CN102710429B - 管理非集成的管制员飞行员数据链通信系统的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管理非集成的管制员飞行员数据链通信系统的系统和方法。提供了一种用于实施非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统和方法。在一个实施方式中，系统包括：第一计算系统，其执行第一CPDLC应用；第二计算系统，其执行第二CPDLC应用；至少一个人机接口(HMI)，其耦合到该第一计算系统和该第二计算系统；该HMI被配置为显示由该第一CPDLC应用和第二CPDLC应用生成的屏幕；以及管理器功能，其仲裁HMI对由该第一和第二CPDLC应用生成的屏幕的访问。该管理器功能基于该第二CPDLC应用的登录状态，限制对由该第一CPDLC应用生成的屏幕中的一个或多个的访问。该管理器功能基于该第一CPDLC应用的登录状态，限制对由该第二CPDLC应用生成的屏幕中的一个或多个的访问。

Description

管理非集成的管制员飞行员数据链通信系统的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于管理飞行器上的非集成的管制员飞行员数据链通信(CPDLC)系统的系统和方法。
背景技术
当今，用来实施用于空中交通管制的管制员飞行员数据链据链通信(CPDLC)的两种不同的系统被用于商业飞行器。第一种CPDLC系统被称为未来空中导航系统(FANS)或者FANS CPDLC。典型地，在飞行器的飞行管理计算机(FMC)(也被称为飞行管理系统(FMS))上实施基于FANS的应用，并且所述基于FANS的应用通过使用经由飞行器通信寻址与报告系统(ACARS)传输的基于文本的消息来与空中交通管制(ATC)站进行通信。第二种CPDLC系统是通过飞行器的通信管理功能(CMF)在航空电信网络(ATN)上实现的，并且其通常被称为ATNCPDLC。FANS CPDLC与ATN CPDLC在飞行器上的使用对比大体基于地理考虑，以使得从FANSCPDLC区域行进到ATN CPDLC区域的飞行器将极大地受益于能够支持这两种CPDLC系统。
然而，当FANS CPDLC和ATN CPDLC这两种系统可供飞行器的机组人员使用时，存在问题。第一，与非集成的方案相比，创建管理且提供这两个CPDLC选项的单个集成方案在设计及实现方面已经被证实是昂贵的。第二，FANS和ATN CPDLC系统二者都需要登陆(AFN登陆或CM登陆)，并且当从地面控制器接收到CPDLC消息时共享“警报”(alerting)方案。在CMF支持ATN CPDLC应用而FMC独立地支持FANS CPDLC应用的情况下，机组人员的成员可能会对登录到哪个系统以及在获得CPDLC警报后访问哪个系统变得困惑。同样，使用非集成的系统，潜在的可能是，在同一时间使用不同的CPDLC系统建立两个不同的CPDLC会话。这就存在潜在危险的情形，这是因为：飞行器不能允许两种不同的当前数据管理局(CDA)CPDLC的并行连接，这是因为使两个不同的空中交通管制员负责任何一个飞行器是规则所不允许的。如果不解决的话，这样的配置可能会进一步面临管理认证(regulatory certification)问题，并且可能产生训练及飞行工作量问题。
由于以上陈述的理由以及在阅读和理解说明书后对于本领域技术人员来说将变得显而易见的上述其他理由，本技术领域需要一种用于管理单个飞行器上的非集成的(CPDLC)系统的改进的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例提供了用于管理单个飞行器上的非集成的(CPDLC)系统的方法和系统，并且通过阅读及学习以下的说明书将会理解所述实施例。
