[发明专利]三路冗余循环数据的表决

说明书

表决器电路和方法在每个载有循环数据的多个输入中确定表决输出。为了提供表决输出，通过如下方式计算统计平均值(例如，均值或中值)：将多个输入分组成对，并且针对每一对，通过选择(a)该输入对之间的绝对差和(b)该输入对之间的绝对差的共轭中的最小值来生成最小角度差。表决输出是从最小角度差生成的统计平均值。

技术领域

本公开总体上涉及使用确定最佳值并检测错误数据源的方案来对冗余数据源进行表决和监测。更具体地，本公开涉及表决和监测，其中数据本质上是循环的(circular)-具有不连续的点，其中数据在最大值和最小值之间转换(wrap)。

背景技术

本节提供与本公开相关的不一定是现有技术的背景信息。

飞行器控制系统经常依赖于多个冗余数据源。需要对这些源进行完整性监测，并进行表决以提供单一综合数值，用于控制目的。典型的监测方案包括通过测量源之间的绝对差来确定误差。典型的表决方案包括平均或中间值选择。

通常在飞行器应用中发现的某些类型的数据本质上是循环的。循环数据是类似模拟时钟上的秒数或模拟罗盘上的方位的数据，其具有不连续点，当越过不连续点时，数值突然从最大值跳至最小值，反之亦然。在模拟时钟上，不连续性位于60秒和0秒之间的边界处；在模拟罗盘上，不连续性位于360度和0度之间的边界处。这些当然只是示例。还存在可能遇到循环数据的其他情况。例如，在典型的飞行器控制系统中，循环数据可用于表示倾斜角、航向、经度等。对于这种类型的数据，典型的表决和监测方案不能在不连续点周围工作。

存在可替换的数目系统，其可用于解决循环数据的不连续性质。例如，有时使用四元编号系统来消除循环数据的不连续性。然而，为了实现该优点，四元编号系统采用复数(i、j和k复分量)的扩展集合，并且要求改变代数规则(例如，使用四元数学的乘法2×3不会产生与乘法3×2相同的答案)。为了处理扩展的复分量和代数规则改变，需要更复杂的(和耗时的)计算机资源。即使不采用四元编号，传统的解决方案仍然需要大量使用需要大量计算资源的三角函数(sin、cos等)。在飞行器控制应用中，这种计算负荷，特别是使用多个冗余数据源，使传感器和控制系统不堪重负。因此，需要更好的解决方案。

发明内容

所公开的表决器机构(例如，被编程的处理器或逻辑电路)和方法使用不具有上述缺点的技术在每个载有循环数据的多个输入当中确定表决输出。处理器被编程为计算多个输入的统计平均值(即，均值或中值，取决于有效输入的数目)。统计平均值是通过如下方式计算的：将多个输入分组成对，并且针对每对，通过选择以下中的最小值来生成最小角度差：(a)该输入对之间的绝对差，和(b)该对输入之间的绝对差的共轭。然后，集体地使用每对的最小角度差来生成统计平均值(均值或中值)，并且然后将所生成的统计平均值用作表决输出。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明所选择的实施例的目的，而不是所有可能的实施方式。因此，对附图的特定选择并不意图限制本公开的范围。

图1A和图1B是在理解所公开的表决和监测系统工作的背景时有用的循环数据示例；

图2是说明循环数据的三路表决器的框图；

图3是说明循环数据的三路表决器进行中间值选择的框图；

图4是说明循环数据的三路表决器产生角平均值的框图；

图5是循环数据的三路监测器的框图；

图6是循环数据的三路监测器执行滤波和比较的框图；

图7是循环数据的三路监测器执行确认定时和启用的框图；

图8是循环数据的三路监测器实施数据有效性-失配算法的框图；

图9是说明循环数据的三路表决器如何从三个源计算表决数据的流程图；

图10是说明循环数据的三路监控器如何操作的流程图。