DE2627882A1

DE2627882A1 - Anlage zur verarbeitung von betriebsbedingungsdaten

Info

Publication number: DE2627882A1
Application number: DE19762627882
Authority: DE
Inventors: Donald J Toman
Original assignee: Tull Aviation Corp
Current assignee: Tull Aviation Corp
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1977-05-18
Also published as: GB1501573A; US4027289A; JPS5228289A; FR2317703B1; CA1062375A; FR2317703A1

Description

TÜLL AVIATION CORPORATION, Armonk, New York 1050lf, USA

Anlage zur Verarbeitung von Betriebsbedingungsdaten

Die Erfindung betrifft Systeme und Anlagen zur Verarbeitung von Betriebsbedingungsdaten, wie sie insbesondere bei der Aufzeichnung, übertragung und Verarbeitung von Betriebsbedingungsdaten von und für Navigationssender benutzt werden, die als drahtlose Navigationshilfsmittel für Fahrzeuge und Flugzeuge dienen.

Bei vielen Hochfrequenzsendern und insbesondere bei Funknavigationssendern ist es absolut lebenswichtig, daß die von dem Sender ausgestrahlten Signale z-uverlässig und genau sind und keine Fehler oder Irrtümer enthalten, die zu einer ungenauen und falschen Navigationsinformation führen würden. Die Erfindung ist besonders von Bedeutung in Verbindung mit Instrumentenlandesystemen, bei denen hochfrequente Signale

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benutzt werden, um bestimmte Gleitwege zu definieren, die von dem Flugzeug einzuhalten sind und zwar gewöhnlich bei einem Blindanflug auf die Landebahn eines Flugfeldes. Wenn die Signale ungenau sind, dann kann es zu einer Fehlführung des Flugzeuges kommen.

Um eine kontinuierliche und genaue Betriebsweise derartiger Sender sicherzustellen, ist es bisher üblich gewesen, den Betrieb des Senders in möglichst kurzen Zeitabschnitten zu überwachen, indem ein Techniker den Sender aufsucht und Betriebswerte mißt, die den Betriebszustand von verschiedenen Teilen des Senders erkennen lassen. Es ist auch schon üblich, die Ausgangssignale des Senders kontinuierlich zu überwachen, um festzustellen, ob diese Signale sich innerhalb vorgeschriebener Genauigkeitsgrenzen befinden und den Sender automatisch stillzusetzen, wenn die Signale von den vorgegebenen Genauigkeitsgrenzen abweichen. Bei einem derartigen Vorgehen ergibt sich jedoch das Problem, daß es nach dem Abschalten des Senders durch den Oberwachungsempfänger oft schwierig ist, festzustellen, warum die Sendersignale den Bedingungen nicht genügten und welche Umstände das Fehlverhalten des Senders herbeigeführt haben.

Es ist auch bekannt, die Kosten der Überwachung eines solchen liavigationshilfssignalsenders dadurch herabzusetzen, daß Meßanlagen vorgesehen werden, die in der Lage sind, Betriebsbedingungsmessungen automatisch durchzuführen und die diese Messungen von Zeit zu Zeit an eine Zentrale zur Aufzeichnung und Analyse übertragen. Die Zentrale befindet sich fern von dem Navigationssender und es ist daher möglich, daß eine Zentrale mehrere derartige Sender überwacht. Eine solche Anlage ist in der US-Patentschrift 3 820 07*f von Donald J.

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Toman beschrieben.

Die Erfindung betrifft nun die Fernaufnahme von Betriebsbedingungsdaten und die Fernüberwachung bei Anlagen der obigen Art»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringen Kosten eine Fernüberwachung von Betriebsbedingungsdaten zu ermöglichen, bei der eine Anzahl von Funknavigationssendern fernüberwacht werden und dabei die Datenaufnahme- und -speicherungsfähigkeit zu verbessern, und gleichzeitig die Menge der von jedem einzelnen Sender zur Zentrale zur übertragung der Daten möglichst niedrig zu halten.

Diese Aufgabe wird bei einer Datenverarbeitungsanlage mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Einrichtungen dadurch gelöst, daß die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenenen Maßnahmen getroffen werden.

In den Unteransprüchen sind weitere Merkmale und zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Betriebsbedingungsdatenanlage gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ist ein Teilschaltbild, welches eine Abänderung der Anlage der Fig. 1 darstellt, bei der Verzögerungselemente zwischen dem überwachungsgerät und den anderen Teilen der Anlage eingeschaltet sind.

