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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Funkgerät-System, insbesondere
für die Luftfahrt, mit einer Notfallfunktion.
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Die
US-Patentschrift 4,231,115 beschreibt ein
modulares Funkgerät zur Navigation und/oder zur Kommunikation
in der Luftfahrt. Dieses modulare Funkgerät ist zwar flexibilisiert
im Hinblick auf unterschiedliche Einbaurichtungen in einer Vielzahl
von Flugzeugen, umfasst aber keine Notfallfunktion.
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Die
aktuelle Generation von Funkgeräten basiert auf einer Geräteplattform
aus Hard- und Software, die es ermöglicht, die eigentliche
Wellenform des entsprechenden bzw. des gewünschten Funkverfahrens
dynamisch als Softwaredownload nachzuladen (Software Defined Radio,
SDR). Die Anteile der Wellenform werden dann auf die Prozessoren
der Geräteplattform verteilt, verbunden und gestartet.
Dieses dynamische Verhalten erschwert die Einhaltung der einschlägigen
Normen bzw. der festgelegten Standards, welche von statischen Funksystemen
ausgehen, die jeweils nur ein Funkverfahren beherrschen, wobei es
auch durchaus möglich ist, dass die gängigen Normen überhaupt
nicht eingehalten werden können.
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Die
dynamischen Veränderungen bei Software Defined Funkgeräten
(SDR), welche keine statischen Systeme darstellen, wirken sich unvorteilhaft auf
den Aufwand bei einem Zulassungsverfahren vor einer autorisierten
Zulassungsbehörde aus, da sowohl jedes einzelne Modul für
sich getestet werden muss, als auch das Gesamtgerät, das aus
den einzelnen Modulen besteht, einen aufwendigen Integrationstest
bestehen muss, um letztendlich für einen kommerziellen
und/oder militärischen Gebrauch zugelassen zu werden. Ferner
müssen sämtliche dynamisch erzeugbare Funksysteme
beim Zulassungsverfahren bzw. bei der Zertifizierung nachgebildet werden,
was den Aufwand dafür immens erhöht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Funkgerät-System,
insbesondere ein Funkgerät für die Luftfahrt zu
schaffen, welches mit reduziertem Aufwand ein von einer dazu autorisierten
Institution entwickeltes Zulassungsverfahren besteht.
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Die
genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch das im Anspruch 1 beanspruchten Funkgerät-System.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Funkgerät-Systems sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen
Unteransprüche.
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Das
Konzept der Erfindung geht davon aus, dass das modular aufgebaute
Funkgerät-System gemäß des erfinderischen
Gedankens zwei Arten von Modulen bzw. Funktionseinheiten umfasst.
Für die einen Module ist keine Zertifizierung vor einer
autorisierten Zulassungsbehörde notwendig. Diese umfassen
ein Hauptfunkgerät, eine Antenne, eine externe Anwenderschnittstelle
sowie eine Schnittstelle zur manuellen Eingabe eines Fehlersignals.
Die zweite Art von Modulen umfasst Module, insbesondere ein Notfallfunkgerät,
welche von einer dazu autorisierten Zulassungsbehörde zu
zertifizieren sind, wobei das zu zertifizierende Modul mehrere zusammenwirkende
Funktionseinheiten für den Notfunkbetrieb umfasst.
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Das
erfindungsgemäße Funkgerät-System weist
eine Überwachungseinheit auf, die sowohl mit einem Hauptfunkgerät
als auch mit einem Notfallfunkgerät verbunden ist. Im Notfall
ist eine Verbindung des Notfallfunkgeräts über
einen ersten Umschalter mit einer Antenne, sowie eine Verbindung des
Notfallfunkgeräts über einen zweiten Umschalter mit
einer externen für einen Benutzer vorgesehenen Anwenderschnittstelle
geschaltet. Dabei ist eine Ansteuerung der beiden ebenfalls mit
der Überwachungseinheit verbundenen Umschalter mittels
eines von der Überwachungseinheit ausgehenden Steuerbefehls
realisiert.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch den modularen Aufbau des erfindungsgemäßen
Funkgerät-Systems der Aufwand bei der Zertifizierung bzw.
beim Integrationstest in Grenzen gehalten wird, da lediglich die
zweite Art von Modulen der Zulassungsprozedur unterworfen werden
muss. So ist es von Vorteil, dass für das Hauptfunkgerät
keine Zertifizierungsprozedur erforderlich ist.
