CN104838602B

CN104838602B - 用于空对地数据流传输的系统和方法

Info

Publication number: CN104838602B
Application number: CN201380035414.1A
Authority: CN
Inventors: S·C·荷尔斯坦因; T·M·潘
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2017-10-17
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: AU2013324330B2; AU2013324330C1; CA2872294A1; AU2013324330A1; WO2014051796A2; EP2870706A2; US9003052B2; JP6576241B2; CA2872294C; JP2015530001A; EP2870706B1; US20140013002A1; CN104838602A; WO2014051796A3

Abstract

一种用于空对地数据流传输的方法包括：由飞机上的处理器从所述飞机上的LRU接收数据；根据从地面站接收的数据映射对所述数据进行编码；以及经由动态链路管理器所选择的传输链路将经编码的数据实时地发送给所述地面站，所述动态链路管理器被配置为识别并选择最有效的数据路径。

Description

用于空对地数据流传输的系统和方法

技术领域

本发明总体涉及从运行的飞机到地面上的接收机的数据传输。更具体地讲，本发明涉及一种对航空电子数据进行流传输的系统和方法，其在提供期望的数据的同时节约带宽。

背景技术

飞行数据记录仪(FDR)记录关键信息以帮助确定事故的性质和原因。在某些情况下，可能难以找到并恢复FDR。航空事故的这一方面和其它方面导致了许多与飞机的远程监测有关的建议。这些建议包括更精确的飞机位置跟踪以简化飞行数据记录仪的恢复，以及要求飞机具有在空中对黑匣子数据进行流传输的能力。地面观测者在飞机正在飞行的同时评估航空电子数据的能力可在未来有助于解决紧急情况。

尽管理想的是在飞行期间从飞机对航空电子数据进行流传输，但这样做的一个挑战是用于这种传输的带宽。连续发送所有飞行数据需要显著相当大的带宽，并带来相当大的成本。例如，这些飞行数据可包括关于特定飞机系统的运行的静态报告。这些报告可包括相对大量的数据，并使用相当大的带宽。本申请寻求解决上述问题中的一个或更多个。

发明内容

已认识到，将有利的是开发一种能够在飞行期间从飞机连续发送航空电子数据、位置数据和其它数据的航空电子流传输系统。

还已认识到，将有利的是具有一种允许飞机的远程监测并且允许从地勤人员向空勤人员的反馈的航空电子流传输系统。

还已认识到，将有利的是具有一种在飞机飞行数据记录仪无法被恢复的情况下提供地面上的飞行数据的拷贝的系统。

还已认识到，将有利的是具有一种使用小带宽来发送相关数据的航空电子流传输系统。

依据本发明的一个实施方式，本发明提供一种空对地数据流传输系统，其包括机载处理器、地面站和动态链路管理器。机载处理器设置在飞机上，并被配置为接收并存储数据映射，并针对所述数据映射从机载LRU接收数据并对所述数据进行编码，并且经由传输链路发送经编码的数据。地面站具有处理器，该处理器被配置为经由所述传输链路将所述数据映射传送给机载处理器，并且针对所述数据映射从机载处理器接收经编码的数据并对所述经编码的数据进行解码。动态链路管理器被配置为识别并选择用于机载处理器与地面站之间的传输链路的至少一个数据路径，并且经由选择的数据路径将数据从机载处理器发送给地面处理器。

有利地，所述数据映射可由运营商限定，被存储在地面站处，并被发送给机载处理器。

有利地，所述传输链路可基于可用带宽和成本中的至少一个来选择。

有利地，所述传输链路可选自由卫星连接、基于地面的蜂窝传输以及空对地RF传输组成的组。

有利地，所述机载处理器和地面站可被配置为经由一个以上的数据映射处理一个以上的数据集合。

有利地，所述机载处理器可被配置为根据监测模式和事件模式来操作，在所述监测模式下所述数据映射标识第一最小数据集合，在所述事件模式下所述数据映射标识第二扩展数据集合。优选地，所述第一最小数据集合至少包括飞机位置和驾驶舱控制输入，所述第二扩展数据集合包括基本上所有的飞行数据记录仪参数。