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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig, 1 ist ein Funknavigationssender 10 vorgesehen, der Signale für ein Instrumentenlande syst em liefert. Der Sender 10 kann vorzugsweise mit Frequenzen im Bereich der Mikrowellen arbeiten. Die Signale des Senders 10 werden von Antennenelementen ausgestrahlt, die schematisch als einzelne Antenne 12 dargestellt sind und von überwachungsempfängerantennen aufgenommen, die schematisch durch eine einzige Antenne 14 wiedergegeben sind. Die Signale werden einem Überwachungsempfänger 16 zugeführt. Der Überwachungsempfänger 16 ist vorzugsweise so ausgeführt, wie es in der US-PS 3 818 476 beschrieben ist. Wenn die von dem Überwachungsempfänger 16 aufgenommenen Signale von vorgegebenenen Grenzwerten des einwandfreien Betriebes abweichen, dann wird von dem überwachungsgerät ein Sperrsignal auf der Leitung 18 an den Sender 10 übertragen, um den Sender 10 stillzusetzen und das weitere Aussenden von ungenauen Navigationssignalen zu verhindern.

Die Anlage enthält Einrichtungen zum Ablesen von Daten, die im folgenden als Untergruppe zur Messung von Betriebsbedingungsdaten bezeichnet wird. Die Einrichtung enthält einen MuItipiexschalter 20, der intern mit einer Anzahl von Prüfpunkten innerhalb des Navigationssenders 10 verbunden ist,

wie dies schematisch bei 22 angedeutet ist, und der durch Leitungen 23 mit Prüfpunkten im Überwachungsempftnger 16 verbunden ist. Mit Hilfe dieser Prüfpunktverbindungen tastet der Multiplexschalter 20 in rascher Folge, die automatisch wiederholt werden kann, nacheinander die verschiedenen Testpunkte ab, um die Betriebsbedingungen des Funknavigationssenders zu messen und sie in Form von Betriebsspannungen an den Prüfpunkten zu überwachen. Die Betriebsspannungen werden einem Analog-Digital Umsetzer 24 zugeführt, der z.B.als Digitalvoltmeter ausge-

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bildet ist, um die Analogspannung in digitale Form umzusetzen, so daß sie leichter übertragen, gespeichert und verarbeitet werden kann. Die digitalen Betriebsbedingungsdaten werden dann über Leitungen 26 einem Mikroprozessor 28 zugeführt. Der Mikroprozessor 28 enthält einen Parallel-Serienumsetzer, der die parallel ankommenden digitalen Signale des Analog-Digitalumsetzers Zl\ in eine Reihe von seriellen Impulsen umsetzt, so daß sie über eine Verbindungsleitung 30 übertragen werden können. Die Leitung 30 führt zu einem Datenprozessor 32 und einem zugehörigen Kollektivdatenspeicher 3k₉ der fern von dem Sender 10 in einer Zentrale auf dem Flughafen untergebracht sein kann, z.B. im Kontrollturm oder im Flughafenverwaltungsgebäude. Der Sender 10 befindet sich gewöhnlich nahe der Landebahn, die er bedient.

Der Datenprozessor 32 befindet sich von Zeit zu Zeit in Verbindung mit der Zentrale 50 über eine Verbindungsleitung lf8. Hierauf wird weiter unten noch ausführlicher eingegangen.

Dem Mikroprozessor 28 ist vorzugsweise ein örtlicher Speicher 36 zugeordnet, der die Daten aufnimmt und speichert, wie sie ankommen.

Der Mikroprozessor 28 dient als Steuerelement für die Untergruppe zur Messung der Betriebsbedingungsdaten. Bei dem Steuervorgang gibt der Überwachungsempfänger 16 ein Signal auf der Leitung 38 an den Mikroprozessor 28 im Alarmfall ab, wenn der Sender 10 durch den Überwachungsempfänger gesperrt wird. Dieses Signal bewirkt, daß der Mikroprozessor 28 sofort die Speicherung neuer Daten, die von der Abtastung herrühren, unterbricht. Infolge dessen bleiben die Daten, die bei dem

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Abtastvorgang der Meßgrößen bis zum Augenblick des Alarms aufgenommen wurden, in dem örtlichen Speicher 36 gespeichert. Die bevorzugte Arbeitsweise besteht daher darin, daß der Multiplexschalter 20 kontinuierlich den Abtastvorgang durchführt, wobei aufeinanderfolgende Abtastvorgänge in vorbestimmten kurzen Intervallen eingeleitet werden, und daß eine stetige Speicherung der Betriebsbedingungsdaten, die eintreffen, in dem örtlichen Speicher 36 vorgenommen wird, wobei die gespeicherten Daten fortlaufend durch neue ersetzt werden. Wenn daher die Messungen in einem bestimmten Abtastvorgang vorgenommen worden sind, wird die neueste Ablesung für einen Meßpunkt automatisch die Ablesung für denselben Meßpunkt ersetzen, die vorher in dem lokalen Speicher 36 aufgespeichert war.

