CN106357716B - 位于交通工具上的系统以及用于发送消息的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了位于交通工具上的系统以及用于发送消息的方法。交通工具上的系统可以包括交通工具管理系统(VMS)和任务管理系统(MMS)。VMS可以包括多个VMS节点，用于控制交通工具的操作。MMS可以包括多个MMS节点，用于控制与交通工具的任务相关联的设备。该系统还可以包括灵活的确定性通信网络。灵活的确定性通信网络可以配置用于在VMS节点中的每一个之间、在MMS节点中的每一个之间以及在VMS节点和MMS节点之间通信。VMS节点使用静态的、确定性的消息通信，并且MMS节点使用动态的、非确定性的消息通信。

Description

位于交通工具上的系统以及用于发送消息的方法
技术领域
本公开涉及通信和通信网络，并且更具体地涉及灵活的确定性通信网络和方法，以供交通工具(诸如飞机、航天器、船只或其他交通工具)使用。
背景技术
目前飞机或其他交通工具可以使用独立的网络用于交通工具管理系统通信(VMS)和任务管理系统(MMS)通信。VMS系统的实例可以包括用于控制飞机或交通工具的操作的系统、子系统或部件。MMS系统可以包括用于执行飞机或交通工具的任务的系统、子系统或部件。用于执行飞机或交通工具的任务的系统、子系统或部件的实例包括但不必限于：监视系统(诸如集成监视雷达(ISR)系统、光学监视系统或其它类型的监视系统)、武器系统、电子对抗或通信干扰系统以及用于执行特定任务的其他系统。在飞机或航天器中，VMS节点使用航空无线电公司(ARINC)664或A 664消息协议或一些其他的静态的、确定性协议经由确定性网络互相通信。MMS节点可以使用非确定性网络(诸如以太网)互相通信。必须提供桥接节点以用于VMS节点和MMS节点互相通信。两个独立的通信网络给交通工具增加了额外的重量和费用。这在诸如飞机和航天器的交通工具中特别重要，其中额外重量导致更高的燃料成本和运营成本。两个独立的通信网络还包括会发生故障并且需要额外的时间和费用来维护的更多部件。因此，需要简单的解决方案，其能够同时支持VMS系统和MMS系统的通信并且在需要时能够提供两个系统之间的通信。
发明内容
根据一实施方式，交通工具上的系统可以包括交通工具管理系统(VMS)和任务管理系统(MMS)。VMS可以包括多个VMS节点，用于控制交通工具的操作。MMS可以包括多个MMS节点，用于控制与交通工具的任务相关联的设备。该系统还可以包括灵活的确定性通信网络。灵活的确定性通信网络可以配置用于VMS节点中的每个之间、在MMS节点中的每个之间以及在VMS节点和MMS节点之间的通信。VMS节点使用静态的、确定性的消息通信，并且MMS节点使用动态的、非确定性的消息通信。
根据另一实施方式，交通工具上的系统可以包括交通工具管理系统(VMS)和任务管理系统(MMS)。VMS可以包括多个VMS节点，用于控制交通工具的操作，并且MMS可以包括多个MMS节点，用于控制与交通工具的任务相关联的设备。应用程序可以在每个VMS节点和每个MMS节点上运行。数据分发服务层可以与每个应用程序相关联，以用于应用程序之间的通信。抽象层可以被配置为对使用确定性通信协议的应用程序，隐藏数据分发服务层的重新配置。
根据另一实施方式，一种用于发送消息的方法可以包括接收消息，并且相对灵活的确定性通信网络的当前配置检查接收到的消息。该方法还可以包括：响应于所接收的消息符合当前配置，经由灵活的确定性通信网络发送接收到的消息；并且响应于所接收的消息不符合当前配置，抑制在灵活的确定性通信网络上发送接收到的消息。
根据一个实施方式与任何前述实施方式，灵活的确定性网络可以包括与每个VMS节点相关联的端系统以及与每个MMS节点相关联的端系统。灵活的确定性网络还可以包括配置用于互连端系统的开关机构。
根据一个实施方式与任何前述实施方式，灵活的确定性通信网络可以包括一组静态虚拟信道和一组动态虚拟信道。灵活的确定性通信网络可以配置用于使用静态虚拟信道传送静态的、确定性消息，以及用于使用一组动态虚拟信道传送动态的、非确定性消息。
附图说明
实施方式的以下详细描述参考附图，附图示出了本公开的具体实施方式。具有不同结构和操作的其他实施方式并不背离本公开的范围。
图1是根据实施方式的交通工具的示意框图，该交通工具包括VMS、MMS以及与VMS和MMS相关联的灵活的确定性通信网络的实例。
图2是根据本公开的实施方式的低确定性网络的实例的示意框图，该网络包括多个发行的应用程序以及单个订阅应用程序。
图3是根据本公开的实施方式的具有双向通信的低确定性网络的实例的示意框图，该网络包括单个发行的应用程序以及单个订阅应用程序。
图4是根据本公开的实施方式的高确定性网络的实例的示意框图，包括多个发行的应用程序以及单个订阅应用程序。
图5是根据本公开的实施方式的具有双向通信的高确定性网络的实例的示意框图，包括单个发行的应用程序以及单个订阅应用程序。
图6是根据本公开的实施方式的用于通过灵活的确定性通信网络发送消息的方法的实例的流程图。
图7是根据本公开的另一实施方式的用于通过灵活的确定性通信网络发送消息的方法的实例的流程图。
图8是根据本公开的又一实施方式的用于通过灵活的确定性通信网络发送消息的方法的实例的流程图。
图9是根据本公开的实施方式的用于在确定性通信网络或灵活的确定性通信网络上，发送以非确定性通信型协议格式化的消息的方法的实例的流程图。
具体实施方式
实施方式的以下详细描述参考附图，附图示出了本公开的具体实施方式。具有不同结构和操作的其他实施方式不偏离本公开的范围。相似的参考标号可以指示不同的附图中的相同的元件或部件。
