CN106877920A - 用于传送优先化数据的方法和发射器 - Google Patents

Abstract

本申请描述和要求保护的是一种用于从飞行器向接收器传送连续产生的数据项的方法。所述数据项具有多个数据类型，并且每个数据项具有不同的优先级。对于每个数据类型，提供现场LIFO缓冲器和主LIFO缓冲器。在常规操作模式中，连续产生的数据项被连续地存储在主缓冲器中。在传输操作模式中，连续产生的数据项被连续地存储在现场缓冲器(live buffer)中，连续的数据分组被传送，并且对于每个数据分组，从缓冲器中选择数据，其中存储在现场缓冲器中的数据项在存储在主缓冲器的数据项之前被传送，且较高优先级的数据项在较低优先级的数据项之前被传送。此外，本申请描述并要求保护一种发射器和一种飞行器。

Description

用于传送优先化数据的方法和发射器

技术领域

本发明涉及一种用于将连续产生的数据项从飞行器传送到接收器的方法，用于将连续产生的数据项从飞行器传送到接收器的发射器以及包括这种发射器的飞行器。

背景技术

现今的飞行事故调查主要依靠记录在所谓的飞行记录仪中的数据。商用飞行器上使用的飞行记录仪通常固定在飞行器上。因此，如果难以对飞行器本身进行存取，例如，由于飞行器事故发生在开放水域上并且残骸在事故之后下沉，则可能难以取回飞行记录仪。为了克服这个缺点，已经建议在事故发生之前将存储在飞行记录仪中的至少一部分数据从飞行器传输到接收器，例如地面站，使得至少一些信息在飞行记录仪已被成功提取之前是可用的。

在现有技术中，已经建议将存储在飞行记录仪中的数据从飞行器连续地传送到地面站。由于卫星数据传输的高成本和有限的可用带宽，这种方法在实践中是不可行的，特别是因为大多数的传输数据不是必需的并且将立即被丢弃。因此，先前已经建议仅在检测到可能发生事故之后才传送飞行记录仪数据。虽然这种方法防止由于不必要的数据传输造成的大量成本，但是可用的带宽和传输时间通常是受限制的。因此，必须选择将哪种类型的飞行记录仪数据从飞行器传送到地面站。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在发生飞行器事故之前选择性地将飞行记录仪数据从飞行器传送到接收器的方法和发射器，其考虑到各种类型的数据可被传送并且传输时间和带宽是受限制的。

在第一方面，该问题通过一种用于将连续产生的数据项从飞行器传输到接收器的方法来解决。所述数据项是多个数据类型，并且多个数据类型中的每一个被分配从最高优先级到最低优先级的不同优先级。提供了后进先出缓冲器用于存储连续产生的数据项。对于每个数据类型，提供单独的现场缓冲器和单独的主缓冲器并且与相应的数据类型相关联。特定数据类型的数据项仅存储在相关联的缓冲器中。在常规操作模式中，多个数据类型的连续产生的数据项被连续地存储在相关联的主缓冲器中。在传输操作模式下：

·多个数据类型的连续产生的数据项被连续地存储在相关联的现场缓冲器中，

·经由数据传输链路将连续的数据分组从飞行器传输到接收器，每个数据分组包括报头部分和有效負载部分，以及

·对于每个数据分组，从缓冲器中选择要在有效負载部分中传输的数据，其中存储在现场缓冲器中的任何数据项在存储在主缓冲器中的任何数据项之前被传送，其中，对于在现场缓冲器之一中存储的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送，并且对于在主缓冲器之一中存储的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

换句话说，根据本发明的方法传送具有不同优先级的不同数据类型的连续产生的数据项。在本申请中，术语“连续地”不一定是指非间歇地产生的数据项，即，在两个连续的连续产生的数据项之间甚至可能存在较长的时间间隙。术语“连续地”描述了在飞行的整个时间上产生的数据项，无论何时是按照计划的或者无论何时当反映在数据项中的事件发生时。与固定内容的数据项(例如飞行器的标识符)相比，连续产生的数据项是必须看到的。

数据项可以是旨在存储在飞行记录仪中或用于使用根据本发明的方法传输的任何类型的分组信息。因此，在其最大形式下，数据项是具有不同长度和不同内容的一组比特。比特流的长度和内容取决于数据类型。数据类型的例子有飞行数据、空中交通控制消息、驾驶舱语音记录和驾驶舱图像。飞行数据可以包括例如飞行器航向、飞行器高度、侧倾率、横摆率和飞行员的控制输入的记录。空中交通控制消息是由飞行器接收的数据消息，并且可以例如包括飞行计划、气象数据或对飞行员的通知。驾驶舱语音记录可以例如包括经由无线电的飞行员的任何口头通信或在飞行器的驾驶舱中说出的任何词语。最后，驾驶舱图像可以例如是由安装在飞行器驾驶舱中的相机采集的图像。在示例性的优选实施例中，该方法适于传输以下数据类型的数据项：飞行数据、空中交通控制消息和驾驶舱语音记录。

每个数据类型具有在从最高优先级到最低优先级的优先级范围中选择的所分配的优先级。例如，如果应传送数据类型为飞行数据、空中交通控制消息和驾驶舱话音记录的数据项，则空中交通控制消息数据项可以被分配最高优先级，驾驶舱语音记录数据项可以被分配最低优先级，飞行数据数据项可以被分配中间优先级。

根据本发明的方法使用缓冲器用于数据项的临时存储。缓冲器全都是后进先出(LIFO)缓冲器或堆栈。因此，数据项以它们被存储在缓冲器中、即被推送到堆栈上的顺序排列在缓冲器中。换句话说，数据项以时间顺序存储在缓冲器中，并且仅可能以时间顺序提取存储在缓冲器中的数据项。因此，如果应当从缓冲器提取数据项，则提取最后存储的数据项，而不是倒数第二个存储的数据项，等等。换句话说，每当从堆栈中提取数据项时，最后存储的数据项首先从堆栈中推出，并显示倒数第二个存储的数据项，以此类推。