Das Abtastsperrsignal an den Mikroprozessor 28 von dem Uberwachungsempfänger auf der Leitung 38 unterbricht die Arbeit des Mikroprozessors für die Verarbeitung und Speicherung neuer Daten. Der Mikroprozessor kann auch den Multiplexschalter 20 durch eine Leitung ifO steuern, um die Abtastvorgänge zu sperren. Der Mikroprozessor 28 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er verschiedene Betriebsarten in der weiter unten beschriebenen Weise ausführen kann. Eine Betriebsart des Mikroprozessors 28 besteht in der Steuerung des Funknavigationssenders TO über eine Leitung if2. Der Mikroprozessor 28 kann einen Befehl auf der Datenleitung 30 über den Datenprozessor 32 aufnehmen, um den Sender 10 wieder in Gang zu setzen, nachdem er durch den Uberwachungsempfänger 16 gesperrt worden ist. Dieses Kommando wird über die Leitung 42 ausgeführt.

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Der Mikroprozessor 28 kann so programmiert¹sein, daß er eine Anzahl von verschiedenen Betriebsweisen alternativ ausführen kann, indem er Betriebsbedingungsdaten aufnimmt und speichert und kontinuierlich eine Optimierung durch statistische Analyse der Daten berechnet, die später an den Datenprozessör 32 und den kollektiven Datenspeicher 3*f übertragen werden. Bei einem bevorzugten und typischen Ausführungsbeispiel werden die Betriebsdaten von einer Anzahl von in zeitlichem Abstand aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen in dem örtlichen Datenspeicher gespeichert. Die zeitlichen Abstände stehen vorzugsweise in Beziehung zu der angenommenen möglichen Inderungsgeschwindigkeit der Betriebsbedingungsdaten, wobei die aufeinanderfolgenden Abtastungen in Intervallen aufgenommen and aufgespeichert werden, die so häufig sind, daß sie die möglicherweise auftretenden Betriebsbedingungsänderungen aufnehmen können. Der Überwachungsempfänger 16, der z.B. nach der Beschreibung des US-Patentes 3 818 k7S ausgeführt ist, enthält eine eingebaute Verzögerungseinrichtung, die zur Wirksamkeit kommt, um festzustellen, wie lange ein Alarmzustand andauert und um Überwachungsalarmsignale an die Leitungen 18 und nur dann abzugeben, wenn der Alarmzustand genügend lange angedauert hat, so daß es klar ist,daß die abweichenden Signalbedingungen nicht lediglich auf einen Kurzzeitvorgang zurückzuführen sind. Solange daher eine Folge von Betriebsbedingungsdaten in Intervallen aufgezeichnet wird, die nicht länger sind als das Zeitverzögerungsintervall, welches in den Überwachungsempfänger 16 eingebaut ist, um festzustellen, ob die abweichenden Daten andauern, wird mindestens eine Folge von Daten mit Sicherheit aufgezeichnet, die die Bedingungen angibt, welche in dem Zeitpunkt des Überwachungsalarms vorhanden waren, der eine

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Sperrung des Senders 10 herbeiführt. Dies steht im Gegensatz zu der bekannten Anordnung, bei der eine Folge von Daten nur aufgenommen und aufgezeichnet wird, nachdem das Überwachungsalarmsignal von dem Überwachungsempfänger am Ende der in den Empfänger eingebauten Verzögerungszeit abgegeben wurde. Bei einer praktischen Ausführung können die Signale des Überwachungsempfängers 16 auf den Leitungen 18 und 38 von demselben Ausgang des Empfängers 16 abgeleitet werden.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der in der linken oberen Ecke der Fig. 1 dargestellten Schaltungsbauteile, bei der getrennte Verzögerungselemente in den Signalleitungen 18 und 38 des Überwachungsempfängers vorgesehen sind. Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die Verzögerungselemente 1\\± und if6 vorgesehen, um die Einleitung des Sperrvorgangs des Funknavigationssenders 10 und die Fortführung der Datenablesung in der Untergruppe weiter zu verzögern, bis zu einem Zeitpunkt, der etwas später liegt und bis der Überwachungsempfänger festgestellt hat, daß es sich um einen Alarmzustand handelt und die Anlage gesperrt werden sollte. Hierdurch wird ein zusätzlicher Zeitraum für die Daten ablesende Untergruppe geschaffen, um ein oder mehrere zusätzliche Folgen von Daten aufzuzeichnen, um eine vollständigere Vorgeschichte der Bedingungen zu erhalten, die Anlaß für den Alarmzustand gegeben haben. Die Verzögerungszeiten der Verzögerungselemente kk und if6 können gleich groß sein und infolge dessen können die Verzögerungselemente auch zu einem einzigen Verzögerungselement vereinigt werden, welches ein gemeinsames Ausgangssignal liefert, um den Navigationssender 10 zu sperren und um die vom Mikroprozessor 28 gesteuerte Daten-

