技術 無人ビークルにおける異種処理

0001

本開示は、一般に、無人ビークルに関し、より具体的には、無人ビークル用の制御システムに関する。

0002

無人ビークル（ＵＶ）は、機内パイロットがいないビークルである。典型的には、無人航空機（ＵＡＶ）などのＵＶは、パイロットによって、機内制御システムによって、または遠隔パイロットと機内制御システムとの組合せによって遠隔制御される。ほとんどの無人航空機は、ビークル動作を制御する制御システムを含む。多くの場合、ＵＡＶ用の制御システムは、慣性航法システムおよび衛星航法システムなどの機内航法システムを含む１以上のビークル制御システムを含む。無人航空機は、飛行位置決めおよび操縦のための加速度計およびジャイロスコープなどの慣性航法センサ、ならびに一般的な位置決めおよび航路探索のための衛星ベースの航法を使用することができる。加えて、ほとんどの制御システムは、画像のキャプチャまたはペイロードの送達などの１以上のミッション制御機能を実行するための１以上のミッション制御システムを含む。典型的には、個々のハードウェア構成要素は、各ビークル制御システムおよび各ミッション制御システム用にＵＡＶに搭載される。

0003

米国特許出願公開第２０１７／０２８５６２７号明細書

0004

開示される技術の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本開示の実施を通して学ぶことができる。

0005

本開示の例示的な態様によれば、回路基板と、回路基板と動作可能に通信する第１の処理システムと、回路基板と動作可能に通信する第２の処理システムとを備える、無人ビークル（ＵＶ）を制御するためのシステムオンモジュール（ＳＯＭ）が提供される。第１の処理システムは、１以上の第１の処理装置と、揮発性プログラマブル論理アレイとを含む。第１の処理システムは、ＵＶの第１のプロセスを実施するように構成される。第２の処理システムは、１以上の第２の処理装置と、不揮発性プログラマブル論理アレイとを含む。第２の処理システムは、第１の処理システムによる第１のプロセスの実施を監視するように構成される。

0006

本開示の例示的な態様によれば、第１の処理装置および第１のプログラマブル論理アレイを含む第１の処理システムと、第２の処理装置および第２のプログラマブル論理アレイを含む第２の処理システムとを備える、無人ビークル（ＵＶ）を制御するためのシステムオンモジュールが提供される。第１の処理装置は、第１のプロセスを実施し、第１のプロセスに基づいて出力を提供するように構成される。第２のプログラマブル論理アレイは、第１の処理システムの有効出力に応じて第１のプロセスに基づいてＵＶの制御を可能にするように構成される。第２のプログラマブル論理アレイは、第２のプロセスを実施し、第１の処理システムの無効出力に応じて第２のプロセスに基づいてＵＶの制御を可能にするように構成される。

0007

本開示の例示的な態様によれば、無人ビークル（ＵＶ）用の制御システムのシステムオンモジュールの第２の処理システムによって、システムオンモジュールの第１の処理システムによる第１のプロセスの実施を監視するステップを含む方法が提供される。第１の処理システムは、第１の処理装置と、不揮発性プログラマブル論理アレイとを含む。第２の処理システムは、第２の処理装置と、揮発性プログラマブル論理アレイとを含む。方法は、第２の処理システムによって、第１の処理システムによる第１のプロセスの実施と関連付けられる出力が有効であるかを判定するステップと、第２の処理システムによって、第１のプロセスの実施と関連付けられる有効出力に基づいてＵＶの第１の制御アクションおよび第１のプロセスの実施と関連付けられる無効出力に基づいてＵＶの第２の制御アクションを開始するステップとを含む。第１の制御アクションと第２の制御アクションとは、異なっている。

0008

開示される技術のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成する添付の図面は、開示される技術の実施形態を例示し、説明と併せて開示される技術の原理を説明するのに役に立つ。

0009

本開示の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図を参照する。

0010

本開示の実施形態を実施することができる無人航空機（ＵＡＶ）の一例を示すブロック図である。
バックプレーンおよびカードアーキテクチャを含むＵＡＶの典型的な制御システムの一例を示すブロック図である。
本開示の例示的な実施形態による機内制御システムを有するＵＡＶの一例を示すブロック図である。
本開示の例示的な実施形態による機内制御システムの制御ボックスの制御モジュールを備える第１の回路基板を示すブロック図である。
本開示の例示的な実施形態による第１の回路基板の第１の処理システムを示すブロック図である。
本開示の例示的な実施形態による第１の回路基板の第２の処理システムを示すブロック図である。
本開示の例示的な実施形態による制御ボックスのキャリアモジュールを備える第２の回路基板を示すブロック図である。
本開示の例示的な実施形態による異種処理システムの区画化動作環境の一例を示すブロック図である。
第２の処理システムによる、第１の処理システムにおけるプロセス実施を監視するプロセスを説明するフローチャートである。
処理システムの出力に基づいて制御アクションを開始するプロセスを説明するフローチャートである。
第１の処理システムによるプロセスの実施を監視する一例、およびビークル機能の制御を第２の処理システムに転送する一例を示すブロック図である。
本開示の実施形態による制御ボックスの斜視図である。
本開示の実施形態による制御ボックスの内部構成要素を示す斜視図である。
本開示の実施形態による制御ボックスの分解斜視図である。
本開示の実施形態によるシステムオンモジュール回路基板の斜視上面図である。
本開示の実施形態によるシステムオンモジュール回路基板の斜視底面図である。

0011

ここで、本開示の実施形態を詳細に参照するが、その１以上の例が図面に示されている。各例は、説明の目的で提示されており、開示される実施形態を限定するものではない。実際には、特許請求の範囲の範囲および精神から逸脱せずに、本開示において様々な修正および変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。例えば、例示的な実施形態の一部として図示または記載する特徴は、別の実施形態と共に用いて、なおさらなる実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することが意図されている。

0012

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、別段文脈において明確に示されない限り、複数の指示対象を含む。数値と組み合わせた用語「約」の使用は、記載された量の２５％以内を指す。

0013

本開示の例示的な態様は、無人ビークル（ＵＶ）を制御するためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、統合ビークルおよびミッション管理制御を提供するために制御システムを使用して無人ビークルおよび無人ビークルのビークル装置を制御するためのシステムおよび方法に関する。例示的な実施形態では、制御システムは、内部を画定するハウジングと、内部内に配置された１以上の回路基板とを含む。より具体的には、制御システムは、第１の処理システムおよび第２の処理システムを提供する１以上の集積回路を有する第１の回路基板を含むことができる。例示的な実施形態では、第１および第２の処理システムは、多様で構成可能であり、かつ認証可能なＵＶ用途を提供するために異種フィールドプログラマブルゲートアレイアーキテクチャを有する。

0014

いくつかの例では、第１の回路基板は、制御ボックスの制御モジュールを形成し、ＵＶのビークルおよびミッション機能を制御するように構成される。例えば、第２の処理システムは、第１の処理システムによる第１のミッションまたはビークル制御プロセスの実施および第２の処理システムによる第２のミッションまたはビークル制御プロセスの実施に基づいて第１のビークル装置またはＵＶの機能を制御することができる。

0015

加えて、制御システムは、内部内に配置された第２の回路基板を含むことができる。第２の回路基板は、１以上の追加の集積回路を有し、追加の集積回路と第１および第２の処理システムとの間にインターフェースを提供してもよい。例示的な実施形態では、第２の回路基板の集積回路は、第２の回路基板の複数のセンサコネクタを介してビークル装置に結合するように適合される通信インターフェース回路などのインターフェース回路である。ビークル装置は、推進移動装置と、制御面と、センサとを含んでもよい。

0016

いくつかの例では、インターフェース回路は、センサコネクタを介して出力を受信し、装置出力に基づいて第１の回路基板にビークル装置データを提供することができる。いくつかの実装では、第１の回路基板は、第２の回路基板で第２の入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタに結合される第１のＩ／Ｏコネクタを含む。加えて、第２の回路基板は、制御システムのハウジングから延びる第３のＩ／Ｏコネクタを含んでもよい。いくつかの例では、第２の回路基板は、制御モジュールなどの第１の回路基板のＵＶのビークル装置間にＩ／Ｏインターフェースを提供するように構成されたキャリアモジュールである。

0017

様々な実施形態では、第１の回路基板は、複数のビークル制御プロセスならびに複数のミッション制御プロセスを実施するように構成されてもよい。加えて、第２の回路基板は、ＵＶとこれらのビークル制御プロセスおよびミッション制御プロセスとの間にＩ／Ｏインターフェースを提供するように構成することができる。

0018

例示的な実施形態では、第１の処理システムは、１以上の第１の処理装置と、ＲＡＭベースのフィールドプログラマブルゲートアレイなどの揮発性プログラマブル論理アレイとを含むことができる。第２の処理システムは、１以上の第２の処理装置と、フラッシュベースのフィールドプログラマブルゲートアレイなどの不揮発性プログラマブル論理アレイとを含むことができる。いくつかの実装では、フラッシュベースのフィールドプログラマブルゲートアレイは、１以上の第１の処理装置によって実施される第１のビークルプロセスおよび１以上の第２の処理装置によって実施される第２のビークルプロセスに基づいてＵＡＶの１以上のビークル装置の制御を管理する。

0019

いくつかの例では、第１の回路基板は、第１の処理システムを備える第１の集積回路と、第２の処理システムを備える第２の回路基板とを含む。各処理システムは、中央処理装置（ＣＰＵ）、アプリケーション処理装置（ＡＰＵ）、リアルタイム処理装置（ＲＰＵ）、共処理装置、およびグラフィックス処理装置（ＧＰＵ）などの１以上の処理装置を含んでもよい。加えて、各集積回路は、それぞれの処理システムの統合部分を形成するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの埋め込み型プログラマブル論理アレイを含んでもよい。

0020

いくつかの例では、第１の処理システムおよび／または第２の処理システムは各々、マルチ処理コアシステムオンチップとして提供されてもよい。共に、説明したような処理システムで構成された２つ以上のシステムオンチップは、ＵＶの異種処理システムを提供してもよい。

0021

開示される技術の例示的な実施形態では、第１の処理システムと第２の処理システムは協働して、より信頼性が高く、堅牢であり、かつ／または認証可能なＵＶ用途を提供する。例えば、第１の回路基板の第１の処理システムは、ＵＶの第１のプロセスを実施するように構成することができる。第１のプロセスは、ＵＶの第１のビークル装置と関連付けられてもよい。第２の処理システムは、第１の処理システムによる第１のプロセスの実施を監視するように構成することができる。同様に、第１の処理システムは、第２の処理システムによるプロセスの実施を監視するように構成することができる。

0022

より具体的には、いくつかの例では、第１の処理システムの１以上の第１の処理装置は、複数のビークル管理プロセスを実施するように構成することができる。第１の処理システムの揮発性プログラマブル論理アレイは、複数のミッション制御プロセスを実施するように構成することができる。第２の処理システムの不揮発性プログラマブル論理アレイは、１以上の第１の処理装置によるビークル制御プロセスの１以上の実施を監視するように構成することができる。

0023

いくつかの例では、第２の処理システムは、第１の処理システムによるプロセスの実施の監視に基づいて１以上の制御アクションを開始するように構成される。例えば、第２の処理システムの不揮発性プログラマブル論理アレイは、第１の処理システムと関連付けられる出力を監視するように構成することができる。無効出力を検出したことに応じて、第２の処理システムは、制御アクションを開始することができる。例として、不揮発性プログラマブル論理アレイは、無効出力に基づいて第１の処理システムの少なくとも一部を再開してもよい。別の例では、第２の処理システムの論理アレイは、第１の処理システムによる１以上のプロセスを再開してもよい。無効出力は、プロセスまたは処理システムが故障したときに発生し得るような、プロセスまたは処理システムからの出力の欠如、ならびに出力として提供される予期しない信号または値を含んでもよい。

