CN104115087B - 航空电子网关接口、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于FAA认证航空电子装置的系统和方法，以在飞行之前、期间和之后与未认证移动电信装置安全地接口连接。传送到认证装置的数据不影响认证装置的功能，除非且直到用户确认和/或确定认证装置上的数据。于是，维持了认证装置的完整性。

Description

航空电子网关接口、系统和方法
交叉引用
本申请依据2011年7月22日提交的共同未决美国临时专利申请No.61/510,800以及2012年7月21日提交的共同未决美国临时专利申请No.61/674,340要求享有优先权，在此通过引用将其完整公开并入本文。
技术领域
本发明的总体构思涉及用于航空电子装置的网关接口系统和方法。更具体而言，本发明构思涉及在FAA认证和未认证装置、系统和设备之间接口通信的方法和系统。
背景技术
美国联邦航空局（“FAA”）通过规范建立了航空电子装置、系统和设备必须要满足的一些最低标准和要求，尤其是在航空电子装置对飞行安全必要或关键时必须要满足的一些最低标准和要求。例如，FAR23.1311(b)是要求驾驶员座舱中冗余备份仪器等的规范要求。如整个本说明书中使用的，“FAA认证装置”可以包括符合FAA规范且被批准用于飞行的任何航空电子装置、系统和设备。可以经由技术标准规范（TSO）、型号合格证（TC）、追加型号合格证（STC）或其他类似过程和流程来担保批准。FAA认证装置的范例包括（但不限于）多功能飞行显示器（“MFD”），例如可以从ASPEN AVIONICS得到的进化飞行显示器（“EFD”）、可以从HONEYWELL BENDIX/KING获得的KSN770、以及可从GARMIN获得的GNS430/530。
第三方软件开发者已经开发了并且预计会继续开发更新的软件应用（也称为“app”）用于未认证装置，以提高飞行体验。已经针对各种移动操作系统，例如APPLE iOS、ANDROID、BLACKBERRY等开发出可由飞行员用于提高方便性和效率的应用。如整个本说明书中使用的，“未认证装置”可以包括任何移动电子通信装置。未认证装置的范例包括（但不限于）蜂窝电话、智能电话、BLACKBERRY移动通信装置、IPAD、IPOD、IPHONE、膝上计算机、平板PC和类似的移动计算平台。实际上，未认证移动装置和很多软件应用已经相当流行，近来非常普遍。
FAA严格规范飞行系统的互连性，以确保飞行安全的某些最低标准。令人遗憾的是，因为大多数流行的移动通信装置是未认证装置，所以装置及其方便的软件应用无法直接与FAA认证装置直接接口相连而不影响FAA认证装置的完整性、可靠性和认证。
移动装置已经使飞行员如何获得和使用数据发生了革命。由于在这些移动装置和安装的航空电子件之间没有数据链路，所以它们在驾驶员座舱中的使用受到缺乏与机载系统集成的限制。可从ASPEN AVIONICS获得的进化飞行显示器（“EFD”）产品或其他类似装置，例如多功能显示器（MFD）和主要飞行显示器（PFD），可以与来自多家厂商的大量新式和旧式航空电子产品协作，使得它们成为认证飞行数据的天然网关。当前，需要未认证移动计算装置在飞行期间直接与FAA认证的装置进行无线接口连接，但市场上没有这样的装置。需要的是在手持式装置和飞行器的认证航空电子件之间的无线网桥，以提高飞行员对数据的访问能力和移动装置的实用性。
发明内容
本发明的总体构思提供了一种平台（网关或接口），以支持在未认证装置和FAA认证装置之间的双向通信。本发明总体构思的一个目的是无缝地集成未认证装置与FAA认证航空电子装置，而不干扰FAA认证装置和系统的功能或以其他方式影响其完整性。本发明总体构思的另一个目的是为驾驶员座舱之内的未认证装置提供无线连接（例如移动热点）。本发明总体构思的另一个目的是提供一种电子通信接口系统，其足够健壮从而能够被终端用户高度定制，而且大致与众多FAA认证和未认证装置和系统兼容，无论是当前使用的或尚待开发的。
在优选实施例中，该网关与FAA认证装置接口连接，不会干扰FAA认证装置的任何功能。硬件接口的优选实施例包括预定规范，而软件接口包括一组应用编程接口（“API”）规则和规范，其在未认证终端以及FAA认证终端都指导与网关的交互。为了简化硬件和软件接口设计，只要有可能就会遵循标准化协议和规则。尽可能地避免使用应用特有的标准或格式。
在优选实施例中，该网关利用硬件部件和软件部件支持在FAA认证装置和未认证装置之间的通信。如果经由网关向FAA认证装置发送可能影响FAA认证装置的任何功能的指令，除非且直到用户经由FAA认证装置确认且确定该指令，否则指令不会在FAA认证装置上生效。指令的确定可以确保用户确认的数据或指令被验证利用FAA认证装置而准确地接收并且将该验证的状态通知用户。通过这种方式，如果没有来自FAA在认证装置的确定或确认，就没有未认证装置或网关的活动能够干扰FAA认证装置的功能。在一些实施例中，由FAA认证作为硬件部件的网关不会干扰关键系统。与需要确认/确定的网关相关联的软件代码同样被FAA认证为不干扰关键系统。
在优选实施例中，硬件被装入小盒子中，小盒子被盲装于飞行器中，作为与其集成在一起的未认证装置和FAA认证装置分离的独立部件。富有特征的硬件部件包含无线、蓝牙和USB连接选项以及闪速存储器存储。它还包括市售技术，例如标准协议端口和通信插槽，将允许其他第三方公司在需要时与外围硬件接口连接，以增强其自己应用的实用性。要认识到，在其他实施例中，本发明的网关将是集成到FAA认证装置（例如可从ASPEN AVIONICS获得的EFD）中的硬件和/或软件部件。