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ablesung zu unterbrechen. Es liegt auch im Bereich der Erfindung, · eine spezielle Arbeitsweise für die Daten ablesende Untergruppe in Abhängigkeit von einem Signal auf der Leitung 38 des Überwachungsempfängers vorzusehen, bei der eine besondere Dat enable se folge in Abhängigkeit von dem Alarmzustand eingeleitet wird und die zusätzlichen Betriebsbedingungsdaten in einem vorbestimmten und im voraus angewiesenen Abschnitt des örtlichen Speichers 36 erfolgt, bevor die Datenablesefolgen unterbrochen werden·

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung in der bevorzugten Ausführungsform, daß die Möglichkeiten der Datenverarbeitung in verschiedenen Niveaus der Anlage vorgesehen sind,um eine ganze Hierarchie von Datenverarbeitungselementen zu bilden. Hierdurch ergibt sich eine Anzahl von wesentlichen Vorteilen, einschließlich wichtiger wirtschaftlicher Vorteile, indem Daten-Verbindungsleitungen benutzt werden können, die keine Anforderungen an hohe Ubertragungsgeschwindigkeiten erfüllen zu brauchen, indem die Information in relativ bestimmter und präziser Form geliefert wird, die eine große Anzahl von Betriebsbedingungsdaten in eine statistisch summarische Form komprimiert und zwar eine Form, die es ermöglicht, eine wirkliche Anzeige der tatsächlichen Betriebsbedingungen mit einem minimalen Aufwand an Datenübertragung zur Verfügung zu stellen.

Bei der Ausführung dieser Datenverarbeitungsvorgänge kann der Mikroprozessor 28, der als Teil der Daten ablesenden Untergruppe für einen bestimmten Sender 10 dient, so programmiert sein, daß er eine Anzahl von verschiedenen Funktionen ausführt» Wenn er z.B. Folgen von tatsächlichen Daten in vorbestimmten Zeitintervallen aufzeichnet, kann er

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eine Zeitbezugszahl für jede Datenfolge aufzeichnen oder für Gruppen von Datenfolgen. Zu diesem Zweck ist ein Zeitgeber if3 vorgesehen. Verschiedene Folgen von Daten können über ungleich beabstandete vergangene Zeitintervalle festgehalten werden, wobei eine typische Anordnung so getroffen ist, daß Ablesungen über zunehmende zeitliche Intervalle, z.B. eine Minute früher, zwei Minuten früher, vier Minuten früher, acht Minuten früher usw. festgehalten werden. Die neuesten, um die kürzeste Zeit zurückliegenden Daten, werden als die wesentlichsten betrachtet und die ältesten gespeicherten Daten als die am wenigstens wichtigen, die jedoch trotzdem Bezugswerte und Angaben für die Deutung der neuesten Daten enthalten.

Der Mikroprozessor ist ferner, und dies ist sehr wichtig, in der Lage, fortlaufend arithmetische Operationen der Daten auszuführen, indem sogenannte statistische Verfahren auf die Analyse der Daten angewendet werden. Der Mikroprozessor kann z.B. in Verbindung mit dem örtlichen Datenspeicher 36 so arbeiten, daß er kontinuierlich statistische Werte, z.B» maximale und minimale Werte berechnet und verfolgt, die für jede veränderliche Betriebsbedingungsgröße erreicht werden, oder auch Mittel- oder Durchschnittswerte für veränderliche Betriebszustandsgrößen, oder bewertete Mittelwerte der variablen Größen und das Auftreten von grenzüberschreitenden Bedingungen für jede variable Größe. Derartige grenzüberschreitende Bedingungen können auf der Grundlage einer augenblicklichen Abweichung bestimmt werden, die größer als ein vorbestimmter Prozentsatz von dem veränderlichen Mittelwert der betreffenden Variablen ist oder sie können zu vorbestimmten festen Grenzwerten in Beziehung gesetzt werden.

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Auch verschiedene andere statistische Funktionen der Betriebsdaten können kontinuierlich und wiederholt abgeleitet und aufgezeichnet werden.

Es ergeben sich viele verschiedene Programmiermöglichkeiten. Zum Beispiel können die Intervalle, in denen die Datenfolgen, gemessen und gespeichert werden, automatisch eingestellt werden und zwar unter Zugrundelegung einer Analyse der Daten, welche die Geschwindigkeitsänderung anzeigt oder das Auftreten von grenzüberschreitenden Werten. Wenn zum Beispiel eine hohe Inderungsgeschwindigkeit festgestellt wird oder wenn grenzüberschreitende Bedingungen festgestellt werden, können die Zeitintervalle zwischen den Datenfolgen automatisch durch den Prozessor vermindert werden, um vollständigere Aufzeichnungen der ungewöhnlichen Bedingungen zu erhalten.

Es ist klar, daß statistische Summenwerte der Betriebsdaten z.B. von veränderlichen Durchschnittswerten außerordentliche nützliche und wirksame Mittel darstellen, um eine große Menge von Betriebsdaten in eine leichter deutbare kombinierte Form für die spätere Auswertung zu bringen.

