ジャイロが他のすべてのジャイロに対して斜めである入力軸を有する６台のジャイロと、各加速度計が他のすべての加速度計に対して斜めである入力軸を有する６台の加速度計とが使用されている。それぞれにセンサが関連するサブシステムによって収集されたデータを転送するための、処理システム・アーキテクチャは、特に前述のＭｃＣｌａｒｙの出版物で教示されるように、故障を含むモジュールの切離しの原理を利用し、かつ重要な故障を含むモジュールまたは領域の挙動の有効性を確認するために、特定のビットごとのボータ技術を使用している。しかしながら、これらのシステムは、簡潔性、特に非同期操作に適さない。
複製サブシステムを説明する欧州特許出願第００７３６０２号を参照しなければならない。そこでは全体として、各サブシステム・チャネルの中の回路を含む、他のチャネルの一致を評価する電子一致検査装置が示されている。サブシステム出力が少ない出力と判断されるとき、サブシステムの操作を中断するため適切な電力供給のスイッチが切られる。
発明の概要
本発明の一目的は、冗長処理を使用する情報処理システム・アーキテクチャを提供することである。
本発明のもう１つの目的は、処理要素が互いに切り離され、サブシステム情報を処理要素へ転送する非同期処理または同期処理を可能にする、冗長処理を提供することである。
本発明の一目的は、慣性参照システムのための冗長処理システム・アーキテクチャを提供することである。
本発明において、選択された数のデータ処理装置が使用されており、各データ処理装置は互いに独立であって、複数のサブシステムによって提供される処理装置入力データの関数として、特定の処理装置の出力データを導出する。各サブシステムは、互いに独立であって、所定の入力量に応答して、選択されたサブシステム情報を決定するようになっている。各サブシステムは、選択された数のデータ処理装置と等しい数のデータ出力手段のセットを含む。そのサブシステム・データ出力手段セットの各個別データ出力手段は、独立であって、観察しようとするサブシステム入力量に関するサブシステム出力データを供給する。各サブシステムの１つのデータ出力手段からのサブシステム出力データは、処理装置出力データを導出する多数の冗長データ処理装置のうちの一つの装置へ渡される。各処理装置の処理装置出力データは、正当性テストなどのためにボータ処理装置へ渡される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による冗長処理システム・アーキテクチャを示すブロック図である。
第２図は、ジャイロを使用して、入力量として入力軸の周りでの回転を測定するサブシステムを説明するブロック図である。
第３図は、フォールト・トレラント慣性参照システム用のサブシステム・セットを示すブロック図である。
第４図は、情報の同期記憶を示すジャイロを使用するサブシステムの、もう１つの実施形態を示す図である。
好ましい実施形態の説明
第１図は、本発明による冗長処理システム・アーキテクチャのブロック図である。３つの実質的に冗長なデータ処理手段５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃへ入力情報を提供する２つの独立サブシステム１０および４０が示されている。図のように、各データ処理手段５０Ａ−Ｃは、互いに独立であって、たとえばサブシステム１０や４０などの複数のサブシステムによって提供される独立処理装置入力データの関数として特定の処理装置出力データを導出する。好ましい実施形態において、各データ処理手段５０Ａ−Ｃは、実質的に同一であって、独立処理装置入力データの関数として同種の情報を導出するため、同一の処理段階を実行する。各データ処理手段は、それぞれデータ処理手段５０Ａ−Ｃの処理装置出力手段５２Ａ−Ｃに同種の処理装置出力情報を提供するようになっている。
