CN101681160A - 用于飞行器的维护计算机*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的维护计算机***，配备有网络，网络被划分成开放域(102)和称为航空电子域(101)的安全域。该计算机***包括容纳在航空电子域中的第一软件模块和容纳在开放域中的第二软件模块，第一模块被设计为遵循故障检测逻辑树，并且第二模块被设计为呈现电子维护文档，其中，沿着第一模块遵循的故障检测逻辑树的路径通过第二模块自动地、同步地产生分别与该树的节点相关联的维护文档的页面的呈现。

Description

用于飞行器的维护计算机***
技术领域
本发明主要涉及飞行器维护领域。
背景技术
传统上，维护技术员基于纸质文档在地面上来实施飞行器的维护。
以前，这些文档采取维护和修理手册或文件夹形式，分别被称作首字母缩略词AMM(飞行器维护手册，Aircraft MaintenanceManual)和TSM(排故或故障检测手册，Troubleshooting orfaultfinding Manual)。这些文档提供了用于预防性维护和能够影响飞行器上任何设备的故障的检测和修理过程的详尽描述。
以类似的方式，将飞行员的注释也以纸质形式记录在称为“飞行日志”的机载记录本中。然后，维护技术员可以在中途停留期间使用用于维护目的的该飞行日志。
近来，随着减少或甚至消除驾驶舱中的所有纸质文件的趋势(少纸驾驶舱)的发展，AMM和TSM手册和飞行日志已经被飞行器安装的计算机应用程序所取代。
更准确地，现在AMM和TSM手册以电子文档的形式出现，在电子文档中，维修技工借助于超链接能够自由地浏览。这些文档包含飞行器中设备和能够对其产生影响的故障的描述，能够使维修技工识别并清除故障。
类似地，飞行日志还采取电子文档的形式，称作为“电子飞行日志(elogbook)”。
还通过超链接将上述电子文档链接在一起，使得操作者能够容易地从一个应用程序转换到另一个应用程序。
此外，当远距离设备配备有内置测试设备(built-in testequipment，简称为BITE)模块时，中央维护***(简称为CMS)用于进行远距离设备的测试、呈现任何错误消息、并使这些彼此相互关联或与故障相关联，以方便地进行故障检测过程。
因此，维修技工具有由其支配的各种完全不同的计算机工具，维修技工必须掌握这些计算机工具从而能够发现故障并消除所有故障。
然而，这些维护工具伴随有一些缺陷。
首先，操作者在其故障检测这件费劲的事中未必总是被指导的。他可以自由地遵循(follow)似乎对他是最适当的并且其中必要时跳过某些测试步骤或甚至颠倒手册中指示的次序的过程来进行处理，根据所选择的选项存在或多或少的快速收敛(convergence)的风险。
其次，在飞机的近来设计中，由于机载网络被划分为安全域和不安全域，所以难以确定与维护相关的计算机应用程序容纳在哪个域。更准确地，机载网络通常被划分成两个子网络，第一个子网路位于所谓的航空电子域，第二个子网络位于所谓的开放域或不安全域。两个子网络之间的链路必须是单向的，从航空电子子网络通往开放子网络。另一方面，在任何所给定的子网络内，链路可以是双向的。
开放域中的维护工具的容纳不能提供它们完整性的保证，或换而言之，不能有效地预防恶意的访问和/或构成它们的程序和数据的损坏。因此，维护工具不适于作为任何认证过程的主体。此外，维护工具的任何错误使用(无计划的或无规律(inconsistent)的测试)都对航空电子域中***的正确操作有损害。
相反地，航空电子域中的这些工具的容纳几乎是不可想象的，因为其需要专用的和非常昂贵的应用程序的开发，因而排除了执行频繁更新的选择。
本发明的一个目的是提出一种用于飞行器的维护工具，而不显示出上述缺陷，意思就是，首先，一直为操作者提供指导，其次，使与机载网络的划分兼容的实现成为可能的一种工具。
发明内容