未认证装置上的应用允许用户经由网关与飞行器的FAA认证装置接口连接。这些应用中的一些允许用户在其未认证装置上上载和/或修改飞行计划数据，然后经由网关将这种数据与飞行器的导航和其他FAA认证装置同步。这些应用中的一些允许用户经由网关管理飞行器飞行日志、维修记录和/或关于其未认证装置的操作性统计数据。
在优选实施例中，网关为未认证装置提供无线电信连接。例如，经由WiFi网络（例如802.11a/b/g/n）、3G/4G移动电信网络、铱卫星电信网络、蓝牙等提供无线连接。在一些实施例中，网关向未认证装置提供有线连接。例如，经由USB、以太网等提供有线连接。
以上和其他目的是为了例示本发明的总体构思，并不是要进行限制。在研究本说明书和构成其部分的附图时，本发明很多可能的实施例可以被提出并将变得显而易见。可以独立于其他特征和子组合采用各种特征和子组合。结合附图，从以下描述将明了本发明的其他目的和优点，其中通过例示和范例阐述了本发明的实施例及其各种特征。
附图说明
结合附图，从实施例的以下描述，本发明总体构思的这些和/或其他方面和效用将变得显而易见并更容易理解。为了例示的目的，在附图中示出了当前优选的本发明总体构思的形式；不过，要理解的是，本发明的总体构思不限于图示的精确布置和手段。在附图中：
图1是总发明构思的示范性实施例，其中在与网关无线通信的未认证装置上操作移动应用，未认证装置然后与FAA认证装置（例如多功能飞行显示器（经由以太网）和/或导航设备（经由ARINC429或RS232））进行硬线通信。
图2是由本发明总体构思的网关实现的采用未认证装置的端到端飞行体验。
图3是本发明总体构思的示范性实施例，其中在飞行器的驾驶员座舱中使用网关允许飞行员协调在飞行前后在未认证装置上执行的任务与飞行期间在未认证且与FAA认证装置接口连接的装置上执行的任务。
图4是图3中所示网关的详细视图。
图5是本发明总体构思的网关的另一示范性实施例。
图6是具有单一以太网端口的本发明总体构思的网关的实施例。
图7是本发明总体构思的网关的以太网连接选项的详细视图，其中向网关增加交换机以提供额外的以太网端口。
图8是配置成包括三个以太网端口的本发明总体构思的网关实施例。
图9为示出了飞行计划软件应用如何在未认证装置和FAA认证装置之间经由本发明总体构思的网关进行接口连接的流程图。
图10为示出了飞行计划服务应用如何在本发明总体构思的网关上工作的流程图。
图11为示出了飞行控制/无线电调谐软件应用如何在未认证装置和FAA认证装置之间经由本发明总体构思的网关进行接口连接的流程图。
图12为示出了无线电调谐软件服务应用如何在本发明总体构思的网关上工作的流程图。
图13为示出了飞行日志软件应用如何在未认证装置和FAA认证装置之间经由本发明总体构思的网关进行接口连接的流程图。
图14为示出了在本发明总体构思的系统中在未认证移动计算装置和无线网关之间通信的安全存取协议的一个示范性实施例的流程图。
图15示出了本发明总体构思的系统的示范性实施例。
具体实施方式
本发明的这一总体构思提供了一种电子网关接口模块，其被设计成在驾驶员座舱航空电子件和移动装置之间（即在FAA认证装置和未认证装置之间）提供电信连接。在2012年7月21日提交的共同未决的美国临时专利申请No.61/674,340中详细描述了本发明总体构思的一个范例，在此通过引用将其完整公开并入本文。
参考图1，网关提供通往FAA认证装置的硬线电信链路，例如经由以太网接口的ASPEN的EFD，或经由ARINC429（RS-232）连接的导航系统。网关还提供通往诸如移动电话、平板计算机、电子笔记本、膝上计算机或类似装置的未认证装置的电信链路。在图1中，网关提供经由WiFi（IEEE802.11a/b/g/n）通往未认证装置的无线链路。网关充当无线接入点，提供无线移动装置和航空电子设备之间的连接点。在一些实施例中，网关利用标准安全协议和/或安全认证程序，其被开发用于保护无线计算机网络，例如WPA、WPA2、WEP等。网关可以是独立的装置或是包括在FAA认证装置中使用的软件的该FAA认证装置的一部分，以提供本文定义的网关功能。
该网关被设计成利用预定义的应用编程接口（“API”）工作。第三方软件开发者使用API规范开发用于移动装置（即未认证装置）的应用，其访问数据并在连接到网关上的航空电子设备（即FAA认证装置）上工作。例如，但并非限制，如果网关连接到ASPEN的EFD上，则可以经由EFD访问导航和通信装置数据。在替代范例中，多个FAA认证装置连接到网关并经由该网关对其进行访问。用于确认、确定和验证的方法不限于存在于ASPEN的EFD中。可以包括方法、硬件和/或软件作为任何FAA认证装置的一部分，作为FAA认证的接口工作。
在结合第三方未认证装置和现有但尚待开发的第三方软件应用使用时，该网关允许用户使端到端飞行体验合理化。利用该网关，用户能够更有效率地协调和同步飞行前后在地面所做的工作。该网关允许用户使用飞行所需的、且在飞行期间收集的、并可以在飞行之间分析的信息。参考图2，在飞行之前，飞行员使用未认证装置完成任务，例如检查最新的天气进展、计划飞行、最终落实飞行路线、提交并获得飞行许可、准备并更新航空图和飞行数据库、计划目的地后勤、通知即将到来的其他航班、确定飞行员和飞行器适航性、确定飞行器可用性以及计划乘客的舒适性。参考图2，在飞行期间，飞行员使用未认证装置经由网关与FAA认证装置接口连接，以完成任务，例如加载飞行计划和飞行许可到航空电子系统，调谐无线电设备并与其他人通信，复查并执行飞行流程、管理航空图和飞行数据库、监测燃油和发动机工作、避开恶劣天气、地形和障碍、执行检查单、报告并跟踪位置、与地面人员通信以及使乘客保持舒适。参考图2，在飞行之后，飞行员使用未认证装置完成任务，例如，关闭飞行计划、飞行日志输入、通知他人到达、安排地面运输、复查飞行和汇报以及报告任何事故。参考图2，在飞行之间，飞行员使用未认证装置和从航空电子装置收集到的信息来完成任务，例如复查飞行趋势、分享经验、分析数据、维护飞行器、维护和提高技能、维持飞行员状态以及鉴定技术指导。
