CN104113361A

CN104113361A - 用于交通工具宽带连接到数据网络的方法和系统

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Publication number: CN104113361A
Application number: CN201410158005.7A
Authority: CN
Inventors: D·B·李; T·M·米切尔; B·E·沃德
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: EP2793408A1; JP6448211B2; JP2014210576A; CN104113361B; US8929465B2; EP2793408B1; US20140314160A1

Abstract

本发明涉及用于交通工具宽带连接至数据网络的方法和系统。提供一种用于在飞行器和基于地面的单元之间通信数据的方法和系统。所述方法包括将电力线宽带(BPL)模块和电感耦合器集成到基于地面单元，将飞行器通信地耦合到基于地面单元，当给飞行器提供电力时，初始化飞行器与基于地面单元之间的电力线宽带(BPL)链路，以及利用从基于地面单元接收到的数据更新存储在飞行器中的数据。

Description

用于交通工具宽带连接到数据网络的方法和系统

技术领域

本发明一般涉及交通工具通信，更具体地，涉及经由数据网络的交通工具宽带通信。

背景技术

随着技术的进步，交通工具上需要的软件和数据的数量也已增加。这增加了对于额外的软件和数据管理的需求，在飞行器信息系统中尤其明显。通常，飞行器通过各种方法接收机外数据用于在飞行中使用。例如，当飞行器在飞行时，蜂窝和/或卫星网络使飞行器能通过因特网与专用网络通信。然而，这种网络通常受到蜂窝或卫星连接性的限制。

在至少一些已知的商用机场中，存在一种GateLink^TM网络，该网络使飞行器能通过GateLink^TM网络与机场数据网络无线通信。然而，由于控制飞行器通信的法规，一些商用飞行器数据不能通过无线网络发送。虽然在一些大型商用机场这些选择是可用的，但是由于成本限制和技术限制，例如，许多区域性机场和/或军事航空领域都没有GateLink^TM功能。

目前，为了获得与机场无线网络连接性通信解决方案，飞行器上至少要求一些已知的无线机外通信解决方案。电力线宽带给利用“有线”400Hz飞行器电力基础设施的商用机场提供一种高宽带解决方案。然而，当有线400Hz电力基础设施不可得到时，诸如在区域性或军事航空领域，在某些情况下，当发动机关闭时，操作者可以利用便携式自包含地面电力车给飞行器提供交流电(AC)电力。这些方法包括用于耦合飞行器的额外的组件，导致降低了数据速度和效率，并增加了组件成本。

发明内容

一方面，提供了一种用于在飞行器与基于地面单元之间通信数据的方法。所述方法包括将电力线宽带(BPL)模块和电感耦合器集成到基于地面单元，将飞行器通信地耦合到基于地面单元，当给飞行器提供电力时，初始化飞行器与基于地面单元之间的电力线宽带(BPL)链接，以及利用从基于地面单元接收到的数据更新存储在飞行器中的数据。

另一方面，提供一种经配置以传输数据给飞行器的基于地面电力车。基于地面电力车包括经配置以通过电力线提供数据给飞行器的集成的电力线宽带模块和电感耦合器和经配置以在电力车和基于地面网络之间通信的通信设备。

又一方面，提供一种在飞行器和基于地面单元之间通信的系统。所述系统包括飞行器和通信地耦合到飞行器的基于地面电力车。基于地面电力车包括经配置以通过电力线提供数据给飞行器的集成的电力线宽带(BPL)模块和电感耦合器和经配置以在电力车和基于地面网络之间通信的通信设备。

已经讨论的特征、功能和优点能够在不同实施例中单独实现，或者在其他的实施例中可以结合，参考下面的说明和附图能够看到其进一步细节。

附图说明

图1是示例性飞行器生产和服务方法的流程图。

图2是一个示例性飞行器的方框图。

图3是一种使交通工具宽带能与数据网络通信的示例性系统的示图。

图4是一种可以与图3显示的系统连用的示例性计算设备的方框图。

图5是图3显示的示例性集成的BPL调制解调器和电感耦合器的方框图。

图6是图3显示的一种替代的集成的BPL调制解调器和电感耦合器的方框图。

图7是一种可以被实现以使交通工具宽带能与数据网络通信的示例性方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，本发明的实施例可以在飞行器制造和服务方法100(图1中显示)的背景中并通过飞行器102(图2中显示)进行描述。在预生产期间，包括可以在制造过程中使用的飞行器102的规范和设计数据104以及其他可以采购的与机身相关的材料106。在生产过程中，飞行器102的组件和子部件制造108和系统集成110发生在飞行器102进入它的认证和交付过程112之前。一旦成功的满意度和机身认证完成，飞行器102可以投入使用114。当服务于客户时，飞行器102被安排进行周期性的、日常的、和定期的维修和维护，例如，包括任何修改、重新配置、和/或翻新。

