CN101395847B - 发送和接收飞行器和地面基地之间交换的消息的方法和设备以及装备有该设备的飞行器 - Google Patents

发送和接收飞行器和地面基地之间交换的消息的方法和设备以及装备有该设备的飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发送与在飞行器(A)和地面基地(B)之间交换的一确定类型的信息有关的消息的方法，该方法包括以下步骤：借助于对应表确定(E52)与所述确定类型关联的安全等级；根据具有所述确定的安全等级的协议发送(E54)所述消息。同时提出关联的接收方法以及对应的设备。特别是在飞行器上的应用。

Description

发送和接收飞行器和地面基地之间交换的消息的方法和设备以及装备有该设备的飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器和地面基地之间的消息交换。本发明特别针对于发送以及接收飞行器和地面基地之间交换的消息的方法和设备，以及装备该设备的飞行器。
背景技术
已知的数据交换由飞行器和地面基地之间的消息构成，例如根据ACARS协议(飞机通信寻址报告系统“Aircraft ComminicationsAddressing and Reporting System”)或者ATN协议(航空电信网“Aeronautical Telecommunication Network”)。
在该领域内，我们试图使在交换的信息特别敏感时飞行器和地面基地之间的交换更安全，例如在使用上述飞行器与航空控制之间的消息交换协议(以安全为目的)和/或飞行器与航空公司之间的消息交换协议(以商业信息的机密性为目的)的情况。一个能够使交换安全的系统例如在专利申请US2003/0030581中有详细说明。
交换的安全意味着复杂化使用的协议(因为，例如必须进行密码钥交换以便进行安全链接)，这意味着安全通信具有更高的成本。航空公司无线电通信服务供应商应再次支付这样的超额费用，但他们却希望尽可能的限制对安全交换的求助。
特殊安全等级消息的发送者的选择是成问题的，因为无论怎样的安全等级，消息接收者都不能有效的查看接收到的消息，且具有例如同意接收无安全(且因此无来源证明)的消息的风险，尽管其应当为安全消息发送者工作。
发明内容
为了解决这些问题，本发明提出一种发送与飞行器和地面基地之间交换的确定类型信息有关的消息的方法，其特征在于以下步骤：
借助于对应表确定与该确定类型关联的安全等级；
根据具有该确定的安全等级的协议发送该消息。
如此，对于每个信息类型使用的安全等级应以灵活的方式被确定，但借助于对应表进行组织。
本发明根据同一观念提出一种接收与在飞行器和地面基地之间交换的一确定类型的信息有关的消息的方法，其特征在于以下步骤：
根据具有第一安全等级的协议接收该消息；
在对应表中确定与该确定类型关联的第二安全等级；
比较该第一安全等级和第二安全等级；
根据比较步骤的结果接受或者拒绝该消息。
由此验证以与该表中规定的级兼容的安全等级进行的数据(消息)交换的接收运行良好。
对应表例如存储在相关设备(发送器或者接收器)的电子存储设备中。
可以(对于接收同样也对于发送)规定一个借助于飞行器和地面基地之间的通信接收一个对应表的预备步骤，它能够使与飞行器和地面基地之间的安全等级相关的信息具有良好的一致性。
还可以(通常关于发送该表的方面)规定一个基于数据表生成所述对应表的步骤，将至少一种消息类型关联一个期望的安全等级。
根据一个可设想的实现方式，该数据表可以借助于飞行器和地面基地之间的通信被接收，使得能够对于用于某些消息类型(例如由期望的航空公司发送者管理的)的安全等级使用这些期望值。
实际上还可以规定一个生成步骤，包括对于至少一种消息类型，根据数据表中与该消息关联的期望安全等级和使用的通信系统的特性，在对应表中将一个安全等级关联到所述消息类型。这使得可以同时考虑前述的需求和每个设备特有的特征。
本发明同样提出了一种用于发送与在飞行器和地面基地之间交换的一确定类型的信息有关的消息的设备，其特征在于借助于对应表确定与该确定类型关联的安全等级的装置，根据具有该确定的安全等级的协议发送该消息的装置。
本发明另外提出了一种用于接收与在飞行器和地面基地之间交换的一确定类型的信息有关的消息的设备，其特征在于根据具有第一安全等级的协议接收该消息的接收装置，在对应表中确定与该确定类型关联的第二安全等级的确定装置，比较该第一安全等级和该第二安全等级的比较装置，与该比较装置相连用于决定接收或者拒绝该消息的决定装置。
这些设备能够体现与前面提及的关于发送和接收方法的特征相对应的可选择的特征。