在一些实施例中，本发明的总构思还包括安全密钥特征。安全密钥特征在使用网关时为订阅布置提供了选项。如果用户取消了订阅，那么禁用该用户的具体安全密钥，且该用户不再能够访问该网关。在一些实施例中，安全密钥特征是每个应用特有的（例如，针对具体应用向应用开发者发出安全密钥）。在其他实施例中，安全密钥特征是每个用户特有的（例如，无论移动装置使用什么应用，都为每个移动装置发出唯一的安全密钥）。如果应用开发者创建了以某种方式损害或不当地干扰网关或FAA认证装置的应用，则禁用相关的安全密钥，出问题的应用和/或用户不能够再与网关接口连接。于是，即使开发者在线发布了盗版应用，由于这一安全密钥特征的原因，它也不能为任何用户工作。
参考图3，本发明总体构思实施例的网关安装在飞行器的驾驶员座舱中并与FAA认证装置接口连接。该网关提供飞行器驾驶员座舱之内的无线接入点，使得未认证装置能够访问飞行器的FAA认证装置并与之通信。替代地或此外，该网关为未认证装置提供有线（例如USB）连接。飞行员在飞行之前、飞行之后和飞行之间在未认证装置上执行特定任务。在飞行期间，飞行员使用未认证装置访问与网关接口连接的FAA认证装置的信息和功能。
例如，并非加以限制，在优选实施例中，网关符合DO-160E环境条件要求。在本范例中，网关满足非干扰模式下的要求。该网关将不会干扰航空电子设备，但可能对于来自其他装置的干扰敏感。该网关未被认证为关键装置。该网关是非必要、非关键的硬件和软件部件，不应给飞行器导致干扰，但其功能可能被噪声或环境条件降低。本领域的技术人员将认识到，其他配置和替代实施例同样可行，其中软件和/或硬件都由FAA充分认证。
参考图4，提供了图3的网关的详细视图。如图4中所示，该网关包括通信模块，其提供飞行器中的电信连接。如图4中所示，飞行器中的电信连接是WiFi、3G/4G蜂窝、铱卫星或USB。该网关连接到电源。电源可以在网关之内独立（例如由电池操作），连接到任何飞行器电源系统（包括FAA认证装置）或两者兼有（一个或另一个具有备份，实现冗余）。网关包括处理器和存储器存储装置，具有任选的额外外部存储器接口（例如，存储卡）。
根据图4，网关包括几个可用的接口选项，用于连接到FAA认证装置。根据图4，网关经由以太网连接直接连接到ASPEN的EFD多功能飞行显示器或其他类似装置。根据图4，其他FAA认证装置连接到EFD或其他类似装置，从而可以经由网关-EFD（或其他类似装置）连接对其进行访问。根据图4，一些额外的FAA认证装置，例如通信和导航装置，任选地经由以太网、ARINC429（RS232）或其他介质接口直接连接到网关。
在优选实施例中，该网关模块基于PARROT FC6100处理平台。FC6100提供系统处理器和几个按键电互连，包括无线接口（WiFi和蓝牙）。由设计成向FC6100供电的定制母板、接口连接到其他模块的连接器和用于蓝牙和WiFi无线电设备的外部天线作为FC6100的主机。图5示出了网关硬件的方框图。任选项目不需要支持基本功能，但会提供更灵活的硬件方案，允许应用将来成长。
参考图5，通过举例而非限制方式提供了本发明总体构思的网关的优选示范性实施例。根据图5中所示的范例，该网关包括PARROT FC6100处理器芯片。根据图5中所示的范例，该网关包括MARVELL射频集成电路。根据图4，该网关包括电源以向处理器、USB连接和以太网连接供电。根据图5，该网关包括用于USB、SPI（SR232）、用于iPOD/iPHONE端口的APPLEI2C芯片、音频端口（输入线：2话筒和2立体声/输出线：音频面板）、数字音频端口、外部存储器卡槽（SD x2）、视觉显示器（LCD/触摸屏）和摄像机（红外和/或可见摄像机）的连接。根据图5，两个USB端口之一利用USB集线器连接到以太网适配器，以提供多个以太网连接端口和额外的USB端口。这些多个以太网端口连接到ASPEN的EFD和/或其他FAA认证装置。额外的USB端口用于软件更新、iPOD/iPAD接口、额外的外部存储器装置、数字媒体播放机、3G/4G蜂窝网络和/或铱卫星电话连接。根据图5，网关经由WiFi和/或蓝牙向无线网络提供接入点。
在优选实施例中，该网关包括两个SD卡槽，用于内部数据存储。主要卡的目的是存储Android OS、用户应用和应用数据。辅助卡的目的是存储应用数据、飞行日志、数据记录器、信息和娱乐媒体。在所述优选实施例中，该网关包括通往标准航空电子音频面板的连接。这个特征用于支持多媒体应用。网关从连接的移动装置、本地SD卡或从蓝牙连接的装置输送媒体流。此外，麦克风输入用于语音控制的功能（即，语音识别）。在优选实施例中，网关包括ARINC429接口，以允许在没有ASPEN EFD的飞行器上安装网关，允许网关与旧式航空电子设备直接接口连接，旧式航空电子设备例如是飞行数据、惯性、导航、飞行控制或其他类似飞行器计算系统。