有利地，所述系统还可包括与地面站通信的数据存储装置，该数据存储装置被配置为存储数据。

有利地，所述地面站可经由通用消息总线将数据提供给开放访问全球计算机网络，所述数据被格式化以便于订户查看。

有利地，所述地面站可被配置为允许操作员监测数据，并且允许操作员与飞机的机组人员之间的通信。

有利地，所述系统还可包括与机载处理器关联的数据存储装置，该数据存储装置被配置为从飞机上的多个LRU接收并存储数据。

有利地，所述经编码的数据可包括多个级联的数据串以及标识所述数据映射的映射ID，所述数据串得自被机载处理器去除了标签的多个原数据分组，所述原数据分组源自多个LRU。

依据本发明的另一方面，本发明提供一种飞机，其包括机载处理器和动态链路管理器。所述机载处理器被配置为接收并存储从地面站发送来的数据映射，并且针对所述数据映射从机载LRU接收数据并将所述数据进行编码，并且经由传输链路将经编码的数据发送给地面站的处理器。动态链路管理器被配置为识别并选择用于机载处理器与地面站之间的所述传输链路的至少一个数据路径，并且经由选择的数据路径将数据从机载处理器发送给地面处理器。

有利地，所述机载处理器可被配置为根据监测模式和事件模式来操作，在所述监测模式下所述数据映射标识第一最小数据集合，在所述事件模式下所述数据映射标识第二扩展数据集合。

有利地，所述飞机还包括与机载处理器关联的数据存储装置，该数据存储装置被配置为从飞机上的多个LRU接收并存储数据。

有利地，所述经编码的数据包括多个级联的数据串以及标识所述数据映射的映射ID，所述数据串得自被机载处理器去除了标签的多个原数据分组，所述原数据分组源自多个LRU。

依据本发明的另一方面，本发明提供一种用于空对地数据流传输的方法。所述方法包括由飞机上的处理器从所述飞机上的LRU接收数据；根据从地面站接收的数据映射对所述数据进行编码；以及经由动态链路管理器所选择的传输链路将经编码的数据实时地发送给所述地面站，所述动态链路管理器被配置为识别并选择最有效的数据路径。

有利地，对所述数据进行编码的步骤可包括去除数据标签，对所述数据进行压缩，并对所述数据进行加密以用于经由通用消息总线的传输。

有利地，对所述数据进行编码的步骤可包括在监测模式下对所述数据进行编码，其中，所述数据映射标识第一最小数据集合，或者在事件模式下对所述数据进行编码，其中，所述数据映射标识第二扩展数据集合。优选地，所述第一最小数据集合至少包括飞机位置和驾驶舱控制输入，所述第二扩展数据集合包括基本上所有的飞行数据记录仪参数。

有利地，选择至少一个数据路径的步骤可包括基于可用带宽和成本中的至少一个来选择数据路径。

有利地，所述传输链路可包括多个同时存在的数据路径。

有利地，所述机载处理器可经由一个以上的数据映射处理一个以上的数据集合。

有利地，所述方法还可包括步骤：从所述飞机上的多个LRU接收数据并将所述数据存储在与所述机载处理器关联的数据存储装置处。

有利地，所述经编码的数据可包括多个级联的数据串以及标识所述数据映射的映射ID，所述数据串得自被所述机载处理器去除了标签的多个原数据分组，所述原数据分组源自多个LRU。

有利地，包括机载处理器和动态链路管理器的飞机可被配置为实现上述任何方法的飞机。

有利地，包括设置在飞机上的机载处理器、具有处理器的地面站和动态链路管理器的空对地数据流传输系统可被配置为实现上述任何方法的系统。

附图说明

本发明的附加特征和优点将从以下结合附图进行的详细描述而明显，所述附图一起以示例方式示出本发明的特征，并且附图中：

图1是依据本公开的空对地航空电子流传输系统的实施方式的结构图；

图2是利用图1所示的系统进行空对地航空电子流传输的方法的实施方式的功能图；

图3是示出在依据本公开的空对地航空电子流传输方法的一个实施方式中空对地航空电子流传输与航段的时间关系的飞行程序的示意图；

图4是飞机制造和服务方法的流程图；以及

图5是飞机的框图。

具体实施方式

现在将参照附图中示出的示例性实施方式，本文中将使用特定语言来描述这些实施方式。然而将理解，并非意在由此限制本发明的范围。相关技术领域的技术人员以及拥有本公开的技术人员将会想到的本文所示的发明特征的变形和进一步修改以及本文所示的发明原理的另外的应用将被认为在本发明的范围内。