Der Datenprozessor 32, der sich an der Datensammelstelle befindet, fordert die vorher in dem örtlichen Speicher 36 gespeicherten Daten auf einer Realzeitbasis an. In Beantwortung dieser Anforderung werden die gesammelten Daten einschließlich mit und gegebenenfalls begrenzt auf statistische Analysen oder Zusammenfassungen über die Leitung 30 dem Prozessor 32 zur Speicherung in dem Kollektivspeicher zugeführt. Die Leitung 30 ist im allgemeinen eine zugeordnete Leitung und kann z.B. eine Telefonleitung oder eine

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Leitung zur übertragung von digitalen Impulsen sein.

Von Zeit zu Zeit werden Verbindungen über die Telefonleitung if8 mit der Zentrale hergestellt und mit einem Speicher 50, der in großer Entfernung von dem kollektiven Datenspeicher 3k und dem Datenprozessor 32 angeordnet sein kann. Die Telefonleitung if8 kann eine zugeordnete Leitung sein. Sie wird jedoch vorzugsweise aus wirtschaftlichen Gründen eingeleitet oder angerufen, indem z.B. normale Telefonleitungen durch Fernwahl benutzt werden, wie sie zur Sprachübertragung zur Verfügung stehen. Verbindungen können auch automatisch entweder von der Zentrale 50 aus oder jedoch weniger häufig von dem Datenprozessor 32 aus eingeleitet werden. Der zentrale Rechner 50 hat im allgemeinen eine Handsteuerung 52, so daß eine Bedienungsperson über den zentralen Rechner mit den einzelnen Stellen des Flughafens in Verbindung treten kann. Die zentrale Station 50 kann auch mehreren verschiedenen Flughäfen bedienen, die verschiedene kollektive Speicher 3k und Prozessoren 32 aufweisen. Die Zentrale kann auch mit einem ferngelegenen Datenaufzeichnungsgerät 3k verbunden sein, das in der Lage ist, bleibende Aufzeichnungen der in dem Rechner gespeicherten Daten zu machen und der eine Aufzeichnung von sämtlichen Übertragungen von der Zentrale an die einzelnen angeschlossenen Stellen anfertigt.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist der kollektive Datenspeicher 3k und der Datenprozessor 32 mit mehreren Navigationssendern verbunden. Eine Leitung 3OA führt zu einem Mikroprozessor 28A und daher zu einer ganzen Betriebsbedingungsdat enunt ergruppe, die mit einem zweiten Navigationssender 1OA verbunden ist. Grundsätzlich ist die Ausbildung

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und die Betriebsweise der Untergruppe, die mit dem Navigationssender 1OA zusammen arbeitet sowie der zugehörige Uberwachungsempfanger 16A genau so ausgeführt wie die Untergruppe, die mit dem oben beschriebenen Sender 10 und dem Überwachungsempfänger 16 zusammenarbeitet. Entsprechende Teile sind daher mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstaben A bezeichnet und eine Beschreibung der Arbeitsweise der Untergruppe erübrigt sich. Die zweite Untergruppe ist dargestellt, um das Prinzip zu veranschaulichen, daß eine Anzahl von Untergruppen vorgesehen sein kann, die alle an den Datenprozessor 32 und den kollektiven Datenspeicher 3k angeschlossen sind. Die Sender, die zu diesen verschiedenen Untergruppen gehören, können verschiedene Funktionen für die gleiche Landebahn des Flughafens ausführen, z.B. die Gleitbahnfunktion und den Landekurssender für ein Instrumentenlandesystem. Ferner kann ein Einflugzeichensender einen weiteren Sender bilden, der mit einer Untergruppe und einem Überwachungsgerät ausgerüstet ist. Ein solcher Strahler kann ein Haupteinflugzeichensender sein. Der kollektive Datenspeicher 3k und der Datenprozessor 32 sind vorzugsweise genügend groß ausgebildet, um sämtliche Bestandteile des Instrumentenlandesystems zu bewältigen, das in einem großen Flughafen mit mehreren Landebahnen installiert ist. Dabei können möglicherweise getrennte Instrumentenlandesysteme an den beiden Enden von einigen Landebahnen installiert sein, um eine Landung in jeder Richtung der Landebahn zu ermöglichen. Außerdem können im Bedarfsfall der kollektive Speicher 3k und der Datenprozessor 32 so angeordnet und geschaltet sein, daß sie Daten von mehreren Flughäfen sammeln und speichern, z.B. von sämtlichen Flughafen einer großen Stadt, wie z.B. New York City.

Es scheint jedoch günstiger zu sein, den Betrieb des kollektiven Datenspeichers und des zugeordneten Datenprozessors 32 auf die Funknavigationssender eines einzelnen Flughafens zu beschränken.