图6示出了具有单一以太网端口的本发明总体构思的网关的实施例。图7示出了本发明总体构思的网关的以太网连接选项的详细视图，其中向网关增加交换机以提供额外的以太网端口。图8示出了配置成包括三个以太网端口的本发明总体构思的网关实施例。
例如但并非作为限制，EFD或其他类似装置包括多个屏幕配置，它们是认证的屏幕（在认证装置上，以认证格式显示认证的数据）。在本范例中，EFD或其他类似装置还包括额外的未认证屏幕。未认证屏幕显示来自未认证装置的应用的信息。额外的未认证屏幕是未经认证的。它包括未认证的控制以控制未认证的显示器。本领域的技术人员将认识到，这仅仅是一个范例，还有很多其他范例。
为未认证装置开发的软件应用是常见的。通过经由本发明总体构思的网关与FAA认证装置直接接口连接，已经开发了很多软件应用来增强飞行体验。这里提供了软件应用的几个范例，不过，应当认识到，很多其他软件应用也将受益于与网关的接口连接。
在网关上运行的大部分应用自身充当着Android服务。服务是执行后台操作且没有用户界面的应用部件。服务提供在未认证装置和FAA认证装置之间传输数据所需的功能。
范例1：飞行计划应用
飞行计划应用允许飞行员在运行于未认证装置上的应用上执行标准的飞行计划活动。在将未认证装置连接到网关时，飞行计划将与连接的导航装置（即FAA认证的）同步。如果飞行员希望做出进一步更新，那么他或她直接在导航装置（FAA认证的）上或通过移动应用（未认证的）这样做。在移动应用和导航单元之间通过网关实时地连续同步所有变化。
参考图9，提供了示出飞行计划软件应用如何在未认证装置和FAA认证装置之间经由本发明总体构思的网关进行接口连接的流程图。根据图9，飞行员在移动的未认证装置上创建或更新飞行计划。将未认证装置连接到网关。优选地，未认证装置经由WiFi或蓝牙无线地连接到网关，不过，硬线USB连接或其他连接也是可能的。根据图9，软件应用向网关发送请求，指明新的（或更新的）飞行计划（这可以由软件应用自动发起或由来自飞行员的输入人工发起）。网关上的软件/固件应用（或服务）处理来自未认证装置的计划更新请求并将请求转发到FAA认证装置（例如，ASPEN的EFD或其他类似装置）。根据图9，FAA认证装置（例如ASPEN的EFD或其他类似装置）从网关接收新的或更新的飞行计划。在发生任何变化之前，FAA认证装置请求用户确认和确定。仅仅在FAA认证装置上接收到认证之后，才利用新的或更新的飞行计划更新导航系统。
根据图9，在飞行员认证EFD或其他类似装置上的变化之后，利用新的或更新的飞行计划来更新导航系统。利用计划变化和适当的标记更新EFD或其他类似装置，并设置指示符。EFD或其他类似装置向网关提供飞行计划更新。网关处理来自EFD或其他类似装置的飞行计划更新，并与移动应用通信以更新未认证装置上的飞行计划。通过这种方式，在飞行前和飞行期间在未认证装置和FAA认证装置上都同步飞行计划。
FAA认证装置上的认证步骤维持了FAA认证设备的认证状态。未认证装置不会干扰任何FAA认证装置。不允许未认证装置对任何FAA认证装置做出任何变化或调节，除了呈现要由飞行员预览并操作的数据之外。在FAA认证装置上的认证允许对FAA认证装置的信息或功能进行变化，而不是从任何未认证装置直接接收到的任何东西。要认识到，在本发明构思的各实施例中，信息/数据将以各种方式从未认证装置（例如iPad）流向FAA认证的装置（例如EFD或其他类似装置）。在一些实施例中，信息/数据被从未认证装置上载到网关，并存储在网关中的存储器装置中，直到飞行员认证该请求。在那时，在做出/完成认证时，从网关向FAA认证装置中上载信息。在一些实施例中，在任何或所有FAA认证装置上保持信息的多份拷贝，周期性地将未认证装置和网关一起“同步”以保持所有拷贝都是当前的。在其他实施例中，来自未认证装置的信息/数据存储于网关上，并且从网关认证后向FAA认证装置以增量方式释放数据的小分组，因为FAA认证装置需要这样的数据。还要进一步认识到，在本发明构思的一些实施例中，网关（或网关上的软件应用/服务）向FAA认证装置推送对认证的请求。在其他实施例中，网关向FAA认证装置推送信息/数据，在接收到这样的新信息/数据时，FAA认证装置在接受所述数据之前产生对认证的请求。要认识到，在FAA认证装置产生对认证的请求的这种实施例中，可以在FAA认证装置中的暂时存储单元中存储新的信息/数据，直到完成认证。
在网关上，飞行计划器服务将便于在导航单元和移动应用之间协调飞行计划。网关将充当导航飞行计划的管道。这种服务将非常像网络服务器，对来自移动应用的客户端拉取请求做出响应。请求将采取两种形式，对当前导航飞行计划的请求和对新飞行计划伴随的导航飞行计划更新的请求。如有必要，网关服务从用于与移动应用通信的格式转换成EFD格式。飞行计划器服务必须要在向EFD/导航单元发送之前检验新飞行计划的完整性。网关可以轮询EFD和高速缓存结果以考虑到对移动应用请求的及时响应。参考图10，示出了表示网关飞行计划器服务如何工作的流程图。
范例2：飞行控制应用
飞行控制应用提供对通信设备的控制。这种功能还可以任选地与飞行计划应用组合，但优选是独立的。飞行控制应用允许飞行员经由网关将无线电设备调谐到适当频率。
