МАГИСТРАЛЬНАЯ СЕТЬ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДЛЯ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G02B6/42 

Изобретение относится к средствам для соединения бортовых электронных приборов на борту летательного аппарата при помощи сети коммуникационных оптических шин, когда это оборудование разработано для связи при помощи сети электрических шин, причем без необходимости внесения изменений в упомянутые бортовые электронные приборы.

В современных гражданских самолетах широко применяются цифровые технологии. Различные приборы, содержащие электронный интерфейс связи, такие как ЭВМ или другие приборы, оборудованные микропроцессорами, микроконтроллерами или цифровыми интерфейсами, обеспечивают функции управления, контроля и наблюдения на борту летательного аппарата и обмениваются информацией через цифровые шины.

Наиболее используемыми шинами являются электрические шины, использующие кабели с сердечником из электропроводящего металла, как правило, на основе алюминия или меди. В этом случае цифровые данные передаются в виде колебаний электрического напряжения. Применение технологии электрических шин, в частности последовательных шин, в которых кодированная информация передается последовательно на одном физическом носителе, оправдано, в частности, с учетом надежности средств соединения, которые на борту самолета работают в сложных условиях окружающей среды. Однако недостатком этих электрических шин является их громоздкость и чувствительность к электромагнитным возмущениям.

Потребность в достаточной стабильности конструкции приборов для использования на борту самолетов, в частности, что касается их оперативной взаимозаменяемости, в частности, на уровне их физических и функциональных интерфейсов, заставляет изготовителей летательных аппаратов стандартизировать механические и электрические интерфейсы этих приборов.

В области авиации известен, например, стандарт ARINC 429, который детально определяет интерфейсы и протоколы связи между приборами на борту самолетов при помощи однонаправленных шин, отвечающих этому стандарту.

Недавно удалось упростить физические шины путем увеличения пропускной способности этих шин при соблюдении условий надежности, необходимых для применения в области авиации. Таким образом, несколько однонаправленных шин с небольшой пропускной способностью, используемых в системах согласно стандарту ARINC 429, можно заменить одной двунаправленной шиной высокой пропускной способности, например порядка ста мегабит в секунду. Эти высокоскоростные двунаправленные шины соответствуют новым стандартам и, разумеется, новым интерфейсам связи для бортового электронного оборудования.

Эти новые интерфейсы в настоящее время по-прежнему соединяют с электрическими коммуникационными шинами в силу вышеуказанных соображений обеспечения надежности.

На фиг.1 показана архитектура комплекта бортовых электронных приборов, соединенных электрической шиной высокой пропускной способности.

В этом примере компьютеры 1а, 1b, 1с соединены электрическими коммуникационными шинами соответственно 4а, 4b, 4с с коммутатором 2, который является прибором, выполненным с возможностью передачи сигналов от одной шины на другую в зависимости от адресных сигналов, которые поступают на саму шину. Другие приборы 3а, 3b, например датчики или приводы, соединены напрямую с компьютерами соответственно 1a, 1b при помощи электрических коммуникационных шин 5а, 5b соответственно.

Синхронные двунаправленные электрические коммуникационные шины, называемые Full Duplex, как правило, состоят из двух пар электрических проводников или кабелей, называемых четырехжильными, при этом каждая пара обеспечивает одно направление связи. Как правило, каждая пара является скрученной, и образованный таким образом кабель содержит экран, предназначенный для защиты кабелей от внешних электромагнитных воздействий, а также для защиты внешней окружающей среды от электромагнитных излучений, которые могут выходить из кабеля. Эти кабели часто имеют плотность порядка 40-50 г/м. На каждом своем конце кабель оборудован соединителями, содержащими четыре электрических контакта, охватывающих или охватываемых в зависимости от назначения, с использованием также экранирования на металлической конструкции соединителя. Стандарт ARINC 600 (см. дополнение 14, приложение 20 временного издания от 15 июля 2003 года) описывает электрические и механические характеристики такого соединителя четырехжильного типа. На этих соединителях с четырьмя контактами два контакта, предназначенные для передачи, обычно обозначают Тх+ и Тх-, а два контакта, предназначенные для приема, обозначают Rx+ и Rx-. Знаки + и - напоминают, что шина имеет полярность, и эта полярность должна соблюдаться во время монтажа соединителей на электрическом кабеле шины.