如本文所用，术语“流传输”、“航空电子流传输”和“数据流传输”以及相关术语是指经由任何无线传输手段的任何类型的数据的传输。该术语的范围旨在比术语“遥测”更宽，术语“遥测”常常用于指表示某物的测量的数据传输。本公开中流传输的数据不仅仅涵盖测量值。

如上所述，航空事故和其它因素导致了与飞机的远程监测有关的各种建议。然而，提出的航空电子流传输解决方案带来多个挑战。例如，一些提出的解决方案致力于创建并发送航空电子数据的静态报告。遗憾的是，与各个报告关联的计算开销以及内容的重传需要相当大的带宽，这带来高成本。另外，如果所有飞行数据均连续发送，则与飞机交换的数据会高度冗余(因为同一测量值常常被多个源报告)和重复(每次的测量值都发送，即使它与上一次的测量值相同的值)。尽管这些特性有助于确保飞机的期望的功能和对飞机的监测，但它们带来了相当大的数据传输成本。

有利地，开发了一种用于航空电子数据的空对地流传输的系统和方法，其显著减小了带宽，同时仍允许飞机位置、运行等的实时监测，并且还允许基于地面的飞行数据记录。第一个发现在于，地面观测者实际上仅需要知道与他们的具体角色相关的飞机的当前状态。随着关注增加，出现不断增加的地面观测者角色集合，从而需要公共信息和独特信息二者。有利地，本文所公开的系统和方法将地面观测者请求进行组合，以确定需要发送的最小数据集合。然后，地面站可提取数据并基于特定地面观测者的需求创建定制报告。这样，飞机仅需要发送数据一次，并且同一数据可为多个地面观测者服务。

第二个发现在于，由于航空电子数据往往是高度重复的，所以还可执行压缩算法。通过理解航空电子协议，可针对压缩来优化数据流格式，从而动态地减小带宽。本文所公开的系统和方法致力于数据传输的集中和优化，而将报告生成的责任交给地面资源。带宽的这种优化被认为使得空对地流传输更具成本效益。

图1示出依据本公开的空对地航空电子流传输系统100的实施方式的结构图。商用飞机包括许多外场可更换单元102(LRU)，LRU是实现航空电子功能的模块化部件。广泛使用的LRU 102包括飞行管理计算机、引擎维护单元等。许多LRU 102耦接到数字飞行数据采集单元104(DFDAU)，DFDAU提供连接集线器，连接集线器收集许多LRU 102输入(例如，ARINC429航空电子数据)并将它们传递给ARINC717。如下面所讨论的，诸如ARINC 429数据的其它LRU数据可从LRU直接传递给机载处理器。

从DFDAU 104，航空电子数据采取两条路径。首先，在飞机运行期间，航空电子数据被自动且连续地发送给飞行数据记录仪106(FDR)(可以是数字飞行数据记录仪(DFDR))。熟知地，FDR 106(有时也称为“黑匣子”)是安装在飞机中并以熟知的方式记录航空电子数据、驾驶舱内话音等的物理记录仪装置。FDR允许在飞行事故等的情况下随后为了分析和调查而检索飞行数据。由FDR 106记录的数据可包括由诸如美国联邦航空管理局(FAA)的管理机构规定或建议的参数，但飞机可被(经常被)配置为也生成并记录附加参数。

