CN101079811B

CN101079811B - 飞机与地面系统数据传输方法及系统

Info

Publication number: CN101079811B
Application number: CN2007100988849A
Authority: CN
Inventors: 张学军; 刘锋; 张军; 滕德强
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2027-04-28
Also published as: CN101079811A

Abstract

本发明涉及一种飞机与地面系统数据传输方法及系统。系统包括：数据包处理模块；缓冲区模块；流引擎模块；存储器管理模块；数据收发模块。方法包括：封装接收到的原始飞行数据，形成数据包；按接收先后顺序储存该数据包；将该数据包分为多个数据包队列；按数据包队列优先级顺序分别对数据包队列附上帧头、数据起始标志和校验码形成信息帧并发送该信息帧。通过本发明能够有效的解决高流量下数据的缓存问题，实现航行中的飞机与地面系统的高流量通信。

Description

飞机与地面系统数据传输方法及系统

技术领域

本发明涉及一种数据传输的方法及系统，特别是一种航行中的飞机和地面控制系统数据传输的方法及系统。

背景技术

近年来，我国航空运输总周转量持续高速地增长，航空业务量随之大幅增加。在航空流量快速增加的同时，运输安全成为日渐重要的一个课题，受到了制造商和运营机构的重视。为了保证在航行过程中飞机系统在正常的状态下运行、保证飞机的每个部分都处于安全的环境中，需要对飞机的重要机件进行长期监视，对其运行中的参数变化进行分析，从而达到预知可能故障的目的。在此过程中，需要借助飞机端的航空无线通信装置将数据从飞机传输至地面控制系统或从地面控制系统传输至飞机，而目前飞机与地面控制系统间的数据传输控制效果并不理想，不能解决高流量下数据的缓存问题，在线路情况不好的情况下不能有效地交付数据并避免阻塞的发生，从而数据传输速率低，在数据量较大的情况下无法满足数据传输的流量需要。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术中的缺陷，提供一种飞机与地面系统数据传输方法及系统，本发明解决了高流量下数据的缓存问题，能够实现航行中的飞机与地面系统的高流量通信。

为了实现上述目的，本发明提供了一种飞机与地面系统数据传输系统，包括：

数据包处理模块，用于封装接收到的原始飞行数据，形成数据包，以及发送解封装来自缓冲区模块的信息帧后得到的数据；

缓冲区模块，用于按接收先后顺序储存来自数据包处理模块的数据包并发出更新信号，以及存储来自存储器管理模块的信息帧；

流引擎模块，用于收到缓冲区模块发出的更新信号后从缓冲区模块中提取该数据包；

存储器管理模块，用于存储该流引擎模块提取的该数据包，将所述数据包排成多个队列，以及将数据收发模块接收的信息帧直接发送到缓冲区模块；

数据收发模块，用于按存储器管理模块中的多个数据包队列优先级顺序分别对该数据包队列附上帧头、数据起始标志和校验码，并发送，以及接收来自传输链路的信息帧并根据该信息帧的类型判断是否需要回复监控帧。

本发明中的缓冲区模块暂时存储来不及处理的数据，存储器管理模块对来自缓冲区模块的数据实行队列管理，从而有效的解决了高流量下数据的缓存问题，能够实现航行中的飞机与地面系统的高流量通信。

本发明还提供了一种飞机与地面系统数据传输方法，包括以下步骤：

利用数据包处理模块封装接收到的原始飞行数据，形成数据包；

利用缓冲区模块按接收先后顺序储存来自数据包处理模块的数据包并发出更新信号；

利用流引擎模块，在收到缓冲区模块发出的更新信号后从缓冲区模块中提取该数据包；

利用存储器管理模块存储该流引擎模块提取的该数据包，将该数据包分为多个数据包队列；

利用数据收发模块按存储器管理模块中的多个数据包队列优先级顺序分别对数据包队列附上帧头、数据起始标志和校验码形成信息帧并发送该信息帧；

利用数据收发模块接收来自传输链路的信息帧；

利用存储器管理模块将数据收发模块接收的信息帧直接发送到缓冲区模块；

利用缓冲区模块存储来自存储器管理模块的信息帧；

利用数据包处理模块发送解封装来自缓冲区模块的信息帧后得到的数据。

本发明地面系统向飞机发送数据的控制方法首先按接收先后顺序储存该数据包，暂时存储来不及处理的数据，然后将该数据包分为多个数据包队列进行管理，从而有效的解决了高流量下数据的缓存问题，能够实现航行中的飞机与地面系统的高流量通信。

附图说明

图1为本发明飞机与地面系统数据传输系统实施例1的结构图；

图2为本发明飞机与地面系统数据传输系统实施例2的结构图；

图3为本发明飞机与地面系统数据传输系统中定时器模块的工作流程图；

图4为本发明飞机与地面系统数据传输系统应用时的结构连接示意图；

图5为本发明飞机与地面系统数据传输方法实施例1的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供了一种飞机与地面系统数据传输系统。图1所示为本发明一种飞机与地面系统数据传输系统实施例1的结构图，其中包括：数据包处理模块1、缓冲区模块6、流引擎模块2、存储器管理模块5及数据收发模块4。