Можно также преобразовать передаваемую информацию в оптические сигналы, которые можно передавать по оптическим волокнам. Оптические коммуникационные шины, которые обладают преимуществом в отношении плотности, скорости передачи данных и отсутствия чувствительности к электромагнитным излучениям, пока не используются широко в области гражданской авиации по причине проблем соединения оптических линий связи и поскольку современное оборудование в настоящее время в основном технологически приспособлено для работы с электрическими коммуникационными шинами.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности передачи данных при помощи оптических коммуникационных шин на самолетах, приборы которых разработаны для работы с электрическими коммуникационными шинами, и, следовательно, использования этой технологии, отличающейся лучшей плотностью и отсутствием чувствительности к электромагнитным возмущениям, которые являются двумя наиболее критическими проблемами для летательных аппаратов, не меняя при этом конструкции существующего оборудования, которое соединяют с этими шинами и которое должно отвечать в течение еще нескольких будущих лет стандартам, соответствующим работе с электрическими коммуникационными шинами.

Для этого в бортовой электронной системе летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением, содержащей один или несколько приборов, предназначенных для обмена информацией при помощи одной или нескольких двунаправленных синхронных коммуникационных электрических шин, по меньшей мере, одну из электрических шин заменяют, по меньшей мере, одной оптической шиной, концевые соединители которой выполнены с возможностью соединения с электрическими интерфейсами упомянутых приборов.

В предпочтительном варианте выполнения бортовой электронной системы оптическая шина содержит, по меньшей мере, один оптический кабель, по меньшей мере, с одним оптическим волокном и на каждом конце - соединитель, содержащий средства преобразования электрических сигналов в оптические сигналы и средства преобразования оптических сигналов в электрические сигналы.

На своем конце, предназначенном для соединения с прибором, соединитель оптического кабеля содержит электрический и механический интерфейс, идентичный интерфейсам электрических шин четырехжильного типа, содержащий два электрических контакта передачи и два электрических контакта приема электрических сигналов.

В варианте выполнения настоящего изобретения электрооптические средства преобразования сигналов, включенные в соединитель, питаются при помощи, по меньшей мере, одного провода, который можно соединить с источником энергии, внешним по отношению к соединителю. Электрическое подключение на массу электрооптических средств преобразования можно осуществить при помощи второго провода, соединенного с массой летательного аппарата, или предпочтительно при помощи конструкции корпуса соединителя.

В другом варианте выполнения настоящего изобретения электрооптические средства преобразования сигналов, включенные в соединитель, питаются от напряжения, подаваемого на один из электрических контактов - либо приема, либо передачи, соединителя. Предпочтительно в этом случае бортовые электронные приборы выдают на уровне разъема шины прибора на выбранный контакт передачи или приема напряжение, необходимое для питания электрооптических средств, при этом другие контакты защищены от действия этого напряжения в случае, когда электрическая коммуникационная шина могла бы быть соединена и подавать упомянутое напряжение питания на контакт, находящийся напротив контакта питания. С учетом этих мер предосторожности бортовая электронная система может использовать как электрическую коммуникационную шину, так и оптическую коммуникационную шину на соединении между двумя приборами.

Объектом настоящего изобретения является также синхронная двунаправленная шина для передачи данных в цифровом виде между бортовыми электронными приборами летательного аппарата, содержащая оптический кабель, содержащий, по меньшей мере, одно оптическое волокно, с первым соединителем на первом конце упомянутого оптического кабеля, содержащем средства крепления оптического кабеля и позиционирования оптического волокна, электрооптические средства преобразования электрических сигналов в оптические сигналы с длиной волны λ1, электрооптические средства преобразования оптических сигналов с длиной волны λ2 в электрические сигналы, электрические контакты, геометрически и электрически соответствующие контактам электрической шины типа четырехжильной, и со вторым соединителем на втором конце упомянутого оптического кабеля, содержащем средства крепления оптического кабеля, аналогичные по своим функциям таким же средствам первого соединителя, электрооптические средства преобразования электрических сигналов в оптические сигналы с длиной волны λ2, электрооптические средства преобразования оптических сигналов с длиной λ1 в электрические сигналы и электрические контакты, которые геометрически и электрически соответствуют контактам электрической шины типа четырехжильной, но могут отличаться от контактов первого соединителя.

Для осуществления варианта выполнения, в котором электрооптические средства преобразования соединителя питаются через контакт или контакты электрического соединителя, объектом настоящего изобретения является также бортовой электронный прибор, содержащий, по меньшей мере, один разъем для синхронной двунаправленной цифровой электрической коммуникационной шины типа четырехжильной, в котором напряжение питания для электрооптических средств преобразования накладывается на цифровой сигнал, по меньшей мере, на одном из двух электрических контактов разъема, предназначенных для передачи сигналов на электрическую коммуникационную шину, и дополнительно содержащий средства для того, чтобы цифровой сигнал, поступающий на электрические контакты, предназначенные для приема, правильно принимался прибором независимо от того, наложен этот сигнал или нет на напряжение с теми же характеристиками, что и напряжение питания электрооптических средств преобразования.