参考图11，示出了表示本发明构思一个实施例的飞行控制/无线电调谐软件应用如何在未认证装置和FAA认证装置之间经由本发明总体构思的网关进行接口连接的流程图。根据图11，飞行员利用未认证装置上的软件应用调谐或选择无线电频率（这可以在未认证装置上实时地实现，或者可替代地，可以在飞行员在未认证装置上进行起飞前计划期间预定，然后由软件应用基于位置或某种其他预定飞行状态标准自动发起）。该应用将未认证装置连接到网关以请求无线电频率的改变。网关处理无线电频率调谐器的变更请求，并连接到EFD或其他类似装置（FAA认证装置）。EFD或其他类似装置接收无线电频率调谐器更改请求，并经由FAA认证装置（例如EFD或其他类似装置）请求用户认证。仅在飞行员确定EFD或其他类似装置上的无线电调谐器频率变化之后，才将无线电频率改变为新的频率。在一些实施例中，网关然后直接与无线电设备通信，以改变频率。EFD或其他类似装置向网关提供更新，网关更新未认证装置。在其他实施例中，EFD或其他类似装置与无线电设备（EFD的“下游”装置）通信以改变频率。在备选实施例中，取代向EFD或其他类似装置发送改变请求以让用户认证，网关向无线电设备的“备用”频率控制推送选定的无线电频率，由飞行员/用户通过选择/操作无线电用户界面上激活备用频率的控制来激活（或者，从更宽意义上讲，“认证”）它。
在网关上，将通过飞行控制服务来访问导航和通信无线电频率。移动应用将提供接口，用于选择无线电频率。该应用将向网关发出无线电频率改变请求，网关将接着向EFD或其他类似装置发送具有无线电调谐消息的分组。EFD或其他类似装置将通过ARINC429或RS-232串行总线来命令导航无线电设备。网关将对应用做出响应，指明EFD或其他类似装置完成了请求。例如但并非作为限制，该应用还能够从导航无线电单元查询当前活动的无线电频率。参考图12，提供了示出无线电调谐软件服务应用如何在本发明总体构思的网关上工作的流程图。
本领域的技术人员将认识到，这仅仅是可以如何实施飞行控制应用的一个范例。在其他实施例中，不通过EFD或其他类似装置进行认证实现无线电调谐。相反，自动将频率推送到无线电导航/通信设备的“备用”窗口。飞行员通过将无线电设备上的频率从“备用”激活到“活动”来认证频率。本领域的技术人员将容易认识到有很多其他实施例可用。
范例3：飞行员的航行日记应用
参考图13，提供了示出飞行日志软件应用如何在未认证装置和FAA认证装置之间经由本发明总体构思的网关进行接口连接的流程图。根据图13，飞行员通过未认证装置上的软件应用开始日志记录（这可以在未认证装置上实时进行，或者可替代地，可以在飞行员在未认证装置上进行起飞前计划期间预定，然后由软件应用基于位置或某种其他预定飞行状态标准自动发起）。日志应用记录飞行员飞行时数和飞行器性能数据。该应用向网关发送请求以发起日志记录。网关处理该请求并从EFD或其他类似装置请求飞行器和/或发动机状态。EFD或其他类似装置接收请求并从飞行员处寻求关于EFD（FAA认证装置）的确定。仅在接收到关于EFD的飞行员确认之后，EFD才向网关提供飞行器和/或发动机状态（或要记录的其他信息）。网关在外部储存器卡上存储日志信息或将其转发到未认证装置上存储。
在一些实施例中，该方法包括利用本发明实施例的网关装置的移动网络服务器实施客户端认证协议的方法。参考图14，该方法允许利用没有其自己的因特网连接的网关的移动网络服务器进行客户端证实。该系统由三个计算节点构成：a）许可服务器，其向客户端装置发出许可密钥；b）客户端装置（移动计算装置，平板计算机，智能电话等），其访问移动服务器之内的数据资源；以及c）移动网络服务器，其对客户端对数据的请求进行证实并服务。移动网络服务器无需访问证书机构即可证实客户端。
移动网络服务器是网关的部件，其连接到FAA认证装置。在优选实施例中，网关和FAA认证装置之间的连接是硬连线以太网连接；不过要认识到，其他实施例利用无线连接。在优选实施例中，客户端装置（或多个装置）经由无线连接而连接到移动服务器。虽然如此，但要认识到，其他实施例利用有线连接。
在一些实施例中，如果移动服务器未证实客户端装置，则移动网络服务器阻止客户端装置（例如未认证的移动计算装置）访问网关的任何功能。在其他实施例中，仅阻止未证实的移动装置访问移动服务器的数据资源，例如与连接到网关的FAA认证装置通信（即从其访问数据、读取，向其写入和/或发送）和/或访问存储于FAA认证装置上或可以由网关从其访问的或与其相关的任何数据，否则允许其访问与移动服务和/或FAA认证装置独立的网关的功能。例如，在一个实施例中，准许未经证实的客户端装置与其他未证实移动装置（例如在典型的计算机网络中）和/或与连接到网关的因特网连接（如果网关是这样连接的）联网（假设该装置已经通过任何其他安全协议被证实，可连接到网关，例如WPA或WPA2SSID以及口令，如果网络连接是无线连接的话）。通过这种方式，该网关可以充当未证实移动装置（例如由飞行器乘客使用的那些）和娱乐或其他非FAA认证数据资源之间的网络路由器，同时充当已证实的未认证装置和FAA认证装置/资源之间双向通信的平台。
参考图14，该方法包括为与所述FAA认证装置可操作数据连接的移动服务器产生加密的许可密钥。针对每个移动服务器装置产生加密的许可密钥。该密钥是移动服务器装置特有的某物（序列号、MAC地址等）的散列。用于产生密钥的算法能够保持为网关制造商专用，不必与公众共享。用于产生许可密钥的算法仅仅被移动服务器（即，存储于移动服务器的存储器中）和许可服务器所知。客户端装置不对密钥进行解密。用于对密钥解密的算法不保存在客户端装置应用代码之内，防止算法被从二进制做反向工程。