本发明涉及一种用于飞行器的维护计算机***，配备有网络，该网络被划分成开放域和称为航空电子域的安全域，其中所述计算机***具有容纳(accommodate)在航空电子域中的第一软件模块和容纳在开放域中的第二软件模块，第一模块被设计为遵循(follow)故障检测逻辑树，而第二模块被设计为呈现电子维护文档，其中，沿着第一模块遵循的故障检测逻辑树的路径通过第二模块自动地、同步地产生分别与涉及的节点相关联的维护文档的页面的呈现。
优选地，该故障检测逻辑树的每个节点与至少一个维护任务相对应，并且当第一模块达到所述节点时，第一模块将指向与该任务相关联的维护文档的页面的超链接发送给第二模块。
典型地，第一模块根据执行与该节点相对应的维护任务的结果确定下一个节点。
例如，由故障标识符代码确定故障检测逻辑树，该代码自身由对容纳在航空电子域中的电子飞行日志中的条目的分析获得。
如果第一模块在完成其遍历所述故障检测逻辑树的基础上确定所述飞行器中的设备有故障，则能够将所述***设计为检验该设备在飞行器的最小设备列表(简写为MEL)中的存在，该列表保存在航空电子域中。
如果所述故障设备存在于MEL中，则将***设计为根据飞行器的使用性能或安全限度的降低来计算对应的成本。
提供容纳在航空电子域中的第三软件模块和容纳在开放域中的第四软件模块也是可行的，第三软件模块被设计为查找和选择MEL的元素，其中第四软件模块被设计为呈现与所述设备相对应的文档页面，其中通过所述第三软件模块选择元素，通过第四模块自动地、同步地产生与该元素相关的文档页面的呈现。
优选地，对于MEL的每个元素，第三模块将指向URL的超链接发送到第四模块，所述URL包含与该元素相关的所述文档页面。
第一模块(适当的情况下，和第三模块)可以容纳在航空电子域中的第一计算机中，以及第二模块(适当的情况下，和第四模块)可以容纳在开放域中的第二计算机中，然后，所述第二计算机通过至开放域和无线接入点的单向链路链接到航空电子域中的网络的部分。
根据一变体，第一模块(适当的情况下，和第三模块)容纳在航空电子域中的第一计算机中，而第二模块(适当的情况下，和第四模块)容纳在开放域中的第二计算机中，其中第一计算机和第二计算机的输入和/或输出链接到KVM切换器，该切换器被设计为将该输入/输出切换到普通输出/输出接口。
附图说明
参照附图，通过阅读以下给出的本发明的一种优选实施方法的描述，本发明的其他特性和优点将变得显而易见，以及包括：
图1示意性地示出了根据本发明的维护***实施的第一方法；
图2示意性地示出了根据本发明的维护***的另一种实施；
图3示出了根据本发明的维护***的操作；
图4给出了故障检测(fault-finding)逻辑树的示例；
图5A至5G分别表示在沿着故障检测逻辑树的连续节点的故障检测模块行进的过程中，维护***的第一屏幕和第二屏幕的内容。
具体实施方式
本发明的基本思想是提供一种维护***，其具有容纳在航空电子域中的第一软件模块和容纳在开放域中的第二软件模块，第一软件模块是被设计为遵循故障检测逻辑树中的逻辑路径的故障检测模块，而第二软件模块专用于呈现维护文档，其中故障检测逻辑树中的节点的相遇(encounter)自动地和同步地产生分别与所涉及的节点相关联的文档页面的呈现。
图1示出了根据本发明的一种实施方法的维护计算机***。
该***由两部分101、102组成，二者分别保存在航空电子域(AW)中和开放域(OW)中。该***的每部分包括借助于诸如交换以太网络中的虚链路的双向链路链接在一起的各种设备。另一方面，两个部分只通过一个或多个从AW域通向OW域的单向链路而链接在一起，在图中以二极管的符号表示。
航空电子域中的部分包括容纳(housing)中央维护***(CMS)113的机载维护终端(OMT)110。具体地，该***包括称作故障检测模块115的第一软件模块，其被设计为遵循预定的故障检测逻辑树。OMT还容纳软件模块120，其负责飞行日志的管理。OMT还链接到在将被测试的特定设备中执行的内置(built-in)测试模块130，以及链接到负责控制与该设备相关联的所有断路器的单元160。断路器的操作用于切断一项或多项设备的电源，从而可以完全安全地将其替换。最后，OMT终端具有输入/输出接口150，具体地，具有显示屏和键盘。