图1是根据实施方式的交通工具100的示意框图，交通工具100包括交通工具管理系统(VMS)102、任务管理系统(MMS)104以及与VMS102和MMS 104相关联的灵活的确定性网络106的示例。交通工具100可以是飞机、航天器、船只(watercraft)或船舶(vessel)或地面交通工具。VMS 102可以包括远程数据集中器108和多个VMS节点110a-110n。远程数据集中器108可以包括处理器112和端系统(end system)114。一个或多个应用程序110可以在处理器112上运行。一个或多个应用程序110可以被配置为控制远程数据集中器108的操作，并且接收和处理来自多个传感器117的信号，多个传感器117与用于交通工具的控制和操作的不同系统、子系统或部件相关联。一个或多个应用程序110也可以被配置为控制致动器118或交通工具100的其他部件的操作，以控制交通工具100的操作和操纵。例如，传感器117和致动器118可以与飞机的部件相关联，该飞机的部件可以包括但不必限于：飞行控制或飞行控制表面、起落架及其部件、环境系统、电动、气动和液压系统、通信系统和用于在空中和在地上时控制飞机的操作和操纵的其他系统或子系统。
端系统114可以将远程数据集中器108耦接或连接到灵活的确定性网络106。端系统114可以如图1中所示与远程数据集中器108相关联，端系统114可以实际上被认为是灵活的确定性网络106的一部分，并且如本文中所述可以与灵活的确定性网络106相关联地重新配置。端系统114可以包括路由表120，用于经由灵活的确定性网络106将消息路由到其他部件或系统。路由表120可以包括静态部122和动态部124。静态部122可以被配置用于经由灵活的确定性网络106将消息路由到VMS节点110a-110n或其他部件，VMS节点110a-110n或其他部件使用静态的、确定性类型的消息进行通信。静态的、确定性的消息可以具有预定的带宽或长度。静态的、确定性的消息也可以在特定时间或特定时间间隔或特定时隙和/或在特定频率或在特定条件下或在特定状态下发送。路由表120的动态部124可以被配置用于经由灵活的确定性网络106将消息路由到MMS104的部件或其他部件，MMS 104的部件或其他部件可以使用动态的、非确定性类型消息进行通信。动态的、非确定性的消息不必具有设定的带宽或长度。基于MMS 104的需求以及用于执行交通工具100的任务或目的的设备或部件的需求，动态的、非确定性的消息可以在任何时间发送并且可以具有任何长度。是否传送消息可能取决于灵活的确定性网络106在消息被发送时的配置。如在本文中更详细描述的，可以使用路由表120重新配置端系统114，路由表120包括用于经由灵活的确定性网络106发送和接收来自VMS节点110a-110n的静态的、确定性类型的消息的静态部122；以及用于发送和接收来自MMS 104的部件的动态的、非确定性类型的消息的动态部124。路由表的静态部122在交通工具100通电之前被配置并且不能重新配置，这就是为什么它被称为静态部122。
每个VMS节点110a-110n可以包括处理器126以及在处理器126上运行的一个或多个应用程序128。每个VMS节点110a-110n可以与控制交通工具100的操作和操纵的交通工具100的一个或多个系统130-132、子系统或部件相关联。如果交通工具100是飞机，交通工具100的系统130-132、子系统或部件的实例可以包括但不必限于：飞行控制、起落架、机舱和驾驶舱环境系统、电动、气动和液压系统、通信系统、导航系统和用于在空中和在地面上时控制飞机的操作和操纵的其他系统或子系统。在每个VMS节点110a-110n的处理器126上运行的应用程序128可以被配置为控制一个或多个相关联的系统130-132、子系统或部件的操作。处理器126可以类似于远程数据集中器108的处理器112，或者可以是唯一的设备(诸如微处理器)或被编程以执行特定的功能来控制交通工具的系统、子系统或部件的其他计算设备。
每个VMS节点110a-110n也可以包括端系统134，以将VMS节点110a-110n耦接或连接到灵活的确定性网络106，从而用于发送和接收消息。虽然端系统134被示为与VMS节点110a相关联，但是端系统134实际上可以被认为是灵活的确定性网络106的一部分，并且如本文中所述可以被重新配置为灵活的确定性网络的一部分。端系统134可以类似于远程数据集中器的端系统114。端系统130还可以包括路由表136，并且路由表可以包括静态部138和动态部140。如下面更详细描述的，端系统134可以使用路由表136重新配置，路由表136包括静态部138，用于经由灵活的确定性网络106发送和接收静态的、确定性的消息；以及路由表136的动态部140，用于经由灵活的确定性网络106发送和接收动态的、非确定性的消息。
在飞机中，VMS节点110a-110n和远程数据集中器108可以使用作为静态的、确定性协议的航空无线电公司(ARINC)664或A 664消息协议，经由灵活的确定性网络106互相通信。
MMS 104可以包括任务传感器节点142和多个MMS节点144a-144n。任务传感器节点142可以耦接或连接到多个传感器146以及多个致动器148或其它设备。任务传感器节点142可以响应于来自传感器146的信号和任务传感器节点142可以从其他部件接收的其他信息，控制致动器148的操作。传感器146和致动器148中的每个都可以与用于执行交通工具100的任务或目的的系统、子系统或部件相关联。用于执行交通工具100的任务的系统、子系统或部件的实例可以包括但不必限于：监视系统(诸如集成监视雷达(ISR)系统、光学监视系统或其它类型的监视系统)、武器系统、电子对抗或通信干扰系统以及用于执行特定任务的其他系统。MMS节点144a-144n可以使用作为动态的、非确定性的协议的数据分发服务(DDS)协议互相通信。任务系统的操作或性能可能不如交通工具系统的性能关键，交通工具系统的性能对于防止交通工具100的损坏或丢失(loss，损坏)是重要的。因此，相对于配置灵活的确定性网络106和端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170，VMS 102通信可以优先经由MMS 104通信。虽然端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170可以示为与各个节点108、节点110a-110n、节点142以及节点144a-144n相关联或是各个节点108、节点110a-110n、节点142以及节点144a-144n的一部分，但是端系统也可以视为灵活的确定性网络106的一部分。