Точно так же объектом настоящего изобретения является бортовой электронный прибор, содержащий, по меньшей мере, один разъем для синхронной двунаправленной цифровой электрической коммуникационной шины типа четырехжильной, в котором напряжение питания для электрооптических средств преобразования генерируется, по меньшей мере, на одном из двух электрических контактов разъема, предназначенных для приема сигналов, и содержащий средства для того, чтобы цифровой сигнал, передаваемый на электрические контакты разъема, предназначенные для передачи, правильно передавался прибором независимо от того, получают ли эти контакты или один из этих электрических контактов передачи напряжение с такими же характеристиками, что и напряжение питания электрооптических средств преобразования.

Описание предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид известной сети коммуникационной электрической шины из предшествующего уровня техники.

Фиг.2 - пример архитектуры сети коммуникационной шины согласно изобретению.

Фиг.3 - детальный вид установки бортового электронного прибора и его электрических средств соединения.

Фиг.4 - детальный вид электрического соединителя (в частичном разрезе) для оптической шины в соответствии с настоящим изобретением; (а) - вид на конце соединителя со стороны электрических контактов.

Фиг.5 - оптическая шина (в частичном разрезе) с электрическим соединителем четырехжильного типа.

Бортовая электронная система в соответствии с настоящим изобретением содержит комплект приборов, по меньшей мере, двух приборов 10а, 10b на борту самолета, которые обмениваются информацией через сеть коммуникационной шины с использованием, по меньшей мере, одной оптической цифровой шины 20.

Эти приборы 10а, 10b могут быть приборами любого вида, но выполненными с возможностью передачи или приема цифровых данных, например, электронно-вычислительными машинами, выполняющими более или менее сложные операции, связанные, например, с пилотированием, с прохождением полета или с контролем летательного аппарата и его систем, датчиками или концентраторами измерений датчиков, приводами, специальными приборами сети коммуникационных шин, такими как электрические коммутаторы или электронные маршрутизаторы.

Все рассматриваемые приборы 10а, 10b оборудованы, по меньшей мере, одним интерфейсом 11а, 11b соединения шины, содержащим, по меньшей мере, один электрический разъем четырехжильного типа для соединения, по меньшей мере, с одной двунаправленной электрической коммуникационной шиной для обеспечения обмена данными с одним или несколькими другими приборами.

В настоящей архитектуре бортовой электронной системы несмотря на интерфейсы 11а, 11b, выполненные с возможностью соединения этих приборов 10а, 10b электрическими коммуникационными шинами, по меньшей мере, одно соединение для обмена данными между приборами 10а, 10b выполнено при помощи оптической коммуникационной шины 20, содержащей оптический кабель 21, оборудованный на своих концах соединителями 30а, 30b, окончания которых содержат разъемы электрического соединения, совместимые с электрическими разъемами для четырехжильного кабеля приборов 10а, 10b.

Электрический соединительный разъем соединителя 30 содержит два контакта 32а и 32b, предназначенных для передачи данных от бортового электронного прибора 10, и два контакта 33а и 33b, предназначенных для приема данных бортовым электронным прибором. Для обеспечения преобразования электрических сигналов в оптические для пары контактов 32а, 32b, предназначенной для соединения с передающими контактами разъема ЭВМ 10, и преобразования оптических сигналов в электрические для пары контактов 33а, 33b, предназначенной для соединения с принимающими контактами разъема ЭВМ 10, каждый соединитель 30, установленный на конце оптической коммуникационной шины 20, содержит электрооптические компоненты, выполненные с возможностью обеспечения этих преобразований, то есть либо компоненты 45 преобразования электрических сигналов в оптические, либо компоненты 46 преобразования оптических сигналов в электрические. Такие электрооптические компоненты уже известны и используются для реализации систем передачи данных при помощи оптических волокон. При установке в электронных приборах в этом случае соединение оптических волокон осуществляют на приборе при помощи оптического соединителя. Существуют также электрооптические компоненты, которые сочетают в себе обе функции преобразования, то есть электрических сигналов в оптические и оптических сигналов в электрические, что представляет особый интерес в вариантах применения, когда не хватает места и когда одно оптическое волокно обеспечивает оба направления связи.

Функционально соединитель 30 содержит три зоны:

- первую концевую зону 31, предназначенную для взаимодействия с электронным прибором 10 при помощи электрического соединения, геометрически и электрически идентичного соединителям типа четырехжильной шины и соответствующего требованиям, предъявляемым для рассматриваемого бортового электронного прибора 10;

- промежуточную зону 40, содержащую электрооптические средства 45 преобразования электрических сигналов, выходящих из прибора 10, в оптические сигналы для передачи на оптическую коммуникационную шину 20 и средства 46 преобразования оптических сигналов в электрические сигналы для приема от оптической коммуникационной шины 20 в направлении прибора 10, а также электронные схемы соответственно 41 и 42, связанные с электрооптическими компонентами 45 и 46 для обеспечения их работы;

- вторую концевую зону 50, противоположную первой зоне 31 на соединителе 30, выполненную с возможностью соединения с оптическим кабелем 21, то есть для обеспечения механического соединения между соединителем 30 и оптическим кабелем 21 и для позиционирования оптического волокна или оптических волокон 22, которые передают оптический сигнал.