在一个实施例中，一种用于实施非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统，包括：第一计算系统，其执行第一CPDLC应用；第二计算系统，其执行第二CPDLC应用；至少一个人机接口(HMI)，其耦合到该第一计算系统和该第二计算系统，该人机接口被配置为显示由该第一CPDLC应用生成的显示屏幕，以及被配置为显示由该第二CPDLC应用生成的显示屏幕；以及管理器功能，其仲裁人机接口对由该第一CPDLC应用生成的屏幕以及由该第二CPDLC应用生成的屏幕的访问。该管理器功能基于该第二CPDLC应用的登录状态，限制对由该第一CPDLC应用生成的一个或多个屏幕的访问。该管理器功能基于该第一CPDLC应用的登录状态，限制对由该第二CPDLC应用生成的一个或多个屏幕的访问。
附图说明
当就优选实施例的描述以及以下附图加以考虑时，可以更容易地理解本发明的实施例，并且其进一步地优点和用途将会更加显而易见，其中：
图1是用于实施本发明的一个实施例的非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统的框图；
图2是用于本发明的一个实施例的人机接口的控制显示单元(CDU)的框图；
图3是用于实施本发明的一个实施例的另一种非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统的框图；以及
图4是例示本发明的一个实施例的方法的流程图。
依照惯例，没有按比例来描绘各个描述的特征，而是以着重强调与本发明相关的特征来进行描绘。贯穿附图和文本，参考标记表示类似的元件。
具体实施方式
在以下的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中，通过可以实施本发明的具体示例性实施例的方式对其进行示出。足够详细地描述这些实施例以使得本领域技术人员可以实施本发明，并且应理解的是，可以使用其他实施例，并且在不脱离本发明范围的情况下可作出逻辑的、机械的和电的改变。因此，不能以限制观念来理解以下的详细描述。
通过本发明的实施例，飞行器的机组人员将决定经由人机接口(HMI)登录哪个CPDLC系统。可以通过明确的系统选择或者通过指示登录哪个系统而将该决定传送到HMI。将会禁止对非选择系统的访问以防止另一个同步的CPDLC会话的建立。因此，机组人员将仅访问激活的系统，并且知道任何一个接收到的数据链消息警报都是针对所选择的系统的。通过防止对非选择系统的访问，本发明的一个或多个实施例还将会防止多个CPDLC会话的无意建立。
图1是用于实施本发明的一个实施例的非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统100的框图。系统100包括：第一计算系统110，其用于执行包括FANSCPDLC应用114的一个或多个FANS应用112；第二计算系统120，其用于执行包括ATN CPDLC应用124的一个或多个ATN应用122；以及至少一个人机接口(HMI)130，其耦合到第一计算系统110和第二计算系统120。在一个或多个可替换的实施例中，可通过飞行器的FMC、FMS或CMF来实施该第一计算系统的FANS功能。同样，在至少一个实施例中，将通过飞行器的CMF来实施该第二计算系统的ATN功能。如同在该说明书中的此处所使用的，术语“非集成”或“没有集成”的意思是实施FANS的第一计算系统和实施ATN的第二计算系统没有共享计算资源，例如处理器或存储器。即使没有将它们彼此集成，但是这两种计算系统都可以访问飞行器内常用的外围装置(例如，可听警报装置、HMI、无线通信无线电装置)，并且二者都通过共享的机载数据网络发送和接收数据。
人机接口130提供至少一个公共显示装置132，以向飞行器机组人员呈现由FANS和ATN CPDLC应用114、124生成的屏幕。在一个实施例中，人机接口130包含多功能显示器(MFD)，其是一种前沿领域(forward field)的图形显示装置，其以图形形式给机组人员显示屏幕并且给机组人员用户提供光标控制接口。在一个实施例中，例如图2中所示，人机接口130包括控制显示单元(CDU)210，例如多用途控制显示单元(MCDU)，其具有显示区域215、在显示区域215任一侧上的多个可编程按钮220、以及键盘接口220。在一个实施例中，公共显示装置132包含MFD，其把具有诸如图2所示的MCDU的“界面外观”的图形表示呈现给机组人员。在另一个实施例中，人机接口130包含利用多功能显示器(MFD)和控制显示单元(CDU)两者的资源以与机组人员进行交互的混合实现方式。