任务传感器节点142可以包括处理器150。一个或多个应用程序152可以在处理器150上运行。一个或多个应用程序152可以被配置为响应于来自传感器146的、用于使交通工具100执行任务的信号，促使处理器150来控制任务传感器节点142和致动器148或其他设备的操作。
任务传感器节点142还可以包括端系统154。端系统154可以将任务传感器节点142耦接或连接到灵活的确定性网络106。虽然端系统154可以在图1中示为与任务传感器节点142相关联，但是端系统154实际上可以视为灵活的确定性网络106的一部分。端系统154可以类似于远程数据集中器108的端系统114以及每个VMS节点110a-110n的端系统134。因此，端系统154可以包括用于在灵活的确定性网络106上路由消息到其它部件或系统的路由表156。路由表156可以包括静态部158和动态部160。静态部158可以被配置用于经由灵活的确定性网络106路由消息到VMS节点110a-110n或其他部件，其使用静态的、确定性类型的消息进行通信。路由表156的动态部160可以被配置用于经由灵活的确定性网络106路由消息到MMS节点144a-144n或其他部件，其可以使用动态的、非确定性类型的消息进行通信。如在本文中更详细描述的，端系统154可以使用路由表156重新配置，路由表156包括静态部158，静态部158用于经由灵活的确定性网络106将来自VMS节点110a-110n以及使用类似的确定性通信协议的其他部件的静态确定性类型消息发送和接收。动态部160可以用于经由灵活的确定性网络106将来自MMS节点144a-144n以及使用类似的非确定性通信协议的其他部件的动态非确定性类型消息发送和接收。
每个MMS节点144a-144n可以包括处理器162和在处理器162上运行的一个或多个应用程序164。每个MMS节点144a-144n可以与一个或多个任务定向系统166-168、用于执行交通工具100的一个或多个任务或者目的的子系统或部件相关联。如先前所描述的，用于执行交通工具100的任务的系统166-168、子系统或部件的实例可以包括但不必限于：监视系统(诸如集成监视雷达(ISR)系统、光学监控系统或其他类型的监视系统)、武器系统、电子对抗或通信干扰系统以及其他用于执行特定任务的系统。在每个MMS节点144a-144n的处理器162上运行的应用程序164可以配置为控制一个或多个相关任务定向系统、子系统或部件的操作。处理器162可以类似于远程数据集中器108的处理器112和VMS节点110a-110n的处理器126，或者可以是唯一的设备(诸如微处理器)或者可以是被编程以执行特定功能来控制任务定向系统、子系统或部件的其他计算设备。
每个MMS节点144a-144n也可以包括端系统170来将MMS节点144a-144n耦接或连接到灵活的确定性网络106，以发送和接收消息。虽然端系统170在图1的实例中示为与MMS节点144a相关联，但是端系统170实际上可以视为灵活的确定性网络106的一部分并且可以随其重新配置。端系统170可以类似于任务传感器节点142的端系统154以及端系统114和端系统134。端系统170还可以包括路由表172。路由表172可以包括静态部174和动态部176。如下面更详细描述的，端系统170可以使用包括静态部174的路由表172重新配置，静态部174用于在灵活的确定性网络106上发送和接收静态的、确定性消息。路由表172的动态部176可以用于配置端系统170，以在灵活的确定性网络106上发送和接收动态的、非确定性的消息。灵活的确定性网络106和端系统114也可以在应用程序110、应用程序128、应用程序152以及应用程序164中的任一个的控制下重新配置。
灵活的确定性网络106可以包括控制器180。控制器180可以是用于控制灵活的确定性网络106的操作并且用于配置或重新配置灵活的确定性网络106的至少一部分的处理器或其他电子设备，如本文中更详细描述的，以发送或传送静态的、确定性的消息以及动态的、非确定性的消息。控制器180可以被配置为执行类似于在图6至图8的示例性方法600-800中描述的功能或操作中的至少一些功能或操作。在节点108、110a-110n、节点142、节点144a-144n中的任一个上的处理器112、处理器126、处理器150和处理器162中的任一个也可以执行控制器180的一种或多种功能。
灵活的确定性网络106还可以包括开关机构182。开关机构182可以包括用于在节点108、节点110a-110n、节点142和节点144a-144n之间路由消息的多个开关。开关机构182还可以包括或者可以生成一个或多个虚拟信道184。通过开关机构182，可以在节点108、节点110a-110n、节点142、节点144a-144n的特定对之间建立虚拟信道184，以在特定节点对之间进行通信。该特定节点对可以是VMS节点110a-110n和MMS节点144a-144n、任务传感器节点142以及远程数据集中器108的任何组合。灵活的确定性网络106或开关机构182可以包括或者可以创建一组静态虚拟信道184a和一组动态虚拟信道184b。因此，灵活的确定性网络106可以被配置用于使用静态虚拟信道184a传送静态的、确定性的消息，并且可以被配置用于使用一组动态虚拟信道184b传送动态的、非确定性的消息。虚拟信道184可以对应于能够配置和/或分配用于特定类型的消息的传送的时隙。基于发送的消息的类型，灵活的确定性网络106可以被配置用于使用一组静态虚拟信道184a和一组动态虚拟信道184b中的至少一组，在VMS节点110a-110n中的相应节点和MMS节点144a-144n中的相应节点之间通信或者在节点的任何组合之间通信。