与飞行器制造和/或服务100相关的每一部分和过程可以由系统集成商、第三方、和/或操作员(例如客户)执行或完成。出于说明目的，系统集成商可以包括，但不限于，任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括，但不限于，任何数量的销售商、分包商和供应商；而操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。

如图2所示，通过方法100生产的飞行器可以包括具有多个系统120的机身118和内部122。高等级系统120的实例包括推进系统124、电气系统126、液压系统128、和/或环境系统130中的一个或更多个。还可以包括任何数量的其他系统。虽然显示了一种飞行器的例子，但本发明的原理可以应用于非航空业，例如汽车行业。

在方法100的任何一个或更多个阶段期间可以使用在此体现的装置和方法。例如，对应于组件生产过程108的组件和子部件可以以类似于飞行器102服务时生产的组件或子部件的方式被制造。并且，一个或更多个装置实施方式、方法实施方式或其组合可以在生产阶段108和110中使用，例如，通过大体上加快飞行器102组装、和/或降低飞行器102组装的成本。类似地，装置实施方式、方法实施方式或它们的组合中的一个或更多个可以在飞行器102正在维护或维修时使用，例如，在定期维修和维护116期间。

图3是一种用于帮助交通工具宽带与数据网络302通信的示例性系统300的示图。在该示例性实施例中，系统300与机场(未示出)里的地面上的飞行器102(图2中显示)一起工作。如在此所用的术语“机场”是指飞行器(诸如固定翼飞行器、直升机、和/或飞艇)在其中起飞或着陆的任何位置。系统300包括给飞行器102供应电力的电力系统304。在该示例性实例中，电力系统304是基于地面电力车，即地面电力单元，其是可移动的，并且在机场的位置或邻近机场的地方，选择性地给停在机场的飞行器提供电力。在一个实施例中，电力系统304可以是被至少一些已知机场使用的传统电力输送系统。当飞行器102停在机场时，电力系统304耦合到飞行器102。电缆306，例如，电力托管架电缆，通过至少一个托管架插口308将飞行器102耦合到电力系统304。在一个实施例中，电力系统304通过电缆306给飞行器提供400Hz电力。然而，在另一个实施例中，可以通过电缆306针对具体类型的飞行器或交通工具，提供任何合适的电力。

在本示例性实施例中，飞行器102包括通过电缆306能够通信的机载BPL模块310或机载BPL调制解调器310。更具体地，在本示例性实施例中，机载BPL调制解调器310能够与包含在电力系统304中的机外BPL调制解调器312或机外BPL模块312通信。在本示例性实施例中，BPL调制解调器310通信地耦合到机载网络318。机载网络318包括各种系统，例如，但不限于，航行娱乐系统、航空电子设备系统、飞行控制系统、飞行包(一个或更多个)和/或客舱系统。

在本示例性实施例中，电力系统304包括集成的BPL调制解调器和电感耦合器314。集成的BPL调制解调器和电感耦合器314包括耦合到电感耦合器316的机外BPL调制解调器312。电感耦合器316将BPL调制解调器312耦合到电缆306。电感耦合器316也将通信信号传输到电缆306上。电力系统304也包括能直接与飞行器102通信以传输数据到网络318的计算设备322。在本示例性实施例中，调制解调器312也耦合到通信地耦合到基于地面网络的收发器320。例如，在一个实施例中，收发器320是传输数据到网络302或从网络302接收数据的无线收发器。收发器320可以无线地耦合到网络302或通过有线连接物理地耦合到网络302。应该指出的是收发器320可以使用能够进行在此描述的宽带通信的任何协议与网络302通信。

在本示例性实施例中，飞行器102通过电缆306从电力系统304接收电力并通过电缆306发送数据通信到基于地面网络302/从基于地面网络302接收数据通信。此外，在本示例性实施例中，飞行器102使用TCP/IP通过机载BPL调制解调器310通信，然而，任何其他合适的协议也能使用。在一个实施例中，使用加密以进一步确保飞行器102和基于地面网络302和/或计算设备302之间的可靠通信。