Первая концевая зона 31 соединителя 30 должна соответствовать конструкции электрических интерфейсов, предназначенных для рассматриваемого бортового электронного прибора, и обеспечивать, в частности, за счет своей геометрии монтаж на кронштейне 13, обычно закрепляемом сзади лотка или стойки 12, в котором устанавливают бортовой электронный прибор 10, или монтаж непосредственно на интерфейсе 11 бортового электронного прибора, если для последнего предусмотрен такой прямой монтаж.

Промежуточная зона 40 соединителя 10 содержит электрооптическую часть 30 соединителя. Предпочтительно используют максимально миниатюрные электрооптические компоненты, совместимые с размером существующих корпусов соединителей для четырехжильного электрического кабеля, но если этого требуют условия, связанные с установкой электронных и электрооптических компонентов, следует изменить геометрию этой зоны 40 соответственно зоне обычного четырехжильного соединителя, например, путем ее удлинения, стараясь, однако, чтобы это не привело к невозможности монтажа соединителя 30 на кронштейне 13 задней части стойки 12 прибора 10 или на самом приборе.

Электрооптический преобразователь содержит:

- по меньшей мере, одну электронную схему 41, 42;

- электрические соединения 43, 44 электрических контактов 32а, 32b, 33а, 33b соединителя с упомянутой, по меньшей мере, одной электронной схемой 41, 42;

- по меньшей мере, один компонент 45 преобразования электрического сигнала в оптический сигнал (например, электролюминесцентный диод, лазерный диод и т.д.), электрически соединенный с передающими компонентами 41, по меньшей мере, одной электронной схемы 41, 42;

- по меньшей мере, один компонент 46 преобразования оптического сигнала в электрический сигнал (например, фототранзистор), электрически соединенный с принимающими компонентами 42, по меньшей мере, одной электронной схемы 41, 42.

В частном варианте выполнения настоящего изобретения в соединителе 30 устанавливают средства обработки электрических сигналов, например усилители или схемы формирования сигналов, например, для улучшения качества передаваемого сигнала. Эти средства могут быть выполнены отдельно от электронной схемы 41, 42 или встроены в эту схему.

Поскольку оптическая коммуникационная шина 20 должна быть синхронной и двунаправленной, сигналы на передаче и на приеме предпочтительно передаются по одному и тому же или по одним и тем же оптическим волокнам 22 оптического кабеля 21, тогда как они проходят через разные пары электрических проводников в случае классической четырехжильной шины. Для разделения оптических сигналов на передаче и оптических сигналов на приеме эти сигналы предпочтительно передают, используя разные длины волн оптических сигналов λ1 и λ2 для каждого направления связи, что достигается при помощи компонентов передачи 45 и приема 46 оптических сигналов, адаптированных к выбранным длинам волн, или при помощи фильтров, не показанных на чертежах, выделяющих выбранные длины волн и связанных с передающими 45 и принимающими 46 компонентами. Например, при электрооптических компонентах и оптических волокнах, известных в области оптической связи, сигналы передаются на длинах волн около 1310 нанометров в одном направлении вдоль оптического волокна и на длинах волн около 850 нанометров в другом направлении, чтобы достичь хорошего разделения сигналов, передаваемых в каждом направлении.

Следует отметить, что если λ1 является длиной волны, соответствующей сигналам, излучаемым на одном конце оптической шины 20, например на конце, соответствующем соединителю 30а, то есть длиной волны, на которой оптический компонент 45а должен передавать оптический сигнал в оптическое волокно 22, то этой же длине волны λ1 должен соответствовать оптический компонент 46b, принимающий оптический сигнал на другом конце оптической шины 20, соответствующем в этом примере соединителю 30b. На этом же конце оптической шины оптический компонент 45b, связанный с соединителем 30b, должен излучать оптический сигнал на длине волны λ2, которая является также длиной волны, которой должен соответствовать принимающий оптический компонент 46а, связанный с соединителем 30а на первом конце оптической шины 20. Таким образом, для каждой оптической шины 20 сети, то есть элемента, содержащего оптический кабель 21 между двумя соединителями 30а, 30b, содержащий концы с электрическими контактами четырехжильного типа, соединители 30а и 30b, находящиеся на каждом конце оптической шины 20, отличаются друг от друга, поскольку длины волн передачи и приема меняются между двумя соединителями. Характеристики электрооптических компонентов 45 и 46, обеспечивающих функции передачи и приема, должны учитывать эту инверсию. Если не принимать во внимание геометрический аспект концов 31, содержащих электрические соединения, которые, тем не менее, должны соблюдать условия полярности четырехжильного разъема, на соединителях 30a, 30b, установленных на двух концах оптической коммуникационной шины 20, которые должны быть одинаковыми или разными в зависимости от назначения шины, соединители 30а и 30b должны быть комплементарными в силу разных оптических характеристик для двух направлений связи передаваемых сигналов.

