用于航空器在地面上的确定的系统和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]尽管现代航空器具有用于在飞行期间建立空中到地面数据链路的多个选项，仍然存在仅可以当航空器在地面上时执行的某些通信活动。用于管理用于这样的通信的无线电装置的一个当前方法是基于由一个或多个航空器组件激活的联锁装置的状态而启用或禁用无线电装置。例如，打开或关闭航空器门可以通过传感器来监视，并被用作用来确定航空器是否在地面上的代理。类似地，航空器的起落架上的重量传感器可以被用于确定航空器的全部重量是否在起落架上，并且还用作用来确定航空器是否在地面上的代理。
[0002]在这些方法的情况下的一个问题是管控主体继续扩大在其下可以使用例如蜂窝或IEEE 802.11 (Wi_Fi)数据链路来传输数据的情况。另外，航空器操作者想要利用他们具有的完整时间窗以在航空器的航空电子系统和基于地面的系统之间交换数据。因为转向(turnaround)时间很快，所以当航空器在地面上时可用于执行下载和上传的时间是有价值的资源。因此，航空器操作者想要标识何时航空器在地面上或在空中的更智能的方式，以用于启用这些仅地面使用的数据链路无线电装置的目的。
[0003]出于以上陈述的原因和在阅读和理解说明书时将对本领域技术人员变得显而易见的以下陈述的其它原因，在本领域中存在对于用于航空器在地面上的确定的改进的系统和方法的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供用于航空器在地面上的确定的方法和系统，并将通过阅读和研究下述说明书而被理解。
[0005]在一个实施例中，机载运动控制的无线航空电子数据链路网关包括:无线的无线电芯片组模块；和速度联锁装置，其耦合到航空器运动传感器和无线的无线电芯片组模块；其中无线的无线电芯片组模块被配置成建立与一个或多个机载航空电子系统的一个或多个航空器内无线电通信链路，并且其中无线的无线电芯片组模块被配置成建立与至少一个基于地面的无线通信系统的一个或多个外部无线电通信链路；其中航空器运动传感器被配置成将指示其中安装了网关的航空器的速度的航空器运动信号输出到速度联锁装置；并且其中速度联锁装置基于航空器运动信号而启用和禁用一个或多个航空器内无线电通信链路和一个或多个外部无线电通信链路。
【附图说明】
[0006]当鉴于优选实施例的描述和以下各图而考虑时，本发明的实施例能够更容易被理解，并且其另外的优势和使用更容易地显而易见，在图中:
图1是图示本公开的一个实施例的机载概念(not1n)控制的无线航空电子数据链路网关的图解；
图1A是图示本公开的另一个实施例的机载概念控制的无线航空电子数据链路网关的图解； 图2是图示本公开的一个实施例的方法的流程图；以及图3是图示本公开的一个实施例的另一个方法的流程图。
[0007]根据惯例，各种所述特征未按比例绘制，而是被绘制成强调与本发明相关的特征。贯穿各图和文本，参考标记指明同样的元素。
【具体实施方式】
[0008]在以下【具体实施方式】中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中通过其中可以实践本发明的特定说明性实施例而示出。这些实施例被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实践本发明，并且要理解的是其它实施例可以被利用，并且可以进行逻辑、机械和电气改变而不背离本发明的范围。因此，以下【具体实施方式】不以限制性意义来理解。
[0009]本发明的实施例提供了通过使用嵌入在无线电单元内的运动传感器、为了启用机载仅地面使用的数据链路无线电装置的目的而标识何时航空器在地面上或在空中的智能方式。在本公开的实施例的情况下，如由无线电单元本身确定的航空器的速度被用于确定航空器是在空中还是在地面上。如将在以下更详细地解释的，该确定可以基于集成到无线电单元本身中的传感器，或者根据在无线电单元外部的传感器。例如，在一个实施例中，无线电单元包括配置文件，所述配置文件描述适于其中安装了无线电单元的特定航空器的某些航空器动力学和参数。根据在该配置文件中提供的信息和通过运动传感器进行的数据捕获，无线电装置可以确定航空器是否已经超过其起飞速度并因此是在空中的，或者是否航空器正以在其以下航空器可以维持其自身在空中的速度而移动并因此而在地面上。以此方式，本公开的实施例可以确定航空器处于什么飞行阶段中，并从那当中做出关于无线电装置是否可以被激活以用于与地面系统交换数据的确定。这准许航空器操作者利用其中航空器确实不在飞行中的每一秒来交换数据。