数据包处理模块1用于封装接收到的原始飞行数据，形成数据包，以及发送解封装来自缓冲区模块的信息帧后得到的数据。对于飞机向地面系统发送的数据，对数据进行封装，增加包头、加入地址域和控制域，形成数据包，然后将封装好的数据包传给缓冲区模块。对于地面系统向飞机发送的数据包，则解封装数据包，并向上交付于上层处理模块。

缓冲区模块6用于按接收先后顺序储存来自数据包处理模块1的数据包并发出更新信号，以及存储来自存储器管理模块5的信息帧。使用缓冲区结构，可以实现以帧为单位对数据进行接收和发送控制。飞机向地面系统发送数据的情况下，将数据包处理模块1交付的数据按先后顺序储存于发送缓冲区中，并通过更新信号通知流引擎模块2有更新。地面系统向飞机发送数据的情况下，将存储器管理模块5交付的数据按先后顺序储存于接收缓冲区中。当飞机向地面发送数据时，有可能出现数据包处理模块1提供数据包的速度高于存储器管理模块5的处理速度，这时缓冲区模块6中可以暂时储存存储器管理模块5来不及处理的数据，待存储器管理模块5较为空闲时处理；当地面向飞机发送时，有可能出现存储器管理模块5的处理速度高于数据包处理模块1处理数据包速度的情况，这时缓冲区模块6中可以暂时储存数据包处理模块1来不及处理的数据，待数据包处理模块1较为空闲时处理。

流引擎模块2用于收到缓冲区模块6发出的更新信号后从缓冲区模块6中提取该数据包，用来实现协议栈的数据通道。飞机向地面系统发送数据的情况下，收到缓冲区更新的信号，判断其为发送流，从缓冲区模块6中提取数据交付于存储器管理模块5。

存储器管理模块5用于存储该流引擎模块2提取的该数据包并根据该数据包的目的地址和类型进行排队，形成多个数据包队列，以及将数据收发模块发送的信息帧直接发送到缓冲区模块。根据系统的特点，主要包括信息帧接收队列和监控帧接收队列。信息帧接收队列对缓冲区或数据收发模块发来的信息帧进行排队，保证先后顺序。

数据收发模块4用于按存储器管理模块5中的多个数据包队列优先级顺序分别对该数据包队列附上帧头、数据起始标志和校验码形成信息帧并发送该信息帧，飞机向地面系统发送数据的情况下，发送一个数据包采用队列管理的方法。数据收发模块4还用于接收来自传输链路的信息帧并根据该信息帧的类型判断是否需要回复监控帧，若需要，则发送监控帧后将该信息帧发送给存储器管理模块5，监控帧由数据收发模块4在接收信息帧的过程中产生，若不需要，则根据数据接收错误标志判断是否有错误发生，若有错误发生，则丢弃该信息帧，若没有错误发生，则将该信息帧发送给存储器管理模块5。

本发明飞机与地面系统数据传输系统实施例1中，缓冲区模块暂时存储来不及处理的数据，存储器管理模块对来自缓冲区模块的数据实行队列管理，从而有效的解决了高流量下数据的缓存问题，能够实现航行中的飞机与地面系统的高流量通信。

如图2所示，在实施例1的基础上系统还可以包括定时器模块3，从而构成了本发明的实施例2，定时器模块3用于记录信息帧的发送时长和该信息帧的重传次数，发送时长是开始发送信息帧到接收到确认帧之间时间的长短，数据收发模块4发送完数据后，等待对方返回确认帧，在等待期间不发送新的数据，然后判断是否在预定的发送时长内收到确认帧，若在预定的发送时长内收到确认帧，则结束信息帧的发送，若未在预定的发送时长内收到确认帧或收到了选择拒绝(Selective Reject，简称SREJ)帧，表示发送的信息帧并没有被接收成功，则将信息帧送回到存储器管理模块中原数据包队列的前端，记录该信息帧的重传次数，数据收发模块4判断该重传次数是否超过预定的最大重传次数，若该重传次数超过预定的最大重传次数，则丢弃此重传队列中的信息帧，若该重传次数未超过预定的最大重传次数，则根据优先级重新向传输链路发送该信息帧，重新发送时，并不一定就立刻选择此队列进行传输，队列选择方式不变，仍需要参考优先级，并且仍要记录信息帧的发送时长。确认帧或选择拒绝帧都属于监控帧。定时器模块3的工作流程可以如图3所示。

图4为本发明飞机与地面系统数据传输控制系统在应用时的结构连接示意图。

本发明飞机与地面系统数据传输系统实施例2中，通过定时器模块对发送时长进行管理，重传没有收到确认帧的信息帧丢弃发送耗时过长的信息帧，从而保证了在线路情况不好的情况下能够有效地交付数据并避免阻塞的发生。