开放域中***的部分包括用于查阅维护文档的终端，下文中将其称为信息终端。例如，该终端可以采取便携式计算机190或电子记事本(便签簿PCTM)195的形式。如果维护文档的存储容量足够小，则将其直接容纳在便携式计算机190或电子记事本195中，否则将其容纳在机载服务器170中。便携式计算机或电子记事本可以通过无线连接经由接入点(AP)而被链接到线路网(line network)。如果接入点连接到网络的航空电子设备部分，则该连接通过单向链路181来实现，如图中所指示的。标记为SW的帧交换机(frameswitch)用于在网络的不同的链路上进行路由。
根据图2中表示的第二实施方法，普通的输入/输出接口155(适当地可以是键盘、屏幕和鼠标)在容纳故障检测模块的计算机110与容纳维护文档的计算机191之间共享。这些计算机的输入/输出通过KVM(键盘、显示器、鼠标)切换器185链接到该普通输入/输出接口，该切换器用于在两个计算机之间进行手动或自动地切换。应当注意的是，只有来自计算机191的视频信号从开放域传播到航空电子域，从而不影响后者的安全性。因而，维修技工可以容易地从故障检测屏幕切换到文档屏幕，从下文将会看到。
在故障发生的事件中，通过飞行警告***(FWS)发送的消息或通过飞行日志120中被记录为条目的飞行员的注释或通过二者的结合来将后者直接通知给CMS***。CMS***能够执行不同的故障之间的相互关联，以查找共同的可能的原因。在任何事件中，CMS***与一个或多个线路可替换单元(LRU)一起提供可能的故障的标识符代码。
故障检测模块115接收故障标识符代码并检索与该代码对应的故障检测逻辑树。模块115被设计为根据维修技工和/或将要被检查的设备中的内置测试模块提供的指示来遍历该故障检测逻辑树。在故障实际被确认的事件中，故障检测逻辑树通常包括与故障确认相关的第一部分和与适当清除(clearance proper)相关的第二部分。
故障检测逻辑树的每个节点包括将被执行的一个任务或一系列任务，其结果决定下一个节点的选择。
这里，故障检测逻辑树的每个节点与试图被显示到信息终端190或195上的维护文档的页面相对应。遵循故障检测逻辑树，同时、自动地产生直达与所遍历的节点相关联的文档的页面的导航。更准确地，每次节点被故障检测模块访问时，OMT终端将超链接发送到所述终端。后者包括自动同步的导航模块，以便搜寻出超链接指向的URL。如果文档存储在信息终端或实际上如果所述页面在高速缓冲存储器中是可利用的，则可以在信息终端中本地检索对应页面，或再次在机载服务器170中检索对应页面。可选择地，可以从地面上的服务器中检索文档的页面。
因而，通过故障检测过程来自动地指导维修技工，同时维修技工仍能够查阅与该过程的每个步骤(stage)相关的维护文档。
开放域中的维护文档的存储便于更新操作。例如，可以通过根据ARINC 615协议的数据下载方法或通过存储器芯片的简单替换来实施后者。更新通常不改变故障检测逻辑树，这保证了维护***的完整性。
可以从现有的维护文档即上述的AMM和TSM手册中提取故障检测逻辑树。更准确地，故障检测逻辑树对应于TSM手册的树结构。当故障的修理过程中的步骤(step)对应于TSM手册的树结构的节点时，需要执行AMM手册中的特定维护任务。在这种情况下，将组成这些任务的树局部地嫁接到上述所提及的节点。因而，与所涉及的节点相关的维护任务的树被嫁接至的TSM手册的树结构的所有节点，形成故障检测逻辑树。
如果AMM和TSM手册采取XML或SGML格式的文档形式，则通过删除诸如格式元素、图片、三维图表和动画脚本的视觉表示元素来获得故障检测逻辑树。将这些元素移到文档部分。另一方面，将所有的功能元素保存在故障检测逻辑树中，特别是用于运行测试应用程序的超链接，以将软件下载到设备，以操作或断开断路器等。
因此，首先，存在故障检测逻辑树，其次，存在纯粹的文档文件，例如，XML或SGML格式的两个文件，但是拥有各自的DTD。此外，这里，文档文件的页面的超链接与故障检测逻辑树的每个节点相关联。