説明を進める前に、処理システム・アーキテクチャの構成要素の数字識別子に添えられた英字の添字は、特定のデータ処理手段すなわち５０Ａ−Ｃに結合された関連する付属構成要素を示すことに留意されたい。同じ数字識別子を持つが、添字の異なる構成要素は、特定のデータ処理手段すなわち５０Ａ−Ｃとの関係を除き、実質的に同一の構成要素であることが意図される。
同種の処理装置出力情報を生成するために、各データ処理手段５０Ａ−Ｃは、データ自体の、瞬間値は異なることもあるが、たとえばサブシステム１０と４０など、同じサブシステムからの同種の処理装置入力データを受け取る。サブシステム１０は、サブシステム４０から独立であり、サブシステム４０もサブシステム１０から独立である。
サブシステム１０は、図のように少なくとも１つの所定の入力量たとえばＱ１に応答する。たとえば、Ｑ１は、選択された入力軸に対して観測される角回転である。サブシステム１０は、ここに図示する冗長処理システム・アーキテクチャのデータ処理装置の数に等しい数のサブシステム・データ出力手段を含む。第１図に示す例示的システムでは、３つの冗長データ処理手段が使用されている。したがって、本発明によると、各サブシステム１０は、３つ、すなわちデータ処理手段５０Ａ−Ｃの数に等しい数のサブシステム・データ出力手段１２Ａ−Ｃを含む。
サブシステム１０と同様に、サブシステム４０もまた、図のように、少なくとも１つの所定の入力量たとえばＱ２に応答する。たとえば、Ｑ２は、サブシステム１０によって観測されるのと異なる（または同じ）選択された入力軸の周りでの観測される角回転でもよく、また選択された入力軸に沿って観測される加速度でもよい。サブシステム４０はまた、ここに示した冗長処理システム・アーキテクチャのデータ処理装置の数に等しい数のサブシステム・データ出力手段をも含む。第１図に示す例示的システムでは、サブシステム４０は、３つ、すなわちデータ処理手段５０Ａ−Ｃの数に等しい数のサブシステム・データ出力手段４２Ａ−Ｃを含む。
サブシステム１０に関連するデータ出力手段セットの各データ出力手段１２Ａ−Ｃは、（ｉ）互いに独立であって、（ii）対応するサブシステム、すなわちサブシステム１０のサブシステム情報に関するサブシステム出力データを入力量Ｑ１の関数として、またはそれに応答して供給する。同様に、サブシステム４０に関連するデータ出力手段セットの各データ出力手段４２Ａ−Ｃは、（ｉ）互いに独立であって、（ii）対応するサブシステム、すなわちサブシステム４０のサブシステム情報に関するサブシステム出力データを入力量Ｑ２の関数として、またはそれに応答して供給する。
前述のデータ出力手段の各々は、データ処理手段５０Ａ−Ｃのうちの選択された手段に結合されて、各データ出力手段に関連するサブシステム出力データを選択されたデータ処理手段へ処理装置入力データとして与える。サブシステム１０については、データ出力手段セット１２Ａ−Ｃは、データ出力手段１２Ａが結合手段１６Ａを介してデータ処理手段５０Ａに結合され、データ出力手段１２Ｂが結合手段１６Ｂを介してデータ処理手段５０Ｂに結合され、データ出力手段１２Ｃが結合手段１６Ｃを介してデータ処理手段５０Ｃに結合されるように配置されている。サブシステム４０については、データ出力手段セット４２Ａ−Ｃは、データ出力手段４２Ａが結合手段４６Ａを介してデータ処理手段５０Ａに結合され、データ出力手段４２Ｂが結合手段４６Ｂを介してデータ処理手段５０Ｂに結合され、データ出力手段４２Ｃが結合手段４６Ｃを介してデータ処理手段５０Ｃに結合されるように配置される。
上述のように結合手段を配置することによって、データ処理手段５０Ａは、処理装置入力データとして、データ出力手段１２Ａおよび４２Ａによってそれぞれ与えられるサブシステム１０および２０に関連する出力データを受け取る。同様に、データ処理手段５０Ｂは、処理装置入力データとして、データ出力手段１２Ｂおよび４２Ｂによってそれぞれ与えられるサブシステム１０および２０の両方に関連する出力データを受け取る。そして、データ処理手段５０Ｃは、処理装置入力データとして、データ出力手段１２Ｃおよび４２Ｃによってそれぞれ与えられるサブシステム１０および２０に関連する出力データを受け取る。
