专利名称：提供自动控制显示单元备份的飞行管理系统的制作方法
技术领域：
本发明与飞机飞行管理技术有关，具体而言，与一种改进的飞行管理系统有关，该系统能自动响应左或右的控制显示单元(CDU)的故障，启动备份的CDU来承担故障CDU的功能。
在现代商业飞机中，由飞行人员通过由包括一台或多台飞行管理计算机(FMC)和通常是左、右控制显示单元(CDU)的飞行管理系统来完成飞行计划的输入和修改。这些CDU位于飞行员能够触及的位置，用于将飞行计划数据输入这些CDU然后再送至FMC以完成需要的飞行计划。
在一些飞机中，已经在驾驶舱内提供了第三个CDU单元。然而，提供这样的CDU是用以完成除FMC接口以外的功能。在原来的左或右CDU中的一个出故障的情形下，就仅剩下一个CDU留给飞行人员来完成FMC操作。仅剩一个可操作的CDU的后果是降低机务人员应付飞行管理功能的能力，即使物理上在飞机上还可能存在一个另外的CDU。因而，对只有一个剩余的起作用的CDU的飞行员而言，损失一个CDU会造成工作负荷的增加。
另外，在飞行过程中更换CDU还做不到。维修只得被推迟到本次飞行航线段的结束之后。
因而，本发明的一个目的是提供一种改进的飞机飞行管理系统，该系统根据对出故障的左或右控制显示单元的检测，自动启动第三个或备份的CDU来承担出故障的CDU的功能。
根据本发明，对一种飞机飞行管理系统进行了改进，该系统至少包括一台飞行管理计算机(FMC)，以及允许分别在左、右飞行员位置上操作所述至少一台FMC的左和右控制显示单元(CDU)。这种改进包括第三个，即备份的CDU；一条连接该FMC与左、右和备份CDU的数据总线；以及与该FMC相关联的逻辑控制。所述逻辑控制包括用于检测左和右CDU其中之一的故障以及响应检测结果通过数据总线发送信号来启动备份CDU以代替出故障的左或右CDU进行工作。
在一个包括至少一台飞行管理计算机(FMC)、允许分别在左、右飞行员位置上操作FMC的左和右控制显示单元(CDU)以及第三个备份CDU的飞机飞行管理系统中，一种改进的利用备份CDU自动替代出故障的左或右CDU执行相关功能的方法由以下步骤组成a)通过给定的数据总线将FMC与左、右及备份CDU链接起来；以及b)提供与至少一台FMC相关的逻辑控制，该逻辑控制进行以下步骤i)检测左、右CDU中之一故障，并且对检测结果作出反应；ii)经该数据总线自动发送信号至备份CDU以使备份CDU在功能上完全取代故障的左或右CDU。
图1图解说明了飞行管理系统的一般外观和相关的相互连接关系，该系统包括控制显示单元(CDU)，导航显示器(MAP)和逻辑模块；图2示出了一架飞机的主仪表板及其与飞行管理计算机、自动导航飞行指引仪系统、飞行控制计算机、相互连接的数字数据总线和三个CDU之间的相互连接关系；以及图3是一个逻辑流程图，用于说明根据本发明的如图2所示的改进的飞行管理系统执行的逻辑步骤。
图1以图画和方框图的形式图解说明了一个现代商业飞行管理系统的主要组成部分，该系统用30总的表示。32所示的是一个传统的飞机导航飞行管理系统-控制显示单元(FMS-CDU)。该FMS-CDU32包括一个上面部分34和一个下面部分36。在其上面部分34中，FMS-CDU32包括一个电子显示器40，该显示器能够显示由飞行人员输入的文本的各行。这些文本的各行内容一般描述沿希望的航行路径上的各个航线点(waypoints)。在电子显示器40两旁且与其相邻的部分是多个行选择键，总的用42和44来表示。当使用者激活各行选择键42、44中之一时，在该电子显示器上与其相邻的文本行就被激活从而允许文本输入、选择或删除。
在电子显示器的较低部分是临时填充行46，用于显示系统产生的信息、经键盘(下面将要描述)输入的内容以及正从一行移到另一行的数据。
在FMS-CDU32的下面部分36中的一半是一个键盘，总的用50表示。键盘50包括一个按键阵列以及控制输入键，通过控制输入键飞行人员能够手工输入航线点，这些输入的航线点随后作为文本行项目出现在电子显示器40上。键盘50还包括各种控制键，这些控制键允许飞行人员增加、修改和删除各种输入内容。
例如，提供的执行键52是一个瞬时作用按钮，该按钮变亮表示正对现行航线进行修正。一旦飞行人员按下执行键52，所需的修正就被启动，并且该键的光亮消失。
提供的删除键54是一个瞬时作用开关，当被飞行人员激活时，就输入DELETE至电子显示器40的临时填充部分46里。当临时填充部分为空白时，通过行选择键42、44选择下一行，就可删除在相应的相邻行上的数据，如果该信息是可删除的话。