这些设备例如可在相关飞行器上使用。
附图说明
本发明的其他特征以及优势在附图中体现，其中：
-图1表示本发明的通常环境。
-图2表示生成和使用符合本发明的设计的表格的方法。
-图3表示如图2中的方法使用的“公司”数据表格例子。
-图4表示如图2中的方法使用的工作数据表格例子。
-图5表示使用本发明的表格发送消息。
-图6表示使用本发明的表格接收消息。
具体实施方式
图1表示本发明运行的通常环境。
地面基地B借助于数字形式的数据交换链接(即英文术语“datalink”)与飞行器A通信，并且该数据交换链接特别包含地对空链接CA。
地面基地B与飞行器A之间的链接包含其他装置和链接。例如，图1中举例，地面基地B借助于地面通信网CT与中继站R通信(同样位于地面T)；中继站R通过卫星S传送以飞行器A为目的地和来自飞行器A的信息。
应注意中继站R的使用是相对流畅的，因为地面基地B和飞行器A之间的交换信息是由服务供应商负责以传统方式通过中继站R以及卫星S发送的。
作为修改，应能够准备信息在飞行器A和地面基地B之间的直接交换。
另外，还应规定代替卫星通信而使用HF或者VHF无线电通信。
图2表示在飞行器中使用本发明的例子。
根据该例子，在步骤E20加载一个称为“公司”的数据表(或者数据集合“Airline”(航空公司))，它能够对于飞行器和航空公司的装置或者成员之间的每个类型的交换消息定义航空公司期望对该类型消息使用的安全等级。
在下面的例子中，通过对简化的考虑，描述了一个使用两个安全等级的设备，即例如无安全通信协议的使用或者安全通信协议的使用。我们提出(参见图3例子)并且实际上可以考虑到，多个的安全等级依靠于不同的安全通信协议的使用，这些安全等级通过在其内部使用的密码算法或者使用的密码钥的长度而相互区别。
通过在步骤E20加载数据表，将该数据表存储在飞行器的存储装置。该加载应在地面进行，例如在进行设备维护检查时周期性地进行，或者在每次起飞前规律性地进行。
根据可预见的变型，应能够以接收飞行器中以及来自地面基地(它远程下载该“公司”数据表)的“公司”数据表步骤代替步骤E20中的加载，在交换所有可能安全的消息以及生成在步骤E22考虑的并在后面描述的工作数据表之前。
如上所述，“公司”数据表定义公司对至少部分类型的消息期望的安全等级，这些消息由公司所有(即命名为AOC的消息“AirlineOperational Control”(航空公司航空运行控制))：对于消息的每个类型AOC1，AOC2，AOC3，AOC4(典型地被标志和副标志标出-通常被命名为“标记”以及“副标记”)，“公司”数据表给出期望的安全等级显示在图3中。
应注意，“公司”数据表不能被直接用于以下指出的通信中，它可以是不同类型设备(适于在后面E22步骤中使用的每个设备)公用的一个部分并且它不必须具有对于通信设备路由器工作的数据的证明级。
事实上，飞行器路由器使用的工作数据表在E22步骤根据“公司”数据表和飞行器中展示的其他信息生成，这些信息例如是由飞行器通信设备处理的消息类型列表以及该设备可使用的安全等级。
因此，对于每个类型的消息(如前面通过标志以及副标志标识的)，使用“公司”数据表确定是否存在涉及到的消息类型和对于该类型消息使用的安全等级，并且在工作数据表中存储该信息，因此构成在消息类型和为交换该类型消息采用的安全等级之间的对应表。
可设想的消息类型通常可分类为两个主要集合：关于航空交通控制的消息或者ATC(“Air Traffic Control”)以及已描述的并且命名为AOC的航空公司运行消息。
在此提出下面对于可设想的不同消息类型赋予安全等级：
-如果消息类型(被标志和副标志、或者“标记”和“副标记”标识)涉及ATC消息，那么在工作数据表中对该类型的消息(即例如对标志和副标志)关联对于ATC消息的默认安全等级(例如对应于与一个安全协议)；
-如果消息类型涉及AOC消息，应在“公司”数据表内搜索是否对于这种类型消息已经定义了期望的安全等级，并且另外确定是否该期望的安全等级能够借助于飞行器通信设备实施。
在AOC消息情况下，如果“公司”数据表为一个特殊类型信息给予飞行器通信设备可实现的安全等级，应将与该相关消息类型(即标记该消息类型的标志和副标志)相对照的该安全等级记录在工作数据表中。
如果情况相反，相关消息类型在“公司”数据表中未出现或者根据“公司”数据表给出的期望安全等级在飞行器通信设备中不能实现，应在工作数据表中为该消息类型关联一个默认的安全等级。
这种方案还可以在需要时在“公司”数据表中仅存储与除默认安全等级以外的一个安全等级相关联的类型消息。
重新以图3中的“公司”数据表为例，可以得到在图4中表示的仅使用AOC1，AOC3和AOC4信息的飞行器中的工作数据表，并且通信设备仅在安全等级为0和1时运行。