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Ferner
ist es von Vorteil, dass die Mindestfunktionalität des
erfindungsgemäßen Funkgerät-Systems und
die Verhinderung negativer Beeinflussung anderer Systeme durch das
erfindungsgemäße Funkgerät-System im
Fehlerfall mit überschaubarem Aufwand entsprechend den
Normen bzw. Standards sichergestellt ist.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, dass das erfindungsgemäße
Funkgerät-System ein Notfallfunkgerät aufweist,
welches nach dem Redundanzprinzip arbeitet und welches eine in einem
Standard definierte Mindestfunktionalität hat, damit eine
ausreichende Kommunikation über das erfindungsgemäße Funkgerät-System
auch in einem Ausnahmefall bzw. einem Notfall gewährleistet
ist.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass das Notfallfunkgerät mit mehreren
Funktionseinheiten zusammenwirkt, so dass ein kontrolliertes Aktivieren
des Notfallfunkgeräts möglich ist.
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Zudem
ist es von Vorteil, dass die Architektur des erfindungsgemäßen
Flugfunkgeräts flexibel ist. Insbesondere können
sowohl Module bzw. Hardwarekomponenten ohne erforderliche Zertifizierung als
auch zu zertifizierende Funktionseinheiten in die bestehende Architektur
eingefügt werden.
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Außerdem
umfassen die Funktionseinheiten des zu zertifizierenden Moduls einen
Antennenumschalter zur Funkversorgung des Notfallfunkgeräts, einen
Umschalter einer Anwenderschnittstelle zur Bedienung des Notfallfunkgeräts
sowie eine Überwachungseinheit zur abgesicherten Aktivierung
des Notfallfunkgeräts über das Hauptfunkgerät.
Dadurch ist vorteilhafterweise für den Benutzer auch im
Ausnahmefall eine Mindestfunkversorgung gewährleistet.
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Ferner
ist es von Vorteil, dass die Überwachungseinheit sowohl
mit dem Notfallfunkgerät als auch mit dem Hauptfunkgerät
verbunden ist. Dadurch wird zuverlässig verhindert, dass
das Hauptfunkgerät irrtümlich deaktiviert wird.
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Dazu
ist vorteilhafterweise in der Überwachungseinheit eine
Abfragefunktion implementiert, welche regelmäßig über
eine Statusschnittstelle den Betriebszustand des Hauptfunkgeräts
erfasst und diesen anschließend intern im Hinblick auf
einen eventuell auftretenden Fehlerfall auswertet.
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Außerdem
weist das erfindungsgemäße Funkgerät
vorteilhafterweise eine direkte Verbindung bzw. einen externen Anschluss
zwischen der Überwachungseinheit und der Schnittstelle
für eine manuelle Eingabe eines Fehlersignals auf. Dadurch
ist sichergestellt, dass auch der Benutzer von außerhalb über
die Überwachungseinheit das Hauptfunkgerät deaktivieren
bzw. das Notfallfunkgerät aktivieren kann.
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Darüber
hinaus weist die Überwachungseinheit des erfindungsgemäßen
Funkgeräts eine unidirektionale Aktivierungsschnittstelle
zum Notfallfunkgerät sowie eine unidirektionale Deaktivierungsschnittstelle
zum Hauptfunkgerät auf. Gemäß dieser vorteilhaften
Ausgestaltung wird eine redundante Signalisierung zwischen dem Notfallfunkgerät
und der Überwachungseinheit sowie zwischen dem Hauptfunkgerät
und der Überwachungseinheit vermieden. Vorteilhafterweise
sind beide Arten von Modulen auf Softwarebasis und/oder auf Hardwarebasis
realisiert.
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Zweckmäßigerweise
erstreckt sich die Mindestfunktionalität des Notfallfunkgeräts
auf die Implementierung einer nutzbaren Frequenz, auf die Implementierung
eines zu verwendenden Modulationsverfahrens sowie auf die Implementierung
einer automatischen Identifizierung des erfindungsgemäßen Funkgeräts,
die vorteilhafterweise über ein GPS-System (Global Positioning
System/Service) erfolgt.
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Vorteilhafterweise
ist bei dem erfindungsgemäßen Funkgerät
das Hauptfunkgerät von einer Zertifizierung ausgenommen,
wobei der Aufwand für die verbleibende Zertifizierung überschaubar
bleibt und insbesondere unabhängig ist von der Komplexität
der Architektur des Hauptfunkgeräts.
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Ein
Ausführungsbeispiel des vorliegenden erfindungsgemäßen
Funkgeräts wird nachfolgend beschrieben. Sowohl die Struktur
als auch die Betriebsweise des erfindungsgemäßen
Funkgerät-Systems sowie dessen weiteren Vorteile und Aufgaben sind
am besten anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der
dazugehörigen Zeichnung verständlich. In der Zeichnung
zeigt:
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1 einen
schematisch dargestellten Aufbau eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Funkgerät-Systems;
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2 eine
Tabelle mit den Funktionen der Schnittstellen und
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3 die
Fortsetzung der in 2 dargestellten Tabelle mit
den Funktionen der Schnittstellen.