ここでは、３という数を示したが、選択された数のデータ処理手段の各々への入力データとして、離散的な出力データを与えるサブシステムの数に基本的に制限がないことを理解されたい。ただし、本発明によると、各サブシステムは、冗長性を提供するデータ処理手段の数に等しい数の独立したデータ出力手段のセットを持たなければならない。
フォールト・トレラント・システムまたはフェールセーフ・システムあるいはその両方では、各データ処理手段５０Ａ−Ｃは、（ｉ）各サブシステムから同種の処理装置入力データを受け取り、（ii）同じデータ処理の段階または機能を独立して実行することを理解されたい。ただし、データ出力手段からデータ処理手段へのデータ転送は、非同期または同期のどちらでもよい。第二に、冗長データ処理手段５０Ａ−Ｃの各々からの有用な処理装置出力データのために、個々のデータ処理手段は、共通のサンプル時刻「Ｔn「（「ｎ」は、特定の処理装置を表す）に各サブシステムから処理装置入力データを受け取らなければならない。本発明による冗長処理装置機能について、各データ処理手段５０Ａ−Ｃにそれぞれ関連するサンプル時刻ＴA、ＴB、およびＴCは、慣性参照システムについて後で述べるように、妥当な範囲で互いに接近していなければならない。
したがって、第１図に示すように、データ転送制御手段６０Ａは、（ｉ）結合手段６４Ａを介してデータ出力手段１２Ａに、（ii）結合手段６６Ａを介してデータ出力手段４２Ａに、かつ（iii）結合手段６８Ａを介してデータ処理手段５０Ａに結合される。同様に、データ転送制御手段６０Ｂは、（ｉ）結合手段６４Ｂを介してデータ出力手段１２Ｂに、（ii）結合手段６６Ｂを介してデータ出力手段４２Ｂに、かつ（iii）結合手段６８Ｂを介してデータ処理手段５０Ｂと結合される。さらに、データ転送制御手段６０Ｃは、（ｉ）結合手段６４Ｃを介してデータ出力手段１２Ｃに、（ii）結合手段６６Ｃを介してデータ出力手段４２Ｃに、かつ（iii）結合手段６８Ｃを介してデータ処理手段５０Ｃに結合される。
データ転送制御手段６０Ａ−Ｃは、各サブシステムに関連する各データ出力手段によって、データ処理手段５０Ａ−Ｃのうちの関連する１つの手段に処理装置入力データとして与えられるサブシステム出力データを順序通り転送する。データ転送／制御手段６０Ａ−Ｃの実施形態は、もちろん、対応するデータ処理手段とそれに結合されたデータ出力手段の間のデータ転送技術として何を選択するかに依存する。より詳細には、サブシステム出力データが、シリアル・データか、それともパラレル・データかのどちらであるか、およびデータが、電気信号か、それとも光信号かのどちらによって転送されるかによって、各データ転送手段６０Ａ−Ｃの実施形態が決まる。これらの選択と、各転送制御手段６０Ａ−Ｃと前述の各結合手段すなわち１６Ａ−Ｃ、６４Ａ−Ｃ、６６Ａ−Ｃ、および６８Ａ−Ｃの構造の詳細における効果は、もちろん当分野で周知である。
説明のため、情報のシリアル・データ転送について考える。その際、各データ処理装置はシリアル・データを受け取るため別々のデータ記憶手段（図示せず）を有するものとし、さらに各データ結合手段は、別々のシリアル・データ・バス、すなわち図のように、唯一のサブシステム・データ手段に関連しかつ唯一のデータ処理手段に結合されたデータ・バスであるものとする。この状況で、処理手段５０Ａとデータ転送制御手段６０Ａについてのみ考える。データ転送制御手段６０Ａは、サンプル時刻ＴAに結合手段６４Ａおよび６６Ａ上に、ストローブ信号を発行することによって、データ・バスを介するデータ処理手段５０Ａへのシリアル・データ転送を開始し、同時に、データ処理手段５０Ａのデータ記憶メモリをクリアするため、結合手段６８Ａ上にリセット信号を送り、新たに入ってくるデータのためのデータ記憶手段を用意する。もちろん、この説明はデータ転送の例示的な実施形態を示す目的で簡潔になされている。