Die Verbindungen 30 und 3OA vom. dem Prozessor 32 zu den Mikroprozessoren 28 und 28A und zu den Mikroprozessoren anderer Untergruppen, die nicht dargestellt sind, sind vorzugsweise in einer einzigen Gesellschaftsleitung mit Vielfachanschluß kombiniert, so daß ein selektiver Anruf vom Prozessor 32 bei verschiedenen einzelnen Untergruppen möglich ist.

Der Datenprozessor 32, der mit dem kollektiven Datenspeicher 3k verbunden ist, bearbeitet vorzugsweise auch die Betriebsbedingungsdaten auf verfeinerter statistischer Basis, indem er nicht nur periodisch die aufgezeichneten Datenwerte speichert und die vorher statistisch ermittelten und in dem örtlichen Speicher 36 festgehaltenen Daten aufnimmt sondern indem er auch statistische Analysen mit den Daten vornimmt, zu denen auch folgende Funktionen gehören: Abweichungen von einem Mittelwert, Geschwindigkeit der Abweichung, der Trend der Änderung, die zeitliche Vorgeschichte des durchschnittlichen Trendes, sowie andere arithmetische und statistische Funktionen, die bei der Aufzeichnung und Anzeige des Betriebszustandes des Senders von Bedeutung sind. Das Programm der statistischen Analyse enthält vorzugsweise ein sogenanntes Voraussagefilterprogramm, welches dazu dient, aufgrund früherer Erfahrungen mit dem Gerät anzuzeigen, wenn der Trend von verschiedenen Betriebsbedingungswerten die Wahrscheinlichkeit eines Versagens innerhalb einer kurzen Zeit nahelegt. Auf diese

Weise können Bedienungsschwierigkeiten tatsächlich im voraus bewältigt werden und es lassen sich Auswechslungen planen, um zu verhindern, daß Unterbrechungen beim Betrieb der einzelnen Sender eintreten. Wenn die Arbeitsweise des Prozessors 32 anzeigt, daß die Wahrscheinlichkeit eines Versagens vorhanden ist, kann der Prozessor 32 einen Anruf an der Zentrale 50 über die Telefonleitung l\O veranlassen, um die Bedienungspersonen auf das drohende Eisiko eines Versagens hinzuweisen.

In ähnlicher Weise kann, wenn tatsächlich eine Sperrung durch einen einzelnen Senderüberwachungsempfänger, z.B. den Empfänger "16 herbeigeführt wird, der zugehörige Mikroprozessor 28 einen Anruf auf der Datenleitung 30 an den Datenprozessor 32 einleiten, der seinerseits die Zentrale 50 benachrichtigt, um sie auf die Schwierigkeiten hinzuweisen.

Wenn die bevorzugte Sammelleitung mit mehreren Nebenstellen benutzt wird, können die verschiedenen Untergruppen rasch der Reihe nach angewählt werden. Bei dieser Anordnung löst der Mikroprozessor aufgrund eines Uberwachungsalarms nicht einen Anruf aus,sondern antwortet auf das Wählsignal des Prozessors 32 mit einer Alarmantwort. Eine solche Antwort oder das Ausbleiben einer Verbindung, das beispielsweise durch einen Verlust des Modemtons angezeigt wird, kann an die Zentrale 50 übertragen werden.

Der Datenprozessor 32 führt auch Routinefunktionen aus einschließlich der Speicherung von über längere Zeiträume gesammelten Betriebsbedingungsdaten und solchen, die von jedem Sender nach größeren Zeitintervallen aufgezeichnet

oder gespeichert werden als es den von dem Mikroprozessor 28 gegebenen Intervallen entspricht. So kann z.B. der Datenprozessor 32 und der Kollektivspeicher 3k mehrmals innerhalb von 21+ Stunden Betriebsdaten abrufen und speichern und kann eine oder mehrere bestimmte Gruppen von Daten im Speicher aufbewahren, so daß sie von dem zentralen Rechner 50 abgerufen werden können.

Der zentrale Rechner 50 ist vorzugsweise so programmiert, daß er automatisch Routineverbindungen von Zeit zu Zeit mit den verschiedenen Kollektivspeichern und Datenprozessorkombinationen 32 und 3k in verschiedenen Flughäfen herstellt und die Daten von diesen Stellen bezüglich sämtlicher Sender des betreffenden Flughafens abruft. Der zentrale Rechner soll dabei diese Vorgänge automatisch durchführen ohne menschliches Eingreifen, es sei denn, daß Betriebsschwierigkeiten auftreten. Der zentrale Rechner ist auch in der Lage, Notanrufe aufzunehmen, die von verschiedenen Stellen des Flughafens ausgehen, z.B. in Abhängigkeit von der Sperrung einzelner Sender infolge eines Uberwachungsalarms. In solchen Fällen ist der zentrale Rechner so programmiert, daß er einen Alarm für die Bedienungsperson auslöst und ausdruckt oder sichtbar anzeigt und zwar mit Informationen über den Ort und die Art des Notrufs. Der zentrale Rechner kann auch dazu dienen, um Verbindungen mit den einzelnen Stellen durch die Bedienungsperson über die Handbedienung 52 herzustellen.