本发明还提供了一种飞机与地面系统数据传输方法，如图5所示，该控制方法的实施例1包括以下步骤：

封装接收到的来自飞机的原始飞行数据，形成数据包；

按接收先后顺序储存该数据包；

将该数据包分为多个数据包队列；

按数据包队列优先级顺序分别对数据包队列附上帧头、数据起始标志和校验码形成信息帧并发送该信息帧。帧头是用来标记出帧的起始位置，并依次读取其中数据，当遇到头标志位的内容即字符串“111111”时，为了不与头标志位重复，将其替换为“1111101”，并继续读取，当读取完帧的内容后，在其尾部加上校验码和尾标志，其中校验码是为了检验传输过程中是否出现错误，尾标志用来标记出帧的结束位置。

将该数据包分成多个数据包队列具体可以根据多个数据包的目的地址和类型进行排队，形成多个数据包队列。

本发明飞机与地面系统数据传输方法实施例1中，首先按接收先后顺序储存该数据包，暂时存储来不及处理的数据，然后将该数据包分为多个数据包队列进行管理，从而有效的解决了高流量下数据的缓存问题，能够实现航行中的飞机与地面系统的高流量通信。

在本发明飞机与地面系统数据传输方法实施例1中发送该信息帧的步骤具体还可以包括如下步骤，从而构成了本发明的实施例2：记录所述信息帧的发送时长，判断是否在预定的发送时长内收到确认帧，若在预定的发送时长内收到确认帧，则结束该信息帧的发送，若未在预定的发送时长内收到确认帧或收到了选择拒绝(Selective Reject，简称SREJ)帧，则表示发送的信息帧并没有被接收成功，则将该信息帧送回到存储器管理模块中原数据包队列的前端，记录该信息帧的重传次数并判断该重传次数是否超过预定的最大重传次数，若该重传次数超过预定的最大重传次数，则丢弃此重传队列中的信息帧，若该重传次数未超过预定的最大重传次数，则根据优先级重新向传输链路发送该信息帧，并返回执行记录该信息帧的发送时长。确认帧或选择拒绝帧都属于监控帧。

本发明飞机与地面系统数据传输方法实施例2中，通过对发送时长进行管理，重传没有收到确认帧的信息帧丢弃发送耗时过长的信息帧，从而保证了在线路情况不好的情况下能够有效地交付数据并避免阻塞的发生。

在本发明飞机与地面系统数据传输方法实施例1与实施例2的基础上，还可以包括以下步骤，从而构成了本发明的又一实施例：

步骤1：接收信息帧并根据该信息帧的类型判断是否需要回复监控帧，若需要，则发送确认的监控帧后执行步骤2，若不需要，则直接执行步骤2；

步骤2：根据数据接收错误标志判断是否有错误发生，若有错误发生，则丢弃该信息帧；若没有错误发生，则存储该信息帧。

步骤3：提取该信息帧并进行解封装后发送。

通过这一实施例，能够实现飞机与地面系统数据双向传输的控制。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种飞机与地面系统数据传输系统，其中包括：

2.根据权利要求1所述的飞机与地面系统数据传输系统，其中还包括定时器模块，与所述数据收发模块和所述存储器管理模块分别连接，用于记录所述信息帧的发送时长和该信息帧的重传次数。

3.一种飞机与地面系统数据传输方法，其中包括以下步骤：

利用数据收发模块接收来自传输链路的信息帧；

利用缓冲区模块存储来自存储器管理模块的信息帧；

4.根据权利要求3所述的飞机向地面系统发送数据的控制方法，其中所述将该数据包分成多个数据包队列具体为：根据多个所述数据包的目的地址和类型进行排队，形成多个数据包队列。

5.根据权利要求3或4所述的飞机与地面系统数据传输方法，其中所述发送该信息帧具体包括以下步骤：

记录所述信息帧的发送时长，判断是否在预定的发送时长内收到确认帧，若是，则结束该信息帧的发送，若否，则将该信息帧送回到存储器管理模块中原数据包队列的前端；记录该信息帧的重传次数并进一步判断该重传次数是否超过预定的最大重传次数，若是，则丢弃此重传队列中的信息帧，若否，则根据优先级重新向传输链路发送该信息帧，并返回执行记录该信息帧的发送时长。

6.根据权利要求5所述的飞机与地面系统数据传输方法，其中利用数据收发模块接收来自传输链路的信息帧包括以下步骤：

步骤1：接收信息帧并根据该信息帧的类型判断是否需要回复监控帧，若是，则发送确认的监控帧后执行步骤2，若否，则直接执行步骤2；

步骤2：根据数据接收错误标志判断是否有错误发生，若是，则丢弃该信息帧；若否，则存储该信息帧。

步骤3：提取该信息帧并进行解封装后发送。