[0010]图1是通常在100处图示本发明的一个实施例的无线电单元的框图，所述无线电单元在本文称为机载运动控制的无线航空电子数据链路网关110。网关120包括耦合到路由功能120的无线的无线电芯片组模块120、速度联锁装置126和航空器运动传感器126。无线的无线电芯片组模块120包括用于使用一个或多个标准无线协议(诸如但不限于基于3G、4G或长期演进(LTE)的蜂窝标准、IEEE 802.11或IEEE 802.16或其它宽带无线标准)建立与一个或多个机载航空电子系统130的航空器内无线电通信链路112和与至少一个基于地面的无线通信系统140的外部无线电通信链路114的功能性。路由功能120与无线的无线电芯片组模块120协调地工作以通过通信链路112和114、在耦合到彼此的源和目的地设备之间引导数据分组或流。在一些实施例中，路由功能120可以例如操作为开放系统互连(0SI)层2或层3设备，其引导通过链路112和114传输的数据分组。在一个实施例中，路由器功能120经由航空器内的、如与乘客可访问的通信域相对的航空电子通信域而建立用于官方航空器数据和系统的安全通信路由。在机载航空电子系统130和基于地面的系统140之间经由网关110交换的信息可以包括但不限于，航空器维护数据、天气数据、飞行连接信息、到飞行员电子飞行包的上传、飞行记录器数据等。
[0011]在各种可替换实施例中，航空器运动传感器126可以包括惯性导航传感器(诸如，加速度计或陀螺仪)、全球导航卫星系统(GNSS)接收器或其某个组合。航空器运动传感器126被配置成将指示航空器的速度的航空器运动信号输出到速度联锁装置124。根据该信号，速度联锁装置124计算航空器的前向速度。例如，在一个实施例中，航空器运动传感器126将航空器位置测量输出到速度联锁装置124，速度联锁装置124根据所述航空器位置测量而估计速率(即速度)。在一个实施例中，这些测量通过来自航空器运动传感器126的惯性数据而被扩充以增加速度估计的准确性。例如，来自航空器运动传感器126的加速度计数据可以被用于确定航空器关于航空器的前向方向是在加速还是减速。在图1中所示的实施例中，航空器运动传感器126集成到网关110。然而，在诸如图1A中所示的其它实施例中，航空器运动传感器126可以包括在网关110外部的组件。
[0012]在一些实施例中，网关110可以被物理地实现为线路可替换单元(LRU)或其它机架装配的安装，但是在其它实施例中，可以利用其它形状因子。
[0013]在操作中，速度联锁装置124然后将使用这些速度估计来经由无线的无线电芯片组模块122而启用或禁用通信链路112和114。在一个实施例中，实际航空器速度(如从由航空器运动传感器126提供的数据估计的)与基于航空器动力学的预定速度阈值比较。也就是说，用于激活或去激活(deactivate)通信链路112和114的这些阈值是针对其中安装了网关110的特定航空器、根据已知最小起飞速度、和最大着陆速度而确定的。当估计的航空器速度低于第一阈值(称为地面上阈值)时，这意为航空器必定在地面上并且无线的无线电芯片组模块122可以被激活以启用通信链路112和114。当估计的航空器速度超过第二阈值(称为起飞阈值)时，这意为航空器应该在空中，并且无线的无线电芯片组模块122必须被去激活以禁用通信链路112和114。因而，网关110能够在航空器一着陆就启用无线的无线电通信，并且正好在航空器达到起飞速度时之前关断无线的无线电通信。在一些实施例中，速度联锁装置124闭锁到无线的无线电芯片组模块的功率以确保每当速度联锁装置124不能明确地确定航空器不在空中时禁用无线的无线电功能性。因为网关110能够自确定航空器是在空中还是已经着陆，设备对于改型应用是理想的，因为没有必要对航空器重新布线以向网关110提供对航空器的原生机载导航航空电子设备的访问。
[0014]在一些实施例中，航空器还可以包括机载无线超驰(override)控制器135。如果无论出于什么原因，网关110在起飞之后仍然保持被启用或在飞行期间被错误地变为启用的，则飞行员可以使用控制器135来发送无线命令以闭锁到网关110的功率或者以其它方式禁用模块122。在一个实施例中，控制器135还包括监视功能，其针对来自网关110的传输而进行监视，并向飞行员指示网关110被启用。
[0015]如以上提及的，速度联锁装置124将估计的航空器速度与基于航空器动力学的预定速度阈值进行比较以便做出关于航空器是在地面上还是在空中的确定。因此，在一些实施例中，网关110还包括存储器125，其存储对于特定航空器类型而定制的配置文件127。例如，在一个实施例中，当网关110被安装在航空器中时，维护技术员将加载具有对应于该航空器的适当配置文件127的存储器125。配置文件127可以包括被速度联锁装置124使用的预定速度阈值。在可替换实现方式中，配置文件127可以被无线地(使用例如，无线链路114之一)或经由物理端口而加载到存储器125中。
[0016]图2在200处提供了宽泛地总结机载运动控制的无线航空电子数据链路网关110的操作方法的流程图。方法200包括:使用航空器运动传感器来测量航空器的速度(在210处)，用机载运动控制的无线航空电子数据链路网关、基于速度而确定航空器是否在地面上(在220处)，并且当航空器被确定为在地面上时，启用经由机载无线航空电子数据链路网关的通信(在230处)。
[0017]图3是图示方法300的流程图，所述