0024

いくつかの実装では、第２の処理システムは、第１の処理システムの監視に基づいて１以上のＵＶ機能の制御を転送するように構成することができる。例えば、第２の処理システムは、第１の処理システムによって実施された第１のプロセスと関連付けられる無効出力を検出してもよい。それに応じて、第２の処理システムは、第１のプロセスと関連付けられる機能または装置の制御を第２のプロセスに転送してもよい。例えば、第２の処理システムは、ＵＶ装置または自動操縦機能の制御を第１の処理システムから第２の処理システムに転送してもよい。いくつかの例では、第２の処理システムは、無効出力の検出に応じて第２のプロセスを実施するように構成することができる。

0025

開示される技術の実施形態は、特に無人航空機などの無人ビークルの分野において、多数の技術的利益および利点を提供する。一例として、本明細書に記載の技術は、小型で軽量の電子的解決策を使用して無人ビークル（ＵＶ）の制御を可能にする。統合された異種処理システムを有する回路基板は、ＵＶの複数のビークル制御プロセスおよびミッション管理プロセスを提供するハードウェア実装の低減を可能にする。加えて、そのような解決策は、航空用途の高度な認証要件を満たすことができるバックアップ機能および複数のフェイルポイント実装を提供する。さらに、そのような異種処理システムを入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを提供する１以上の回路基板と共にハウジングに統合することにより、スペースおよび重量の要件をさらに軽減することが可能になる。

0026

開示される技術の実施形態はまた、コンピューティング技術の分野において多数の技術的利益および利点を提供する。例えば、開示されるシステムは、ＵＶ用途の様々な要求を満たすために多様なコンピューティング環境を提供することができる。複数の集積回路にわたる複数の処理装置は、用途統合のための一連の高速処理オプションを提供する。ビークルおよびミッション制御プロセスは、重要度および性能の必要性に応じて様々なハードウェアおよび／またはソフトウェア区画に割り当てることができる。さらに、単一の集積回路で対応する処理装置と統合することによってこれらの処理装置に密接に結合された埋め込み型フィールドプログラマブルゲートアレイは、さらなる多様性および信頼性を提供する。

0027

図１は、例示的な無人航空機（ＵＡＶ）ＵＡＶ１０の概略図である。ＵＡＶ１０は、機内パイロットがいなくても飛行可能なビークルである。例えば、限定はしないが、ＵＡＶ１０は、固定翼航空機、チルトロータ航空機、ヘリコプタ、クワッドコプタなどのマルチロータドローン航空機、小型軟式飛行船、飛行船、または他の航空機であってもよい。

0028

ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの推進移動（ＰＭ）装置１４を含む複数のビークル装置を含む。ＰＭ装置１４は、制御された力を発生し、かつ／またはＵＡＶ１０の場所、配向、もしくは位置を維持もしくは変更する。ＰＭ装置１４は、推力装置または制御面であり得る。推力装置は、推進力または推力をＵＡＶ１０に提供する装置である。例えば、限定はしないが、推力装置は、モータ駆動プロペラ、ジェットエンジン、または他の推進源であり得る。制御面は、制御面を通過する空気流の偏向に起因する力を提供する制御可能面または他の装置である。例えば、限定はしないが、制御面は、エレベータ、ラダー、エルロン、スポイラ、フラップ、スラット、エアブレーキ、またはトリム装置であってもよい。様々なアクチュエータ、サーボモータ、および他の装置を使用して、制御面を操作することができる。ＰＭ装置１４はまた、プロペラもしくはロータブレードのピッチ角を変えるように構成された機構、またはロータブレードの傾斜角を変えるように構成された機構であってもよい。

0029

ＵＡＶ１０は、限定はしないが、制御ボックス１００と、地上制御ステーション（図１には図示せず）と、少なくとも１つのＰＭ装置１４とを含む機内制御システムを含む本明細書に記載のシステムによって制御されてもよい。ＵＡＶ１０は、例えば、限定はしないが、地上制御ステーションからＵＡＶ１０によって受信されたリアルタイムコマンド、地上制御ステーションからＵＡＶ１０によって受信された一組の事前プログラムされた命令、機内制御システムに記憶された一組の命令および／もしくはプログラミング、またはこれらの制御の組合せによって制御されてもよい。

0030

リアルタイムコマンドは、少なくとも１つのＰＭ装置１４を制御することができる。例えば、限定はしないが、リアルタイムコマンドは、機内制御システムによって実施されると、スロットル調整、フラップ調整、エルロン調整、ラダー調整、または他の制御面もしくは推力装置調整を引き起こす命令を含む。

0031

いくつかの実施形態では、リアルタイムコマンドは、１以上の二次装置１２など、ＵＡＶ１０の追加のビークル装置をさらに制御することができる。二次装置１２は、ＵＡＶの推進または移動を指示する１以上の二次機能を実行するように構成された電気または電子装置である。二次装置は、ＵＡＶの推進または移動に関連し得るが、典型的には、ビークル推進の直接制御または運動制御とは無関係に、１以上のビークルまたはミッション機能を提供することができる。例えば、二次装置は、オブジェクトの検出および追跡に使用されるカメラまたは他のセンサなどのミッション関連装置を含んでもよい。二次装置１２の他の例は、ＬＩＤＡＲ／ＳＯＮＡＲ／ＲＡＤＡＲセンサ、ＧＰＳセンサ、通信装置、航法装置、および様々なペイロード送達システムなどのセンサを含んでもよい。例えば、限定はしないが、リアルタイムコマンドは、機内制御システムによって実施されると、カメラに画像をキャプチャさせる、通信システムにデータを送信させる、または処理構成要素に１以上の処理要素をプログラムまたは構成させる命令を含む。

0032

ＵＡＶ１０は、限定ではなく例として示されている。本開示の多くは無人航空機に関して説明されているが、開示される技術の実施形態は、無人海洋ビークルおよび無人地上ビークルなど、任意の無人ビークル（ＵＶ）と共に使用されてもよいことが理解されよう。例えば、開示される制御システムは、無人ボート、無人潜水艦、無人車、無人トラック、または移動可能な任意の他の無人ビークルと共に使用されてもよい。

0033

図２は、ＵＡＶの典型的な制御システム５０の一例を示すブロック図である。この例では、制御システムは、複数のカードスロット７１、７２、７３、７４、７５を有するバックプレーン６０を使用して形成される。各カードスロットは、所定の組の機械的および電気的基準を満たすカードを受け取るように構成される。各カードは、典型的には、特定のビークルまたはミッション制御機能を実行するように構成された１以上の集積回路を含む１以上の回路基板を含む。カードスロットは、カード、ならびにカードとその下にあるバスとの間の電気的接続を構造的にサポートする。第１のカードスロット７１に設置されたＣＰＵカード６１、第２のカードスロット７２に設置された共処理カード６２、およびカードスロット７３、７４、７５にそれぞれ設置されたアドオンカード６３、６４、６５を有する特定の例が示されている。例として、ＣＰＵカード６１は、プロセッサ、ＰＣＩ回路、スイッチング回路、およびカード６１をカードスロット７１に構造的および電気的に接続するように構成された電気コネクタを有する回路基板を含んでもよい。同様に、共処理カード６２は、プロセッサ、ＰＣＩ回路、スイッチング回路、およびコネクタを含んでもよい。

0034

アドオンカード６３、６４、６５は、１以上のビークルおよび／またはミッション機能を実行するように構成された任意の数および種類のカードを含むことができる。アドオンカードの例は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード、ネットワークカード、操縦および航法機能カード、センサインターフェースカード（例えば、カメラ、レーダなど）、ペイロード送達システム制御カード、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）カード、ならびに特定の種類のビークルおよび／またはミッション機能の任意の他のカードを含む。

0035

図２のような典型的なバックプレーンアーキテクチャは、各カードが任意の他のスロットのカードと通信することを可能にするスイッチ６６を含む。異なる種類のバックプレーンアーキテクチャを定義するための様々な基準を含む、多数の例が存在する。例えば、スイッチ６６はカードスロット７１、７２、７３、７４、７５とは別に示されているが、いくつかのアーキテクチャは、中央スイッチをバックプレーンの特定のスロットに載置することができる。いずれの場合も、ノード装置は、スイッチを介して互いに通信することができる。５つのカードスロットが図２に示されているが、バックプレーンは、任意の数のカードスロットを含んでもよい。

0036

図２のようなバックプレーンアーキテクチャを利用するＵＡＶの機内制御システムは、何らかの機能制御を提供するのに効果的であり得る。加えて、そのようなアーキテクチャは、ハードウェアの変更を通じていくらかの構成可能性を提供することができる。しかしながら、従来のバックプレーンアーキテクチャは、ＵＡＶの実装においていくつかの欠点を有し得る。例えば、電気的および機械的接続を組み合わせて複数のカードに結合するバックプレーンの構造的性能は、一部のＵＡＶの高応力環境にはあまり適していない場合がある。振動、温度、および他の要因により、機械的および／または電気的な障害がバックプレーンの１以上のカードに発生することがある。加えて、そのようなアーキテクチャは、かなりのスペースおよび重量を必要とするが、処理能力は限られている。各カードは、典型的には、コネクタ、スイッチング回路、通信回路などを含むそれ自体の回路基板を含む。各回路基板がこれらの共通の機能のためにそれ自体の回路を必要とするので、バックプレーンアーキテクチャは、比較的高い重量とスペースの要件を提示し得る。さらに、これらの種類のシステムのコンピューティング能力および容量は、典型的には、複数のカードのアプローチによって制限される。カード間および様々な処理要素間の通信は、計算能力の低下を招く可能性がある。

0037

図３は、開示される技術の実施形態による制御システム８０を含む無人航空機（ＵＡＶ）１０を示すブロック図である。制御システム８０は、ビークルおよびミッション機能の集中制御を提供する制御ボックス１００を含む。制御ボックスは、内部を画定するハウジング１１０を含む。第１の回路基板１２０および第２の回路基板１２２は、ハウジング１１０の内部内に配置され、Ｉ／Ｏコネクタ１２６は、後述するように第２の回路基板１２２からハウジング１１０を通って延びる。制御ボックス１００は、制御ボックス１００の電気構成要素から熱を放散するために設けられたヒートシンク１１８を含む。例示的な実施形態では、ヒートシンク１１８は、後述するようにハウジング１１０の少なくとも一部を形成することができる。制御システム８０は、ビークルまたはミッション制御プロセスを実行する追加の制御ユニットまたは他の要素などの追加の構成要素を含んでもよい。

0038

いくつかの実装では、第１の回路基板１２０は、ＵＡＶ１０のビークルおよびミッション制御プロセスを制御するための制御モジュールを備え、第２の回路基板１２２は、ＵＡＶの制御ユニットと様々なＰＭ装置および二次装置との間の通信インターフェースを提供するためのキャリアモジュールを備える。

0039

いくつかの例では、第１の回路基板は、各々が様々なビークルおよびミッション機能の管理を提供するための再構成可能な処理アーキテクチャを有する、複数の異種処理システムを含む。再構成可能な機能を有する複数の異種処理システムは、無人航空機によって実行される多様な機能、ならびにこれらのビークルに典型的には必要とされる高度な認証に適している。

0040

例示的な実施形態では、第２の回路基板１２２は、第１の回路基板１２０とＵＡＶ１０の様々なＰＭ装置および二次装置との間のインターフェースを提供するキャリアモジュールである。例えば、図３は、推力装置３０と、制御面３２と、位置決めシステム３４とを含む一組のＰＭ装置を示す。加えて、図３は、画像センサ２０と、レーダセンサ２２と、ＬＩＤＡＲセンサ２４と、ソナーセンサ２６と、ＧＰＳセンサ２８と、ペイロード送達システム３６と、通信システム３８とを含む一組の二次装置を示す。第２の回路基板１２２は、第１の回路基板の対応するＩ／Ｏコネクタに接続するＩ／Ｏコネクタと、ハウジングから延びるＩ／Ｏコネクタとを含むことができる。加えて、第２の回路基板は、ハウジングから延びる複数のセンサコネクタを含むことができる。第２の回路基板は、データを送受信するために使用される関連する電子回路を含む通信または入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを提供し得る。より具体的には、通信インターフェースは、第２の回路基板の様々な集積回路のいずれかの間、および第２の回路基板と他の回路基板との間でデータを送受信するために使用することができる。例えば、アイテムインターフェースは、Ｉ／Ｏコネクタ１２６、Ｉ／Ｏコネクタ２３８、および／またはＩ／Ｏコネクタ１２４を含んでもよい。同様に、インターフェース回路のいずれか１つの通信インターフェースは、別の航空機、センサ、他のビークル装置、および／または地上制御装置などの外部の構成要素と通信するために使用することができる。通信インターフェースは、適切な有線または無線通信インターフェースの任意の組合せであり得る。