控制器180可以检测由灵活的确定性网络106接收到的消息的类型，并且基于该消息的类型(即静态的、确定性的消息或动态的、非确定性的消息)确认网络106被正确配置。控制器180可以基于特定类型重新配置灵活的确定性网络106以用于发送消息。可以提供或建立静态虚拟信道184a以发送静态的、确定性的消息，并且可以提供或建立动态信道184b以发送动态的、非确定性的消息。静态虚拟信道184a将具有预定带宽以符合静态的、确定性的消息协议。动态虚拟信道184b可以具有对应于被发送的动态的、非确定性消息的带宽的可变带宽。可以创建或建立动态虚拟信道184b而不影响一个或多个静态虚拟信道。
一旦建立了网络配置(包括静态部和动态部)，所有消息被视为相同。不需要“检测”消息类型。两种消息类型之间的唯一区别是，一种消息类型是固定的(总是相同的消息、大小、频率等)，并且另一种消息类型在不同的时间使用不同的消息组合(不同的消息、大小和/或频率等)。第一消息类型使用配置的静态部，并且第二种消息类型使用配置的动态部。如关于图4和图5中描述的，术语“重新配置”是指改变配置的动态部，并且影响开关182、端系统114、端系统134、端系统154、端系统170以及抽象层410a-410c和抽象层508a-508b。
类似于先前描述的，端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170可以基于灵活的确定性网络106的重新配置，使用路由表120、路由表136、路由表156以及路由表172重新配置，以发送或传送静态的、确定性的消息流量或动态的、非确定性的消息流量。根据实施方式，基于特定类型(静态或动态)的消息流量，特定MMS节点144a-144n的端系统170以及特定VMS节点110a-110n的端系统134可以选择性地重新配置以用于互相通信，并且可以创建或建立合适(静态或动态)的虚拟信道184。类似地，远程数据集中器108的端系统114和任务传感器节点142的端系统154可以基于特定消息组合重新配置。可以由灵活确定性网络的控制器180或者特定配置或模式改变的受影响的端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170发送指令，以用于传送静态的、确定性的消息或动态的、非确定性的消息。在另一实施方式中，灵活的确定性网络106可以配置或重新配置用于传送特定的消息组合，并且所有的端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170可以配置或重新配置用于传送相同的消息组合。
任务系统的操作或性能可能不如交通工具系统的性能关键，交通工具系统的性能重要在于防止交通工具100损坏或丢失。因此，相对于配置灵活的确定性网络106和配置端系统114、端系统134、端系统154、端系统170，VMS 102通信或VMS 102消息可以优先于MMS104通信或MMS 104消息。因此，如果由于静态的、确定性的消息流量而在网络106上没有足够的带宽用于消息，则可能不发送动态的、非确定性的消息或者可能不重新配置网络106和端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170以用于传送动态的、非确定性的消息。如果控制器180或在节点中的一个上运行的应用程序110、应用程序128、应用程序152或应用程序164中的一个确定在灵活的确定性网络上有足够的可用带宽，则可以重新配置网络106和端系统114、端系统134、端系统154以及端系统170以用于传送或发送动态的、非确定性的消息流量。
任务模式管理器188可以检测灵活的确定性网络106的重新配置(“反应式的”)，重新配置可以被定义为模式改变，或任务模式管理器188可以发起模式改变，并由此促使重新配置(“主动的”)。任务模式管理器188可以驻留在一个或多个节点MMS 144a-144n上。任务模式管理器188可以发送通知到MMS节点144a-144n或应用程序164以及模式改变或重新配置的任务传感器节点142，并基于网络106的配置切换到新模式或配置以用于发送静态的、确定性消息流量或动态的、非确定性消息流量。
根据实施方式，应用程序110、应用程序128、应用程序152或应用程序164中的一个可能需要模式改变，并且应用程序可以控制灵活的确定性网络106的重新配置或灵活的确定性网络106的至少相关部分的重新配置，以用于传送特定类型的消息或流量。参照图7，将更详细描述请求改变通信需要或请求模式改变的应用程序的方法的实例。
图2是根据本公开的实施方式的低确定性网络200的实例的示意框图，其包括多个发行的应用程序202和204以及单个订阅应用程序206。低确定性网络200可以是以太网或类似的网络。应用程序202、应用程序204和应用程序206可以使用数据分发服务(DDS)或类似的低确定性或非确定性协议通信。每个应用程序202、应用程序204和应用程序206可以包括DDS层208a-208c。低确定性网络200仅能在从发行的应用程序202和204至订阅应用程序206的方向上通信。低确定性网络200的特征是与高确定性网络(诸如参照图1描述，VMS节点110a-110n之间的通信需要的网络)不兼容。
图3是根据本公开的实施方式的具有双向通信的低确定性网络300的实例的示意框图，其包括单个发行的应用程序302和单个订阅应用程序304。双向通信可能对于某些功能是必需的，诸如可靠的服务质量，其需要对来自订阅者的每个消息进行确认。应用程序302和应用程序304也使用DDS通信并且其各自可包括DDS层306a和DDS层306b。虽然这种网络可以提供双向通信，但是网络300可能不适于静态的、确定性的消息或流量，诸如VMS节点110a-110n之间的通信。