故障检测逻辑树和文档文件还可以并行地生成，然而是在与它们各自的DTD相符以及和两个文档之间的超链接一致的条件下。
图3示出了根据本发明的维护计算机***的操作的示例。
例如，可以通过来自飞行日志的指令，将故障标识符代码发送到故障检测模块。故障检测模块查找与该代码对应的故障检测逻辑树(此处将其指示为“任务N”)。将该树划分为所示的I和II两部分，这两部分分别对应于故障确认过程和故障清除过程。
在沿着故障检测逻辑树的路径前进的过程中，维护文档的呈现与该树的每个节点的经过(passage)是同步的。例如，当故障检测模块经过节点5时，与子任务5相关的文档页面显示在信息终端上。然而，应当注意的是，从一个节点到下一个节点的经过不是必须地需要改变将被显示的页。此外，维修技工可以借助于超链接在文档内如其所愿地导航。例如，操作者可以点击超链接“子任务5-2”以便看到与该子任务相关的页面。然而，当故障检测模块转到下一节点(在该示例为节点8)时，与后一个节点(“子任务8”)相关的文档页面将自动地显示在信息终端的屏幕上。
在完成故障检测逻辑树的遍历之后，无论是故障被清除还是故障仍存在，都将对应的记录存放在飞行日志中。如果故障依旧，则列出缺陷设备并将其与最小设备列表(MEL)的内容进行比较。与其名字指示的相反的该列表给出了其正确操作对于设备的操作来说是任选的设备的列表。因而，如果指示为缺陷的设备不出现在列表中，则必须取消飞行。另一方面，如果指示为缺陷的设备处于MEL中，则***根据使用性能或安全限度的降低来确定受设备的故障和与此相关联的成本影响的约束条件。例如，设备的故障将影响飞行器能够承担的燃料量的约束条件，其又决定对飞行器飞行半径(radius of operation)的限制。上述的成本存储在航空电子域中保存的文档中。
根据未表示的不同的实施例，根据本发明的计算机***包括容纳在航空电子域中的第三软件模块，例如，在故障检测终端中，其允许飞行员或维修技工浏览MEL并选择该列表上的任何设备。计算机***还包括容纳在开放域中的第四软件模块，例如，在信息终端中，其负责显示与MEL元素相关的文档。该文档保存在开放域中，例如，通过信息终端或机载服务器170。可选择地，该文档可以容纳在地面上的服务器中。作为文档的部分，MEL保存在航空电子域中，例如，故障检测终端中。
当通过第三软件模块来选择MEL的元素时，其将指向URL的超链接穿过整个网络发送到第四模块，URL给出了与该元素相关的文档页面。然后，第四软件模块检索该页面，并将其显示在信息终端的屏幕上。以这种方式，遵循沿MEL元素的路径，由信息终端自动地、同步地产生对应文档页面的呈现。
图4给出了故障检测模块115所使用的故障检测逻辑树的示例，其对应于给定的故障代码，此处标记为TSM 31-50-810-982-A，对应于飞行警告***(FWS 2)的软件中的故障。由水平虚线将与确认过程相关的树的部分和与隔离过程相关的树的部分分开。图5A-5G示出了经过图4中所示的故障检测逻辑树的路径的示例的OMT终端和信息终端的屏幕的内容。
故障检测逻辑树400的根410与图5A的左部分中表示的文档页面相关联。该页面指示确认过程和故障隔离的主要步骤。在410中，故障检测模块测试飞行日志中指示的故障。在本示例中，确认了故障的状态(节点412)并且因此故障检测模块转到节点441。
节点441与称为CPIOM-C2(核处理输入/输出模块)的FWS***的单元(LRU)的内置测试程序(BITE)的执行相关联。如图5B中所示的，OMT终端的屏幕指示测试程序完成的程度(degree)，并且信息屏幕给出对应过程的细节。
在这个示例下，如图5C中的OMT终端的屏幕所示，完成测试之后，程序返回错误的代码。因此，将CPIOM-C2单元上的故障隔离(在故障检测逻辑树上的节点441)。在该步骤中，文档页面保持不变。
节点451对应于CPIOM-C2单元的替换过程，如图5D中所示，并且信息终端的屏幕给出细节。在第一步骤中，对CPIOM-C2单元的电源电路的断路器进行操作，换而言之，切断其电源，然后在第二步骤中(见图5E)，安装新的单元。