许可密钥存放于许可服务器上。客户端装置连接到许可服务器（经由因特网连接或其他适当的数据连接），并在向许可服务器提供证实证书（帐号信息、SN、MAC地址等，来自购买的移动装置服务器文档）之后，从许可服务器下载密钥。客户端装置上的客户端应用下载密钥并将其存储在移动装置上的高速缓存中。客户端装置和许可服务器之间的连接被利用SSL或另一适当方法加密以保持密钥的完整性。客户端装置建立与移动服务器的连接，并请求访问特定目标的数据资源。随着每个请求发出许可密钥或针对每次会话对其进行高速缓存。利用SSL或另一种方法对网络会话加密，以在从客户端向移动服务器传递许可密钥时保持它的完整性。如果网络连接是无线的，则对该通道加密。移动服务器在授权访问之前对密钥解密并验证。
在一些实施例中，本发明的总体构思提供了一种用于在驾驶员座舱航空电子件和移动装置之间（即FAA认证装置和未认证装置之间）发送和接收飞行器数据通信的系统。参考图15，该系统包括提供AHRS、ADC、导航、通信或飞行计划数据的FAA认证装置。该FAA认证装置被配置成限制从未认证装置接收数据，使得未认证装置不会干扰FAA认证装置的正常工作。该系统还至少包括一个配置成发送和接收数据的未认证移动计算装置。
该系统包括显示器，其被配置成显示旨在由FAA认证装置从未认证移动计算装置接收的数据。显示器是一件硬件，其允许用户输入作为确定，使得飞行员能够在向FAA认证装置加载目标数据之前接受或拒绝目标数据。如果接受目标数据，那么允许目标数据改变FAA认证装置的信息或功能。不过，如果不接受目标数据或如果由用户拒绝目标数据，那么不允许目标数据改变任何FAA认证装置的信息或功能。这一显示器硬件安装于多功能显示器上，例如ASPEN进化备份显示器（Evolution Backup Display）或任何其他类似装置。
参考图15，有时将显示器称为便笺硬件（scratchpad hardware）。能够显示文本信息（以图形方式显示有用选项）并能够接受至少两个不同用户响应（“是”和“否”）的任何装置都能够用于这一功能。它需要支持的软件功能出于两个理由而故意最小。第一，它将给显示器（便签硬件）存储器和图形功能带来极低负担。第二，可以将网关用于多家航空电子显示器厂商，降低不兼容的风险。显示器仅需要从网关接受少量定义明确的输入，为用户显示它们（纯文本，或者如果能够的话，显示文本和适当图形），并向网关发回用户的“是”或“否”响应。
该系统包括FAA认证网关硬件装置。网关被配置成提供与未认证移动计算装置的安全数据通信连接。网关还被配置成提供与FAA认证装置的独立安全数据通信连接。在一些实施例中，网关被配置成提供数据过滤器或防火墙。在一些实施例中，安全数据通信连接的一个或多个是无线数据连接。在一些实施例中，安全数据通信连接的一个或多个是硬线数据连接。在一些实施例中，网关包括与因特网（即万维网）的安全数据通信连接。
网关硬件包括基本计算模块，包括RAM和闪速存储器，以及I/O。它包括充分的处理能力和存储器，以支持相对较大的计算负荷，同时具有很大备用容量供将来扩展。经由以太网、RS232、USB、ARINC和/或429支持I/O。其他接口包括蓝牙、蜂窝和铱。它支持通往未认证装置的安全Wi-Fi连接。
网关装置包括软件。它包括操作系统。在一些实施例中，操作系统是基于ANDROID的。网关还包括用于提供与FAA认证装置的安全数据通信连接的软件。它还包括用于提供与未认证移动计算装置的安全数据通信连接的软件。它还包括用于提供目标数据确定协议的软件。经由内部过滤器以及与显示器的交互，在用户确定/检验之后向FAA认证装置写入数据并从其读取数据，网关软件提供安全的外部和内部通信支持、防火墙服务、检验服务。网关软件提供向和从功能特有、能力驱动的“中性”数据格式的转换，以及对持久数据存储（PDS）或局域存储库的支持。
在一些实施例中，在位于网关本地或系统中别处的预定存储器存储装置中存储传感器数据，例如ADC、AHRS、OAT和/或导航器LAT/LONG。可以直接从连接到本发明网关的传感器获得传感器数据，或者可替代地可以由连接到FAA认证装置（其连接到网关）的传感器获得。预定存储器存储装置中存储的数据可用于由应用批量加载供将来分析，还可以由应用非实时地获得。在一些实施例中，因为iOS的非多重任务性质，该后一种情况尤其关键（例如，如果用户通过切换到另一应用而中止正在监测传感器流的应用，该监测应用需要能够在其被重新激活时“赶上”进度）。数据储存还以预定义通用格式维持当前和历史飞行计划数据，这种格式允许加载到目标导航器中，或者基于“能力”在兼容性不同的导航器之间交叉加载。
在本发明的一些实施例中，数据储存中的数据源自FAA认证装置，数据储存维持处于FAA认证装置上的数据拷贝。在其他实施例中，数据储存维持存储于FAA认证装置中的数据的矩阵、查找表格或指针，而无需实际拷贝数据。在其他实施例中，数据储存维持一些数据的拷贝以及指向FAA认证装置其他数据的查找表格/指针。通过这种方式，未认证移动计算装置能够访问甚至操纵数据储存中的数据，但如果不首先通过（如上所述）本发明目标数据确定协议接收适当授权，则不能操纵FAA认证装置上的数据。在一些实施例中，在利用未认证移动计算装置对数据做出改变时，网关装置的软件利用上文结合图15所述的便签硬件获得授权，以对FAA认证装置上存储的数据做出改变。
网关的存储器存储装置是位于已认证环境数据内部和/或外部的安全持久数据存储。在PDS位于已认证环境数据外部的实施例（例如在本发明的网关中）中，优选在向认证环境之内写入和/或在其中编辑数据之前，利用例如CRC代码对数据进行外部验证。在一些实施例中，存储器存储装置物理地包含于位于网关中的闪速存储器的一部分中。其可以被网关软件以及运行于连接的未认证装置内部的应用访问。要认识到，本发明的网关可以包括多个PDS和/或其他存储环境。例如，在一些实施例中，网关包括一个可以由运行于连接的未认证装置上的应用访问并可以被其编辑的PDS，以及另一个在FAA认证环境中并因此可以被FAA认证装置访问（用于向或从其接收、读取、写入和/或传输数据）的PDS。