0041

いくつかの例では、制御ボックス１００は、追加の構成要素を含んでもよい。例えば、別の実施形態では、メザニンカードなどの第３の回路基板を制御ボックス１００内に設けることができる。第３の回路基板は、いくつかの例では、１以上の不揮発性メモリアレイを含んでもよい。例えば、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）は、メザニンカードの１以上の集積回路として設けられてもよい。さらに、制御ボックス１００は、制御モジュールを形成する追加の回路基板と、追加のキャリアモジュールを形成する追加の回路基板とを含むことができる。

0042

図４は、開示される技術の例示的な実施形態による第１の回路基板１２０を説明するブロック図である。図４では、第１の回路基板１２０は、無人航空機（ＵＡＶ）の制御モジュール（例えば、制御基板）として構成される。例示的な実施形態では、第１の回路基板１２０は、システムオンモジュール（ＳＯＭ）カードである。第１の回路基板１２０は、第１の処理システム２３０と、第２の処理システム２３２と、メモリブロック２３４と、Ｉ／Ｏコネクタ２３８とを含む。

0043

第１および第２の処理システムは、任意の適切な数の個々のマイクロプロセッサ、電源、記憶装置、インターフェース、および他の標準的な構成要素を含むか、またはそれらと関連付けることができる。処理システムは、任意の数のソフトウェアプログラム（例えば、ビークルおよびミッション制御プロセス）または航空機１０の動作に必要な様々な方法、プロセスタスク、計算、および制御／表示機能を行うように設計された命令を含むか、またはそれらと協働することができる。メモリブロック２３４は、限定はしないが、対応する処理システムをサポートするように構成されたＳＤＲＡＭなどの任意の適切な形態のメモリを含んでもよい。例えば、第１のメモリブロック２３４は、第１の処理システム２３０をサポートするように構成されてもよく、第２のメモリブロック２３４は、第２の処理システム２３２をサポートするように構成されてもよい。任意の数および種類のメモリブロック２３４を、使用してもよい。例として、各々が個々の集積回路を備える４つのメモリブロックが第１の処理システム２３０をサポートするために設けられてもよく、２つのメモリブロックが第２の処理システム２３２をサポートするために設けられてもよい。

0044

Ｉ／Ｏコネクタ２３８は、第１の回路基板１２０の第１の面から延び、第２の回路基板１２２への動作可能な通信リンクを提供する。

0045

第１の処理システム２３０および第２の処理システム２３２は、開示される技術の例示的な実施形態では、ＵＡＶ１０の多様で安定した必要性に適した異種の再構成可能なコンピューティングアーキテクチャを形成する。第１の処理システム２３０は、第１の処理プラットフォームを形成する１以上の処理装置３０２と、第２の処理プラットフォームを形成する１以上のプログラマブル論理回路３０４とを含む。例として、１以上の処理装置３０２は、中央処理装置を含んでもよく、プログラマブル論理回路３０４は、ＲＡＭベースのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの揮発性プログラマブル論理アレイを含んでもよい。任意の数および種類の処理装置を、処理装置３０２に使用してもよい。複数の処理装置３０２およびプログラマブル論理回路３０４は、いくつかの実施形態では、一般に処理回路と呼ばれる第１の集積回路内に設けることができる。

0046

第２の処理システム２３２は、第３の処理プラットフォームを形成する１以上の処理装置３２２と、第４の処理プラットフォームを形成する１以上のプログラマブル論理回路３２４とを含む。例として、１以上の処理装置３０２は、共処理装置を含んでもよく、プログラマブル論理回路３２４は、フラッシュベースのＦＰＧＡを含んでもよい。任意の数および種類の処理装置を、処理装置３２２に使用してもよい。１以上の処理装置３２２およびプログラマブル論理回路３２４は、いくつかの実施形態では、処理回路とも呼ばれる第２の集積回路内に設けることができる。

0047

各処理システムにおいて異なる処理装置の種類ならびに異なるプログラマブル論理回路の種類を設けることによって、第１の回路基板１２０は、高応力用途のＵＡＶの処理、信頼性、および動作要件に固有に適した異種コンピューティングシステムを提供する。例えば、ＲＡＭベースとフラッシュベースのＦＰＧＡ技術を組み合わせることで、ＵＡＶ用途に両方の長所を活かすことができる。異種処理装置３０２および３２２ならびに異種プログラマブル論理回路３０４および３２４の固有の能力は、ハードウェアとソフトウェアの両方の区画化動作環境をサポートする。ビークルおよびミッション管理機能は、重要度と性能の必要性に応じて異なる区画に割り当てることができる。これにより、重要な動作に適した制御および監視アーキテクチャが提供される。例えば、不可逆的な重要な機能を制御するためのオン／オフまたはレッド／グリーンアーキテクチャが提供される。さらなる例として、フィールドプログラマブルゲートアレイの１以上は、機内センサ処理のためのファブリックアクセラレータを提供するように構成されてもよい。

0048

図５は、開示される技術の例示的な実施形態による第１の処理システム２３０のさらなる詳細を説明するブロック図である。図５では、第１の処理システム２３０は、図４で説明するような３つの処理装置３０２を含む。より具体的には、第１の処理システム２３０は、アプリケーション処理装置（ＡＰＵ）３０６と、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）３０８と、リアルタイム処理装置（ＲＰＵ）３１０とを含む。処理装置３０６、３０８、３１０の各々は、ＳＤＲＡＭなどの任意の数および種類のメモリを含むことができるメモリ３１２によってサポートされ得る。各処理装置は、処理回路と呼ばれる個々の集積回路に実装される。一例では、ＡＰＵ３０６は、第１の処理回路に形成され、４つのプロセッサを備えるクアッドコア処理装置を含む。ＲＰＵ３１０は、第３の処理回路に形成され、２つのプロセッサを備えるデュアルコア処理装置を含む。ＧＰＵ３０８は、第４の処理回路に形成され、単一のコア処理装置を含む。第２の処理装置は、以下に説明するように第２の処理システムに対して設けられる。スイッチファブリック３１６は、処理システム２３０の様々な構成要素を接続する。スイッチファブリック３１６は、例えば、いくつかの例では、低電力スイッチと、中央スイッチとを含んでもよい。通信インターフェース３１４は、第１の処理システム２３２を第１の回路基板１２０に結合する。

0049

プログラマブル論理回路３０４は、揮発性プログラマブル論理アレイ３０５を含む。例示的な実施形態では、論理アレイは、ＲＡＭ論理ブロックまたはメモリセルを含むＲＡＭベースの浮動小数点ゲートアレイなどのＲＡＭベースのプログラマブル論理アレイを含むことができる。揮発性プログラマブル論理アレイ３０５は、通信インターフェース３１４を介して第１の処理システムに提供される構成データでプログラムすることができる。例えば、ＲＡＭベースのＦＰＧＡは、ラッチのアレイを備える組織内など、アレイの静的メモリに構成データを記憶することができる。論理ブロックは、プログラマブル論理回路３０４が開始または電源投入されたときにプログラム（構成）される。構成データは、外部メモリ（例えば、後述するような第１の回路基板１２０の不揮発性メモリまたはメザニン基板）から、または（例えば、第２の回路基板１２２を使用して）ＵＡＶ１０の外部ソースから論理アレイ３０５に提供され得る。ＲＡＭベースのＦＰＧＡは、高レベルの構成可能性および再構成可能性を提供する。図示されていないが、論理アレイ３０５は、イーサネット（登録商標）インターフェースおよびＰＣＩインターフェースなどの様々なプログラムされた回路、ならびに本明細書に記載の様々なビークルおよびミッション管理プロセスを含むことができる。

0050

図６は、開示される技術の例示的な実施形態による第２の処理システム２３２のさらなる詳細を説明するブロック図である。図６では、第２の処理システム２３２は、アプリケーション処理装置（ＡＰＵ）３２６と、メモリ３３２とを含む。一例では、ＡＰＵ３２６は、第２の処理回路に形成され、４つのプロセッサを備えるクアッドコア処理装置を含む。メモリ３３２は、ＳＤＲＡＭなどの任意の数および種類のメモリを含んでもよい。スイッチファブリック３３６は、処理システム２３２の様々な構成要素を接続する。通信インターフェース３３４は、第１の処理システム２３２を第１の回路基板１２０に結合する。

0051

プログラマブル論理回路３２４は、不揮発性プログラマブル論理アレイ３２５を含む。例示的な実施形態では、論理アレイ３２５は、フラッシュ論理ブロックまたはメモリセルを含むフラッシュベースの浮動小数点ゲートアレイなどのフラッシュベースのプログラマブル論理アレイを含むことができる。不揮発性プログラマブル論理アレイ３２５は、通信インターフェース３３４を介して第２の処理システムに提供される構成データでプログラムすることができる。例えば、フラッシュベースのＦＰＧＡは、構成データをアレイの不揮発性メモリに記憶することができる。フラッシュメモリは、ＲＡＭベースのメモリが不要になるように、構成データを記憶するための一次リソースとして使用される。構成データが不揮発性メモリ内に記憶されるので、起動時または電源投入時に構成データを論理アレイに読み出す必要はない。そのため、フラッシュベースの論理アレイは、電源投入時に直ちにアプリケーションを実施することができる。さらに、構成データの外部記憶は、必要とされない。フラッシュベースの論理アレイは、論理アレイに現在記憶されている構成データを上書きするために更新された構成データを提供することによって再プログラムまたは再構成することができる。フラッシュベースの論理アレイは、ＲＡＭベースの論理アレイよりも消費する電力が少なく、かつ干渉に対してより多くの保護を提供することができる。図示されていないが、論理アレイ３２５は、本明細書に記載の様々なビークルおよびミッション管理プロセスなどのための様々なプログラムされた回路を含むことができる。一例では、論理アレイ３２５は、機内センサ処理のための少なくとも１つのＦＰＧＡファブリックアクセラレータを含んでもよい。

0052

図７は、開示される技術の例示的な実施形態による第２の回路基板１２２のさらなる詳細を示すブロック図である。図７では、第２の回路基板１２２は、無人航空機（ＵＡＶ）のキャリアモジュール（例えば、キャリアカード）として構成される。第２の回路基板１２２は、制御ボックス１００にＩ／Ｏ能力を提供するインターフェース回路などの複数の集積回路を含む。インターフェース回路は、センサコネクタを介してＵＡＶの複数のビークル装置の出力を受信するように構成される。インターフェース回路は、Ｉ／Ｏコネクタ１２４を介して第１の回路基板にビークル装置の出力に基づいてビークル装置データを提供する。第２の回路基板１２２は、制御ボックス１００のハウジングから延びてＵＡＶ１０のＰＭ装置および二次装置への動作可能な通信リンクを提供するＩ／Ｏコネクタ１２６を含む。加えて、第２の回路基板１２２は、第２の回路基板１２２の第１の面から延びて第１の回路基板１２０への動作可能な通信リンクを提供するＩ／Ｏコネクタ１２４を含む。図示されていないが、第２の回路基板１２２は、例えばソリッドステートドライブを含むメザニンカードに結合するための追加のＩ／Ｏコネクタを含んでもよい。Ｉ／Ｏコネクタ１２６、１２４、および２２８のいずれか１つまたはそれらの組合せは、第２の回路基板のインターフェース回路と第１の回路基板の第１および第２の処理システムとの間にＩ／Ｏインターフェースを形成することができる。