На практике, чтобы удовлетворить потребность в реализации оптических коммуникационных шин 20, оборудованных на каждом из своих двух концов либо охватываемым соединителем, либо охватывающим соединителем, необходимо располагать, по меньшей мере, четырьмя моделями соединителей для замены электрических коммуникационных шин четырехжильного типа оптическими коммуникационными шинами в соответствии с настоящим изобретением, а именно следующими моделями:

- модель МА: охватываемый соединитель, передающий сигналы на длине волны λ1 и принимающий сигналы на длине волны λ2;

- модель FA: охватывающий соединитель, передающий сигналы на длине волны λ1 и принимающий сигналы на длине λ2;

- модель MB: охватываемый соединитель, передающий сигналы на длине волны λ2 и принимающий сигналы на длине волны λ1;

- модель FB: охватывающий соединитель, передающий сигналы на длине волны λ2 и принимающий сигналы на длине λ1.

Оптические коммуникационные шины 20 в соответствии с настоящим изобретением будут, таким образом, реализованы при помощи комбинаций соединителей 30а, 30b на их охватываемых-охватываемых, или охватываемых-охватывающих, или охватывающих-охватывающих концах с соблюдением комбинации моделей соединителей типа zA-yB, в которой x и y будут М или F в зависимости от потребностей сети коммуникационных шин, для которой предназначены шины.

Чтобы избежать опасности установки соединителей 30а и 30b, идентичных по своим оптическим функциям, на концах одной и той же оптической коммуникационной шины 20, из предосторожности и с целью контроля качества соединители 30а, 30b двух типов по своей оптической функциональности различают, например, за счет разной формы части соединителя 30, форма которой не может помешать монтажу соединителей на соответствующих кронштейнах 13, или при помощи цветового кода или меток 47а, 47b на корпусах соединителей 30а, 30b. Несмотря на эту внутреннюю несимметричность в оптической работе оптической коммуникационной шины 20 шина 20 не имеет предпочтительного направления в функциональном плане и работает одинаково, будучи соединенной в одном направлении или в другом направлении между двумя приборами 10а, 10b, между которыми она обеспечивает передачу данных, если электрические интерфейсы являются совместимыми и если никакое механическое средство не ограничивает направление монтажа оптической коммуникационной шины 20.

Другой аспект оптической коммуникационной шины 20 связан с электрическим питанием компонентов электроники, включенных в соединители 30. Компоненты, используемые в настоящее время для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы и наоборот, как правило, требуют питания постоянным током слабого напряжения (несколько вольт). Поэтому необходимо подавать такое электрическое питание на соединитель 20 и на электронные схемы, включенные в промежуточную зону 40. Это электрическое питание обеспечивают, например, при помощи единого провода питания 34, который соединяют с источником напряжения, не показанным на чертежах, адаптированным к потребностям электроники, включенной в соединитель 20. Например, провод 34 питания оборудуют на его свободном конце электрическим контактом 35, выполненным с возможностью захождения в гнездо кронштейна 13 или эквивалентного кронштейна, при этом упомянутое гнездо соответствует точке электрического контакта, где имеется в наличии необходимое напряжение. Как правило, конструкторы бортовых электронных систем предусматривают на кронштейнах соединителей и электрических контактов свободные резервные места, к которым можно подсоединять контакты для подачи необходимого питания от электрического генератора самолета. Как правило, после установки соединителя 30 электрическую массу корпуса 36 соединителя 30 соединяют с электрической массой летательного аппарата, и она обеспечивает возврат тока. Если возврат тока массой корпуса соединителя 30 нежелателен или невозможен, предусматривают второй провод 37, конец которого, противоположный соединителю 30, соединяют с электрической массой летательного аппарата. Если напряжение, необходимое для работы электроники, включенной в соединитель 30, имеет значение, необходимое для работы рассматриваемого электронного прибора, то, как правило, это напряжение присутствует на контакте кронштейна 13 стойки 12.