因而，通过键盘50采用打字输入的方式，飞行人员可输入沿希望的航行路径上的航线点。这些航线点作为文本行被显示在电子显示器40上。
导航显示器(MAP)60也作为一个希望的航行路径的显示器提供给飞行人员。导航显示器60显示飞行在沿希望的路径上的所选航线点处的当前位置，这里用三角形621表示飞机的当前位置，这些航线点如用64表示的被选的航线点“VAMPS”，用66表示的下一个航线点“RUMOR”和用67表示的最后的航线点“ELN”。
除路径信息外，在导航显示器60上还显示当前磁航迹角方向(magnetictrack heading)68和用于显示一部分方位刻度图(compass rose)的一条弧形线70。
在显示器60的左上角还显示表示当前对地速度、真实空速、风速和风向信息的信息，一起如72所示。
导航显示器60和FMS-CDU32通过用80总的表示的逻辑模块相互联接。逻辑模块80包括飞行管理计算机(FMC)82。此外，逻辑模块还包括图形发生器(显示模块)84。从逻辑模块80至FMS-CDU32和从FMS-CDU32至逻辑模块80的输入信息沿一条双向总线86传送，而来自图形发生器84的显示信息则经一条单向总线88传送至导航显示器60。
飞行管理计算机82给自动驾驶飞行指引仪系统(AFDS)83提供横向(LNAV)和垂直(VNAV)导航信号，由AFDS83证实和确认这些导航信号。然后AFDS83将导航信号提供给主飞行计算机(PFC)84，由其以正常方式启动飞机操纵翼面85以便飞机能被引导自动按飞行管理计算机82选择的路径飞行。
图2图解说明了在一架现代商业飞机上的典型的导航装置。图中分别示了左和右飞行管理计算机(FMC)102，104。左、右FMC分别与相关的左、右显示单元(CDU)112，114通信。左、右CDU被安装在飞行员容易触及的地方。与在现代商业飞机中经常提供的情形一样，还提供一个第三的、备用的、或者说中央通道的CDU120。在一些飞机上该第三个CDU被用作与其他的飞机系统如卫星通信系统SATCOM和/或机上广播系统/舱内通话装置系统(PACI)等之间的接口。
CDU 112，114和120与FMC 102，104通过一条公共数据链路或者总线122进行通信。两台FMC 102，104还通过一条FMC的机柜间总线123进行通信，其功能是维持两台FMC 102，104间数据状态的同步。
在正常运行情况下，由两台FMC 102，104中的一台来承担主要控制功能，这里是左边的FMC 102。因而，来自FMC 102的输出结果被提供给主仪表板140和自动驾驶飞行指引仪系统150。主仪表板140包括左和右主飞行显示器142，144，它们由来自自动驾驶飞行指引仪系统150的左和右输出来驱动。左和右导航显示器146，148分别由主FMC 102的相应输出结果来驱动。在主仪表板140中还提供中心引擎和乘员报警显示器149。
按照如图1所描述的方式，由飞行人员输入左和右CDU 112，114的关于希望的飞行计划的内容，然后被传送至FMC 102，104，同时相应的飞行计划的图形显示在左和右导航显示器142，144上显示出来。
由主FMC 102给自动驾驶飞行指引仪系统150提供既用于垂直导航(VNAV)又用于横向导航(LNAV)的航行引导信号。
然后，由自动驾驶飞行指引仪系统150产生相应的输出信号，该信号传送至主飞行计算机160。该主飞行计算机160又产生适当的控制信号，该信号再被作用于飞机的飞行操纵翼面170以使飞机按照飞行人员输入CDU 112，114中的飞行计划飞行。
在本发明提出之前，如果左和右CDU 112，114两者之一出故障，一直没有办法让备份的CDU 120来承担出故障的CDU的功能。将故障单元与备份单元更换通常是一种无法在飞行期间完成的维修手段。因而，如果左和右CDU 112，114两者之一出故障，只有一个剩余的可供操作的CDU的飞行员就得承担额外的、繁重的工作负荷。本发明通过赋予FMC 102，104自动检测故障CDU和操作备份CDU 120使之替代故障单元发挥作用的能力，克服了现有技术系统的这一局限性。
图3是一逻辑流程图，图解说明了主FMC自动实现故障CDU的备份时所执行的逻辑步骤。图中，逻辑步骤开始于方框200。接下来，在判断框202中，系统确定左CDU(图2中的102)是否正常(也就是说运行是否正常，是否能与FMC正常通信)。这一确定过程包括检查CDU产生的表示CDU正在正常运行的状态位。这种通信通过如图2所示的数学数据总线122进行。
如果经判断框202判断，FMC逻辑确定左CDU运行正常，就进入框204。在框204中，FMC逻辑将CDU显示器的左页送往正常运行的左CDU。