来自DFDAU 104的航空电子数据还被发送给网络文件系统108(NFS)，NFS是控制空对地流传输系统100的机载处理器。未经过DFDAU的其它LRU航空电子数据也被传递给NFS。NFS 108是LRU，可被视作主要机载网络系统(ONS)。NFS 108执行多个功能。NFS 108可包括数据记录装置109(例如，固态盘(SSD))，并且可被编程以用作快速存取记录仪(QAR)。本领域技术人员将知道，QAR装置可以是单独的LRU装置，或者它们可被实现于软件中(像当前示例中一样)。通过这些特征，NFS 108接收并记录由飞机生成的所有航空电子数据，包括由FDR 106记录的所有数据，加上飞机被配置为生成的任何附加数据。如下所讨论的，这种附加数据存储可按照各种方式来使用。

图2中提供了利用图1所示的系统的空对地航空电子流传输方法的功能或处理图。被路由至NFS 108的航空电子数据的各个项202包括标签204和数据串206。标签204标识数据的来源(例如，数据所来自的LRU 102的标识)，数据串206提供相关信息。例如，用于特定数据项202的LRU可以是高度计，所述数据将表示该高度计的高度读数。在这种情况下，原数据分组202可包括标签204，该标签204是标识高度计的数字，数据串206可以是表示高度读数的数字。数据串206还可包括特定离散比特数的时间戳(未示出)，其表示数据读数的时间。

参见图2，NFS(图1中的108)通常包括有效载荷创建器208、通常的通用消息总线210和动态链路管理单元212。有效载荷创建器208包括根据数据映射214修改原数据分组202的软件指令。映射214是指示将选择那些原数据分组202进行传输以及将如何对它们进行编码或压缩的指令集合。映射214包括一系列的标签216以及与各个标签关联的索引218。这些标签216对应于将要发送的特定数据分组202的标签204。有效载荷创建器208的编程导致NFS(图1中的108)选择由映射214标识的特定数据分组202，并忽略其余数据分组。

通过选择特定数据分组202来进行发送，而非发送所有航空电子数据，有效载荷创建器208执行过滤功能，该功能减少了要发送的总数据量。例如，数字飞行数据记录仪可被配置为记录九十一(91)条单独的航空电子数据。NFS(图1中的108)可接收该数据集合以及超出由FDR记录的数据集合的附加数据。然而，通常仅不寻常的飞行事件的分析才需要这么大量的数据。尽管飞行数据记录仪(图1中的106)和NFS数据存储装置(图1中的109)连续记录整个这么大量的数据是相对简单且便宜的，但在常规飞行期间连续发送整个这么大量的数据是相对昂贵的。对于常规情况，映射214可标识表示诸如位置(例如，维度、经度和高度)和飞行控制输入(例如，用于控制操纵杆、升降舵和方向舵的驾驶舱控制装置的位置)的期望的特定信息项的该数据的子集，并至少针对传输忽略其余数据。如下所讨论的，可针对常规操作选择其它数据子集。

有效载荷创建器208的编程还使得NFS(图1中的108)取得将要发送的各个数据分组202并去除它的标签204。该步骤也极大地减少了数据量。就这一点，有效载荷创建器208按照特定顺序(根据映射214)将各个原数据串206(不带它们的标签)级联(concatenate)并附上映射ID 220，以形成单个数据有效载荷222。如下面所讨论的，映射ID 220指示在创建有效载荷222时所使用的具体数据映射214，并用作对数据进行解码的密钥。有效载荷创建器208的这一功能按照期望的形式放置数据以便于稍后压缩。

然后有效载荷222被提供给通用消息总线210，该通用消息总线是对有效载荷执行压缩、路由和安全功能的另一软件模块。通用消息总线210包括两部分：在飞机上的机载节点210以及对应地面节点210b。这两个通用消息总线节点被设计为发送和接收流传输。

通用消息总线机载节点210a可被配置为压缩有效载荷222。可通过各种压缩算法中的任何算法来压缩有效载荷222以生成压缩的有效载荷226。熟知地，数据压缩涉及利用比原始表示少的比特来对信息进行编码。通过标识并消除统计冗余，可减少比特而不会损失任何数据。此类型的系统中可使用的数据压缩软件随处可得。例如，一个市售的数据压缩软件包为它是使用LZ77算法和哈夫曼(Huffman)编码的组合的无损数据压缩算法。也可使用其它压缩算法和压缩软件产品。