基于地面网络302可以通信地耦合到可由操作飞行器102的航空公司或实体操作的服务器324。可替换地，可由第三方(诸如机场、飞行器制造商、和/或飞行器服务供应商)操作的服务器324。例如，服务器324可以通过LAN、WAN、和/或因特网耦合到基于地面网络302。服务器324可以传输数据到飞行器102并从飞行器102接收数据。例如，服务器324可以给飞行器102的组件提供软件和/或固件(诸如客舱系统软件、飞行包、和航空电子设备软件)更新。服务器324也可以提供内容诸如音乐、电影和/或互联网数据，诸如用于飞行器102上的飞行娱乐系统的缓存的网页内容。在一个实施例中，在飞行器快转期间，系统300被用来在飞行器102和基于地面网络302之间传输数据。如在此所用的，快转是在乘客下机和登机之间的门处飞行器的快速周转或转换时间(即小于约30分钟)。在快转期间，机载服务器324的内容可以被刷新并且飞行期间存储在机载网络318上的数据可以被传输到基于地面网络302。

虽然图3显示了电力系统304是通过机外BPL调制解调器312耦合到电缆306，但是应该理解的是，使机外BPL调制解调器312具有此处描述的功能的其他配置也是可能的。例如，当飞行器102通过电缆306直接耦合到电力系统304时，机外BPL调制解调器312可以与调制解调器310无线通信。如另一个例子，机外BPL调制解调器312可以经配置以通过计算设备120与飞行器无线通信，而在同一时间，当电力系统304给飞行器102提供电力时通过电缆306进行通信。

图4显示了一个可以与系统300(图3中显示)连用的示例性计算设备400的方框图。在本示例性实施例中，计算设备400被结合到电力系统304中。然而，应该注意的是计算设备400可以是与电力系统304配合的独立设备，诸如计算设备322。在本示例性实施例中，计算设备400包括通信结构402，其能够使处理器单元404、存储器406、永久性存储器408、通信单元410、输入/输出(I/O)单元412和显示界面(诸如显示器414)之间通信。除了或可替换地，显示界面414可以包括音频设备(未示出)和/或任何能够传送信息给用户的设备。

处理器单元404执行可以被加载到存储器406中的软件指令。根据具体的实施例，处理器单元404可以是一个或更多个处理器集合，或可以包括多个处理器核。此外，处理器单元404可以使用一个或更多个异构处理器系统实现，其中主处理器与辅助处理器存在于单个芯片上。在另一个实施例中，处理器单元404可以是包含多个相同类型的处理器的异构处理器系统。

存储器406和永久性存储器408是存储设备的例子。如在此所用的，存储设备是能够临时存储和/或永久性存储信息的任何片硬件。存储设备(诸如存储器406和/或永久性存储器408)可以经配置以存储用于在此描述的过程的数据。例如，存储设备可以存储飞行期间网络318(图3中显示)所需要的数据。

在本示例性实施例中，通信单元410能与其他计算设备、系统和/或网络通信。在本示例性实施例中，通信单元410是BPL调制解调器，诸如调制解调器310和调制解调器312。在一个实施例中，通信单元410也包括网络接口卡。通信单元410可以通过使用物理和/或无线通信链路提供通信，诸如收发器320。

输入/输出单元412能与可以连接到计算设备400的其他设备输入和输出数据。例如，但不限于，输入/输出单元412可以提供通过用户输入设备(诸如键盘和/或鼠标)进行的用户输入连接。此外，输入/输出单元412可以传输输出到打印机。显示器414提供一种显示数据给用户的机制。例如显示界面(诸如显示器414)可以显示如在此描述的图形化用户界面。

在此描述的用于计算设备400的不同组件并不是对不同实施例可以在其中实现的方式进行结构限制。而是不同的说明性实施例可以在除了所描述的计算设备400的那些组件之外或替换那些组件的计算系统中实现。例如，图4中显示的其他组件能够在所示的说明性实例中变化。

在操作期间，参考图3和图4，飞行器102通过电缆306(例如，电力托管架电缆)连接到地面电力单元(GPU)，例如，地面电力单元304。已授权的地勤人员使用机外BPL调制解调器312、显示器414和/或I/O单元412激活机外BPL调制解调器并完成认证过程。飞行员、维护人员、或其他授权用户激活机载BPL调制解调器(例如，机载BPL调制解调器310)。机载BPL调制解调器310建立与机外BPL调制解调器312的通信。然后，飞行器102通过电缆306耦合到机外BPL调制解调器312并耦合到基于地面网络302、服务器324、计算设备322、和/或因特网。飞行器102和电力单元304之间的通信可以被自动初始化或在用户(诸如飞行员或地勤人员)的指示下被初始化。