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1 zeigt
einen schematisch dargestellten Aufbau eines erfindungsgemäßen
Funkgerät-Systems.
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Das
erfindungsgemäße Funkgerät bzw. Funkgerät-System 1 umfasst
Module bzw. Hardwarekomponenten, für die keine Zertifizierungsprozedur erforderlich
ist. Diese Module beinhalten unter anderem ein Hauptfunkgerät 2,
eine Antenne 3, eine externe Anwenderschnittstelle 4,
und eine Schnittstelle 5 für eine manuellen Eingabe
eines Fehlersignals, wobei die Anwenderschnittstelle 4 aus mindestens einer
Steuerschnittstelle zur Konfiguration des erfindungsgemäßen
Funkgeräts 1 und einer Datenschnittstelle zum
Austausch von Nutzdaten zwischen einem Anwender 12 und
dem erfindungsgemäßen Funkgerät 1 besteht.
Des weiteren umfasst das erfindungsgemäße Funkgerät 1 zusammenwirkende
interne Funktionseinheiten, welche nur in ihrem Zusammenwirken zu
zertifizieren sind, soweit der Notfunkbetrieb betroffen ist.
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Die
zu zertifizierenden internen Funktionseinheiten umfassen ein Notfallfunkgerät 8,
welches eine in einem Standard definierte Mindestfunktionalität
aufweist. Ferner wirkt das Notfallfunkgerät 8 mit mehreren
Funktionseinheiten des zu zertifizierenden Bereichs 6 zusammen,
wobei diese Funktionseinheiten um weitere Funktionseinheiten ergänzbar
sind.
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Die
zumindest vier zu zertifizierenden Funktionseinheiten umfassen einen
ersten Umschalter 9 für die Antenne 3 (Antennenumschalter),
einen zweiten Umschalter 10 für eine Anwenderschnittstelle 4 und
eine Überwachungseinheit 11 und das Notfunkgerät 8.
Der Antennenumschalter 9 bewirkt, dass immer genau ein
Funkgerät (das Hauptfunkgerät 2 oder das
Notfallfunkgerät 8) die Antenne 3 benutzen
kann, wobei der Antennenumschalter 9 über eine
interne Umschalterschnittstelle 17 von der Überwachungseinheit 11 angesteuert
wird.
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Die Überwachungseinheit 11 prüft
ständig, ob ein Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 vorliegt. Sollte
ein Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 festgestellt
werden, wird das Hauptfunkgerät 2 über
einen von der Überwachungsschnittstelle ausgehenden Steuerbefehl
desaktiviert und das Notfallfunkgerät 8 über
einen von der Überwachungsschnittstelle ausgehenden Steuerbefehl
aktiviert. Anschließend wird das Notfallfunkgerät 8 mit
der Antenne 3 und dem Anwender 12 verbunden. Dies
wird ebenfalls mittels eines Steuerbefehls der Überwachungseinheit 11 initiiert.
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In
der Überwachungseinheit 11 werden in sich wiederholenden
zeitlichen Abständen folgende interne Auswertungen vorgenommen:
Das
Antennensignal des Hauptfunkgeräts 2 wird ausgewertet,
dazu sind in der Überwachungseinheit 11 für
alle möglichen Wellenformen das charakteristische Frequenzmuster
und eine maximale durchschnittliche Leistung hinterlegt. Das Hauptfunkgerät 2 teilt
der Überwachungseinheit 11 über eine
Statusschnittstelle 13 die aktuell benutzte Wellenform
mit. Werden für die aktuell verwendete Wellenform Signale
außerhalb des Frequenzfensters oder an der Schnittstelle 16 (Antenne 3 – Hauptfunkgerät 2)
mittlere Leistungen über der maximalen Schwelle detektiert,
so wird dies als Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 interpretiert.
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Außerdem
werden Fehlermeldungen des Hauptfunkgeräts 2 an
die Überwachungseinheit 11 übertragen
und dort ausgewertet, wobei die Fehlermeldungen der Überwachungseinheit 11 über
eine bidirektionale Statusschnittstelle 13 mitgeteilt werden.
Bei bestimmten Fehlermeldungen wird der zugehörige Fehler
im Rahmen eines Selbsttests des Hauptfunkgeräts 2 ermittelt.
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Ferner
wird der Zustand des Hauptfunkgeräts 2 ausgewertet.
Dabei analysiert die Überwachungseinheit 11 die
Kommandos, die vom Anwender 12 über die Steuerschnittstelle 19 an
das Hauptfunkgerät 2 gesendet werden, wobei überprüft
wird, ob das Kommando die geforderte Änderung des Zustands
des Hauptfunkgeräts 2 bewirkt. Der aktuelle Zustand
des Hauptfunkgeräts 2 wird über die bidirektionale
Statusschnittstelle 13 der Überwachungseinheit 11 mitgeteilt,
wobei die Zustände (z. B. Wellenform geladen; Schlüssel
geladen etc.) des Hauptfunkgeräts 2 mit ihren Übergängen
in der Überwachungseinheit 11 hinterlegt sind.