В частном варианте выполнения настоящего изобретения бортовые электронные приборы 10а, 10b модифицируют таким образом, чтобы напряжение накладывалось на сигнал, по меньшей мере, на одном электрическом контакте соединителя бортового электронного прибора, с которым необходимо соединить соединитель 30 оптической коммуникационной шины 20. Предпочтительно напряжение питания подают между электрическим контактом рассматриваемого соединителя бортового электронного прибора 10 и электрической массой этого соединителя, как правило, соединенной с электрической массой прибора 10. Можно также подавать напряжение питания между двумя из электрических контактов рассматриваемого соединителя бортового электронного прибора 10. Такое напряжение, постоянное или почти постоянное относительно сигналов, несущих информацию, передаваемую через коммуникационную шину, не влияет на качество передаваемого цифрового сигнала и позволяет питать электронные схемы 41, 42, включенные в концевой соединитель 30 оптической коммуникационной шины 20, непосредственно от внутреннего питания бортового электронного прибора 20. Этот вариант выполнения позволяет избежать дополнительного электрического проводного соединения на уровне кронштейна 13 стойки 12 прибора 10.

Если электрическое питание соединителя 30 от бортового электронного прибора 10 осуществляют только при помощи одного или двух передающих контактов 32а, 32b соединителя 30 или только при помощи одного или двух принимающих контактов 33а, 33b, при этом данный выбор изначально является произвольным, то предусматривают средства разделения между сигналами и электрическим питанием, чтобы бортовые электронные приборы могли работать как с оптическими коммуникационными шинами в соответствии с настоящим изобретением, так и с традиционными четырехжильными электрическими коммуникационными шинами, которые заменяют оптическими коммуникационными шинами. Если напряжение питания соединителя 30а подают на электрический контакт, например на выбранный передающий контакт 32а, от бортового электронного прибора 10а, находящегося на конце коммуникационной шины, то при соединении двух приборов 10а и 10b традиционной четырехжильной электрической коммуникационной шиной это напряжение приходит на другой контакт второго прибора 10b, например на выбранный принимающий контакт 33а, который связан с упомянутыми средствами разделения, включенными в бортовые электронные приборы 10, модифицированные для питания внутренней электроники соединителей 30 в соответствии с настоящим изобретением. Эти средства разделения разделяют сигнал и напряжение питания, чтобы работе бортового электронного прибора 10 не мешала подача на электрический контакт разъема упомянутого бортового электронного прибора напряжения, поступающего от бортового электронного прибора, соединенного с другим концом электрической коммуникационной шины. Такие средства могут быть, например, выполнены при помощи конденсаторов, которые задерживают почти постоянную составляющую напряжения питания и пропускают сигналы, которые имеют более высокую частоту.

Вторая концевая зона 50 соединителя 30 предназначена для крепления оптического кабеля 21 на конце соединителя 30, обеспечивая выравнивание в линию оптического волокна 22 с оптическими окнами 51 передачи и приема оптических сигналов от электрооптических компонентов 45, 46 промежуточной зоны. Этот монтаж требует высокой точности, и от качества его выполнения зависит качество передачи сигнала, который проходит через оптическое волокно. Среди критериев, существенно влияющих на качество передачи и на продолжительность периода, в течение которого сохраняется это качество, можно указать отсутствие пыли, жиров или других элементов, которые могут снизить прозрачность оптического соединения, перпендикулярность и качество зачистки конца оптического волокна, центровку волокна относительно электрооптических компонентов. Методы монтажа конца оптического кабеля, позволяющие обеспечить хорошее качество передачи, известны, в том числе учет проблем механической прочности соединения и герметичности монтажа. Шина в соответствии с настоящим изобретением позволяет осуществлять эти операции монтажа в специальных помещениях, где можно обеспечить все необходимые условия по качеству при помощи средств, которые очень трудно и даже невозможно применять в промышленном масштабе для достижения этого качества, когда оптическое соединение осуществляют в момент монтажа оптической шины 30 в летательном аппарате.

Таким образом, при архитектуре бортовой электронной системы, использующей коммуникационные шины 20 в соответствии с настоящим изобретением, все соединения и операции соединения/разъединения осуществляют на электрических контактах, не опасаясь каких-либо поломок. Эксплуатант летательного аппарата может не беспокоиться о том, что используется оптическая шина, и, в частности, не обязан предусматривать специальные условия для осуществления операций технического обслуживания, которые налагает использование оптических соединителей. Техники из группы обслуживания могут не проходить специальной подготовки и не иметь специальную квалификацию, кроме той, которую они приобрели для нужд технического обслуживания существующих электрических шин.

Кроме того, поскольку бортовые приборы 10 полностью совместимы с сетью коммуникационных электрических шин и с сетью коммуникационных оптических шин в соответствии с настоящим изобретением, то можно не опасаться ошибки при выборе модели прибора и авиационная компания, которая эксплуатирует самолеты, оборудованные обоими типами шин, может не задумываться о методике управления двумя семействами приборов в зависимости от типа коммуникационной шины, установленной на каждом самолете.