图5是一个示例性集成的BPL调制解调器和电感耦合器314(图3中显示)的方框图。在本示例性实施例中，集成的BPL调制解调器和电感耦合器314包括在单个设备中的BPL调制解调器312(图3中显示)和电感耦合器316(图3中显示)。在本示例性实施例中，BPL调制解调器312直接耦合到电感耦合器316而不是通过接口电缆。集成的BPL调制解调器和电感耦合器314也耦合到飞行器102的以太网接口324(图3中显示)。电源500耦合到集成的BPL调制解调器和电感耦合器314以给BPL调制解调器312提供电力。在一个实施例中，电源500是包括电源导管和电池的至少其中之一的外部电源328(图3中显示)。在另一个实施例中，电源500是飞行器102的直流(DC)电源母线330(图3中显示)。

图6是另一种集成的BPL调制解调器和电感耦合器314(图3中显示)的方框图。在本示例性实施例中，集成的BPL调制解调器和电感耦合器314包括在单个设备中的BPL调制解调器312(图3中显示)和电感耦合器316(图3中显示)。BPL调制解调器312直接耦合到电感耦合器316而不是通过接口电缆。集成的BPL调制解调器和电感耦合器314耦合到飞行器102的以太网接口325(图3中显示)。在本示例性实施例中，以太网接口325利用以太网供电技术(POE)给BPL调制解调器312提供电力。当由POE通过以太网接口提供电力时，不需要额外的电源，从而极大地降低了BPL调制解调器的成本、尺寸和复杂性。

图7显示了一个示例性方法700的流程图，该方法可以被实现以使交通工具宽带能与数据网络通信。在本示例性实施例中，电力线宽带(BPL)调制解调器和电感耦合器314(图3中显示)被集成702到基于地面单元，诸如电力单元304。交通工具(例如，飞行器102(图2中显示))通过电缆306耦合704到电力单元304。当给交通工具提供电力时，从调制解调器310到调制解调器312的BPL链路被初始化706。在本示例性实施例中，数据接着在交通工具和网络302和/或计算设备322之间传输和/或更新708。

在此描述的方法和系统的示例性技术效果至少包括下面之一：(a)将电力线宽带(BPL)调制解调器和电感耦合器集成到基于地面单元；(b)将交通工具通信地耦合到基于地面单元；(c)当给交通工具提供电力时，初始化交通工具与基于地面单元之间的电力线宽带(BPL)链路；以及(d)利用从基于地面单元接收到的数据更新存储在交通工具中的数据。

在此描述的实施例提供一种使交通工具宽带能与数据网络通信的集成的BPL调制解调器和电感耦合器。相对于已知的用于基于机场的飞行器通信的通信方法和系统，上述实施例提供更小更轻的BPL调制解调器和电感耦合器，从而BPL通信成本降低，而效率增加。集成的BPL调制解调器和电感耦合器可以安装到新的电力系统中或被改装到现有电力系统中。此外，集成的BPL调制解调器和电感耦合器作为单一组件，使安装更容易且降低了安装期间潜在的损坏。虽然全文使用飞行器作为例子，但是可以想到的其他交通工具(诸如电动的和/或海上交通工具)也可以与此处所描述的方法和系统连用。

本领域技术人员应该理解的是信息和信号可以用任何各种不同的技术和方法表示(例如，数据、指令、命令、信息、信号、位、符号，而线性调频脉冲可以由电压、电流、电磁波、电磁场或粒子、光场或粒子或它们的组合表示)。同样地，在此描述的各种说明性逻辑块、模块、电路、和算法步骤可以根据应用和功能均被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的结合。此外，在此描述的各种逻辑块、模块、和电路可以利用通用处理器(例如，微处理器、常规处理器、控制器、微控制器、状态机或计算设备的组合)、数字信号处理器(“DSP”)、专用集成电路(“ASIC”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)或其他可编程逻辑期间、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或设计用于执行本文所描述的功能的它们的任何组合来实现或执行。类似地，在此描述的方法和过程的步骤可以直接在硬件、处理器执行的软件模块、或它门的组合中体现。软件模块可以常驻在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动硬盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。虽然本发明的优选实施例已经被详细描述，但是本领域技术人员应该理解的是在不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可以对其做各种修改。