在图4表示的工作数据表中，将默认安全等级1赋予消息ATC1和ATC2。另外为AOC1和AOC4类型消息关联了与“公司”数据表一致的安全等级(分别为0和1)，因为这些安全等级在该表中被定义并且可通过飞行器通信设备实现。最后，为AOC3类型消息关联默认安全等级1，飞行器通信设备不允许在由“公司”数据表中定义的期望安全等级2运行。
根据这里设想的第一实施方式，在所有可能安全交换以前，进行步骤E24发送工作数据表给地面基地。
工作数据表的传送能够使在地面基地通信设备了解对于每种消息类型飞行器采用的安全等级，如下所述这能够保证飞行器和地面基地之间的协调交换。
当地面基地通信设备已接收并且存储工作数据表时，该设备通过发送肯定响应来通知对方该表已收到，飞行器接收该肯定响应(步骤E26期间)决定步骤E28在需要时安全交换的开始。
当地面基地和飞行器之间信息(或消息)交换接下来发送指令(图5步骤E50)时，发送设备(作为飞行器通信设备或者地面基地通信设备)查询(步骤E52)工作数据表，得益于前述步骤E24交换该表，两个设备共用该表，并且根据该类型确定要发送的消息适用的安全等级。
在图4例子中，当一个通信设备要求发送AOC3类型的消息时，数据表的读数指出消息应以安全等级1发送。
于是发送器设备借助于具有所需安全等级的通信协议发送消息，如步骤E54所示。
应注意还设想在变型中仅在工作数据表中储存与不同于默认安全等级的一个安全等级相关联的消息类型(这减小该表的大小)。发送时，应发送与表中默认等级不相对应的消息。
应注意，接收设备(作为地面基地通信设备或者飞行器通信设备)知道与其接收的信息关联的安全等级，因为它存储工作数据表。
对接收的消息安全等级的了解不仅仅能够简化根据合适的协议对接收的消息的处理(这可以通过其他方法实现，如在消息中包含定义安全等级的标题)，而且可以仅考虑通过具有与包含在工作数据表中的该类型消息相关联的安全等级的协议传送的消息。
例如可以拒绝通过具有不同于在工作数据表中规定的安全等级的安全等级的协议传送的消息。
对此，例如进行以下接收步骤，如图7所示：
-根据具有一给定安全等级的协议接收消息(图6中步骤E60)；
-在工作数据表中读取对于接收的消息类型的消息规定的安全等级(步骤E62)；
-比较用于接收的协议安全等级和预设安全等级(步骤E64)；
-仅在前一步骤中相等的情况下接收消息(步骤E66)，并且在其他情况下拒绝消息(步骤E68)。
在变型中，可以只拒绝其安全等级低于工作数据表中指出的安全等级的消息。
根据对于前述实现方式的一个设想的变型，可以删除工作数据表的交换步骤(上述步骤E24)，这需要工作数据表预先存在于与飞行器可能通信的每个实体内，例如通过广播该表(这至少需要按照设备类型存储一个表)或者根据参照步骤E22所述类型的协议在每个实体处生成等级表(这意味着在每个实体内了解不同类型飞行器的特性)。
上述例子和变型仅仅是构成实施本发明的可能的实施方式。

Claims (26)

1.一种发送与在飞行器(A)和地面基地(B)之间交换的一确定类型的信息有关的消息的方法，其特征在于以下步骤：
接收(E20)对每个预定类型定义相关联的安全等级的第一表；
基于接收到的所述第一表来生成(E22)对应表；
发送(E24)所述对应表；
借助于所述对应表确定(E52)与所述确定类型关联的安全等级；
根据具有所述确定的安全等级的协议发送(E54)所述消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述对应表存储在电子存储设备中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于借助于航空器和地面基地之间的通信接收(E24)所述对应表的预备步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于基于数据表生成(E22)所述对应表的步骤，将一个期望的安全等级关联到至少一种消息类型上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于借助于飞行器和地面基地之间的通信接收所述数据表的步骤。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于生成步骤(E22)包括对于至少一种消息类型，根据所述数据表中与该消息关联的期望安全等级和使用的通信系统的特性，在所述对应表中将一个安全等级关联到所述消息类型。
7.一种接收与在飞行器(A)和地面基地(B)之间交换的一确定类型的信息有关的消息的方法，其特征在于以下步骤：