0053

図７は、制御ボックス１００の特定の実装で使用され得るような特定の組のインターフェース回路を説明する。しかしながら、特定の実装に適したものであれば、任意の数および種類のインターフェース回路を使用してもよいことが理解されよう。第２の回路基板１２２は、ＬＩＤＡＲ／ＳＯＮＡＲインターフェース４２０、Ｐｉｔｏｔ／静的インターフェース４２２、電気光学グリッド参照システム（ＥＯＧＲＳ）受信機インターフェース４２４、および第１の回路基板１２０と通信するための第１の回路基板インターフェース４３２などの複数のインターフェース回路を含む。第２の回路基板１２２はまた、ソフトウェア無線４２６、航法システム４２８、コントローラエリアネットワークバス（ＣＡＮＢＵＳ）４３０、および電源４３４などのインターフェース回路を含む。いくつかの実施形態では、航法システム４２８は、慣性測定センサなどの様々なセンサを含む、統合航法センサスイートを提供する集積回路である。加えて、第２の回路基板１２２は、ＵＡＶ１０の複数のビークル装置（例えば、ＰＭ装置または二次装置）と動作可能に通信する多数のインターフェース回路を含む。複数のセンサコネクタ４５８が、ＵＡＶ１０のビークル装置に結合するために制御ボックス１００のハウジングから延びる。

0054

図７の特定の例では、１以上のパルス幅変調器（ＰＷＭ）４０２が、第１のセンサコネクタ４５８を介して１以上のサーボ４４２と動作可能に通信する。ＰＷＭサーボコマンドインターフェースが示されているが、他の種類のサーボコマンドインターフェースが使用されてもよい。例えば、アナログ電圧、電流ループ、ＲＳ−４２２、ＲＳ−４８５、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３は、すべて可能なサーボ制御信号の例である。ＧＰＳ受信機４０４は、第２のセンサコネクタ４５８を介して１以上のＧＰＳアンテナ４４４と動作可能に通信する。ＧＰＳアンテナ４４４は、ＧＰＳセンサ２８の一例である。データリンク受信機４０６は、第３のセンサコネクタ４５８を介して１以上のデータリンクアンテナ４４６と動作可能に通信する。シリアル受信機リンク（ＳＲＸＬ）入力４０８は、第４のセンサコネクタ４５８を介してパイロットインコマンド（ＰＩＣ）受信機４４８と動作可能に通信する。プログラマブル電源ユニット（ＰＳＵ）４１０は、第５のセンサコネクタ４５８を介してサーボ電源４５０と動作可能に通信する。１以上の比較器４１２は、第６のセンサコネクタ４５８を介して１以上の個別入力４５２と動作可能に通信する。１以上のドライバ４１４は、第７のセンサコネクタ４５８を介して１以上の個別出力４５４と動作可能に通信する。１以上のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４１６は、第８のセンサコネクタ４５８を介して１以上のアナログ入力４５６と動作可能に通信する。

0055

図８は、開示される技術の実施形態による第１の回路基板１２０の一例を示すブロック図である。図８は、特定の飛行またはミッションのために構成することができるような、第１の回路基板１２０の特定の実装を示す。図８は、前述のような第１の処理システム２３０および第２の処理システム２３２を示す。説明を明確にするために、処理システム２３０および２３２の構成要素のサブセットのみが示されている。処理装置３０２と、揮発性プログラマブル論理アレイ３０５とを含む第１の処理システム２３０の簡略版が示されている。第２の処理システム２３２は、処理装置３２２およびプログラマブル論理アレイ３０５と共に示されている。

0056

図８は、異種処理システムにわたって作成された複数の区画化動作環境ＰＯＥ０〜ＰＯＥ７を示す。図８はまた、開示される主題をさらに説明するためにビークルおよびミッション制御プロセスの特定の割り当てを示す。具体的には、第１の区画化動作環境ＰＯＥ０、第２の区画化動作環境ＰＯＥ１、および第３の区画化動作環境ＰＯＥ２が、１以上の処理装置３０２に割り当てられる。いくつかの例では、区画化動作環境は、ハードウェア区画である。例えば、ＰＯＥ０は、ＡＰＵ３０６に割り当てられてもよく、ＰＯＥ１は、ＲＰＵ３１０に割り当てられてもよく、ＰＯＥ２は、ＧＰＵ３０８に割り当てられてもよい。他の例では、区画化動作環境は、１以上の処理装置から仮想化された異なる仮想マシンなどのソフトウェア区画である。例えば、ＡＰＵ３０６、ＧＰＵ３０８、およびＲＰＵ３１０の１以上を仮想化して、３つの区画化動作環境を作成することができる。第４の区画化動作環境ＰＯＥ３は、プログラマブル論理アレイ３０５に割り当てられる。単一の動作環境が図８に示されているが、複数の動作環境をプログラマブル論理アレイ内に作成することもできる。一例では、それぞれのプログラマブル論理アレイを有する個々の区画化動作環境は、異なる論理ブロックなどの異なるハードウェア要素を表す。他の例では、仮想化または他のソフトウェア技術を使用して、個々の区画化動作環境を作成することができる。さらに、いくつかの実施形態は、処理装置３０２とプログラマブル論理アレイ３０５の両方の組み合わされた仮想化を含む。図８に示すように、任意の数および組合せのハードウェアプロセッサおよび仮想マシンを使用して個々の区画化動作環境を作成することができる。

0057

図８では、１以上の第１のビークル制御プロセス（ＶＣＰ）５０２および１以上の第１のミッション制御プロセス（ＭＣＰ）５０４が、第１の区画化動作環境ＰＯＥ０に割り当てられる。１以上のＶＣＰ５０６および１以上のＭＣＰ５０８が、第２の区画化動作環境ＰＯＥ１に割り当てられる。１以上のＭＣＰ５１０が、第３の区画化動作環境ＰＯＥ２に割り当てられる。１以上のＭＣＰ５１２が、第４の区画化動作環境ＰＯＥ３に割り当てられる。

0058

図８は、特定の実装の必要性を満たすために、複数のビークル制御プロセスおよびミッション制御プロセスを複数の区画化動作環境にわたって割り当てることができることを示している。例えば、制御プロセスをカテゴリ化し、そのカテゴリを使用して制御プロセスを特定の区画化動作環境に割り当てることができる。いくつかの実装では、第１の処理システムは、少なくとも２つの区画化動作環境を提供することができる。同様に、第２の処理システムは、少なくとも２つの区画化動作環境を提供することができる。例えば、第１の処理システムは、高完全性区画およびクラスタ区画を含んでもよい。高完全性区画は、リアルタイム動作環境を含むことができる。そのような動作環境は、例えば、１以上の重要なビークル航法プロセスを実施するように構成することができる。他のプロセスも、同様に高完全性区画に配置することができる。クラスタ区画は、非リアルタイム動作環境を含むことができる。そのような動作環境は、１以上のミッション制御プロセスを実施するように構成することができる。他のプロセスも、同様にクラスタ区画に配置することができる。

0059

特定の例として、ＰＯＥ０を使用して、重要な制御プロセスを実施することができる。例えば、ＰＯＥ０は、モデルベースの設計フローから自動生成されたコードを使用した、自動操縦、ガイダンス、および航法プロセスを含む、高完全性区画とすることができる。一例では、スタンドアロン動作システムを重要なプロセスに割り当てられた第１の区画化動作環境に使用することができる。ＰＯＥ１は、重要性は低いが時間的制約のあるビークルおよびミッション制御プロセスを実施するために使用することができる。例えば、ミッション航法プロセス、データリンク管理プロセス、センサデータ管理プロセス、および／または地上ステーション／他のＣ２プロセスは、第２の区画化動作環境に割り当てられてもよい。さらなる例として、健全性および／または他のパラメータなどのセンサ処理およびバックエンドパラメータ分析は、第３の区画化動作環境ＰＯＥ２に割り当てられてもよい。最後に、第４の区画化動作環境ＰＯＥ３は、画像分析ならびにオブジェクトの検出および追跡などの高処理要件の用途に割り当てることができる。例えば、センサ相対航法およびロボット知覚／認識は、第４の区画化動作環境で実行されてもよい。他の例では、ターゲティングおよび代替の航法ソースを含むセンサ集合体の位置登録が、ＰＯＥ３に割り当てられてもよい。加えて、信号情報集合体およびペイロードデータ配布のための柔軟なデータリンクを含むソフトウェア無線が割り当てられてもよい。いくつかの例では、ＰＯＥ１、ＰＯＥ２、およびＰＯＥ３の１以上は、高完全性区画から隔離されるミッション制御プロセスのための仮想化コンピューティングクラスタ形態であり得る。例は説明のみを目的として提供されており、特定の実装の要件に従って多数の他のオプション割り当てが行われてもよいことが理解されよう。

0060

第２の処理システム２３２を参照すると、第５の区画化動作環境ＰＯＥ４が、追加のビークル制御プロセスに割り当てられてもよい。いくつかの例では、ＰＯＥ４は、バックアップ航法および操縦プロセスなどの重要な、かつ／または時間的制約のあるビークル制御プロセスを実施するために使用されてもよい。第６の区画化動作環境ＰＯＥ５は、追加のミッション制御プロセスに割り当てられてもよい。いくつかの例では、ＰＯＥ５は、重要性が低い、または時間的制約のあるミッション制御プロセスを実施するために使用されてもよい。第７の区画化動作環境ＰＯＥ６は、プログラマブル論理アレイ３２５に割り当てられる。この例では、ＰＯＥ６は、１以上のビークル制御プロセスの実施のために割り当てられる。特定の例として、航法監視および／または制御プロセスは、一実施形態では、第７の区画化動作環境ＰＯＥ６に構成することができる。以下により詳細に説明するように、１以上の監視および／または制御プロセスは、一実装では、ＰＯＥ６に実装することができる。

0061

第１の回路基板１２０によって提供される異種処理システムは、ＵＡＶの多様で高い信頼性の要件を処理するために固有に位置付けられる。より具体的には、異種処理システムは、監視、補正、およびバックアップ機能を提供するために２つの異なる処理システムによる共同処理を可能にする。例えば、第１の処理システム２３０の１以上の構成要素は、第２の処理システム２３２における１以上のプロセスの実施を監視し、監視の実施に基づいて制御アクションを生成することができる。同様に、第２の処理システム２３２の１以上の構成要素は、第１の処理システム２３０における１以上のプロセスの実施を監視し、監視された実施に基づいて制御アクションを生成することができる。例として、第２の処理システムは、第１の処理システムによるプロセスの実施と関連付けられる１以上の異常を検出し、プロセスおよび／または第１の処理システムを再開してもよい。さらなる例として、第２の処理システムは、第１の処理システムと関連付けられる検出された異常に応じてバックアッププロセスを実施してもよい。さらに別の例では、第２の処理システムは、第１の処理システムの出力を監視し、第２の処理システムの出力との一致を確認してもよい。一致に応じて、ビークル装置を可能にするなどの制御アクションを開始することができる。

0062

図９は、開示される技術の実施形態による異種処理システムによる管理プロセスの共同処理のプロセス６００を説明するフローチャートである。プロセス６００は、第１の処理システムによるプロセスの第２の処理システムの実施による監視を説明しているが、第２の処理システムによるプロセスの実施を監視するために、プロセスが第１の処理システムによって同様に使用されてもよいことが理解されよう。一例では、プロセス６００は、処理システムのプログラマブル論理アレイ内の専用プロセスによって実行することができる。別の例では、プロセス６００は、１以上の処理装置によって実行されてもよい。

0063

プロセス６０２において、第１のプロセスは、第１の処理システムによって実施される。例えば、アプリケーションまたは他の組の命令は、第１の処理システムの１以上の処理装置および／または揮発性プログラマブル論理アレイによって実施することができる。

0064

プロセス６０４において、第２の処理システムは、第１の処理システムにおける第１のプロセスの実施を監視する。いくつかの実装では、プロセスの実施を監視することは、第１の処理システムの出力を監視することを含む。他の例では、プロセスの実施を監視することは、第１の処理システムによるプロセスの実施と関連付けられる１以上の異常を監視することを含む。