诸如在此描述的，包括机载和机外BPL调制解调器的控制器、计算设备、或计算机可以包括至少一个或更多个处理器或处理单元和系统存储器。控制器通常也包括至少一些形式的计算机可读介质。通过例子的方式，但不限于，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可以包括在能够存储信息的任何方法和技术中实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据。通信介质通常体现为计算机可读指令、数据结构、程序模块、或调制数据信号(诸如载波或其它传传输机制)中的其他数据，并包括任何信息传送介质。本领域技术人员应该熟悉调制数据信号，其一个或更多个特征如信号中编码信息的方式设置或改变。上述的任何组合也都包含在计算机可读介质的范围内。

此外，本发明包括根据以下实施例的实施例：

实施例1.一种用于在飞行器和基于地面网络之间通信的系统，所述系统包括：

飞行器；以及

通信地耦合到所述飞行器的基于地面电力车，所述基于地面电力车包括：

经配置以通过电力线提供数据给所述飞行器的集成的电力线宽带(BPL)模块和电感耦合器；以及

经配置以在所述电力车和基于地面网络之间通信的通信设备。

实施例2.根据实施例1所述的系统，其中所述集成的BPL模块和电感耦合器耦合到电源。

实施例3.根据实施例2所述的系统，其中所述电源包括远程电源。

实施例4.根据实施例2所述的系统，其中所述电源包括所述飞行器的直流(DC)母线。

实施例5.根据实施例2所述的系统，其中所述电源包括利用以态网供电技术的所述飞行器的以太网接口。

本说明书使用各种实例公开各种实施例（包括最佳模式），使本领域任何技术人员能够实现这些实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何组合方法。本发明的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等效结构元件，则这些实例仍然在所要求保护的范围内。

Claims

1.一种用于在飞行器(102)和基于地面单元(304)之间通信数据的方法，所述方法包括：

将电力线宽带模块，即BPL模块和电感耦合器(314)集成到所述基于地面单元(304)；

将所述飞行器(102)通信地耦合到所述基于地面单元(304)；

当给所述飞行器(102)提供电力时，初始化所述飞行器(102)和所述基于地面单元(304)之间的电力线宽带链路，即BPL链路；以及

利用从所述基于地面单元(304)接收到的数据更新存储在所述飞行器(102)中的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括配置集成的BPL模块和电感耦合器(314)，以经由电力线(306)提供数据给所述飞行器(102)。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用电源(500)给所述集成的电力线宽带模块和电感耦合器(314)供电。

4.根据权利要求3所述的方法，其中给所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)供电包括使用远程电源(328)给所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)供电。

5.根据权利要求3所述的方法，其中给所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)供电包括使用所述飞行器(102)的直流母线(330)给所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)供电。

6.根据权利要求3所述的方法，其中给所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)供电包括使用利用以太网供电技术的所述飞行器(102)的以太网接口(325)给所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)供电。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述飞行器(102)通信地耦合到所述基于地面单元(304)进一步包括将所述飞行器(102)无线地耦合到所述基于地面单元(304)。

8.根据权利要求1所述的方法，其中更新数据进一步包括使用以

后可以被访问的缓存页面内容更新数据。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述基于地面单元通信地耦合到基于地面网络(302)。

10.一种经配置以将数据传输到飞行器(102)的基于地面的电力车(304)，所述电力车(304)包括：

经配置以经由电力线(306)提供数据给所述飞行器(102)的集成的电力线宽带模块和电感耦合器(314)，即集成的BPL模块和电感耦合器；和

经配置以在所述电力车(304)和基于地面网络(302)之间通信的通信设备(320)。

11.根据权利要求10所述的基于地面电力车(304)，其中所述集成的BPL模块和电感耦合器(314)耦合到电源(500)。

12.根据权利要求11所述的基于地面电力车(304)，其中所述电源(500)包括远程电源(328)。

13.根据权利要求11所述的基于地面电力车(304)，其中所述电源(500)包括所述飞行器(102)的直流母线(330)。

14.根据权利要求11所述的基于地面电力车(304)，其中所述电源(500)包括所述飞行器(102)的利用以太网供电技术的以太网接口(325)。

15.根据权利要求10所述的基于地面电力车(304)，其中所述电力车(304)经配置以经由所述电力线(306)提供400Hz电力给所述飞行器(102)。