存储器存储装置为若干功能服务。在一些实施例中，它存储安装（包括飞行器类型和登记号码）以及用户定义的配置数据。在安装时配置一个部分，而另一部分是用户可编辑的，并经由安全的口令控制的程序从未认证装置访问。用户配置包括多种项目，例如航线点的频率、姿势、ADC、OAT信息、发动机参数的采样频率、保持周期等。
在一些实施例中，存储器存储装置存储应用配置和状态数据。这允许将多个未认证装置与同一飞行器上的单一网关一起使用。这还允许人们在飞行期间从一个未认证装置迁移到另一个而不丢失密钥数据（例如，具有备份平板计算机）。在一些实施例中，它提供了应用能够存储其选择的任何信息的地方。这一存储器被分成两段--私有的和公共的。私有空间仅由所有应用访问。另一段可用于任何应用，无论是在发起的平板计算机上还是另一个上。这样实际上提供了应用之间的进程间通信信道。在一些实施例中，存储包括可扩展XML构造，以允许起源应用标记在公共区域中的数据。存在与这些公共空间相关联的数据注册表，因此应用能够查询它们可以用哪些公共空间数据。
在一些实施例中，存储器存储装置包括来自每个航班的航线点、姿态和发动机数据。这一信息可以由每个应用取回，但仅由FAA认证装置写入。
在一些实施例中，存储器存储装置包括以数字化形式输入的COM音频，在安装兼容音频面板时可用。在一些实施例中，它还包含从运行于网关中的语音识别引擎导出的消息的文本内容以及来自也运行于网关中的解析引擎的解析信息和消息分类标签。
在一些实施例中，存储器存储装置包括以诸如ARINC424格式存储的飞行计划，以允许进行飞行计划批准和互换。通过这样做，并标记活动的且识别加载进去哪个导航器，简化了与未认证装置应用的交互。此外，通过以“中性语言”存储飞行计划，解决了从“合成”飞行计划到基础定义的反向转换问题。在一些实施例中，在加载到导航器中时标记飞行计划以与库相关。
在一些实施例中，建立预定义的API，以向存储器存储装置连同适当的批准过滤器写入数据并从其读取数据，以确保仅从未认证装置应用接收经验证的正确数据存储在FAA认证环境中。
参考图15，网关包括通往FAA认证NAV/COM/GPS装置和其他航行器传感器的接口，在适当时候所述接口是双向接口，所述传感器例如是发动机传感器、姿态信息、ADC信息、OAT等。将此用于从传感器读取数据，在适当时候，向这些传感器写入数据。这样做的范例是向导航器写入飞行计划并调谐NAV和COM无线电设备。网关还包括一个或多个接口，以允许与音频面板交互。系统支持输入的COM传输的数字化加存储以及回放。在一些实施例中，在未认证装置上处理数字化、存储和/或回放。
本发明总体构思的示范性实施例和各种其他实施例被实现为计算机可读介质上（例如上述航空电子装置的固件上）的软件算法（例如计算机可读代码）。可以将本发明总体构思的各种其他实施例实现为计算机可读介质和/或计算机可读记录介质（下文统称为“计算机可读记录介质”）上的计算机可读代码。计算机可读记录介质可以包括适于存储之后可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的范例包括，但不限于只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置、以及载波（例如通过因特网的数据传输）。计算机可读记录介质也可以分布在网络耦合的计算机系统上，从而以分布式方式存储和执行计算机可读代码。本发明总体构思的各实施例也可以实现于硬件中或硬件和软件的组合中。
于是，尽管已经在附图中示出了本发明总体构思，并在上文中结合当前认为是本发明最实际且优选实施例的内容具体而详细地充分描述了本发明总体构思，但对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以对其做出很多修改而不脱离这里阐述的原理和概念，包括，但不限于，尺寸、材料、形状、形式、概念和工作方式、组装和使用的变化。
还要理解，以下权利要求意在覆盖这里所述的本发明的所有一般和具体特征，作为语言的问题，对本发明范围的所有表述都可以说落在其间。因此，本发明总体构思的适当范围应当仅由所附权利要求的最宽解释来确定，以便涵盖与图中所示和说明书所述那些相当的所有这样的修改以及所有关系。
最后，要认识到，所附摘要的目的是为了使美国专利商标局和不熟悉专利或法律术语或措辞的一般公众，尤其是科学家、工程师和本领域的从业者能够根据粗略的观察而迅速确定申请的技术公开的性质和实质。因此，摘要既不是要界定本发明或申请，也不是要以任何方式限制本发明的范围，本发明仅由权利要求度量。

Claims (11)

1.一种处理飞行器机载信息的方法，包括如下步骤：
提供安装于所述飞行器中的航空电子装置，其中所述航空电子装置是FAA认证装置；
将所述飞行器内的未认证装置可操作地连接到所述FAA认证装置；
产生关于所述未认证装置的未认证信息；
产生关于所述FAA认证装置的FAA认证信息；
从所述未认证装置向所述FAA认证装置发送和接收未认证信息的电子分组；
在所述FAA认证装置接收所述未认证信息之后，产生对于关于所述FAA认证装置的用户确认或确定的请求；以及