图4是根据本公开的实施方式的高确定性网络400的实例的示意框图，其包括多个发行的应用程序402和404以及单个订阅应用程序406。应用程序402、应用程序404和应用程序406也可以使用DDS通信并且可以各自包括DDS层408a-408c。根据实施方式，可以提供与每个DDS层408a-408c相关联的抽象层410a-410c以隐藏对DDS层408a-408c进行的改变从而用于传送静态的、确定性的消息和动态的、非确定性的消息。示例性网络400在从发行的应用程序402和404中的每个到订阅应用程序406的一个方向上具有通信。根据实施方式，类似于具有DDS层408a-408c以及相关联的抽象层410a-410c的应用程序402、应用程序404和应用程序406的应用程序可以用于图1中的应用程序110、应用程序128、应用程序152和应用程序164。类似于应用程序402、应用程序404以及应用程序406的应用程序，可以与图1的灵活的确定性网络106一起使用或者可以与确定性网络(诸如ARINC 664或A664、时间触发包(TTP))或类似的确定性网络一起使用。
图5是根据本公开的实施方式的具有双向通信的高确定性网络500的实例的示意框图，其包括单个发行的(publishing)应用程序502以及单个订阅应用程序504。每个应用程序502和504可以包括DDS层506a和DDS层506b以及相关联的抽象层508a和抽象层508b。高确定性网络500将双向通信实现为两个单独的单向通信，与网络400相比，这允许确认并且可以提供更可靠的服务质量。类似于具有DDS层506a和抽象层508a的应用程序502以及具有DDS层506b和抽象层508b和应用程序504的应用程序，也可以用于图1中的应用程序并且可以包括经由确定性网络(诸如ARINC 664、TTP)或类似的确定性网络或如参照图1所述的灵活的确定性网络106的双向通信。
抽象层410和抽象层508对使用该协议的应用程序402-406、应用程序502和应用程序504隐藏DDS层408和DDS层506的所有实施改变。实施改变是使用确定性通信协议所必需的。例如，多个发行的应用程序在使用多个虚拟信道或链路(每发行者一个)的ARINC 664协议上实现。这可以通过使用抽象层410和抽象层508对应用程序隐藏。类似地，要求确认的消息和其相应的确认在先前相同的信道上发送。使用ARINC 664，确认将在单独的虚拟信道或链路上发送。通过抽象层410和抽象层508这个实现细节也可以对使用这种消息的应用程序隐藏。
参照图4和图5所描述的解决方案是映射DDS主题到通信时隙(诸如在TTP中的A664虚拟链路或信道或时间触发包)，并且提供自动执行数据操作所需的额外能力，使得在顶部运行的应用程序对于底层通信机构可以是不可知的。新能力可被集成到DDS的中间层中，或者是DDS的顶部的单独层(诸如抽象层)的一部分。主题(topic)可以被视为具有单个发行者和多个订阅者的通信时隙。提供该能力以从多个通信时隙读取从而模拟多个发行者的行为。还提供该能力以使用单独的通信时隙从而模拟用于特征(诸如确认、订阅者的活跃度和请求历史数据)的双向通信。不适于确定性环境的能力(诸如在运行时创建新主题)可能被禁用，并且如果调用这些功能会提供标准的错误消息。可以提供开发工具，该开发工具能够处理包含系统中的所有数据通信与其服务质量特性的文件，并且可以自动生成全套通信时隙以用于那些通信。该工具可以自动确定通信时隙的参数(诸如数据大小、周期性等)。该工具可以可选地对通信进行分组或者对生成的通信时隙执行其他优化。
图6是根据本公开的实施方式的用于通过灵活的确定性通信网络发送消息的方法600的实例的流程图。方法600的至少一部分可以由图1中的灵活的确定性网络106和/或应用程序110、应用程序128、应用程序152以及应用程序164来执行。
在框602中，可以由灵活的确定性网络接收消息。该消息可以是静态的、确定性的消息或动态的、非确定性的消息。灵活的确定性网络可以被配置为确定哪个消息流量可以被静态配置(即运行时不能改变)以及哪个消息流量可以被动态配置(即运行时可以改变)。静态的、确定性的消息对应于静态配置的消息流量，并且动态的、非确定性的消息对应于动态配置的消息流量。
在框604中，可以针对灵活的确定性网络的当前配置来检查消息。例如，灵活的确定性网络可以当前配置或部分配置为发送静态配置的消息流量，或者该网络可以当前配置或部分配置为发送动态配置的消息流量。在框606中，如果消息符合灵活的确定性网络的当前配置，则方法600可以前进至框608并且该消息可以经由灵活的确定性网络发送。
如果在框606中该消息不符合灵活的确定性网络的当前配置，则该方法600可以前进至框610。在框610中，网络或网络控制器(诸如图1中的控制器180)可以抑制发送该消息。在实施方式中，可以由网络或网络控制器发送响应至节点或应用程序，该响应指示该消息没有发送或该网络未被配置用于发送该消息。在另一实施方式中，节点或在节点上运行的应用程序可以检测消息发送失败或消息没有发送。例如，MMS节点可以发送动态的、非确定性的消息以在灵活的确定性网络上通信。网络或网络控制器可以确定该网络没有配置或目前没有足够带宽用于发送动态配置的消息。可以由网络或网络控制器发送响应至MMS节点，该响应指示该网络没有配置或没有足够带宽用于发送该消息。在另一实施方式中，MMS节点或应用程序可以检测消息发送失败或没有发送。
图7是根据本公开的另一实施方式的用于通过灵活的确定性通信网络发送消息的方法700的实例的流程图。在框702中，可以从节点或在节点上运行的应用程序接收改变灵活的确定性网络的通信需求的请求。例如，MMS节点或应用程序可以请求在网络上发送更大带宽的消息。在接收到该消息发送失败或没有发送的响应之后或在检测到消息发送失败之后，MMS节点可以发送需要更大带宽或需要其他通信的请求至网络或网络控制器。