接下来，在判断框206中，FMC逻辑确定右CDU是否正常工作。如前面一样，这一确定过程要求FMC监视由右CDU提供到数字数据总线上的信号以确定这些信号是否表示右CDU的正常运行，包括检查由右CDU产生的自检状态位。
如果经判断框206判断确定右CDU正在正常运行，系统就进入框210。在框210中，FMC逻辑让右页显示被送入右CDU。然后系统返回到212让逻辑过程从起始阶段的200重新开始。
如果，在判断框202中，FMC逻辑确定左CDU工作不正常，就进入判断框220。在判断框220中，FMC逻辑确定中央或者说备份CDU(图2中的120)是否正在正常运行。如果备份CDU正在正常运行，逻辑过程就进入框222。在框222中，FMC逻辑现在让左页显示内容被送入中央或者说备份CDU中。就这样，备份CDU现在就能够代替故障的CDU发挥作用了。
然而，如果在判断框220中确认中央或者说备份CDU工作不正常，系统就进入判断框224。从框222出来后，也进入判断框224。
在判断框224中，FMC逻辑确认右CDU是否正在正常工作。如果右CDU正在正常工作，逻辑就进入框210，然后右页显示就被送至右CDU中，同时系统经过中间步骤212返回到起始阶段200。
然而，如果经判断框224判断确认右边的CDU运行不正常，系统就经过中间位置212返回至起始位置200。
回到判断框206，如果FMC逻辑确认右CDU运行不正常，就进入判断框230。在判断框230中，FMC逻辑确认中央或者说备份CDU是否正常。如果中央CDU不正常，逻辑经过中间点212返回至起始点200。
然而，如果经判断框230判断确认中央CDU正在正常运行，就进入框232。在框232中，FMC逻辑让右页显示被送往中央CDU，从而中央CDU承担起故障的右边的CDU的功能。然后系统经中间位置212返回至起始点200。
总之，上面已经详细描述了一种改进的飞机飞行管理系统。这种改进的系统能够检测左或是右控制显示单元的故障以自动启动一个备份的控制显示单元来承担故障单元的功能。
尽管以上对本发明的优选实施例进行了详细描述，但是很明显还可以对该优选实施例进行许多更改和变动，而且所有这些更改和变动都不偏离本发明的本质精神和范围。
权利要求
1.一种包括至少一台飞行管理计算机(FMC)和允许分别在左边和右边的飞行员位置上操作所述至少一台FMC的左和右控制显示单元(CDU)的飞机飞行管理系统，还包括第三个即备份的CDU；链接所述FMC与所述左、右和备份CDU的一条数据总线；与所述至少一台FMC相关联的逻辑控制装置，用于a)检测所述左和右CDU之一的故障，并且对检测结果作出反应，b)经所述数据总线发送信号以使所述备份CDU取代所述故障的左或右CDU工作。
2.一种飞行管理系统，包括至少一台飞行管理计算机(FMC)；允许分别在左边和右边的飞行员位置上操作所述至少一台FMC的左和右控制显示单元(CDU)；第三个即备份的CDU；链接所述FMC与所述左、右和备份CDU的一条数据总线装置；以及与所述至少一台FMC相关联的逻辑控制装置，用于a)检测所述左和右CDU之一的故障，并对检测结果作出反应，b)经所述的数据总线装置发送适当的信号以使所述的中央备份CDU能在功能上完全取代所述故障的左或右CDU。
3.一种在一个包括至少一台飞行管理计算机(FMC)、允许分别在左边和右边的飞行员位置上操作所述至少一台FMC的左和右控制显示单元(CDU)以及第三个即备份的CDU的飞机飞行管理系统中允许所述备份CDU自动取代故障的左或右CDU发挥作用的方法，该方法包括以下步骤a)通过一条给定的数据总线将所述FMC与所述左边、右边和备份的CDU链接起来；b)提供与所述至少一台FMC相关联的逻辑控制装置，该逻辑控制装置进行以下步骤i)检测左和右CDU之一的故障，并对检测结果作出反应，ii)经所述的数据总线自动发送信号给所述备份的CDU以使所述备份的CDU在功能上完全取代所述故障的左或右CDU。
全文摘要
一种包括一台飞行管理计算机(FMC)左、右控制显示单元(CDU)和一个备份CDU的改进的飞行管理系统。采用一条数字数据总线连接FMC和三个CDU。当检测到左、右CDU其中之一故障时,FMC自动让备份CDU取代故障的CDU工作,因而减轻了飞行人员仅通过一个CDU操作FMC的负担。
文档编号G06F11/00GK1203406SQ9710558
公开日1998年12月30日 申请日期1997年6月19日 优先权日1996年5月14日
发明者彼得·D·冈恩, 詹姆斯·D·海斯, 理查德·A·赫勒尔德 申请人:波音公司