仅在完成对所述接收的未认证信息的所述用户确认或确定之后，允许基于所述接收的未认证信息来改变所述FAA认证装置的信息或功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其中由网关服务完成产生对于用户确认或确定的请求的所述步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中由所述FAA认证装置完成产生对于用户确认或确定的请求的所述步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中由所述FAA认证装置完成产生对于用户确认或确定的请求的所述步骤，并且其中通过网关完成从所述未认证装置向所述FAA认证装置发送和接收未认证信息的电子分组的所述步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中可操作地将未认证装置连接到所述FAA认证装置的所述步骤包括：
为与所述FAA认证装置具有可操作数据连接的移动服务器产生加密的许可密钥；
在许可服务器上保持所述许可密钥；
向所述许可服务器提供所述未认证装置的授权证书；
从所述许可服务器向所述未认证装置下载所述许可密钥；
在所述未认证装置上的高速缓存内存储所述许可密钥；
在所述移动服务器和所述未认证装置之间建立数据连接；
向所述移动服务器提供所述许可密钥用于验证；
请求由所述未认证装置访问经由与所述FAA认证装置具有可操作数据连接的所述移动服务器可用的一个或多个数据资源；以及
在授权未认证装置访问经由与所述FAA认证装置具有可操作数据连接的所述移动服务器可用的所述一个或多个数据资源之前，由所述移动服务器对所述许可密钥进行解密和验证。
6.一种显示飞行器机载信息的方法，包括如下步骤：
提供安装于所述飞行器中的航空电子装置，其中所述航空电子装置是FAA认证装置；
将所述飞行器内的未认证装置可操作地连接到所述FAA认证装置；
从所述未认证装置向所述FAA认证装置传送未认证信息；
利用所述FAA认证装置接收所述未认证信息；
从所述FAA认证装置向所述未认证装置传送信息；
在所述FAA认证装置接收所述未认证信息之后，产生对于关于所述FAA认证装置的用户确认或确定的请求；以及
仅在完成接收的未认证信息的所述用户确认或确定之后，允许基于所述接收的未认证信息来改变所述FAA认证装置的信息或功能。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述传送步骤是通过网关装置执行的。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括如下步骤：
在所述FAA认证装置接收所述未认证信息之后，产生对于关于所述FAA认证装置的用户确认或确定的请求；以及
仅在完成所述用户确认或确定之后，允许改变连接到所述FAA认证装置的第二FAA认证装置的信息或功能。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括如下步骤：
将所述航空电子装置连接到所述飞行器中安装的航空电子显示器，其中所述航空电子显示器是未认证的；以及
在所述航空电子显示器上显示从所述未认证装置传送的所述信息。
10.根据权利要求6所述的方法，其中将未认证装置可操作地连接到所述FAA认证装置的所述步骤包括：
为与所述FAA认证装置具有可操作数据连接的移动服务器产生加密的许可密钥；
在许可服务器上保持所述许可密钥；
向所述许可服务器提供所述未认证装置的授权证书；
从所述许可服务器向所述未认证装置下载所述许可密钥；
在所述未认证装置上的高速缓存内存储所述许可密钥；
在所述移动服务器和所述未认证装置之间建立数据连接；
向所述移动服务器提供所述许可密钥用于验证；
请求由所述未认证装置访问经由与所述FAA认证装置具有可操作数据连接的所述移动服务器可用的一个或多个数据资源；以及
在授权未认证装置访问经由与所述FAA认证装置具有可操作数据连接的所述移动服务器可用的所述一个或多个数据资源之前，由所述移动服务器对所述许可密钥进行解密和验证。
11.一种用于传送和接收飞行器数据通信的系统，所述系统包括：
安装在飞行器内的FAA认证装置，其提供航姿参考系统AHRS、大气数据计算机ADC或飞行计划数据中的一种或多种，并被配置成限制从未认证装置接收数据；
在所述飞行器内的配置成发送和接收数据的未认证移动计算装置；
显示器，其被配置成显示目标为由所述FAA认证装置从所述未认证移动计算装置接收的数据；以及
被配置成接收用户输入作为目标数据的确定，所述确定要求用户输入以接受或拒绝所述目标数据；
其中如果接受所述目标数据，那么允许所述目标数据改变所述FAA认证装置的信息或功能；并且
其中如果不接受所述目标数据，那么不允许所述目标数据改变所述FAA认证装置的信息或功能；
在所述飞行器内的FAA认证网关硬件装置，其被配置成提供与所述未认证移动计算装置的安全数据通信连接；
所述FAA认证网关硬件装置被配置成提供与所述FAA认证装置的安全数据通信连接；
所述FAA认证网关硬件装置被配置成提供数据过滤器或防火墙；以及所述FAA认证网关硬件装置包括网关服务模块，其包括：
软件操作系统；
用于提供与所述FAA认证装置的所述安全数据通信连接以及与所述未认证移动计算装置的所述安全数据通信连接的软件；以及
用于提供目标数据确定协议的软件，用于判定是否允许所述目标数据改变所述FAA认证装置的信息或功能。
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