通用消息总线机载节点210a还生成主题224并将该主题附到压缩的有效载荷226，从而生成将要发送的最终数据单元228。主题224没有标识最终数据单元228的目的地，而是仅标识总线210上的有效载荷。一旦数据被发送给基于地面的通信系统(例如，图1中的互联网114)，订阅主题224的任何接收方可获得该数据。这些接收方(例如，授权用户)据推测将具有数据映射214，以便对最终数据单元228进行解码，并从最终数据单元228反推有效载荷222以及如上所述的各个原数据分组202。

通用消息总线210或者NFS(图1中的108)的任何其它部分还处理与数据安全关联的计算任务。将明显的是，无线发送的航空电子数据易于遭受可能的拦截或其它安全问题。因此，NFS 108可被编程以使用数据安全技术来用于最终数据单元228的与其传输有关的验证和加密。存在可用于此的各种已知的数据安全协议，例如TLS(传输层安全)、SSL(安全套接字层)等。这些加密技术是熟知的，涉及生成对称密钥来对数据加密和解密以用于传输，并且使用数字签名来验证数据连接。也可使用其它数据加密和安全系统，本领域技术人员将能够提供对最终数据单元228应用数据加密的软件。

返回参照图2，一旦最终数据单元228被完成并加密，就准备好传输。最终数据单元的传输由动态链路管理器212来处理，该动态链路管理器可以是NFS(图1中的108)的一部分，并被编程为寻找并选择有效路由来将最终数据单元228发送给通用消息总线地面节点210b。有利地，动态链路管理器212被配置为将数据发送给一个或更多个选择的地面节点，而非向所有地面节点发送。例如，动态链路管理器212可将数据发送给最有效的数据路径。这一特征允许降低所需的传输功率，因此降低成本。可通过任何合适的方法来传输最终数据单元228，例如卫星、基于地面的连接以及空对地RF(射频)传输。根据可用带宽、成本、信号强度以及其它因素，可在不同的时间使用不同的传输方法。此外，如果需要，可同时使用多种传输方法。例如，越洋飞行可能将超出基于地面的蜂窝传输系统的范围，在这种情况下空对地无线电可能没有足够的信号强度或质量。因此，在越洋飞行期间卫星传输可能是最佳选择，尽管它的成本相对较高。然而，在途经人口密集区的横贯大陆的飞行期间，向基于地面的蜂窝塔传输可能是合适的。

动态链路管理器212被配置为鉴于已知成本来基本上连续地扫描、搜寻和评估可用传输链路以便寻找有效的通信链路，并在飞行期间根据需要在不同链路之间切换。动态链路管理器212维持可用通信信道并确定经由可用消息总线节点朝着订户转发消息的最佳路由。中间消息总线节点(图2中的229)类似地管理它们的通信信道以将消息传送给订户。返回参照图1，NFS 108(经由其动态链路管理器，图2中的212)可经由卫星数据单元110(SDU–即，通信卫星)和/或空对地连接112(ATG–即，基于地面的蜂窝通信系统等)发送数据，以使得最终数据单元228被连接到公共可访问的全球通信网络(例如，互联网114)中。如图1所提出的，可存在许多不同的卫星110连接供选方案以及许多不同的空对地112连接供选方案，这些连接供选方案可同时使用、顺序使用、或者按照任何其它方式来使用。还可利用终端无线LAN单元(TWLU)来对数据进行流传输，例如当飞机在航站的地面上时。

如图1所示，流传输的数据消息被传送给地面服务器116(称为地面站或投件箱(drop box))，该地面服务器收集和分发这些消息。该地面服务器116可以是图2中的通用消息总线地面节点210b，并且针对消费者将数据格式化。这可涉及首先将流传输的消息300解密以获得具有主题224和有效载荷226的最终数据单元228，然后将原来由通用消息总线机载节点210a执行的压缩步骤逆向执行。这将生成具有级联的数据串206和映射ID 220的原始有效载荷222。