接收基于对每个预定类型定义相关联的安全等级的第一表而生成的对应表；
根据具有第一安全等级的协议接收所述消息(E60)；
在对应表中确定(E62)与所述确定类型关联的第二安全等级；
比较(E64)所述第一安全等级和所述第二安全等级；
根据比较步骤的结果接受(E66)或者拒绝(E68)所述消息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述对应表存储在电子存储设备中。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于借助于飞行器和地面基地之间的通信接收(E24)所述对应表的预备步骤。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于基于将一个期望的安全等级关联到至少一种消息类型上的数据表生成(E22)所述对应表的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于借助于飞行器和地面基地之间的通信接收所述数据表的步骤。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于生成步骤(E22)包括对于至少一种消息类型，根据所述数据表中与该消息关联的期望安全等级和使用的通信系统的特性，在所述对应表中将一个安全等级关联到所述消息类型。
13.一种用于发送与在飞行器(A)和地面基地(B)之间交换的一确定类型的信息有关的消息的设备，其特征在于：
接收(E20)对每个预定类型定义相关联的安全等级的第一表的装置；
基于接收到的所述第一表来生成(E22)对应表的装置；
发送(E24)所述对应表的装置；
借助于所述对应表确定与所述确定类型关联的安全等级的确定装置；
根据具有所述确定的安全等级的协议发送所述消息的发送装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于所述对应表存储在电子存储设备中。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于飞行器和地面基地之间的通信装置适于接收所述对应表。
16.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于基于一个数据表生成所述对应表的生成装置，将一个期望安全等级关联到至少一个消息类型上。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于飞行器和地面基地之间的通信装置适于接收所述数据表。
18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于所述生成装置包括对于至少一种消息类型，根据所述数据表中与该消息关联的期望安全等级和使用的通信系统的特性，在所述对应表中将一个安全等级关联到所述消息类型的装置。
19.一种用于接收与在飞行器(A)和地面基地(B)之间交换的一确定类型的信息有关的消息的设备，其特征在于：
接收基于对每个预定类型定义相关联的安全等级的第一表而生成的对应表的装置；
根据具有第一安全等级的协议接收所述消息的接收装置；
在对应表中确定与所述确定类型关联的第二安全等级的确定装置；
比较所述第一安全等级和所述第二安全等级的比较装置；
与所述比较装置相连的、用于决定接受或者拒绝所述消息的决定装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于所述对应表存储在电子存储设备中。
21.根据权利要求19或20所述的设备，其特征在于飞行器和地面基地之间的通信装置适于接收所述对应表。
22.根据权利要求19或20所述的设备，其特征在于基于将一个期望安全等级关联到至少一个消息类型上的一个数据表生成所述对应表的生成装置。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于飞行器和地面基地之间的通信装置，所述通信装置适于接收所述数据表。
24.根据权利要求22所述的设备，其特征在于所述生成装置包括对于至少一种消息类型，根据所述数据表中与该消息关联的期望安全等级和使用的通信系统的特性，在所述对应表中将一个安全等级关联到所述消息类型的装置。
25.一种飞行器，其特征在于包括根据权利要求13至18中任一项所述的设备。
26.一种飞行器，其特征在于包括根据权利要求19至24中任一项所述的设备。
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