Falls der geforderte Zustand nicht über die Statusschnittstelle 13 gemeldet
wird, wird dies als Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 interpretiert.
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Des
weiteren werden die Nutzdaten der Anwenderschnittstelle 4 sowie
die Signale der Antennenschnittstelle 16 des Hauptfunkgeräts 2 ausgewertet,
wobei z. B. folgende vier Kombinationen als Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 interpretiert
werden: Ein Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 liegt vor,
wenn Signale in das Hauptfunkgerät 2 über
die Schnittstelle 16 eingehen, aber über die Schnittstelle 19 keine
ausgehenden Nutzdaten vorliegen.
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Ein
Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 liegt auch
vor, wenn keine Signale in das Hauptfunkgerät 2 über
die Schnittstelle 16 eingehen, aber über die Schnittstelle 19 ausgehende
Nutzdaten vorliegen.
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Ein
Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 liegt auch
vor, wenn keine Signale aus dem Hauptfunkgerät 2 aus
der Antennenschnittstelle 16 ausgehen, aber trotzdem Nutzdaten
in das Hauptfunkgerät 2 über die Datenschnittstelle 19 eingehen.
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Ein
Fehlverhalten des Hauptfunkgeräts 2 liegt auch
vor, wenn Signale aus dem Hauptfunkgerät 2 aus
der Antennenschnittstelle 16 ausgehen, aber keine Nutzdaten
in das Hauptfunkgerät 2 über die Datenschnittstelle 19 eingehen.
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Daneben
kann auch ein manuelles Melden eines Fehlers erfolgen, wobei der
Anwender 12 ein von ihm beobachtetes Fehlverhalten des
Hauptfunkgeräts 2 über die externe Schnittstelle 5 der Überwachungseinheit 11 mitteilt.
Die Überwachungseinheit 11 ist dazu über
eine direkte Verbindung mit der externen Schnittstelle 5 für
eine manuelle Eingabe eines Fehlersignal verbunden.
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Für
das Notfallfunkgerät 8 des erfindungsgemäßen
Funkgerät-Systems 1 ist über den Antennenumschalter 9 eine
Verbindung mit der Antenne 3 vorgesehen. Über
den Umschalter 10 der Anwenderschnittstelle 4 ist
für das Notfallfunkgerät 8 des erfindungsgemäßen
Funkgeräts 1 eine Verbindung mit einem Benutzer-Gerät
bzw. einem Anwender 12 vorgesehen. Bei einem Anwender 12 kann
es sich auch um andere Systeme z. B. in einem Flugzeug handeln.
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Sowohl
das Notfallfunkgerät 8 als auch das Hauptfunkgerät 2 sind
mit der Überwachungseinheit 11 verbunden, die über
eine Statusschnittstelle 13 eine Abfrage eines Betriebszustands
des Hauptfunkgeräts 2 generiert und anschließend
eine interne Auswertung des vom Hauptfunkgerät 2 gemeldeten Betriebszustands
im Hinblick auf einen möglichen Fehlerfall vornimmt.
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Ferner
umfasst die Überwachungseinheit 11 eine unidirektionale
Aktivierungsschnittstelle 14 zum Notfallfunkgerät 8 sowie
eine unidirektionale Deaktivierungsschnittstelle 15 zum
Hauptfunkgerät 2. Eine technische Realisierung
des Hauptfunkgeräts 2 und des Notfallfunkgeräts 8 kann
auf Softwarebasis und/oder auf Hardwarebasis vorgesehen sein.
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Die
Mindestfunktionalität des Notfallfunkgeräts 8 reduziert
sich auf eine Implementierung lediglich einer nutzbaren Frequenz,
auf eine Implementierung lediglich eines Modulationsverfahrens sowie
auf eine Implementierung einer automatischen Identifizierung des
erfindungsgemäßen Funkgeräts 1,
wobei vorzugsweise die automatische Identifizierung mittels einer
Nutzung eines GPS-Systems (Global Positioning System/Service) vorgesehen
ist.
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Die
vorstehend beschriebene Funktion ist tabellarisch in 2 und 3 zusammengefasst.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Funkgerät-Systems 1 beschränkt,
sondern umfasst generell Funkgerät-Systeme, die in vielen
Arten von Fahrzeugen einsetzbar sind, die hohen Zertifizierungsanforderungen
entsprechen müssen. Alle vorstehend beschriebenen und in
der Zeichnung dargestellten Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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