地面服务器116还可包括有效载荷提取器(图2中的230)，该有效载荷提取器是基于数据映射214分离原数据串206并针对它们中的每一个重新创建标签204的软件。然后将标签204和原数据串206放回在一起，从而提供原始原数据分组202作为输出。然后可将该数据存储在地面上的存储器缓冲器117中，该存储器缓冲器117可以与投件箱服务器116关联。另选地或另外地，数据存储装置可与系统中的其它链路关联。例如，门户网站(web portal)118可具有相关联的数据存储装置119，航空机队管理系统120也可具有相关联的数据存储装置121。这些数据存储装置可以是特定元件116、118和120的一部分，或者它们可以是通过合适的通信链路连接的单独的装置。这些数据存储装置117、119、121或其它存储装置中的任一个或更多个可用于存储流传输的数据。这提供了机载飞行数据记录仪的易访问的基于地面的备份，从而允许在物理的飞行数据记录仪无法被找回或者无法被及时找回的情况下快速且容易地访问飞行数据。另外，可在地面上使用地面资源准备使用发送的数据中的一些或全部的定制报告，而不是在空中生成所述报告并无线地发送，增加传输的带宽和成本。地面站可仅提取期望的数据，并基于特定地面观测者的需求创建定制报告。这样，飞机仅需要发送数据一次，同一数据可为多个地面观测者服务。

对于按照其原始形式重构的航空电子数据，还可针对门户网站118使数据格式化，由此可使用和分析所述数据。这种门户网站可以是飞机健康管理(AHM)服务。门户网站118使得用户(诸如航空公司)可使用所述数据来实时地追踪和分析飞机。这可使用基于web的航空机队管理系统120来进行。除了飞行中的数据的自动流传输以外，使用航空机队管理系统120的操作员和专家可就不寻常的事件帮助空勤人员。例如，当驾驶舱仪器给出不一致的读数时(法国航空447航班显然就是这种情况)，具有来自飞机的流传输数据的地面操作员可查看航空电子数据并对这种情况实时地提供独立评价。

有利地，飞机上的NFS 108与地面之间的通信为双向的，以使得数据映射214可被动态地更新以应对变化的情况。这一特征示出于图1中，图1示出了从航空机队管理系统120一直到NFS 108的双向通信(由各个链路中的双向箭头指示)。如上所述，通用消息总线地面节点210b从通用消息总线机载节点210a接收流传输的消息。它还可向飞机发送消息，例如包含新数据映射(图2中的214)的命令。例如，飞机运营商(诸如航空公司)可经由基于web的航空机队管理系统120发送用于飞机的新数据映射。此新数据映射被路由至地面服务器116(即，图2中的通用消息总线地面节点210b)，该地面服务器可将新映射存储在存储器中以允许后续最终数据单元的有效载荷提取，并且将消息加密并发送给飞机的NFS 108(即，图2中的通用消息总线机载节点210a)。这可使用动态链路管理器212当前选择的任何通信信道或者经由一些其它通信链路来进行。

在接收到时，机载处理器108用新的数据映射更换先前的数据映射214，随后在关于哪些原数据分组202将被收集、过滤、压缩并发送给地面的新指令下操作。考虑到这种功能，数据映射214可由操作员(例如，使用基于web的航空机队管理系统的航空公司雇员或计算机系统)动态地限定，被存储在地面站116/210b，并被发送给机载处理器108。这在紧急情况下会非常有帮助，例如，其中操作员(或者自动计算机系统)可动态地调节将查看的数据的范围，以便帮助实时地分析和解决问题。可针对大范围的可能情况准备并存储各种各样不同的数据映射214。另外地，用户或操作员可具有航空电子数据类型的菜单以选择添加到现有映射。在这种情况下，通过简单地将新的数据类型添加到先前映射来创建新数据映射并发送给飞机。

还可创建并发送向NFS 108的数据存储装置109请求历史数据的数据映射。即，在飞行期间或者飞行之后的任何时间，可请求并发送表示过去的航空电子信息的数据以允许更鲁棒地分析飞机事件。例如，当检测到事件时，提示传输指示新数据集合的新映射，导致该事件的条件可能在先前未发送的过去的数据中被指示。新数据映射可请求新的实时数据集合并且还请求可能相关但是先前未发送的某些历史数据集合。实际上，在地面确定需要记录的数据的任何时间，可请求NFS应要求将该数据发送给接收机。数据流传输的这种方法可被视作从地面“牵引”数据，而不是从飞机“推送”数据。即，本文所公开的系统和方法允许地面资源选择从飞机请求什么数据。