これとは対照的に、別々の共通データ・バスを使用し、各データ処理手段は一つの処理装置入力手段を有するようにすることもできる。この場合、別々の共通データ・バスは、一つの処理装置の入力手段に結合され、各サブシステムの１つのデータ出力手段と共通である。たとえば、サブシステム・データ出力手段からデータ処理手段への情報のアドレス指定可能な制御および転送を行う結合手段１６Ａ、４６Ａ、６４Ａ、６６Ａ、および６８Ａと同じである。しかし、上述のシリアルの場合と同様に、転送されるデータは離散的サンプル時刻、すなわちＴAに対応することが依然として不可欠である。したがって、各データ手段は、各サブシステムから唯一のデータ処理手段へデータを転送するための、何らかの形のサンプル／ホールド構成要素およびアドレス可能メモリを備えていなければならない。このような実装方式は、もちろん当分野で周知である。
第１図による配置および前述のデータ転送の状況において、各データ処理手段５０Ａ−Ｃおよび対応するデータ出力手段は非同期モードで動作することができることに留意されたい。非同期モードでは、各データ転送／制御手段は、互いに独立して動作することができる。したがって、その結果として生ずる処理装置出力データは、同期されず、観察されるサブシステム情報、および独立のサンプル時刻における独立のデータ出力手段による対応するサブシステム出力データに応じて異なる値を有することになる。
ナビゲーションやフライト・コントロールなどの処理制御の応用分野では、処理装置出力データが、処理装置ボータ９０への入力として提供されることがある。サンプル時刻ＴA、ＴB、およびＴCの差が小さい場合には、処理装置ボータ９０が、データ処理手段５０Ａ−Ｃによって提供される処理装置出力データに、当分野でよく理解されているように、障害検出およびシステム障害分離に対する妥当なテストを適用することができる。
第２図には、サブシステム１０または他の任意のサブシステムの、例示的ブロック図が示されている。より詳細には、第２図は、慣性参照システムの一部を形成することもある。ジャイロ・サブシステムの実施形態を示す。第２図に示すように、サブシステム１０は、リング・レーザ・ジャイロ２０５として示されている角回転センサを含む。ジャイロ２０５は、選択された入力軸（図示せず）に対する角回転の形で、入力量Ｑ１を感知する。リング・レーザ・ジャイロの技術分野でよく理解されているように、リング・レーザ・ジャイロは、光検出器を通過する各暗色帯が、ジャイロ２０５によって観測される入力軸の周りの離散的角回転の変化を表す干渉パターンを出力する一体化されたレートジャイロである。ジャイロ２０５は、出力信号の変化を信号線２１０上に与え、これをジャイロ読出累計器２２０Ａで累計することができる。ジャイロ読出累計器２２０Ａは、ジャイロ入力軸の周りで時計回りまたは反時計回りに対応するアップ・カウントまたはダウン・カウントである干渉カウントを方向づける方向情報を含む、角回転の増分的変化をカウントするためのアップ／ダウン・カウンタの形でもよい。
第２図に示すように、データ出力手段１２Ａは、ジャイロ読出累計器２２０Ａのサンプル時刻ＴAにデータを獲得するためのストローブ信号を受け取るように結合手段６４Ａへ結合され、その後、このデータをデータ結合手段１６Ａを介してデータ処理手段５０Ａへ転送するために、サンプル／ホールド手段２２２Ａにこの情報を保持するサンプル／ホールド手段２２２Ａを含む。同様に、データ出力手段１２Ｂは、同様の方式で構築され、ジャイロ読出累計器２２０Ｂおよびサンプル／ホールド手段２２２Ｂを含み、データ出力手段１２Ｃは、ジャイロ読出累計器２２０Ｃおよびサンプル／ホールド手段２２２Ｃを含む。