Die Arbeitsvorgänge des zentralen Rechners können auf die Aufrechterhaltung von solchen Verbindungen mit den einzelnen Stellen des Flughafens beschränkt sein sowie auf die Ausdeutung von Notrufen und die routinemäßige

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Abrufung und Speicherung von Betriebsbedingungsdaten. Vorzugsweise enthält jedoch der zentrale Rechner auch Programme,mit denen die Betriebsbedingungsdaten weiter analysiert werden können und statistisch verarbeitet werden können, die von dem Kollektivspeicher 3*f und dem Datenprozessor 32 stammen. Der zentrale Rechner kann daher vorzugsweise ein großer allgemein verwendbarer Rechner sein, der eine größere Verarbeitungsfähigkeit hat als der Datenprozessor 32 oder der Mikroprozessor 28 der Anlage.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß der Mikroprozessor 28, der Datenprozessor 32 und der zentrale Rechner 50 sowie die zugehörigen Speicher und angeschlossenen Systeme eine Hierarchie von Datenverarbeitungskomponenten darstellen, bei denen die einfachsten Vearbeitungsvorgänge, die auf einer Realzeitbasis ausgeführt werden, von dem Mikroprozessor 28. bearbeitet werden· Die Zwischenverarbeitung auf einer verfeinerten Stufe wird von dem Datenprozessor 32 für eine Anzahl von Sendern in etwas weiter auseinanderliegenden Zeitintervallen für jeden Sender vorgenommen und schließlich werden die am weitesten verfeinerten Datenverarbeitungsvorgänge in einer noch höheren Stufe von dem zentralen Rechner in noch weniger häufigen Intervallen für jeden Sender, aber für eine größere Anzahl von Sendern vorgenommen. Mit Hilfe dieses stufenweisen Aufbaus ergibt sich eine gründliche und besonders wirksame überwachungsanordnung für sämtliche Funknavigationssender, die an die Anlage angeschlossen sind mit einem Minimum an Aufwand für die Datenspeicherung, die Datenübertragung und die Datenverarbeitungskapazität.

Leerse ite

Claims

Pat entansprüehe

Datenverarbeitungsanlage für mehrere Navigationssender, bei der für jeden Sender eine getrennte Betriebsbedingungsdaten-Meßuntergruppe vorgesehen ist und jede dieser Untergruppen unabhängig von äußeren Sequenzstartsignalen arbeitet und eine getrennte Datenlesevorrichtung und einen örtlichen Speicher enthält, bei der die Datenlesevorrichtung eine Multiplexschaltvorrichtung aufweist, die mit dem zugehörigen Sender verbunden ist und eine Anzahl von Betriebsbedingungsmessungen der Reihe nach in Form von Analog-Spannungssignalen abnimmt, die mit Hilfe eines Analog-Digital-Umsetzers in Digitalsignale umgesetzt und in dem örtlichen Speicher gespeichert werden,

dadurch gekennzeichnet, daß ein kollektiver Speicher (3k) digitale Signale von mehreren Untergruppen aufnimmt und kollektiv speichert, daß Übertragungsleitungen (30, 30A) von den Untergruppen zu dem kollektiven Speicher Ok) führen, daß eine Zentrale (50, 5k) mit mehreren der kollektiven Speicher Ok) in Verbindung gebracht werden kann, daß Verbindungskanäle (Zf8) von dem kollektiven Speicher Ok) zu der Zentrale (50, 3k) führen und daß die Zentrale (50, 5k) einen Datenspeicher enthält, der Daten von dem kollektiven Speicher aufnimmt.

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Anlage nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der kollektive Speicher (3k) einen Datenprozessor (32) enthält, der die aufgenommenen und gespeicherten digitalen Signale verarbeitet und dem Speicher (3^) zuführt.

Anlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Datenprozessor (32) mit dem Kollektivspeicher (3k) zusammen arbeitet und die Datensignale analysiert und von den Datensignalen mathematische Funktionen ableitet und speichert, die Angaben über die Betriebsweise des zugehörigen Senders enthalten und leichter deutbar für zukünftige Betriebsprobleme sind als die ursprünglichen Betriebsbedingungsmeßgrößen.

Anlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der kollektive Speicher (32, 3k) in der Lage ist, digitale Signale von jedem Betriebsbedingungsmeßsystem in vorgeschriebenen Intervallen aufzunehmen und kollektiv zu speichern.

Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet _s daß der kollektive Speicher (3k) unter Steuerung durch den Datenprozessor (32) in der Lage ist, gespeicherte Daten über den Ubertragungskanal (i+8) an die Zentrale (50, 5k) in. Beantwortung eines Abrufs der betreffenden Daten von Seiten der Zentrale zu übertragen.