当已经安装了新的单元并且电源复位时，故障检测模块再次测试FWS***，意味着其返回到故障检测逻辑树的根410。如图5G所示，这次对***的测试证明是良好的(没有错误代码)。在故障检测逻辑树中的第一通路的过程中，文档页面与所显示的页面实际上是相同的。
因此，维修技工断定已经将故障清除并且将对应的记录存放在飞行日志中。

Claims (10)

1.一种用于飞行器的维护计算机***，配备有网络，所述网络被划分成开放域(102)和称为航空电子域(101)的安全域，其特征在于，所述维护计算机***包括容纳在所述航空电子域中的第一软件模块和容纳在所述开放域中的第二软件模块，所述第一软件模块被设计为遵循故障检测逻辑树，而所述第二模块被设计为呈现电子维护文档，其中，沿着所述第一模块所遵循的故障检测逻辑树的路径，通过所述第二软件模块自动地、同步地产生分别与所述树的节点相关联的所述维护文档的页面的呈现。
2.根据权利要求1所述的计算机***，其特征在于，所述故障检测逻辑树的每个节点与至少一个维护任务相对应，并且当所述第一模块到达所述节点时，所述第一模块将指向与该任务相关联的所述维护文档的页面的超链接发送给所述第二模块。
3.根据权利要求2所述的计算机***，其特征在于，对于所述故障检测逻辑树的每个节点，所述第一模块根据执行与该节点相对应的所述维护任务的结果确定下一个节点。
4.根据前述权利要求中任一项所述的计算机***，其特征在于，由故障标识符代码确定所述故障检测逻辑树，所述代码自身由对容纳在所述航空电子域中的电子飞行日志(120)中的条目的分析获得。
5.根据前述权利要求中任一项所述的计算机***，其特征在于，如果所述第一模块在完成其遍历所述故障检测逻辑树的基础上确定所述飞行器中的设备有故障，则所述***检验该设备在称为MEL的飞行器的最小设备列表中的存在，所述列表保存在所述航空电子域中。
6.根据权利要求5所述的计算机***，其特征在于，如果所述故障设备存在于所述MEL中，则所述***根据所述飞行器的使用性能或安全限度的降低来计算对应的成本。
7.根据权利要求5或6所述的计算机***，其特征在于，包括容纳在所述航空电子域中的第三软件模块和容纳在所述开放域中的第四软件模块，所述第三模块被设计为查找和选择所述MEL的元素，而所述第四软件模块被设计为呈现与所述设备相对应的文档页面，其中通过所述第三软件模块选择元素，通过所述第四模块自动地、同步地产生与该元素相关联的文档页面的呈现。
8.根据权利要求7所述的计算机***，其特征在于，对于所述MEL的每个元素，所述第三模块将指向URL的超链接发送到所述第四模块，所述URL包含与该元素相关联的所述文档页面。
9.根据前述权利要求中任一项所述的计算机***，其特征在于，所述第一模块容纳在所述航空电子域中的第一计算机中，或者适当的，所述第一模块和所述第三模块容纳在所述航空电子域中的第一计算机中，以及所述第二模块容纳在所述开放域中的第二计算机中，或者适当的，所述第二模块和所述第四模块容纳在所述开放域中的第二计算机中，所述第二计算机通过至所述开放域和无线接入点(180)的单向链路(181)链接到所述航空电子域中的网络的部分。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的计算机***，其特征在于，所述第一模块容纳在所述航空电子域中的第一计算机中，或者适当的，所述第一模块和所述第三模块容纳在所述航空电子域中的第一计算机中，以及所述第二模块容纳在所述开放域中的第二计算机中，或者适当的，所述第二模块和所述第四模块容纳在所述开放域中的第二计算机中，所述第一计算机和所述第二计算机的输入/输出链接到KVM切换器，其中，所述切换器被设计为将所述输入/输出切换到普通的输出/输出接口(155)。
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