除了能够改变数据映射214以外，机载处理器108和地面站116还可被配置为经由一个以上的数据映射214基本上同时地处理一个以上的数据集合。例如，多个数据映射214可被发送给机载处理器108，然后机载处理器108可根据各个映射基本上同时地准备多个流传输消息(图3中的300)，并将这些消息发送给地面。这可允许多个用户或操作员基本上同时地监测航空电子数据的不同的(尽管可能交叠的)部分。

对于动态地改变数据映射214的能力，机载处理器108还可被配置为在多个不同的模式下进行操作。例如，NFS 108可被编程为根据“监测”模式或“事件”模式来操作，在“监测”模式下数据映射标识第一最小数据集合，在“事件”模式下数据映射214标识第二扩展数据集合。例如，第一最小数据集合可仅包括飞机位置(例如，纬度、经度、高度)和驾驶舱控制输入(例如，控制杆、副翼和方向舵控制位置)。这种最小数据需要相对小的带宽。还可选择并建立其它小数据集合或部分数据集合作为数据映射。用于“监测”模式的最小数据集合可被存储在NFS 108中作为默认数据映射，所述默认数据映射将被使用，除非或者直至取代它选择某一其它数据映射。

另一方面，当检测到各种飞行中事件中的任一种时，NFS 108可被编程为自动地切换为在“事件”模式下操作，其中使用不同的默认数据映射来选择并发送航空电子数据的扩展数据集合。在一个实施方式中，第二扩展数据集合可包括基本上所有的飞行数据记录仪参数。在美国的FAA准则下，飞行数据记录仪记录九十一(91)个单独的数据输入，其给出关于控制面位置、引擎操作和引擎设置、机舱压力、起落架状态等的数据。这大量的数据可对解决飞行中事件以及事后分析事故的原因非常有价值。也可选择其它扩展数据集合。例如，可根据检测到的事件的类型创建并使用各种较小的扩展数据集合(以及对应映射)。例如，用于机舱失压事件的适当扩展数据集合可不同于适合于燃油紧急的扩展数据集合。另外，如上所述，许多飞机被配备为检测并记录超出FAA强制集合的附加航空电子数据项，并且可创建数据映射使得扩展数据集合包括该数据。

在图3中针对飞行程序300示出空对地航空电子流传输系统100的操作的一个实施方式。该图示出空对地航空电子流传输与各种典型的航段的时间关系。飞机302一在机场离开停机位或者开始滑行304，飞行数据记录仪(FDR)就开始记录，并且机载NFS系统(包括快速存取记录仪(QAR)功能)被激活(如306处所指示的)，并且开始收集数据。然而，此时通常不需要考虑流传输，因为飞机302仍在地面上。同样，在起飞308期间，飞机302通常在机场塔台的视野内并且靠近地面资源，因此可能不需要考虑流传输。

在飞机开始爬升310之后，空对地数据流传输系统314可被配置为一旦飞机爬升到某一阈值高度312(例如，10,000英尺)以上就开始流传输。此时，数据流传输系统314可开始发送航空电子数据，该数据可从卫星316被中继给地面站318并从那里(例如，经由互联网)被中继给一个或更多个地面服务器320，以允许存储所述数据并且允许授权用户访问所述数据。贯穿飞行的巡航部分322可持续数据流传输，在下降和着陆阶段324期间也可持续数据流传输。在着陆之后(例如，在滑行326的同时)或者可能在着陆之前的某一时间(例如，在开始最后进场时)，同样由于飞机通常将处于机场塔台的视野内并且相对靠近地面资源，使得流传输没有必要，所以数据流传输314可停止。