Если применяют вариант выполнения, при котором питание внутренней электроники соединителей 30 осуществляют через контакты соединителя от модифицированных электронных приборов, то можно, например, во время операции обслуживания заменить электрическую коммуникационную шину оптической коммуникационной шиной в соответствии с настоящим изобретением или наоборот, не меняя соединений кронштейна 13 бортового прибора 10.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах летательных аппаратов для формирования электронного интерфейса связи между ЭВМ или другими приборами, в состав которых входят микропроцессоры, микроконтроллеры и другие цифровые устройства. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата бортовая электронная система летательного аппарата содержит, по меньшей мере, два прибора, выполненных с возможностью обмена информацией при помощи, по меньшей мере, одной двунаправленной синхронной коммуникационной электрической шины, в которой обмен информацией между приборами происходит при помощи оптической шины, выполненной с возможностью соединения с электрическими интерфейсами упомянутых приборов. Оптическая шина бортовой электронной системы содержит, по меньшей мере, один оптический кабель, содержащий, по меньшей мере, одно оптическое волокно и содержащий на каждом конце соединитель, содержащий средства для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы и средства для преобразования оптических сигналов в электрические сигналы. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Бортовая электронная система для летательного аппарата, содержащая, по меньшей мере, два прибора (10а, 10b), каждый из упомянутых, по меньшей мере, двух приборов содержит стандартные электрические интерфейсы (11а, 11b) для соединения, по меньшей мере, с одной двунаправленной коммуникационной электрической шиной, при этом упомянутые приборы выполнены с возможностью обмена данными при помощи двунаправленных синхронных коммуникационных электрических шин, соединенных с упомянутыми электрическими интерфейсами, отличающаяся тем, что упомянутая бортовая электронная система выполнена с возможностью использовать коммуникационную электрическую шину или двунаправленную коммуникационную оптическую шину (20), соединенную, без промежуточного оборудования, со стандартными электрическими интерфейсами (11а, 11b), на основе которых, по меньшей мере, два прибора выполнены с возможностью обмена данными через коммуникационную электрическую шину, причем, по меньшей мере, одна оптическая шина содержит,
по меньшей мере, один оптический кабель (21), содержащий, по меньшей мере, одно оптическое волокно (22), и
на каждом из своих концов соединитель (30а), (30b), включающий в себя средства (41а, 45а) соответственно (41b, 45b) для преобразования электрических сигналов, передаваемых прибором, к которому подсоединен соответствующий конец, в оптические сигналы и средства (42а, 46а) соответственно (42b, 46b) для преобразования оптических сигналов в электрические сигналы, соответствующие электрическим сигналам, преобразованным в оптические сигналы средствами (41b, 45b), соответственно (41а, 45а) соединителя (30b), соответственно (30а), на другом конце оптического кабеля (21) и передаваемые на стандартный электрический интерфейс прибором, к которому подсоединен соединитель упомянутого другого конца оптического кабеля, причем конец (31) каждого соединителя (30, 30а, 30b), соединенный с прибором, является механически соответствующим стандартному интерфейсу коммуникационной электрической шины, посредством которой упомянутые приборы выполнены с возможностью обмена данными.

2. Бортовая электронная система по п.1, в которой конец (31) соединителя (30), предназначенного для соединения с прибором, является концом четырехжильного типа, содержащим два электрических контакта (32а, 32b) для передачи электрических сигналов и два электрических контакта (33а, 33b) для приема электрических сигналов.

3. Бортовая электронная система по п.2, в которой средства (41, 42, 45, 46), включенные в соединители (30) для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы или оптических сигналов в электрические сигналы, содержат электронные компоненты (41, 42), которые питаются при помощи, по меньшей мере, одного провода (34), выполненного с возможностью соединения с источником энергии, внешним по отношению к соединителю (30).

4. Бортовая электронная система по п.2, в которой средства (41, 42, 45, 46), включенные в соединители (30) для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы или оптических сигналов в электрические сигналы, содержат электронные компоненты (41, 42), которые питаются через, по меньшей мере, один из электрических контактов (32а, 32b, 33а, 33b) соединителя (30).

5. Бортовая электронная система по п.4, в которой, по меньшей мере, один электрический контакт, через который питаются средства (41, 42, 45, 46), включенные в соединитель (30) для преобразования сигналов, является одним из электрических контактов (32а, 32b), предназначенных для передачи информации.

6. Бортовая электронная система по п.5, в которой, по меньшей мере, один из приборов (10) содержит источник электрического питания, выполненный с возможностью подачи энергии на средства (41, 42, 45, 46) преобразования сигналов, включенные в соединитель (30), при этом упомянутый источник питания соединяют, по меньшей мере, с одним электрическим контактом передачи сигналов разъема, по меньшей мере, одного прибора, с которым необходимо соединить соединитель (30) оптической шины (20).