0065

プロセス６０６において、第２の処理システムは、第１のプロセスの出力が有効であるかを判定する。いくつかの例では、出力が有効であるかを判定することは、第１の処理システムが出力を生成しているかを判定することを含む。第１の処理システムが出力を生成している場合、第２の処理システムは、出力が有効であると判定する。別の例では、出力を監視することは、出力が有効信号を含むかを判定することを含む。例えば、第２の処理システムは、出力が第１の処理システムで実施されている第１のプロセスと一致する信号を含むかを判定することができる。別の例では、第２の処理システムは、出力が別の出力と整合するか、または一致を共有するかを判定することができる。例えば、第２の処理システムは、一例では、第１の処理システムの出力が第２の処理システムの出力と整合するか、または同じであるかを判定することができる。

0066

プロセス６０８において、プロセス６００は、第１のプロセスの出力が有効であると判定されたか、および／または別の出力との一致を共有したかに基づいて分岐する。第１のプロセスの出力が有効であると判定された場合、プロセス６１０において、第１の制御アクションが無人航空機に生成される。第１のプロセスの出力が無効であると判定された場合、プロセス６１２において、第２の制御アクションが無人航空機に生成される。以下により詳細に説明するように、第１の制御アクションは、第１のプロセスの出力を提供することを含むことができる。第２の制御アクションは、第１のプロセスまたは第１の処理システムを再開すること、バックアッププロセスを実施すること、新しいプロセスを構成すること、または他の適切なアクションを含むことができる。

0067

図１０は、第２の処理システムによる第１の処理システムの実施の監視、またはその逆に基づいて制御アクションを開始するプロセス６５０を説明するフローチャートである。より具体的には、プロセス６５０は、第１の処理システムの無効出力に基づいて生成され得る第２の制御アクションを説明する。例えば、プロセス６５０は、図９に示すプロセス６００のプロセス６１２において、第２の処理システム２３２によって実行されてもよい。

0068

プロセス６５２において、プロセス６５０は、無効出力信号と関連付けられる第１のプロセスがＵＡＶの重要度の高い機能と関連付けられるかを判定する。例えば、第２の処理装置は、無効出力が検出されたプロセスの種類に基づいて異なるアクションをとってもよい。このようにして、第２の処理システムは、様々な実装の特定の要件に適合することができる。特定の例では、すべてのビークル制御プロセスは、重要度の高いビークル機能と関連付けられると見なすことができる。同様に、航法またはある特定のセンサデータ管理などのミッション管理プロセスのサブセットは、重要度の高い機能と関連付けられると見なされ得る。

0069

制御アクションが重要度の高い機能に応じて開始されている場合、プロセス６５２は、プロセス６５４に続く。プロセス６５４において、第１のプロセスのバックアッププロセスは、第２の処理システムによって実施される。いくつかの例では、第２の処理システムは、１以上の処理装置３２２でバックアッププロセスを実施する。他の例では、第２の処理システムは、プログラマブル論理回路３２４でバックアッププロセスを実施する。

0070

プロセス６５６において、機能制御は、バックアッププロセスに転送される。例えば、第２の処理システムは、重要度の高い機能の制御を第１のプロセスからバックアッププロセスに転送することができる。バックアッププロセスは、無効出力を検出する前に第２の処理システムによって実施されてもよいことが理解されよう。例えば、バックアッププロセスは、第２の処理システムにおいて既に実施中であり得る。第１の処理システムからの無効出力に応じて、機能制御は、バックアッププロセスに転送することができる。

0071

機能制御をバックアッププロセスに転送した後、または機能が重要度の高い機能ではないとの判定に応じて、プロセス６５０は、プロセス６５８に続く。プロセス６５８において、プロセス６５０は、第１の処理システムが危険にさらされているかどうかを判定する。例えば、第２の処理システムは、無効出力が第１の処理システムにおける第１のプロセスの無許可の修正と関連付けられるかを判定することができる。いくつかの例では、第２の処理システムは、第１の処理システムの予期しない出力に応じて無許可の修正を検出してもよい。他の例では、第２の処理システムは、悪意のあるコードの存在による無許可の修正を検出してもよい。

0072

第１の処理システムが危険にさらされている場合、プロセス６５０は、プロセス６６４に続く。プロセス６６４において、第２の処理システムは、一次プロセスの更新された構成データおよび／または更新された命令セットを取得する。更新された構成データは、例えばメモリ３３２からローカルに、または例えば地上ステーションによって送信された情報から遠隔に取得することができる。

0073

プロセス６６６において、第１の処理システムは、更新された構成データおよび／または命令セットに基づいて再構成および／または事前プログラムされる。例えば、第２の処理システムは、更新された構成データファイルおよび／または命令セットを第１の処理システムに送信することができる。第１の処理システムの１以上の処理装置は、再プログラムすることができ、かつ／またはプログラマブル論理アレイは、再構成することができる。いくつかの例では、一次プロセスは、第１の処理システムのその後の無許可の修正を回避するために再構成することができる。例えば、一次プロセスは、第１の処理システムを最初に危険にさらすように使用されていた可能性がある脆弱性のその後の悪用を回避するために修正することができる。

0074

プロセス６７０において、機能制御は、第１の処理システムに戻される。いくつかの例では、プロセス６７０は、機能制御をバックアッププロセスから再構成された一次プロセスに転送することを含む。

0075

第１の処理システムが危険にさらされていない場合、プロセス６５０は、プロセス６６０に続く。プロセス６６０において、プロセス６５０は、第１の処理システムを再開するか、または第１の処理システムによる第１のプロセスの実施を再開する。例えば、第２の処理システムは、無効出力の原因を軽減するために、第１のプロセスの実施を再開するか、または第１の処理システム全体を再開してもよい。例えば、無効出力は、第１の処理システムの電力または他の故障による出力信号の損失として検出され得る。第１の処理システムまたは第１のプロセスを再開すると、再び出力が有効に生成される可能性がある。プロセス６６２において、機能制御は、機能制御がプロセス６５６においてバックアッププロセスに先に転送された場合に一次プロセスに転送される。

0076

図１１は、開示される技術の例示的な実施形態による第１の回路基板１２０、および第２の処理システム２３２によって実行され得る監視プロセスを示すブロック図である。別の例では、同様のプロセスが第１の処理システム２３０によって実行されてもよい。

0077

第１の処理システム２３０は、第１のＵＡＶ機能の一次制御プロセスを実施するリアルタイム処理装置（ＲＰＵ）３１０と共に示されている。例として、一次制御プロセスは、メモリに記憶されてＲＰＵ３１０によって実施される第１の命令セットを含んでもよい。一次制御プロセス７０２は、１以上のサポートプロセス７０４に提供される出力７２２を生成する。サポートプロセス７０４は、第１のＵＡＶ機能と関連付けられる。例として、一次制御プロセスは、センサデータに基づいてＵＡＶを操縦することをナビゲートするための出力コマンドを生成するように構成された自動操縦プロセスであり得る。１以上のサポートプロセス７０４は、パルス幅変調（ＰＷＭ）サーボコマンド生成ユニットを含むことができる。ＰＷＭサーボコマンド生成ユニットは、自動操縦プロセスの第１の出力７２２からコマンドを受信し、適切なＰＷＭサーボコマンドを出力７２４として生成することができる。別の例では、一次制御プロセス７０２は、ペイロード送達制御プロセスであり得る。ＰＷＭサーボコマンドが説明されているが、シリアルデータバス、アナログ位相／振幅などのような任意の種類のサーボコマンド信号およびサーボコマンド生成ユニットが使用されてもよい。

0078

第２の処理システム２３２は、同様に第１のＵＡＶ機能と関連付けられる１以上のサポートプロセス７０８を含む。例として、サポートプロセス７０８は、いくつかの例では、デシリアライザプロセスを含んでもよい。デシリアライザプロセスは、シリアルＰＷＭサーボコマンドを受信し、バッファに記憶することができるＰＷＭコマンドを生成することができる。サポートプロセス７０８は、出力７２６をプロセスモニタ／コントローラ７１０に提供する。プロセスモニタ／コントローラ７１０は、一次制御プロセス７０２が有効出力を生成しているかを判定するように構成される。一例では、プロセスモニタ／コントローラ７１０は、一次制御プロセス７０２が第１の出力７２２を生成しているかを判定するために、出力７２６がサポートプロセス７０８から受信されるかを判定するように構成される。別の例では、プロセスモニタ／コントローラ７１０は、一次制御プロセス７０２が有効である第１の出力７２２を生成しているかを判定するために、出力７２４がサポートプロセス７０８によって受信されるかを判定するように構成される。別の例では、プロセスモニタ／コントローラ７１０は、第１の出力７２２が有効であるかを判定するために、出力７２６の内容が有効であるかを判定するように構成される。プロセスモニタ／コントローラ７１０が第１の出力７２２が有効であると判定した場合、出力７２８が提供される。一例では、出力７２８は、サポートプロセス７０８から受信したＰＷＭサーボコマンドを含む。

0079

サポートプロセス７０８は、第２の処理システム２３２のＡＰＵ３２６によって実施されるバックアップ制御プロセス７０６から第２の出力７３２を受信するようにさらに構成される。例えば、バックアップ制御プロセス７０６は、バックアップ自動操縦プロセスまたはバックアップペイロード送達プロセスであり得る。サポートプロセス７０８は、一例では、バックアップ自動操縦プロセスからコマンドを受信し、ＰＷＭサーボコマンドを生成することができる。サポートプロセス７０８は、プロセスモニタ／コントローラ７１０に提供される出力７３４を生成する。プロセスモニタ／コントローラ７１０が一次制御プロセス７０２の出力７２２が無効であると判定した場合、バックアップ制御プロセスの出力７３２を含む出力７３６を生成することができる。

0080

いくつかの実装では、プロセッサモニタ／コントローラ７１０は、第１の処理システム２３０の第１の出力７２２が第１の出力を第２の処理システムからの第２の出力７３２と比較することに基づいて有効であるかを判定することができる。例えば、プロセスモニタ／コントローラ７１０は、第１の出力７２２と第２の出力７３２とが整合するか、または一致しているかを判定することができる。第１の出力７２２と第２の出力７３２との間に一致がある場合、プロセッサモニタ／コントローラ７１０は、第１の出力７２２が有効であると判定することができる。

0081

図１１は、一次制御プロセス７０２と関連付けられる無効出力に応じてプロセスモニタ／コントローラ７１０がバックアップ制御プロセス７０６を可能にする特定の例である。他の例では、プロセスモニタ／コントローラ７１０は、各処理システムによって実施されるプロセスの出力に基づいてビークル装置を可能にするかまたは特定の機能を開始するように構成することができる。例えば、ペイロード送達システムは、第１の処理システムによって生成された出力と第２の処理システムによって生成された出力との間の一致に基づいて可能にまたは起動されてもよい。

0082

ここで図１２〜図１６を参照すると、改良型制御ボックス１００およびその構成要素のさらなる実施形態が概して示されている。説明したように、本開示による制御ボックス１００は、一般に、無人航空機（ＵＡＶ）の動作を制御する様々な電気／コンピューティング構成要素を収容し、したがって制御ボックス１００は、一般に、ＵＡＶに取り付けられる。本開示による制御ボックス１００は、本明細書で説明されるヒートシンク、カバー、および／または補強材などの制御ボックス１００の様々な構成要素が各々、そのような各構成要素の様々な異なる設計と交換可能であるそれらのモジュール式設計により特に有利である。本明細書で説明するような特定の特徴は、そのようなモジュール性を容易にするのを助ける。加えて、本明細書で説明するように、ヒートシンク、補強材、およびシステムオンモジュール（ＳＯＭ）回路基板などのそのような制御ボックス１００の様々な特徴は、一般にＳＯＭ回路基板からおよび制御ボックス１００から熱を伝達するための有利な熱伝達特徴を含む。他の有利な特徴については、本明細書で説明する。

0083

本開示による制御ボックス１００は、示すように、横方向１０２、縦方向１０４、および横断方向１０６を画定し得る。そのような方向１０２、１０４、１０６は、制御ボックス１００の直交座標系を共に画定することができる。