在框704中，确定该请求是否能被批准并且灵活的确定性网络的至少一部分是否能被重新配置为满足更大的带宽需求或请求的通信需求。确定改变通信需求的请求是否能批准可以包括但不必限于：基于在网络上的VMS节点之间的任何其他通信，在灵活的确定性网络上的可用带宽；对应于请求的带宽，网络上的带宽的可用性；以及对网络或网络的一部分的请求或重新配置以用于动态消息流量的持续时间。如前所述，对于交通工具的操作会是关键的VMS通信优先于MMS通信。
在框706中，确定重新配置灵活的确定性网络的请求是否被批准。如果请求没有批准，则方法700可以前进至框708。在框708中，MMS节点或应用程序可以在降级状态下操作。在另一实施方式中，诸如在图1中的任务模式管理器188的监控单元，可以分析系统并且采取纠正动作。
如果在框706中改变通信需求和致使重新配置灵活的确定性网络的请求被批准，则方法700可以前进至框710。在框710中，灵活的确定性网络可以被重新配置用于发送动态配置的流量。任何开关或开关机构可以操作以适应新的通信需求。请求的批准可以被发送到请求的MMS节点或应用程序。VMS节点和MMS节点的相关端系统可以被重新配置。类似于先前描述的，端系统可以通过使用与每个端系统相关联的路由表进行重新配置，以用于发送动态配置的消息流量。
图8是根据本公开的另一实施方式的用于通过灵活的确定性通信网络发送消息的方法800的示例的流程图。在框802中，网络的重新配置或模式改变可以由任务模式管理器检测。在框804中，通知可以被发送到其他的MMS节点或应用程序以切换到新模式或新配置以用于发送动态配置的消息流量。然后该消息可以由符合新网络配置的MMS节点或应用程序以及VMS节点或应用程序发送。
在框806中，响应于预定动作，灵活的确定性网络和端系统可以被重新配置以用于发送静态配置的消息流量。例如，在完成动态配置的流量发送之后或在用户请求或进行预定动作以重新配置网络用于静态配置的消息流量之后，灵活的确定性网络和端系统可以被重新配置。
图9是根据本公开的实施方式的、用于在确定性通信网络或灵活的确定性通信网络上，发送以非确定性通信类型协议格式化的消息的方法900的流程图。在框902中，可以由处理器或节点从灵活的确定性网络以非确定性通信类型协议接收消息。例如，该消息可以是数据分发服务(DDS)通信协议消息或其他非确定性通信类型的消息。如前所述，MMS节点144a-144n和任务传感器节点142可以使用DDS通信协议通信。
在框904中，非确定性消息可以由抽象层处理。框906-910是可以通过抽象层执行以处理非确定性消息的示例性功能。在框906中，与非确定性消息相关联的服务质量(QoS)可以由抽象层确定。
在框908中，如果具有可靠性服务质量的消息被接收，则抽象层可以发送确认。该确认可以通过与接收该消息的通信信道相关联的确认通信信道发送。如果该消息是单个发行者消息或来自单个发行者，则该消息可以被移交或传递给订阅应用程序。
在框910中，如果该消息是具有多个发行者的消息，抽象层可以移交或传递该消息给订阅应用程序，这取决于其他相关联的服务质量参数以及来自另一发行者的消息或来自其他发行者的消息是否已经经由与其他发行者相关联的通信信道接收或者经由与每个其他发行者相关联的相应通信信道接收。DDS术语中的数据值或采样是否提供给订阅者可以取决于与服务质量有关的因素或参数。参数或因素的实例可以包括但不必限于“OWNERSHIP”、“OWNERSHIP_STRENGTH”、“TIME_BASED_FILTER”、“LIFESPAN”、“HISTORY”以及“RESOURCE_LIMITS”。OWNERSHIP可以是独占或共享的。OWNERSHIP_STRENGTH用于确定当选择EXCLUSIVE时保留哪个发行者的数据。TIME_BASE_FILTER指每个“minimum_separation”时段只有一个值被呈现给订阅者。LIFESPAN是指比这个值旧的数据将被丢弃。如果更新的值先于被订阅者读取的值被接收，HISTORY确定发生了什么。RESOURCE_LIMITS提供如果超出“max_samples”，则丢弃数据值以保持在限制内。
在图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施方式的架构、功能以及系统和方法的可能的实现的操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示模块、部分或者指令部分，其包括用于实现指定的逻辑功能(多个功能)的一个或多个可执行指令。在一些可替换的实施方式中，框中指出的功能可能会不同于图中指出的顺序出现。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框可以实际上基本同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。还应指出，框图和/或流程图示出的每个框，以及框图和/或流程图示出的框的组合，可以由执行指定功能或动作或者执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实现。
本文中所使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，并非旨在限制本发明的实施方式。如本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”时，指所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。