7. Бортовая электронная система по п.6, в которой, по меньшей мере, один из приборов (10а) содержит средства для того, чтобы электрические контакты (33а, 33b), предназначенные для приема данных, упомянутого прибора были функционально не чувствительны к присутствию электрического напряжения, генерируемого другим прибором (10b), что позволяет ему использовать электрическую коммуникационную шину или оптическую коммуникационную шину (20), по меньшей мере, на одном разъеме электрического интерфейса (11а) соединения коммуникационной шины.

8. Бортовая электронная система по п.4, в которой, по меньшей мере, один электрический контакт, через который питаются средства (41, 42, 45, 46), включенные в соединитель (30) для преобразования сигналов, является одним из электрических контактов (33а, 33b), предназначенных для приема информации.

9. Бортовая электронная система по п.8, в которой, по меньшей мере, один из приборов (10) содержит источник электрического питания, выполненный с возможностью подачи энергии на средства (41, 42, 45, 46) преобразования сигналов, включенные в соединитель (30), при этом упомянутый источник питания соединяют, по меньшей мере, с одним электрическим контактом приема сигналов разъема, по меньшей мере, одного прибора, с которым необходимо соединить соединитель (30) оптической шины (20).

10. Бортовая электронная система по п.9, в которой, по меньшей мере, один из приборов (10а) содержит средства для того, чтобы электрические контакты (33а, 33b), предназначенные для приема данных, упомянутого прибора были функционально не чувствительны к присутствию электрического напряжения, генерируемого другим прибором (10b), что позволяет ему использовать электрическую коммуникационную шину или оптическую коммуникационную шину (20), по меньшей мере, на одном разъеме электрического интерфейса (11а) соединения коммуникационной шины.

11. Синхронная двунаправленная шина (20) для передачи данных в цифровом виде между двумя приборами бортовой электронной системы по одному из предыдущих пунктов, содержащая:
оптический кабель (21), содержащий, по меньшей мере, одно оптическое волокно (22);
- соединитель (30а) на первом конце оптического кабеля (21), содержащий:
средства крепления оптического кабеля (21) для неподвижного соединения оптического кабеля (21) и соединителя (30) с обеспечением необходимого позиционирования, по меньшей мере, одного оптического волокна (22);
электрооптические средства (41а, 45а) преобразования электрических сигналов в оптические сигналы с длиной волны λ1; электрооптические средства (42а, 46а) преобразования оптических сигналов с длиной волны λ2 в электрические сигналы; электрические контакты (32а, 32b, 33а, 33b), геометрически и электрически соответствующие контактам электрической шины типа четырехжильной;
- соединитель (30b) на втором конце оптического кабеля (21), содержащий:
средства крепления оптического кабеля (21) для неподвижного соединения оптического кабеля (21) и соединителя (30) с обеспечением необходимого позиционирования, по меньшей мере, одного оптического волокна (22);
электрооптические средства (41b, 45b) преобразования электрических сигналов в оптические сигналы с длиной волны λ2, электрооптические средства (42b, 46b) преобразования оптических сигналов с длиной λ1 в электрические сигналы;
электрические контакты (32а, 32b, 33а, 33b), геометрически и электрически соответствующие контактам электрической шины типа четырехжильной.

12. Прибор (10) для бортовой электронной системы по одному из пп.3-10, содержащий, по меньшей мере, один разъем для синхронной двунаправленной цифровой электрической коммуникационной шины типа четырехжильной, в котором напряжение питания для средств (41, 42, 45, 46) преобразования сигналов, включенных в соединитель (30) оптической шины (20), накладывается на цифровой сигнал, по меньшей мере, на одном из двух электрических контактов упомянутого разъема, предназначенных для передачи сигналов на электрическую коммуникационную шину, и который дополнительно содержит средства разделения для того, чтобы цифровой сигнал, поступающий на электрические контакты упомянутого разъема, предназначенные для приема, правильно принимался прибором (10), независимо от того, наложен этот сигнал или нет на напряжение с теми же характеристиками, что и напряжение питания средств (41, 42, 45, 46) преобразования, включенных в соединитель (30).

13. Прибор (10) для бортовой электронной системы по одному из пп.3-10, содержащий, по меньшей мере, один разъем для синхронной двунаправленной цифровой электрической коммуникационной шины типа четырехжильной, в котором напряжение питания для средств (41, 42, 45, 46) преобразования сигналов, включенных в соединители (30) оптической шины (20), генерируется, по меньшей мере, на одном из двух электрических контактов разъема, предназначенных для приема сигналов от электрической коммуникационной шины, и который содержит средства разделения для того, чтобы цифровой сигнал, передаваемый на электрические контакты разъема, предназначенные для передачи, правильно передавался прибором (10), независимо от того, получают ли эти контакты или один из этих электрических контактов передачи напряжение с такими же характеристиками, что и напряжение питания средств (41, 42, 45, 46) преобразования сигналов, включенных в соединитель (30).