第２図のブロック図に示すように、データ出力手段１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの、それぞれのジャイロ読出累計器２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃは、基本的に「自由に走る」。つまり、各ジャイロ読出累計器は、観測される入力量Ｑ１に関するジャイロ読出累計器カウント、すなわちジャイロ２０５入力軸の周りの回転をそれぞれ独立に提供している。しかしながら、ジャイロ２０５および対応するジャイロ読出累計器２２０Ａ−Ｃが機能している場合、各ジャイロ累計器が、正確に同じ時刻にサンプリングされるならば、２つのサンプル時刻の間のジャイロ読出累計器２２０Ａ−Ｃのカウントの変化が同一になることを当分野の技術者には理解されよう。
同様に、もしジャイロ読出累計器２２０Ａ−Ｃが実質的に互いに近い異なるサンプル時刻にサンプリングされ、連続するサンプル時刻の間に、実質的に等しい時間間隔を有する場合、ジャイロ読出累計器およびサンプル／ホールド手段の対応する出力は、やはり実質的に同一になる、すなわち２つの連続するサンプル時刻の間の角回転の共通の変化を表すはずである。したがって、慣性参照システムの応用分野において、各データ処理手段５０Ａ−Ｃが、同様の時刻に対応する同様のデータに作用するが、前述の選択された慣性参照情報を導出するために、互いに固有で独立である。もし、冗長処理システムが正しく機能している場合、各データ処理手段によって提供される慣性参照情報は、各データ処理手段とそれに対応するサブシステム、およびその構成要素の適切な動作を確認するため、予め定義されたエラー限界の範囲内で実質的に同一であるはずである。処理装置ボータ９０は、まず各データ処理手段５０Ａ−Ｃの出力データに作用して適切な限界の範囲内であると判定するであろうし、次に、最終入力をナビゲーションまたはフライト・コントロール・システムに提供する前に、それに作用して情報平均を提供することができる。
言い換えると、連続する非同期サンプル時刻ＴA、ＴB、およびＴCが、実質的に同じ時間間隔だけ離れている場合、たとえ、実際の累計器の値は、サンプル時刻ＴA、ＴB、およびＴCが異なるために異なるとしても、各ジャイロ読出累計器のカウント値の変化は、正しく機能しているシステムについては、実質的に同一となる。サブシステムがすべて同様に動作する場合、各データ処理手段５０Ａ−Ｃによって提供される出力情報は実質的に同一となる。
第３図は、前述の出版物に記載されているような慣性参照システムの一部を形成する複数のサブシステムと組み合わせた、単一のデータ処理手段５０Ａを示すブロック図である。第３図で示されるブロック図は、各サブシステムの対応する「Ａ」データ出力手段の、サブシステムが三角形のブロックＧ１−６で描いた６台のジャイロおよび円のブロックＡ１−Ａ６で描いた６台の加速度計を含む部分接続のみを示している。したがって、ここに示すシステムには、１２のサブシステム、すなわち６台のジャイロと６台の加速度計があり、そのすべてが、１２のサブシステムのすべての出力の関数であるデータ出力をデータ出力手段５２Ａへ提供するために入力データ処理手段５０Ａに入力を与える。この例示的実施形態において、データ処理手段５０Ａが慣性参照出力を正しく提供するには、加速度計およびジャイロによって与えられる加速度情報または回転情報が、その時点のサンプル時刻に対応しなければならないことは明白である。これは、もちろん、残りのデータ処理手段５０Ｂ−Ｃおよび対応するデータ転送制御手段６０Ｂ−Ｃとは独立に動作するデータ転送制御手段６０Ａの意図された機能である。