0084

制御ボックス１００は、内部１１２を画定するハウジング１１０を含むことができる。ハウジング１１０は、例示的な実施形態では、カバー１１４と、１以上の補強材１１６とを含む。いくつかの実施形態では、単一の補強材１１６のみが制御ボックス１００で利用されるが、代替の実施形態では、２つ以上の補強材１１６が利用されてもよい。ハウジング１１０がカバー１１４と、（１以上の）補強材１１６とを含む実施形態では、少なくとも１つのそのような補強材１１６は、カバー１１４と接触して取り外し可能に接続され、補強材１１６は、互いに横断方向１０６に沿ってハウジング１１０に積み重ねられる。制御ボックス１００は、ヒートシンク１１８をさらに含むことができる。ヒートシンク１１８は、複数の補強材１１６の１つと接触するなどして、ハウジング１１０に取り外し可能に接続することができる。ヒートシンク１１８はさらに、横断方向１０６に沿って補強材１１６およびハウジング１１０に積み重ねられてもよい。

0085

１以上の回路基板を、内部１１２内に配置することができる。例えば、第１の回路基板１２０を、内部１１２に配置することができる。例示的な実施形態では、第１の回路基板１２０は、本明細書で説明するような例示的なＳＯＭ回路基板２００などのシステムオンモジュール（「ＳＯＭ」）回路基板である。そのような第１の回路基板１２０は、例示的な実施形態では、補強材１１６とヒートシンク１１８との間など、ハウジング１１０とヒートシンク１１８との間に位置決めされてもよい。さらに、第１の回路基板１２０は、第１の回路基板１２０からの熱がヒートシンク１１８を通って第１の回路基板１２０から放散されるようにヒートシンク１１８と接触してもよい。加えて、第１の回路基板１２０は、補強材１１６と接触してもよい。

0086

例えば、第１の回路基板１２０は、１以上のコンピューティング構成要素を含んでもよい。そのようなコンピューティング構成要素は、第１の処理システム２３０、第２の処理システム２３２、および／または１以上のメモリブロック２３４を含むことができ、それらはすべて、ＳＯＭ回路基板２００の文脈などで本明細書で詳細に説明する。さらに、熱界面材料２３６（ＳＯＭ回路基板２００の文脈で以下に詳細に説明する）を、そのようなコンピューティング構成要素の１以上に配置することができる。例示的な実施形態では、コンピューティング構成要素の１以上に配置された熱界面材料２３６などの第１の回路基板１２０は、ヒートシンク１１８および／または補強材１１６と接触してもよい。

0087

いくつかの実施形態では、熱界面材料２３６は、ヒートシンク１１８と接触してもよい。特に、１以上のコンピューティング構成要素（ＳＯＭ回路基板２００の文脈で以下に説明するような回路基板１２０の第１のフェース面２１０に取り付けられる第１の処理システム２３０、第２の処理システム２３２、および／または１以上のメモリブロック２３４など）に配置される熱界面材料２３６は、そのベース１３０などのヒートシンク１１８と接触してもよい。

0088

追加的または代替的に、補強材１１６は、複数のフィンガ１４０を含むことができる。フィンガ１４０は、サポートおよび熱伝達の目的で他の構成要素と接触する補強材１１６の概して平らな内面である。第１の回路基板１２０は、そのようなフィンガ１４０と接触してもよい。特に、１以上のコンピューティング構成要素（ＳＯＭ回路基板２００の文脈で以下に説明するような回路基板１２０の第２のフェース面２１２に取り付けられる１以上のメモリブロック２３４など）に配置される熱界面材料２３６は、フィンガ１４０と接触してもよい。

0089

例示的な実施形態では、補強材１１６は、外枠１４２と、１以上の横材１４４とを含む。加えて、補強材１１６は、フィンガ１４０を含むことができる。第１の回路基板１２０が補強材１１６と接触すると、第１の回路基板１２０は、外枠１４２および／または１以上の横材１４４と接触することができ、上述のようにフィンガ１４０とさらに接触することができる。

0090

例示的な実施形態では、ヒートシンク１１８は、金属から形成される。ヒートシンク１１８は、ベース１３０を含むことができる。ベースは、例示的な実施形態では、上述のようなその構成要素などの第１の回路基板１２０と接触することができる。さらに、いくつかの例示的な実施形態（図示せず）では、ヒートシンク１１８は、ベース１３０から外側に延びる複数のフィン１３２を含んでもよい。これらの実施形態では、ヒートシンク１１８は、フィン１３２を介して制御ボックス１００から対流熱伝達を提供することができる。他の実施形態では、図１２〜図１４に示すように、フィン１３２を設けなくてもよく、ヒートシンク１１８は、例えば、制御ボックス１００が取り付けられる対象ＵＡＶのベース１３０と他の構成要素との接触を介して制御ボックス１００から伝導性熱伝達を提供することができる。さらに他の実施形態では、ヒートシンク１１８は、熱伝達を容易にするための使い捨てもしくは可逆的相変化材料、液体冷却材料、および／または他の適切な構成要素をさらに含んでもよい。

0091

制御ボックス１００は、第２の回路基板１２２をさらに含むことができる。第２の回路基板１２２は、インターフェース回路を形成する様々な集積回路を含む、ソナー、レーダ、ＧＰＳ、無線などの関連構成要素などの通信関連構成要素を一般に含むキャリアカード型回路基板とすることができる。第２の回路基板は、内部１１２内に配置することができる。例えば、そのような第２の回路基板１２２は、例示的な実施形態では、カバー１１４と補強材１１６との間に位置決めされてもよい。さらに、第２の回路基板１２２は、補強材１１６と接触してもよい。

0092

例示的な実施形態では、第２の回路基板１２２は、第１の回路基板１２０と動作可能に通信する。例えば、第２の回路基板１２２は、第２の回路基板１２２に位置決めされ、第１の回路基板１２０の相手方の入力／出力コネクタ（ＳＯＭ回路基板２００の実施形態におけるコネクタ２３８など）と動作可能に接触する１以上の入力／出力コネクタ１２４をさらに含んでもよい。

0093

いくつかの実施形態では、第２の回路基板１２２は、１以上のセンサコネクタ１２５をさらに含んでもよい。そのようなセンサコネクタ１２５は、図１２〜図１４に示すように縦方向１０４に沿って、または別の適切な方向になど、ハウジング１１０から延びることができる。これらのセンサコネクタ１２５は、例えば、制御ボックス１００が取り付けられるＵＡＶに取り付けることができる（本明細書で説明するものなどの）適切な外部センサまたは他の二次装置１２に第２の回路基板１２２を接続するためのポートであり得る。

0094

加えて、制御ボックス１００は、ハウジング１１０から延びる１以上の入力／出力コネクタ１２６を含むことができる。例示的な実施形態では、そのような（１以上の）コネクタ１２６の１以上は、第２の回路基板１２２の構成要素である。そのような入力／出力コネクタ１２６は、制御ボックス１００およびその構成要素を、例えば、制御ボックス１００が取り付けられるＵＡＶの他の構成要素に接続することができる。いくつかの実施形態では、図１２〜図１４に示すように、（１以上の）入力／出力コネクタ１２６は、ハウジング１１０の端面板１１５を通るなどして、縦方向１０４に沿ってハウジング１１０から延びる。他の実施形態では、（１以上の）入力／出力コネクタ１２６は、カバー１１４を通るなどして、横断方向１０６に沿ってハウジング１１０から延びる。

0095

いくつかの実施形態では、制御ボックス１００は、メザニンカード１２８をさらに含んでもよい。メザニンカード１２８は、内部１１２内に配置することができ、第２の回路基板１２２と動作可能に通信することができる。メザニンカード１２８は、例えば、第２の回路基板１２２とカバー１１４との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、入力／出力コネクタ１２６の１以上は、メザニンカード１２８の構成要素である。

0096

示すように、ヒートシンク１１８およびハウジング１１０の構成要素は、貫通孔を含むことができる。様々な貫通孔を、制御ボックス１００の様々な構成要素のモジュール性を容易にするために有利に位置合わせすることができる。例えば、複数の貫通孔１５０が、横断方向１０６に沿ってなど、ヒートシンク１１８のベース１３０を通って延びてもよい。そのような貫通孔１５０は、パターン状に配置することができる。さらに、複数の貫通孔が、横断方向１０６に沿ってなど、ハウジング１１０を通って延びてもよい。そのような貫通孔は、パターン状に配置することができる。そのような貫通孔は、例えば、横断方向１０６に沿ってパターン状にカバー１１４を通って延びる貫通孔１５２と、横断方向１０６に沿ってパターン状に補強材１１６を通って延びる貫通孔１５４とを含むことができる。例示的な実施形態では、貫通孔１５０、１５２、および１５４などの、ベース１３０およびハウジング１１０の貫通孔のパターンは、同一である。したがって、締結具を貫通孔１５０、１５２、１５４を通して挿入し、制御ボックス１００のそのような構成要素を共に締結することができる。特に、そのような同一のパターンは、そのような構成要素の異なる版をモジュール形式で互いに交換することができるように、様々な異なる種類のヒートシンク１１８およびハウジング１１０（ならびにそのカバー１１４および補強材１１６）に延びることができる。

0097

ヒートシンク１１８がその補強材１１６などのハウジング１１０と接触すると、そのような構成要素は、「さねはぎ」タイプの特徴を使用して共に嵌合することができる。そのような特徴は、適切な嵌合を確実にするように構成要素を互いに対して有利に配向させ、また電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタとして有利に作用する。

0098

ここで図１５および図１６を参照すると、本開示による制御ボックス１００は、システムオンモジュール（ＳＯＭ）回路基板２００を含むことができ、これは上述のように第１の回路基板１２０とすることができる。ＳＯＭ回路基板２００は、示すように、横方向２０２、縦方向２０４、および横断方向２０６を画定し得る。そのような方向２０２、２０４、２０６は、ＳＯＭ回路基板２００の直交座標系を共に画定することができる。ＳＯＭ回路基板２００が制御ボックス１００に設置されると、方向２０２、２０４、２０６は、それぞれの方向１０２、１０４、１０６に対応し得る。

0099

ＳＯＭ回路基板２００は、複数の外面を含む主本体２０８を有することができる。例えば、主本体２０８は、第１のフェース面２１０と、第２の対向するフェース面２１２とを含み、これらの両方は、一般に、横方向２０２および縦方向２０４によって画定された平面内に延びる。主本体２０８は、第１の端面２１４と、対向する第２の端面２１６とをさらに含み、これらの両方は、一般に、横方向２０２および横断方向２０６によって画定された平面内に延びる。主本体２０８は、第１の側面２１８と、対向する第２の側面２２０とをさらに含み、これらの両方は、一般に、縦方向２０４および横断方向２０６によって画定された平面内に延びる。

0100

一般に、ＳＯＭ回路基板２００およびその主本体２０８は、示すように、超長方形の形状を有する。したがって、第１および第２の端面２１４、２１６も各々、横方向２０２に沿った最大長さである長さ２２２を有する。第１および第２の側面２１８、２２０も各々、縦方向２０４に沿った最大長さである長さ２２４を有する。示すように、例示的な実施形態では、最大長さ２２４は、最大長さ２２２よりも大きい。

0101

ＳＯＭ回路基板２００は、複数のコンピューティング構成要素をさらに含むことができる。各コンピューティング構成要素は、第１のフェース面２１０または第２のフェース面２１２など、主本体２０８に取り付けることができる。例えば、コンピューティング構成要素は、第１の処理システム２３０と、第２の処理システム２３２と、複数のメモリブロック２３４とを含んでもよい。特に、第１および第２の処理システム２３０、２３２ならびにメモリブロック２３４は、例示的な実施形態では、結合型コンピューティングシステムに共に統合され得、２つの処理システム２３０、２３２が共に動作する。したがって、例えば、第１の処理システム２３０は、第２の処理システム２３２を監視およびバックアップすることができ、第２の処理システム２３２は、第１の処理システム２３０を監視およびバックアップすることができる。

0102

いくつかの実施形態では、例えば、第１の処理システム２３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）ベースの処理システムであってもよい。追加的または代替的に、第２の処理システム２３２は、いくつかの実施形態では、フラッシュメモリベースの処理システムであってもよい。追加的または代替的に、メモリブロック２３４は、ＲＡＭメモリブロックであってもよい。