在下面的权利要求中的相应的结构、材料、动作和所有手段或步骤加功能元件的等同物，旨在包括用于结合如权利要求指定的其他要求的元件执行功能的任何结构、材料或动作。呈现本发明的描述是出于说明和描述的目的，但并不旨在详尽无遗或限制本发明的实施方式在公开的形式内。不偏离本发明的实施方式的范围和精神的许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择和描述实施方式是为了最好地解释本发明的实施方式的原理以及实际应用，并且使本领域的其他技术人员能够理解本发明的实施方式用于作为适合所考虑的具体用途的具有各种修改的各种实施方式。
进一步，本发明包括根据以下项的实施方式：
项1.一种位于交通工具上的系统，包括：
交通工具管理系统(VMS)，该VMS包括多个VMS节点以用于控制交通工具的操作；
任务管理系统(MMS)，该MMS包括多个MMS节点以用于控制与交通工具的任务相关联的设备；以及
灵活的确定性通信网络，被配置用于在VMS节点中的各个之间、在MMS节点中的各个之间以及在VMS节点和MMS节点之间通信，其中，VMS节点使用静态的、确定性的消息通信并且MMS节点使用动态的、非确定性的消息通信。
项2.根据项1所述的系统，其中，灵活的确定性网络包括：
与每个VMS节点相关联的端系统；
与每个MMS节点相关联的端系统；
被配置用于互连端系统的开关机构。
项3.根据项2所述的系统，其中，通过开关机构在特定节点对之间建立虚拟信道以用于在特定节点对之间通信，其中，该特定节点对包括VMS节点和MMS节点的任何组合。
项4.根据项3所述的系统，其中，时隙与虚拟信道相关联。
项5.根据项1所述的系统，其中，灵活的确定性通信网络包括：
一组静态虚拟信道；以及
一组动态虚拟信道，该灵活的确定性通信网络被配置用于使用静态虚拟信道传送静态的、确定性的消息，并且该灵活的确定性通信网络被配置用于使用该组动态虚拟信道传送动态的、非确定性的消息。
项6.根据项5所述的系统，其中，灵活的确定性网络被配置用于使用一组静态虚拟信道和一组动态虚拟信道中的至少一组，在MMS节点中的相应的一个或多个和VMS节点中的相应的一个或多个之间通信。
项7.根据项5所述的系统，其中，灵活的确定性通信网络进一步包括被配置用于控制虚拟信道的配置的处理器。
项8.根据项7所述的系统，其中，该处理器被配置用于执行一组功能，包括：
接收消息；
针对灵活的确定性通信网络的当前配置，检查接收到的消息；
响应于接收到的消息符合当前配置，在灵活的确定性通信网络上发送接收到的消息；以及
响应于接收到的消息不符合当前配置，抑制在灵活的确定性通信网络上发送接收到的消息。
项9.根据项8所述的系统，其中，该组功能进一步包括：
基于应用程序的通信需求，从在MMS节点或VMS节点中的一个上操作的应用程序接收请求以重新配置灵活的确定性通信网络；
确定请求的批准；以及
响应于该请求的批准，重新配置灵活的确定性网络的至少一部分，以适应应用程序的通信需求。
项10.根据项9所述的方法，其中，重新配置灵活的确定性网络的至少一部分包括：
重新配置与互相通信的MMS节点中的每个或VMS节点中的每个相关联的端系统；以及
重新配置用于互连端系统的开关机构。
项11.根据项10所述的系统，其中，请求应用程序协调端系统和开关机构的重新配置。
项12.根据项9所述的系统，其中，确定是否能批准该请求包括：基于在灵活的确定性网络上的节点之间的现有通信以及对应于请求的带宽的至少可用带宽，确定在灵活的确定性通信网络上的可用带宽。
项13.根据项9所述的系统，其中，响应于重新配置灵活的确定性通信网络的请求没有被批准，至少发出请求的应用程序在降级状态下操作。项14.根据项1所述的系统，其中，该系统被部署在飞机上。
项15.一种交通工具上的系统，包括：
交通工具管理系统(VMS)，该VMS包括多个VMS节点以用于控制所述交通工具的操作；
任务管理系统(MMS)，该MMS包括多个MMS节点以用于控制与交通工具的任务相关联的设备；
在每个VMS节点和每个MMS节点上运行的应用程序；
与每个应用程序相关联的数据分发服务层，以用于在应用程序之间通信；以及
抽象层，配置为对使用确定性通信协议的应用程序，隐藏数据分发服务层的重新配置。
项16.根据项15所述的系统，进一步包括被配置用于在节点之间进行通信的灵活的确定性通信网络。
项17.一种用于发送消息的方法，包括：
接收消息；
相对灵活的确定性通信网络的当前配置检查接收到的消息；
响应于接收到的消息符合当前配置，在灵活的确定性通信网络上发送接收到的消息；
响应于接收到的消息不符合当前配置，抑制在灵活的确定性通信网络上发送接收到的消息。
项18.根据项17所述的方法，还包括：
基于应用程序的通信需求，从应用程序接收重新配置灵活的确定性通信网络的请求；
确定请求的批准；以及
响应于请求的批准，重新配置灵活的确定性网络的至少一部分，以适应应用程序的通信需求。
项19.根据项18所述的方法，其中，确定该请求是否被批准包括：基于在灵活的确定性网络上的多个节点之间的当前通信以及对应于请求的带宽的可用带宽，确定在灵活的通信网络上的可用带宽。
项20.根据项19所述的方法，进一步包括：
重新配置互相通信的至少每一个节点的端系统；以及
重新配置用于互连端系统的开关机构。
尽管本文中已示出和描述具体的实施方式，本领域内的普通技术人员理解，被计算以实现相同目的的任何设置可以替代显示的具体实施方式，并且本发明的实施方式在其他环境中具有其他应用。本应用旨在覆盖本发明的任何修改或变化。以下的权利要求决不旨在将本发明的实施方式的范围限制于本文中描述的具体实施方式。

Claims (9)

1.一种位于交通工具(100)上的系统，包括：
交通工具管理系统VMS(102)，所述VMS包括用于控制所述交通工具(100)的操作的多个VMS节点(110a-110n)；
任务管理系统MMS(104)，所述MMS(104)包括用于控制与所述交通工具(100)的任务相关联的设备的多个MMS节点(144a-144n)；以及