在图1的实施例中，人机接口130进一步包含管理器功能134，其仲裁机组人员对FANS和ATN CPDLC应用114、124的访问。在一个实施例中，管理器功能134如需要的那样驱动显示在HMI 130上的一个或多个默认屏幕以控制对FANS和ATN CPDLC应用(114，124)的屏幕的登录和访问。机组人员将从那些默认的屏幕中选出他们想要使用的HMI 130上的哪个CPDLC/Logon系统。然后，管理器功能134将禁止非选择的系统建立CPDLC连接并且防止机组人员访问非选择的系统的屏幕。在一个实施例中，一旦机组人员登录所选的系统，管理器功能134将断开非选择的系统的CPDLC连接(如果现在的非选择的系统之前是连接的)。例如，在机组人员建立ATN CPDLC连接并随后使用管理器功能134切换到FANS的情况下，管理器功能134将经由HMI 130为机组人员呈现FANS登录屏幕，并随后自动登出ATN CPDLC系统应用124。一旦登录FANS，管理器功能134就将防止对ATN屏幕的访问。
在一个实施例中，管理器功能134通过内部地保持跟踪机组人员最后登录的任一系统来仲裁屏幕访问。在一个实施例中，为管理器功能134提供当前激活的空中交通管制中心的名字。在当前激活的空中交通管制中心是FANSCPDLC中心时，管理器功能134提供对FANS CPDLC应用屏幕的访问，并且防止对ATN CPDLC应用屏幕的访问。相反，在当前的激活的空中交通管制中心是ATN CPDLC中心时，管理器功能134提供对ATN CPDLC屏幕的访问，并且防止对FANS CPDLC应用屏幕的访问。在一个这样的实施例中，管理器功能134包括查找表135，或者基于空中交通管制中心的名字来指示空中交通管制中心是FANS中心还是ATN中心的其他这样的列表或数据库。
在另一实施例中，管理器功能134轮询FANS和ATN CPDLC应用114、124，或者以其它方式周期性地接收来自它们的登录信息。例如，在一个实施例中，管理器功能134从第一计算系统110接收关于与空中交通管制中心的任一激活的FANS CPDLC连接的名字的信息(或者不存在激活的FANS CPDLC空中交通管制中心的指示)以及关于未决的任一FANS CPDLC登录请求的信息。类似地，管理器功能134从第二计算系统120接收关于与空中交通管制中心的任一激活的ATN CPDLC连接的名字的信息(或者不存在激活的ATN CPDLC空中交通管制中心的指示)以及关于未决的任一ATN CPDLC登录请求的信息。首先基于任一当前的激活中心，可替换地基于任一未决登录，管理器功能134将读取这些参数以确定哪个CPDLC功能是，或者将变成激活的控制功能。理论上，将不可能有两个未决的登录，因为在至少一个实施例中，从一个CPDLC系统发起登录请求将触发管理器功能134取消对于其他系统的任一未决登录请求。可替换地，当存在登录一个CPDLC系统的尝试，同时在其他系统上还有未决的登录请求时，管理器功能134可以警告机组人员。然后，机组人员可以决定是否取消未决的登录并且继续第二登录请求，或者取消第二登录请求并等待未决登录的解决。
图3是用于实施本发明的一个实施例的另一非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统300的框图。系统300包含：第一计算系统310，其用于执行包括FANS CPDLC应用314的一个或多个FANS应用312；第二计算系统320，其用于执行包括ATN CPDLC应用324的一个或多个ATN应用322；以及至少一个人机接口(HMI)330，其耦合到第一计算系统310和第二计算系统320。在一个或多个可替换实施例中，可通过飞行器的FMC、FMS或CMF来实施该第一计算系统的FANS功能。类似地，在至少一个实施例中，将通过飞行器的CMF来实施该第二计算系统的ATN功能。