0103

示すように、例示的な実施形態では、第１および第２の処理システム２３０、２３２は、主本体２０８の第１のフェース面２１０に取り付けられてもよい。しかしながら、あるいは、第１および第２の処理システム２３０、２３２の一方または両方は、主本体２０８の第２のフェース面２１２に取り付けることができる。さらに、いくつかの実施形態では、メモリブロック２３４の少なくとも１以上は、第１のフェース面２１０に取り付けられてもよい。追加的または代替的に、メモリブロック２３４の少なくとも１以上は、第２のフェース面２１２に取り付けられてもよい。

0104

いくつかの実施形態では、熱界面材料２３６は、コンピューティング構成要素の１以上に配置することができる。熱界面材料２３６は、本明細書で説明するように、そのようなコンピューティング構成要素から制御ボックス１００の他の構成要素への熱伝達を容易にすることができる。適切な熱界面材料２３６は、例えば、比較的柔軟な材料であってもよく、これは例えば硬化性であり得る。例示的な実施形態では、そのような材料２３６は、チキソトロピー材料であってもよい。例示的な実施形態では、そのような材料２３６は、３．２〜４Ｗ／ｍ・Ｋ、例えば３．４〜３．８Ｗ／ｍ・Ｋ、例えば３．６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有することができる。１つの適切な材料は、Ｔｈｅ Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＧａｐ Ｆｉｌｌｅｒ ３５００Ｓ３５である。

0105

例示的な実施形態では、熱界面材料２３６は、第１のフェース面２１０に取り付けられたメモリブロック２３４の１以上および／または第２のフェース面２１２に取り付けられたメモリブロック２３４の１以上などのメモリブロック２３４に配置され得る。追加的または代替的に、熱界面材料２３６は、第１の処理システム２３０および／または第２の処理システム２３２に配置されてもよい。

0106

加えて、１以上の入力／出力コネクタ２３８が、主本体２０８に取り付けられてもよい。これらのコネクタ２３８は、制御ボックス１００で、本明細書で説明するようにＳＯＭ回路基板２００を他の回路基板に接続することができ、したがってＳＯＭ回路基板２００とそのような他の回路基板との間の通信を可能にする。コネクタ２３８は、例えば、示すように第２のフェース面２１２に取り付けられてもよく、あるいは、第１のフェース面２１０に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、コネクタ２３８は、第１の側面２１８に近接して、したがって横方向２０２に沿って第２の側面２２０よりも第１の側面２１８に近く配置されてもよい。これらの実施形態のいくつかでは、コネクタ２３８を第２の側面２２０に近接して設けなくてもよい。さらに、コネクタ２３８の縦方向軸は、示すように、縦方向２０４に沿って位置合わせすることができる。

0107

さらに示すように、複数の取付孔２４０が、主本体２０８を通って延びることができる。これらの取付孔２４０の１以上は、例えば、ＳＯＭ回路基板２００を制御ボックス１００の他の構成要素に接続するために利用され得る。各取付孔２４０は、第１のフェース面２１０と第２のフェース面２１２との間を通って横断方向２０６に沿って延びることができる。

0108

主本体の取付孔２４０の位置は、特に有利であり得る。例えば、取付孔２４０の第１のアレイ２４２は、第１の側面２１８に近接して、例示的な実施形態では、横方向２０２に沿ってコネクタ２３８と第１の側面２１８との間に配置されてもよい。第１のアレイ２４２の取付孔２４０は、縦方向２０４に沿って互いに離間してもよい。例示的な実施形態では、第１のアレイ２４２は、３つ以上の取付孔を含んでもよいが、代替の実施形態では、２つの取付孔を利用してもよい。取付孔２４０の第２のアレイ２４４は、第２の側面２２０に近接して配置されてもよく、例示的な実施形態では、第１のアレイ２４２が第１の側面２１８から離れているので、横方向２０２に沿って第２の側面２２０から等しい距離だけ離間してもよい。第２のアレイ２４４の取付孔２４０は、縦方向２０４に沿って互いに離間してもよい。例示的な実施形態では、第２のアレイ２４４は、３つ以上の取付孔を含んでもよいが、代替の実施形態では、２つの取付孔を利用してもよい。第１および第２のアレイは、ＳＯＭ回路基板２００を制御ボックス１００の他の構成要素に有利に接続し、そのような構成要素に対するＳＯＭ回路基板２００の相対運動を最小限に抑えることができる。

0109

加えて、１以上の第３の取付孔２４６を、横方向２０２に沿って第１のアレイ２４２と第２のアレイ２４４との間に配置することができる。例示的な実施形態では、１以上の第３の取付孔２４６は、横方向２０２に沿ってなど、第１の側面２１８と第２の側面２２０との間のほぼ中央に位置決めされてもよい。これにより、第３の取付孔２４６は、横方向２０２に沿って第１のアレイ２４２および第２のアレイ２４４から等間隔に配置することができる。さらに、単一の第３の取付孔２４６のみが利用される実施形態では、第３の取付孔２４６は、縦方向２０４に沿ってなど、第１の端面２１４と第２の端面２１６との間のほぼ中央に位置決めされてもよい。（１以上の）第３の取付孔２４６は、そのような（１以上の）孔２４６がＳＯＭ回路基板２００の使用中の共振周波数の問題を低減し、改善された剛性をＳＯＭ回路基板２００に提供するので、特に有利であり得る。

0110

いくつかの実施形態では、複数のビア２５０を、ＳＯＭ回路基板２００に設けてもよい。各ビアは、横断方向２０６に沿って本体２０８を通って延びることができ、第１のフェース面２１０および／または第２のフェース面２１２から突出することができる。ビア２５０は、第１の側面２１８および／または第２の側面２２０に近接して位置することができる。ビア２５０は、例示的な実施形態では、金または銅などの金属材料から形成することができ、主本体２０８内から熱を伝達し、一般に主本体２０８およびＳＯＭ回路基板２００からこの熱を伝達するための熱伝達導管として機能することができる。

0111

いくつかの実施形態では、１以上の金属コーティングを主本体２０８、例えばその第１のフェース面２１０および／または第２のフェース面２１２にメッキすることができる。金属コーティングは、一般に主本体２０８およびＳＯＭ回路基板２００から熱を伝達するための熱伝達導管として機能することができる。

0112

例えば、第１の金属コーティング２５２は、複数の取付孔２４０（第１および第２のアレイ２４２、２４４の取付孔ならびに（１以上の）第３の取付孔２４６を含む）を画定する本体２０８の部分（その第１のフェース面２１０および／または第２のフェース面２１２など）にメッキされてもよい。そのようなコーティング２５２は、様々なメッキが接続されないように、本体２０８のそのような部分に別々にメッキされてもよい。例示的な実施形態では、そのような第１の金属コーティング２５２が銅コーティングであるが、代替の実施形態では、金または他の適切な金属を利用してもよい。

0113

追加的または代替的に、第２の金属コーティング２５４が、本体２０８（その第１のフェース面２１０および／または第２のフェース面２１２など）にメッキされてもよい。そのようなコーティング２５２は、第１および第２の側面２１８、２２０に近接して位置してもよく、そのような面２１８、２２０に、例えば長さ２２４全体に沿って延びてもよい。第１および第２の金属コーティング２５２、２５４の両方が利用される実施形態では、第２の金属コーティング２５４は、第１の金属コーティング２５２の上にメッキされてもよい。例示的な実施形態では、そのような第２の金属コーティング２５４が金コーティングであるが、代替の実施形態では、銅または他の適切な金属を利用してもよい。

0114

開示される技術のいくつかの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せとして実装され得る。ソフトウェアは、プロセッサ可読コードとして記憶され、例えばプロセッサをプログラムするためのプロセッサ可読コードとして、プロセッサに実装されてもよい。いくつかの実装では、構成要素の１以上は、例えば、他のユニット、関連する機能の特定の機能を通常実行するプロセッサによって実施可能なプログラムコードの一部（例えば、ソフトウェアまたはファームウェア）、またはより大型のシステムとインターフェースする内蔵型ハードウェアもしくはソフトウェア構成要素と共に使用するように設計されたパッケージされた機能ハードウェアユニット（例えば、１以上の電気回路）として個別にまたは１以上の他の構成要素と組み合わせて実装することができる。各ハードウェアユニットは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、回路、デジタル論理回路、アナログ回路、個別の回路の組合せ、ゲート、または任意の他の種類のハードウェアもしくはその組合せを含んでもよい。代替的にまたは追加的に、これらの構成要素は、様々なミッションおよびビークル制御プロセスを含む、本明細書に記載の機能を実行するようにプロセッサをプログラムするためにプロセッサ可読装置（例えば、メモリ）に記憶されるソフトウェアを含んでもよい。

0115

処理装置は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の適切な処理装置などの任意の数および種類のプロセッサを含むことができる。（１以上の）メモリ装置は、限定はしないが、非一時的コンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、または他のメモリ装置を含む、１以上のコンピュータ可読媒体を含むことができる。

0116

本明細書に記載のメモリブロック２３４および他のメモリは、１以上のプロセッサによって実施することができるコンピュータ可読命令を含む、１以上の処理装置または論理アレイによってアクセス可能な情報を記憶することができる。命令は、プロセッサによって実施されると、プロセッサに動作を実行させる任意の組の命令とすることができる。命令は、任意の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアであってもよいし、ハードウェアに実装されてもよい。いくつかの実施形態では、命令は、プロセッサにビークルおよび／またはミッション機能を制御するための動作、および／またはコンピューティング装置の任意の他の動作もしくは機能などの動作を実行させるためにプロセッサによって実施することができる。

0117

本明細書で説明した技術は、コンピュータベースのシステム、ならびにコンピュータベースのシステムにより行われるアクション、およびそれとの間でやりとりされる情報を参照する。当業者であれば、コンピュータベースのシステムの固有の柔軟性によって、構成要素間の多種多様な可能な構成、組合せ、ならびにタスクおよび機能の分割が可能になることを認識するであろう。例えば、本明細書で説明したプロセスは、単一のコンピューティング装置または組み合わせて働く複数のコンピューティング装置を使用して実装することができる。データベース、メモリ、命令、およびアプリケーションは、単一のシステムに実装してもよいし、複数のシステムに分散してもよい。分散した構成要素は、順次または並列に動作することができる。

0118

様々な実施形態の具体的な特徴がいくつかの図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のものである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。

0119

本明細書は、特許請求される主題を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む特許請求される主題の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。開示される技術の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者であれば想到できる他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を含んでおり、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

0120

［実施態様１］
無人ビークル（ＵＶ）（１０）を制御するためのシステムオンモジュール（ＳＯＭ）であって、
回路基板（１２０、２００）と、
前記回路基板（１２０、２００）と動作可能に通信する第１の処理システム（２３０）であって、前記第１の処理システム（２３０）は、１以上の第１の処理装置（３０２）と、揮発性プログラマブル論理アレイ（３０５）とを含み、前記ＵＶ（１０）の第１のプロセスを実施するように構成される第１の処理システム（２３０）と、
前記回路基板（１２０、２００）と動作可能に通信する第２の処理システム（２３２）であって、前記第２の処理システム（２３２）は、１以上の第２の処理装置（３２２）と、不揮発性プログラマブル論理アレイ（３２５）とを含み、前記第１の処理システム（２３０）による前記第１のプロセスの実施を監視するように構成される第２の処理システム（２３２）と
を備える、システムオンモジュール。

0121

［実施態様２］
前記第１のプロセスが、第１のビークル制御プロセス（５０２、５０６）であり、
前記１以上の第１の処理装置（３０２）が、前記第１のビークル制御プロセス（５０２、５０６）を含む複数のビークル制御プロセスを実施するように構成され、
前記揮発性プログラマブル論理アレイ（３０５）が、複数のミッション制御プロセス（５０４、５０８、５１０、５１２）を実施するように構成される、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0122

［実施態様３］
前記不揮発性プログラマブル論理アレイ（３２５）が、前記第１の処理システム（２３０）による前記第１のビークル制御プロセス（５０２、５０６）の実施を監視するように構成される、
実施態様２に記載のシステムオンモジュール。