第１図に示す冗長処理システム・アーキテクチャは、特に、非同期フォールト・トレラントおよび／またはフェールセーフ動作を実行するのに適用できることを理解されたい。これは、各サブシステムのためのデータ出力手段セットの各データ出力手段が、互いに独立であり、したがって、時刻に依存しないデータ転送制御手段によって決定されるサンプル時刻に自由走行情報を提供するからである。
このシステムは、サブシステムの構築を変更することによって、同期処理システムとしても動作することができる。同期動作のための模範的なサブシステム４００を第４図に詳細に示す。同図において、同一のジャイロ２０５が、既に述べたジャイロ読出累計器２２０と同様の単一のジャイロ読出累計器４２０への信号線２１０上に出力を供給する。各データ出力手段４１２Ａ−Ｃが、この場合は、単一のジャイロ読出累計器４２０に結合されたそれぞれのサンプル／ホールド手段４２２Ａ−Ｃを含む。この状況で、サンプル／ホールド手段４２２Ａ−Ｃは、それぞれ結合手段１６Ａ、１６Ｂ、および１６Ｃにデータ出力を供給するため、それぞれ結合手段６４Ａ−Ｃを介して転送制御手段６０Ａ−Ｃによってアドレス可能であり、これらはすべて、ジャイロ読出累計器を同時にサンプリングするため、サブシステム４００内部の共通クロック（図示せず）に同期されている。動作において、このシステムは、もちろん、共通サンプル時刻に対応してすべてのサブシステム出力データ手段を開始するために何らかの形の共通クロック割り込みを必要とする。
第４図に示すサブシステムは、非同期の利点を無効にしてしまうが、第１図を参照して説明したように、唯一のデータ処理手段に固有に結合される独立のデータ出力手段が各サブシステムごとに存在するので、故障を含むモジュール・アプローチ・システムを使用することによって、ハードウェア・コストを削減し、データ転送の信頼性を向上するために使用することができる。
各図に具体的に示した概略ブロック図は、多数の電子サブシステム、コンピュータ、およびソフトウェア／ファームウェアの態様を使用して構成できることを理解されたい。データ出力手段、データ処理手段、結合手段およびデータ転送制御手段として識別される構成要素は、特に非同期または同期で動作するよう意図されるかどうかに応じて、広範囲の方式によって配置し構成することのできる、広範囲の電気的、および光学的ハードウェアによって形成することができ、これらはすべて、本発明の真の精神および範囲に含まれるものである。
より詳細には、データ処理手段５０Ａ−Ｃは、他の処理構成要素またはシステムたとえばナビゲーションやフライト・コントロールが後で使用するための、必要な出力情報たとえば慣性情報を獲得するために、入力データを操作する多数の命令を実行するよう意図される、マイクロプロセッサなど広範囲の構成要素によって実施することができる。したがって、データ転送制御手段は、独立のクロック・システムを含む、データ処理手段の連携手段の一部として実施することができる。別法として、データ転送制御手段は、図示したデータ処理手段の外部で、または希望に応じて何らかの組み合わせとして実施することもできる。
本発明は、サンプリング頻度が十分に速く、各データ転送制御手段の間にどんな種類の同期も必要としない、非同期データ処理システム・アーキテクチャを特に対象とする。ただし、サンプリング頻度が遅すぎる場合、各データ処理手段が実質的に同一の処理装置出力データを周期的に提供するよう、周期的な同期割り込みが必要となることがある。
前に示したように、本発明による冗長データ処理システムは、電気的および光学的結合技術とあいまってシリアル・データまたはパラレル・データを転送することができ、これらはすべて、本発明の真の精神および範囲に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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