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6. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zentrale (50, 3k) einen Rechner (50) enthält, der die von dem kollektiven Speicher zugeführten Daten aufnimmt, verarbeitet und statistisch analysiert.

7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß jede der Betriebsbedingungsdatenmeßuntergruppen einen Mikroprozessor (28) enthält, der in Verbindung mit dem örtlichen Speicher (36) arbeitet und Daten speichert, die sich nur auf den zugehörigen Navigationssender (10) beziehen.

8. Anlage nach Anspruch 7»

dadurch gekennzeichnet,

daß der Mikroprozessor (28) die Arbeitsweise des Multiplexsehalter (20), des Analog-Digital-Umsetzers (2if) und des örtlichen Speichers (36) steuert.

9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (28) in Verbindung mit dem örtlichen Speicher (36) kontinuierlich mathematische Funktionen der Betriebsbedingungsmeßgrößen berechnet und speichert, die zur schnellen Analyse der Arbeitsvorgänge des zuge-

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hörigen Senders (TO) dienen.

10. Anlage nach Anspruch 9»

dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage einen mehrstufigen Aufbau von Datenspeichern und Datenprozessoren enthält, bei dem der Mikroprozessor (28) und der lokale Speicher (36) eine Eealzeitspeicherung und Funktionsverarbeitung durchführt, während in einer mittleren Stufe der kollektive Speicher (3k) und der zugehörige Datenprozessor (32) in zeitlichen Intervallen die Verarbeitung und Speicherung durchführt und in einer Endstufe die Zentrale (50, 5k) auf der Grundlage der von den kollektiven Speichern und Prozessoren gesammelten Daten (32,3^)in weniger häufigen Zeitintervallen Datenspeicherungs-und Verarbeitungsfunktionen ausführt.

Π. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Datenübertragungskanal (30, 30A), der die Untergruppen mit dem kollektiven Speicher und Prozessor (32, 3k) verbindet, eine Sammelleitung mit mehreren Nebenanschlüssen enthält und daß'die Verbindung durch die kollektiven Speicher und Prozessoren (32, 3k) der Reihe nach hergestellt wird, indem die einzelnen Untergruppen zur Verbindung mit der Sammelleitung angesprochen werden.

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12. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Speicher (36) jeder Untergruppe in der Lage ist, einen Satz von Zustandsmessungen zu speichern, der mindestens eine vollständige Folge von den Betriebsbedingungsmessungen enthält, daß der örtliche Speicher (36) nach der Speicherung des vollständigen Satzes von Meßgrößen in der Lage ist, neue Betriebsbedingungsmeßgrößen der Reihe nach aufzunehmen und zu speichern, wobei die neuen Meßgrößen anstelle der vorher festgehaltenen Meßgrößen eingespeichert werden, so daß die gespeicherten Meßgrößen in dem örtlichen Speicher ständig auf den neuesten Stand gebracht werden, daß ferner jede Untergruppe einen überwachungsempfänger (16) enthält, der so angeordnet und ausgebildet ist, daß er mindestens ein Signal des zugehörigen Senders (10) überwacht, daß der Überwachungsempfänger (16) mit dem Sender (10) über eine Leitung (18) verbunden ist, so daß er bei einem Alarmzustand, wenn mindestens ein überwachtes Signal des Senders (10) von den vorgeschriebenen Sollwerten abweicht,den Sender sperrt und daß eine Verbindung (33,28) von dem Uberwachungsempfänger (16) zu dem örtlichen Speicher (36) führt und den örtlichen Speicher (36) abschaltet, wenn der Alarmfall eintritt, um den letzten Stand der Meßgröße der in dem Speicher (36) festgehalten ist, zu bewahren und die Betriebsbedingungen beim Eintritt des Alarms anzuzeigen.

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Re/Pi.

13. Anlage nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Speicher (36) so ausgebildet ist, daß er einen Satz von Betriebsbedingungsmeßgrößen speichert, der aus einer Anzahl von Folgen von Betriebsbedingungsmeßgrößen besteht, so daß die letzten gültigen Meßgrößen, die in dem lokalen Speicher (36) im Zeitpunkt des Alarms gespeichert sind, den Ablauf der Betriebsbedingungen bis zum Zeitpunkt des Eintritts des Alarms festhalten.

lif. Anlage nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinrichtung (4*f) vorgesehen ist, welche die Außerbetriebsetzung des Senders (10) verzögert, damit mindestens eine vollständige Folge von Betriebsbedingungsmeßgrößen nach dem Eintritt des von dem Überwachungsempfänger ausgelösten Alarms aufgezeichnet wird und daß eine Verzögerungseinrichtung (2f6) vorgesehen ist, welche die Sperrung des örtlichen Speichers (36) verzögert, so daß mindestens eine vollständige Folge der Betriebsbedingungsmeßgrößen nach dem Eintritt des Alarms aufgezeichnet wird_c

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