人机接口330提供了公共显示装置332，以给飞行器的机组人员呈现由FANS和ATNCPDLC应用314和324生成的屏幕。在一个实施例中，人机接口330包含多功能显示器(MFD)，其是一种前沿领域的图形显示装置，其可以以图形形式给机组人员显示屏幕并且给机组人员用户提供光标控制接口。在一个实施例中，人机接口330包含诸如以上关于图2所描述的控制显示单元(CDU)210。
与图1的实施例不同的是，管理器功能(一般表示为334-1和334-2)没有驻留在人机接口330上，而是作为替代，其分布在第一计算系统310和第二计算系统320之间。例如，在HMI 330是一个“哑的”显示终端，或另外地仅包括有限的处理能力的情况下，这样的配置将会是适当的。在这种情况下，每个分布式的管理器功能部件334-1和334-2基于监控另一系统的状态，来仲裁对由它们驻留的各自计算系统310，320提供的CPDLC屏幕的访问。例如，在一个实施例中，分布式的管理器功能部件334-1监控从ATN CPDLC应用324接收的ATN CPDLC登录状态信息以及未决登录信息。当分布式管理器功能部件334-1确定存在对于ATN CPDLC连接的激活或未决的请求时，其阻止HMI 330提供对FANS CPDLC应用314屏幕的访问。类似地，分布式管理器功能部件334-2监控从FANS CPDLC应用312接收的FANS CPDLC登录状态信息以及未决登录信息。当分布式管理器功能部件334-2确定存在对于FANS CPDLC连接的激活或未决的请求时，其阻止HMI 330提供对ATN CPDLC应用324屏幕的访问。以这种方式，首先基于任一当前的激活中心，可替换地基于任一未决登录，分布式管理器功能334-1，2将从相对的CPDLC系统中读取参数以确定哪个CPDLC功能是，或者将变成激活的控制功能。
例如，在一个实施例中，当机组人员用户尝试登录ATN CPDLC时，分布式管理器功能334-2将确定FANS CPDLC系统的状态。如果没有当前或未决的FANS CPDLC连接，分布式管理器功能334-2则允许HMI 330直接访问ATNCPDLC应用324的登录屏幕。当存在当前或未决FANS CPDLC时，分布式管理器功能334-2警告机组人员。然后，机组人员可以决定是否断开当前的CPDLC连接(或取消未决的登录)并且继续ATN CPDLC登录，或者取消ATN CPDLC登录请求。通过类似地监控当前或未决的ATN CPDLC连接的状态，分布式管理器功能334-1将仲裁对FANS CPDLC登录的访问。
图4是例示用于实施本发明的一个实施例的非集成的FANS/ATN CPDLC方案的方法的流程图。该方法开始于410，对由在第一计算系统上执行的FANSCPDLC应用生成的第一组屏幕和由在第二计算系统上执行的ATN CPDLC应用生成的第二组屏幕之间的访问进行仲裁，其中，该第一计算系统没有与该第二计算系统集成。如在420处所示，对访问进行仲裁进一步包含：基于ATN CPDLC应用的登录状态，限制对由FANS CPDLC应用生成的第一组屏幕中的一个或多个的访问。在430处，对访问进行仲裁进一步包含：基于FANS CPDLC应用的登录状态，限制对由ATN CPDLC应用生成的第二组屏幕中的一个或多个的访问。在一个实施例中，通过执行在耦合到该第一计算系统和该第二计算系统的人机接口装置处的管理器功能来执行仲裁过程。在一个这样的实施例中，人机接口显示由显示CPDLC登录选项的管理器功能生成的一个或多个默认屏幕。在一个实施例中，在人机接口装置处执行管理器功能。可替换地，在另一实施例中，分布该管理器功能，包含由该第一计算系统执行的第一部件和由该第二计算系统执行的第二部件。在一个实施例中，该方法进一步包含：当发生ATNCPDLC登录时，断开任一FANS CPDLC连接并且防止对第一组屏幕中的一个或多个的访问；以及当发生FANS CPDLC登录时，断开任一ATN CPDLC连接并且防止对第二组屏幕中的一个或多个的访问。