0123

［実施態様４］
前記第２の処理システム（２３２）が、前記第１の処理システム（２３０）と関連付けられる無効出力に応じて前記第１の処理システム（２３０）の少なくとも一部を再開するように構成される、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0124

［実施態様５］
前記第２の処理システム（２３２）が、前記ＵＶ（１０）の第２のプロセスを実施するように構成され、
前記第１の処理システム（２３０）が、前記第２の処理システム（２３２）による前記第２のプロセスの実施を監視するように構成される、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0125

［実施態様６］
前記第２の処理システム（２３２）が、前記第１の処理システム（２３０）と関連付けられる無効出力に応じて前記第１の処理システム（２３０）による前記第１のプロセスの実施を再開するように構成される、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0126

［実施態様７］
前記第１のプロセスが、前記ＵＶ（１０）の第１のビークル装置と関連付けられるビークル制御プロセスであり、
前記第２の処理システム（２３２）が、第２のビークル制御プロセスを実施し、前記第１の処理システム（２３０）と関連付けられる無効出力に応じて前記第１のビークル装置の制御を前記第２のビークル制御プロセスに転送するように構成される、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0127

［実施態様８］
前記１以上の第１の処理装置（３０２）が、前記第１のプロセスを実施するように構成され、
前記１以上の第２の処理装置（３２２）が、第２のプロセスを実施するように構成される、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0128

［実施態様９］
前記第１のプロセスが、一次システムを備える第１の組のプロセッサ可読命令を含み、
前記第２のプロセスが、バックアップシステムを備える第２の組のプロセッサ可読命令を含む、
実施態様８に記載のシステムオンモジュール。

0129

［実施態様１０］
前記不揮発性プログラマブル論理アレイ（３２５）が、マルチプレクサと、制御ステートマシンとを含み、
前記制御ステートマシンが、前記１以上の第１の処理装置（３０２）と前記不揮発性プログラマブル論理アレイ（３２５）との間の有効出力の損失に応じて前記バックアップシステムを可能にするように構成される、
実施態様９に記載のシステムオンモジュール。

0130

［実施態様１１］
前記揮発性プログラマブル論理アレイ（３０５）が、ＲＡＭベースのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり、
前記不揮発性プログラマブル論理アレイ（３２５）が、フラッシュベースのＦＰＧＡである、
実施態様１に記載のシステムオンモジュール。

0131

［実施態様１２］
無人ビークル（ＵＶ）（１０）を制御するためのシステムオンモジュールであって、
第１の処理装置（３０２）と、第１のプログラマブル論理アレイ（３０５）とを含む第１の処理システム（２３０）であって、前記第１の処理装置（３０２）は、第１のプロセスを実施し、前記第１のプロセスに基づいて出力を提供するように構成される第１の処理システム（２３０）と、
第２の処理装置（３２２）と、第２のプログラマブル論理アレイ（３２５）とを含む第２の処理システム（２３２）であって、前記第２のプログラマブル論理アレイ（３２５）は、前記第１の処理システム（２３０）の有効出力に応じて前記第１のプロセスに基づいて前記ＵＶ（１０）の制御を可能にするように構成され、第２のプロセスを実施し、前記第１の処理システム（２３０）の無効出力に応じて前記第２のプロセスに基づいて前記ＵＶ（１０）の制御を可能にするように構成される第２の処理システム（２３２）と
を備える、システムオンモジュール。

0132

［実施態様１３］
前記第１の処理システム（２３０）を備える第１の集積回路と、
前記第２の処理システム（２３２）を備える第２の集積回路と
をさらに備え、
前記第１のプロセスは、前記ＵＶ（１０）の第１のビークル装置を制御することと関連付けられる第１の組のプロセッサ可読命令を含む、
実施態様１２に記載のシステムオンモジュール。

0133

［実施態様１４］
前記出力が、第１の出力（７２２）であり、
前記第２の処理装置（３２２）が、第３のプロセスを実施し、前記第３のプロセスに基づいて第２の出力（７３２）を提供するように構成され、
前記第２のプログラマブル論理アレイ（３２５）が、前記第１の出力（７２２）が前記第１の出力（７２２）を前記第２の出力（７３２）と比較することに基づいて有効であるかを判定するように構成される、
実施態様１２に記載のシステムオンモジュール。

0134

［実施態様１５］
前記第１のビークル装置が、ペイロード送達システム（３６）を含み、
前記ペイロード送達システム（３６）が、前記第１の出力（７２２）と前記第２の出力（７３２）との間の一致に応じて選択的に可能にされる、
実施態様１２に記載のシステムオンモジュール。

0135

［実施態様１６］
無人ビークル（ＵＶ）（１０）用の制御システム（８０）のシステムオンモジュールの第２の処理システム（２３２）によって、前記システムオンモジュールの第１の処理システム（２３０）による第１のプロセスの実施を監視するステップ（６０４）であって、前記第１の処理システム（２３０）は、第１の処理装置（３０２）と、不揮発性プログラマブル論理アレイ（３２５）とを含み、前記第２の処理システム（２３２）は、第２の処理装置（３２２）と、揮発性プログラマブル論理アレイ（３０５）とを含む、監視するステップ（６０４）と、
前記第２の処理システム（２３２）によって、前記第１の処理システム（２３０）による前記第１のプロセスの実施と関連付けられる出力が有効であるかを判定するステップ（６０６）と、
前記第２の処理システム（２３２）によって、前記第１のプロセスの実施と関連付けられる有効出力に基づいて前記ＵＶ（１０）の第１の制御アクションおよび前記第１のプロセスの実施と関連付けられる無効出力に基づいて前記ＵＶ（１０）の第２の制御アクションを開始するステップ（６１０、６１２）であって、前記第１の制御アクションと前記第２の制御アクションとは、異なっている、開始するステップ（６１０、６１２）と
を含む、方法（６００、６５０）。

0136

［実施態様１７］
前記第１のプロセスが、第１のビークル装置と関連付けられ、
前記方法（６００、６５０）が、前記第２の処理システム（２３２）によって、前記第２の処理システム（２３２）による第２のプロセスの実施を監視することであって、前記第２のプロセスが、前記第１のビークル装置と関連付けられる、監視するステップをさらに含み、
前記第１の制御アクションを開始するステップ（６１０）が、前記第１のプロセスの実施と関連付けられる前記有効出力および前記第２のプロセスの実施と関連付けられる有効出力に応じて前記第１のビークル装置を起動するステップを含み、
前記第２の制御アクションを開始するステップ（６１２）が、前記第１のプロセスの実施と関連付けられる前記無効出力に応じて前記第１のビークルシステムを無効にするステップを含む、
実施態様１６に記載の方法（６００、６５０）。

0137

［実施態様１８］
前記第１の制御アクションを開始するステップ（６１０）が、前記有効出力を前記制御システム（８０）のキャリアカードに提供するステップを含み、
前記第２の制御アクションを開始すること（６１２）が、前記第１の処理システム（２３０）による前記第１のプロセスの実施を再開するステップ（６６０）を含む、
実施態様１６に記載の方法（６００、６５０）。

0138

［実施態様１９］
前記第２の制御アクションを開始するステップ（６１２）が、前記無効出力に応じて前記第１の処理システム（２３０）を再開するステップ（６６０）を含む、
実施態様１６に記載の方法（６００、６５０）。

0139

［実施態様２０］
前記第１のプロセスが、１以上のビークル機能と関連付けられ、
前記第２の制御アクションを開始するステップ（６１２）が、前記無効出力に応じて前記１以上のビークル機能と関連付けられる第２のプロセスを実施するステップと、前記１以上のビークル機能の制御を前記第２のプロセスに転送するステップとを含む、
実施態様１６に記載の方法（６００、６５０）。

0140

１０無人航空機（ＵＡＶ）、１２二次装置、１４推進移動（ＰＭ）装置、２０画像センサ、２２レーダセンサ、２４ＬＩＤＡＲセンサ、２６ソナーセンサ、２８ＧＰＳセンサ、３０推力装置、３２制御面、３４位置決めシステム、３６ペイロード送達システム、３８通信システム、５０ 制御システム、６０バックプレーン、６１ＣＰＵカード、６２ 共処理カード、６３アドオンカード、６４ アドオンカード、６５ アドオンカード、６６ スイッチ、７１ 第１のカードスロット、７２ 第２のカードスロット、７３ カードスロット、７４ カードスロット、７５ カードスロット、８０ 制御システム、１００制御ボックス、１０２ 横方向、１０４縦方向、１０６横断方向、１１０ハウジング、１１２ 内部、１１４カバー、１１５端面板、１１６補強材、１１８ヒートシンク、１２０ 第１の回路基板、１２２ 第２の回路基板、１２４ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタ、１２５センサコネクタ、１２６ Ｉ／Ｏコネクタ、１２８メザニンカード、１３０ベース、１３２フィン、１４０フィンガ、１４２外枠、１４４横材、１５０貫通孔、１５２ 貫通孔、１５４ 貫通孔、２００システムオンモジュール（ＳＯＭ）回路基板、２０２ 横方向、２０４ 縦方向、２０６ 横断方向、２０８ 主本体、２１０ 第１のフェース面、２１２ 第２のフェース面、２１４ 第１の端面、２１６ 第２の端面、２１８ 第１の側面、２２０ 第２の側面、２２２最大長さ、２２４ 最大長さ、２３０ 第１の処理システム、２３２ 第２の処理システム、２３４ 第１のメモリブロック，第２のメモリブロック、２３６熱界面材料、２３８ Ｉ／Ｏコネクタ、２４０取付孔、２４２ 第１のアレイ、２４４ 第２のアレイ、２４６ 第３の取付孔、２５０ビア、２５２ 第１の金属コーティング、２５４ 第２の金属コーティング、３０２処理装置、３０４プログラマブル論理回路、３０５揮発性プログラマブル論理アレイ、３０６アプリケーション処理装置（ＡＰＵ）、３０８グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、３１０リアルタイム処理装置（ＲＰＵ）、３１２メモリ、３１４通信インターフェース、３１６スイッチファブリック、３２２ 処理装置、３２４ プログラマブル論理回路、３２５不揮発性プログラマブル論理アレイ、３２６ アプリケーション処理装置（ＡＰＵ）、３３２ メモリ、３３４ 通信インターフェース、３３６ スイッチファブリック、４０２パルス幅変調器（ＰＷＭ）、４０４ＧＰＳ受信機、４０６データリンク受信機、４０８シリアル受信機リンク（ＳＲＸＬ）入力、４１０プログラマブル電源ユニット（ＰＳＵ）、４１２比較器、４１４ドライバ、４１６アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、４２０ ＬＩＤＡＲ／ＳＯＮＡＲインターフェース、４２２ Ｐｉｔｏｔ／静的インターフェース、４２４電気光学グリッド参照システム（ＥＯＧＲＳ）受信機インターフェース、４２６ソフトウェア無線、４２８航法システム、４３０コントローラエリアネットワークバス（ＣＡＮＢＵＳ）、４３２ 第１の回路基板インターフェース、４３４電源、４４２サーボ、４４４ＧＰＳアンテナ、４４６ データリンクアンテナ、４４８パイロットインコマンド（ＰＩＣ）受信機、４５０サーボ電源、４５２ 個別入力、４５４ 個別出力、４５６アナログ入力、４５８ 第１のセンサコネクタ，第２のセンサコネクタ，第３のセンサコネクタ，第４のセンサコネクタ，第５のセンサコネクタ，第６のセンサコネクタ，第７のセンサコネクタ，第８のセンサコネクタ、５０２ 第１のビークル制御プロセス（ＶＣＰ）、５０４ 第１のミッション制御プロセス（ＭＣＰ）、５０６ １以上のＶＣＰ、５０８ １以上のＭＣＰ、５１０ １以上のＭＣＰ、５１２ １以上のＭＣＰ、６００ プロセス、６５０ プロセス、７０２一次制御プロセス、７０４サポートプロセス、７０６バックアップ制御プロセス、７０８ サポートプロセス、７１０プロセスモニタ／コントローラ、７２２ 第１の出力、７２４ 出力、７２６ 出力、７２８ 出力、７３２ 第２の出力、７３４ 出力、７３６ 出力