灵活的确定性通信网络(106)，被配置用于在所述VMS节点(110a-110n)中的各个之间、在所述MMS节点(144a-144n)中的各个之间以及在所述VMS节点(110a-110n)和所述MMS节点(144a-144n)之间的通信，其中，所述VMS节点(110a-110n)使用静态的、确定性消息进行通信，并且所述MMS节点(144a-144n)使用动态的、非确定性消息进行通信，
其中，所述灵活的确定性通信网络(106)包括：
一组静态虚拟信道(184a)，其中每个静态虚拟信道具有预定带宽；以及
一组动态虚拟信道(184b)，其中，每个动态虚拟信道具有对应于被发送的动态的、非确定性消息的带宽的可变带宽，所述灵活的确定性通信网络(106)被配置用于使用所述静态虚拟信道(184a)传输所述静态的、确定性消息，并且所述灵活的确定性通信网络(106)被配置用于使用所述一组动态虚拟信道(184b)传送所述动态的、非确定性消息；
控制器(180)，被配置用于重新配置所述灵活的确定性通信网络(106)，
与每个VMS节点(110a-110n)相关联的端系统(134)；以及
与每个MMS节点相关联的端系统(170)；
其中，如果由于所述静态的、确定性消息的流量而在所述灵活的确定性通信网络(106)上没有足够的带宽用于消息，则不重新配置所述灵活的确定性通信网络(106)、与每个VMS节点(110a-110n)相关联的端系统(134)以及与每个MMS节点相关联的端系统(170)以用于传送所述动态的、非确定性消息，以及如果在所述灵活的确定性通信网络(106)上有足够的可用带宽，则重新配置所述灵活的确定性通信网络(106)、与每个VMS节点(110a-110n)相关联的端系统(134)以及与每个MMS节点相关联的端系统(170)以用于传送所述动态的、非确定性消息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述灵活的确定性通信网络(106)还包括：
被配置用于使端系统(134/170)互连的开关机构(182)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，通过所述开关机构(182)在特定节点对之间建立虚拟信道(184)以用于所述特定节点对之间的通信；其中，所述特定节点对包括VMS节点(110a-110n)和MMS节点(144a-144n)的任何组合，并且其中，时隙与所述虚拟信道(184)相关联。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述灵活的确定性网络(106)被配置为使用所述一组静态虚拟信道(184a)和所述一组动态虚拟信道(184b)中的至少一者，在相应的一个或多个所述VMS节点(110a-110n)和相应的一个或多个所述MMS节点(144a-144n)之间通信，其中，所述控制器(180)进一步用于控制虚拟信道(184)的配置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器(180)被配置用于执行一组功能，所述一组功能包括以下：
接收消息；
相对所述灵活的确定性通信网络(106)的当前配置，检查接收到的消息；
响应于所述接收到的消息符合所述当前配置，经由所述灵活的确定性通信网络(106)发送所述接收到的消息；以及
响应于所述接收到的消息不符合所述当前配置，禁止经由所述灵活的确定性通信网络(106)发送所述接收到的消息。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一组功能进一步包括：
从在所述MMS节点(144a-144n)和所述VMS节点(110a-110n)中的一者上运行的应用程序(164/128)接收请求，以基于所述应用程序的通信需求，重新配置所述灵活的确定性通信网络(106)；
确定所述请求的批准，其中，确定所述请求是否能被批准包括：基于经由所述灵活的确定性网络(106)在所述节点之间的现有通信以及对应于所述请求的带宽的至少可用带宽，确定所述灵活的确定性通信网络(106)上的可用带宽；以及
响应于所述请求的批准，重新配置所述灵活的确定性网络(106)的至少一部分，以适应所述应用程序(164/128)的通信需求；其中，重新配置所述灵活的确定性网络(106)的至少一部分包括：重新配置用于互连端系统(134/170)的开关机构(182)，其中，请求的应用程序协调端系统(134/170)和所述开关机构(182)的重新配置，其中，响应于重新配置所述灵活的确定性通信网络(106)的所述请求没有被批准，至少所述请求的应用程序在降级状态下运行。
7.一种用于通过根据权利要求1至5中任一项所述的系统发送消息的方法(600)，包括：
接收(602)消息；
相对灵活的确定性通信网络(106)的当前配置，检查(604)接收到的消息；
响应于所述接收到的消息符合所述当前配置，经由所述灵活的确定性通信网络(106)传输(608)所述接收到的消息；以及
响应于所述接收到的消息不符合所述当前配置，禁止(610)经由所述灵活的确定性通信网络(106)传输所述接收到的消息。
8.根据权利要求7所述的方法(600)，进一步包括：
从应用程序接收请求以基于所述应用程序的通信需求，重新配置所述灵活的确定性通信网络(106)；
确定所述请求的批准，其中，确定所述请求是否能被批准包括：基于经由所述灵活的确定性网络(106)在多个节点之间的当前通信以及对应于所述请求的带宽的可用带宽，确定在所述灵活的确定性通信网络(106)上的可用带宽；以及
响应于所述请求的批准，重新配置所述灵活的确定性网络(106)的至少一部分，以适应所述应用程序的通信需求。
9.根据权利要求7所述的方法(600)，进一步包括：
重新配置互相通信的节点的至少每个的端系统(134/170)；以及
重新配置用于互连所述端系统(134/170)的开关机构(182)。
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