尽管上述实施例提供了使用运行在ACARS和ATN网络上的FANS和ATNCPDLC应用的例子，但是本发明的实施例并不仅限于这两个CPDLC和网络选项。本领域普通技术人员使用本说明书提供的教导可以实现在任意两种计算系统之间的HMI仲裁，其中，所述计算系统用于实施单独的CPDLC方案。
一些设备可用来实施如本说明书所讨论的当前发明的系统和方法。这些设备包括，但不限于，数字计算机系统、微处理器、通用计算机、可编程控制器以及现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。因此，本发明的其他实施例是驻留在计算机可读媒介上的程序指令，当由这样的设备执行时其使得它们能够实施本发明的实施例。计算机可读媒介包括任意形式的物理计算机存储器存储装置。这种物理计算机存储器装置的例子包括，但不限于，穿孔卡、磁盘或磁带、光学数据存储系统、闪存只读存储器(ROM)、非易失性ROM、可编程ROM(PROM)、可擦可编程ROM(E-PROM)、随机存取存储器(RAM)、或任意其他形式的永久的、半永久的或暂时的存储器存储系统或装置。程序指令包括，但不限于，由计算机系统处理器执行的计算机可执行指令和硬件描述语言，例如，甚高速集成电路(VHSIC)硬件描述语言(VHDL)。
尽管在此已经图示并描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员将意识到，为实现相同目的而计划的任意布置可以替换所示的特定实施例。本申请意图覆盖本发明的任意修改或变化。因此，明显地意图是仅由权利要求及其等价物来限定本发明。

Claims (3)

1.一种用于实施非集成的FANS/ATN CPDLC方案的系统，所述系统包含：
第一计算系统(110)，其在第一处理器上执行第一CPDLC应用(114)；
第二计算系统(120)，其在第二处理器上执行与所述第一CPDLC应用分开的第二CPDLC应用(124)，其中第一计算系统没有与第二计算系统集成；
至少一个人机接口(130)，其耦合到所述第一计算系统(110)和所述第二计算系统(120)；以及
管理器功能(134)，其确定用户能通过人机接口(130)访问所述第一计算系统(110)和所述第二计算系统(120)中的哪一个；
其中在所述第二CPDLC应用(124)与用户进行通信时，所述管理器功能(134)防止所述用户与所述第一CPDLC应用(114)进行通信，直到登录且与所述第二CPDLC应用相关联CPDLC通信被终止，并且在所述第一CPDLC应用(114)与用户进行通信时，防止所述用户与所述第二CPDLC应用(124)进行通信，直到登录且与所述第一CPDLC应用相关联CPDLC通信被终止。
2.如权利要求1所述的系统，其中，当发生到所述第二CPDLC应用(124)的CPDLC登录时，所述管理器功能(134)断开任何第一CPDLC应用(114)连接，并且防止对一个或多个第一CPDLC应用(114)的访问。
3.一种用于实施非集成的FANS/ATN CPDLC方案的方法，该方法包含：
对由第一计算系统在第一处理器上执行第一 CPDLC应用(114)和由第二计算系统(120)在第二处理器上执行与所述第一CPDLC应用分开的第二 CPDLC应用之间的访问进行仲裁，其中第一计算系统没有与第二计算系统集成；
其中，在所述第二 CPDLC应用(124)与用户进行通信时，对访问进行仲裁防止所述用户通过人机接口与所述第一CPDLC应用(114)进行通信，直到登录且与所述第二CPDLC应用相关联CPDLC通信被终止，并且在所述第一CPDLC应用与用户进行通信时，防止所述用户通过所述人机接口与所述第二CPDLC应用进行通信，直到登录且与所述第一CPDLC应用相关联CPDLC通信被终止。
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