在到达停机位时326或者在飞机着陆之后的滑行期间，也可终止由NFS 108和飞行数据记录仪(FDR)506收集数据。另外，此时，可实现存储在NFS数据存储装置109中的所有飞行数据的完整传输。尽管这通常将是非常大量的数据，在飞机在航站处的地面上的情况下，可使用许多类型的经济和/或合适的数据传输信道(包括基于地面的或基于卫星的)中的一个来下载历史数据。将理解，图3所示的飞行程序流传输布置方式300仅是一个示例，也可使用其它数据流传输程序和方法。

本公开的实施方式可在图4所示的飞机制造和服务方法400和图5所示的飞机402的背景下进行描述。在制造前，示例性方法400可包括飞机402的规格和设计404以及材料采购406。在制造期间，进行飞机402的部件和分总成制造408以及系统集成410。随后，飞机402可经受认证和配送412以便投入使用414。在由客户使用的同时，为飞机402安排例行维护和服务416(也可包括修改、重新配置、改造等)。

方法400的各个处理可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或完成。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的卖方、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务组织等。

如图5所示，通过示例性方法400制造的飞机402可包括机身418，其具有多个系统420和内部422。高级系统420的示例包括推进系统424、电气系统426、液压系统428和环境系统430中的一个或更多个。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空示例，但本发明的原理可应用于其它工业，例如汽车工业。

可在制造和服务方法400的任一个或更多个阶段期间采用本文中具体实现的设备和方法。例如，与生产过程408对应的部件或分总成可按照与飞机402正在服役时生产的部件或分总成相似的方式来加工或制造。另外，可在生产阶段408和410期间利用一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合，例如来显著加快飞机402的组装或降低飞机402的成本。类似地，可在飞机402正在服役时使用设备实施方式、方法实施方式或其组合中的一个或更多个，以(例如但不限于)维护和服务416。

应当理解，上述布置方式用于说明本发明的原理的应用。本领域普通技术人员将清楚，在不脱离权利要求书中陈述的本发明的原理和概念的情况下可进行许多修改。

Claims

1.一种用于空对地数据流传输的方法，该方法包括以下步骤：

由飞机(302)上的机载处理器(108)从所述飞机(302)上的LRU(102)接收数据，所述处理器被配置为根据监测模式和事件模式来操作；

在所述监测模式下或者在所述事件模式下根据从地面站(210b)接收的数据映射(214)对所述数据(206)进行编码，在所述监测模式下，所述数据映射(214)标识第一最小数据集合，在所述事件模式下，所述数据映射(214)标识第二扩展数据集合；以及

经由动态链路管理器(212)所选择的传输链路将经编码的数据实时地发送给所述地面站(210b)，所述动态链路管理器被配置为识别并选择用于所述传输链路的至少一个数据路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述数据(206)进行编码的步骤包括：去除数据标签(204)，对所述数据进行压缩，并对所述数据(206)进行加密以用于经由通用消息总线的传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一最小数据集合至少包括飞机位置和驾驶舱控制输入，所述第二扩展数据集合包括基本上所有的飞行数据记录仪参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，选择至少一个数据路径的步骤包括基于可用带宽和成本中的至少一个来选择数据路径。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输链路包括多个同时存在的数据路径。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机载处理器(108)经由一个以上的数据映射(214)处理一个以上的数据集合。

7.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括步骤：从所述飞机(302)上的多个LRU(102)接收数据并将所述数据存储在与所述机载处理器(108)关联的数据存储装置(109)处。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经编码的数据包括多个级联的数据串(206)以及标识所述数据映射(214)的映射ID(220)，所述数据串(206)得自被所述机载处理器(108)去除了标签(204)的多个原数据分组，所述原数据分组源自多个LRU(102)。

9.一种包括机载处理器(108)和动态链路管理器(212)的飞机(302)，该飞机(302)被配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种空对地数据流传输系统，该系统包括：

机载处理器(108)，该机载处理器设置在飞机(302)上；

地面站(210b)，该地面站包括处理器，该处理器被配置为经由传输链路将数据映射(214)传送给所述机载处理器(108)，并针对所述数据映射(214)从所述机载处理器(108)接收经编码的数据并将所述经编码的数据解码；以及

动态链路管理器(212)，

其中，所述系统被配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。