对于将被传送的每个数据类型，提供了至少两个单独的关联缓冲器：现场缓冲器(live buffer)和主缓冲器(main buffer)。例如，如果数据类型为飞行数据、空中交通控制消息和驾驶舱话音记录的数据项将以该方法被传送，则为飞行数据提供现场缓冲器和主缓冲器，为空中交通控制消息提供现场缓冲器和主缓冲器，并且为驾驶舱话音记录提供现场缓冲器和主缓冲器。特定数据类型的数据项只能存储在相关联的缓冲器中，例如，数据类型为飞行数据的数据项只能存储在飞行数据主缓冲器或飞行数据现场缓冲器中。由于每个现场缓冲器和每个主缓冲器与数据类型相关联，每个数据类型还与一个主缓冲器和一个现场缓冲器相关联。

所述方法可以在两种不同的操作模式下操作：常规或正常操作模式和传输操作模式。在常规操作模式中，可以根据该方法传送的数据项被连续地存储在相关联的主缓冲器中。换句话说，无论何时当产生将以传输操作模式传输的数据类型的新数据项时，数据项被存储在与数据项的数据类型相关联的主缓冲器中，即，被推送到相应数据类型的主缓冲器的堆栈顶部。在正常操作模式下不传送数据。

当所述方法从常规操作模式切换到传输操作模式时，连续产生的数据项不再存储在与相应数据类型相关联的主缓冲器中，而是存储在与相应数据类型相关联的现场缓冲器中。换句话说，一旦该方法已经切换到传输操作模式，则其将任何产生的数据项存储在与所产生的数据项的数据类型相关联的现场缓冲器中，即，在所述方法在传输操作模式下操作时通过该方法接收的空中交通控制消息数据项被存储在空中交通控制消息的现场缓冲器中。

此外，在传输操作模式中，连续的数据分组经由数据传输链路从飞行器传送到接收器。例如，以互联网协议(IP)数据分组的形式的数据分组经由卫星通信数据连接形式的传输链路被传输到地面站形式的接收器。数据分组包括报头部分和有效負载部分。报头部分可以包括例如IP报头、用户数据报协议(UDP)报头和飞行器标识符。在数据分组的有效負载部分中，来自存储在缓冲器中的数据项的所选择的数据被传送。

此数据根据以下规则选择。存储在现场缓冲器中的任何数据项在存储在主缓冲器中的数据项之前被传送。存储在具有较高优先级的数据类型的现场缓冲器中的任何数据项在存储在具有相对较低优先级的现场缓冲器中的数据项之前被传送。最后，在存储具有较高优先级的数据类型的主缓冲器之一中的任何数据项在具有相对较低优先级的数据项之前被传送。例如，如果应传送数据类型为飞行数据、空中交通控制消息和驾驶舱话音记录的数据项，并且飞行数据具有最高优先级、空中交通控制消息具有中等优先级、驾驶舱话音记录具有最低优先级，存储在现场缓冲器中的任何空中交通控制消息项在任何其它数据项之前传输。接下来，如果在相关联的现场缓冲器中没有更多的空中交通控制消息数据项，则传送存储在现场缓冲器中的任何飞行数据的数据项，随后是任何驾驶舱语音记录数据项。最后，存储在主缓冲器中的数据项以相同的顺序传送。应当注意，已传送的数据项将从相应缓冲器中移除，使得缓冲器包括比之前少一个数据项。

当传送数据分组时，可以产生新的数据项。这种新产生的数据项被存储在与相应数据类型相关联的现场缓冲器中。每次该方法为要传送的下一个数据分组的有效負载部分选择数据项时，首先以各个相关联的数据类型的优先级的顺序从现场缓冲器中选择数据项，然后以各个相关联的数据类型的优先级的顺序从主缓冲器中选择数据项。

在上述示例中，当在该方法以传输操作模式操作的同时产生新的飞行数据数据项时，该数据项被推送到形成飞行数据现场缓冲器的堆栈顶部。现在当该方法为下一个数据分组选择数据项时，首先选择在现场缓冲器中最后存储的数据项。换句话说，总是首先传送具有最高优先级的数据类型的最新数据项。然后，传送在该方法已经切换到传输操作模式之后被所述方法接收的、且具有最高优先级的数据类型的所有其它数据项。接下来，在所述方法已经切换到传输操作模式之后接收的下一较低优先级的所有数据项以它们被产生的相反的时间顺序传送。然后其它数据项以相同的方式操作。如果已经传送了在该方法已经切换到传输操作模式之后接收的所有数据项，则只传送存储在主缓冲器中的数据项，即，在该方法切换到传输操作模式之前由该方法接收的数据项。

因此，使用LIFO(后进先出)缓冲器并且按照从现场缓冲器到主缓冲器的顺序以及以与缓冲器相关联的数据类型的优先级的顺序来选择数据项，有利地确保了由该方法产生或接收的最新数据项一旦在传输操作模式被激活时已经被给予最高优先级，则会在传输操作模式被激活之前具有较低优先级的或接收的任何其它数据项之前被传输。因此，该方法有利地确保了有限带宽被用于其最大程度，以确保即使带宽非常低也最先传送最相关的数据项。如果在该方法切换到传输操作模式时有高带宽可用，则主缓冲器有利地提供至少有限数量的先前记录的数据项，其可以容易地被传输到地面站。然而，该方法有利地确保任何新产生的数据项首先被传送。

在优选实施例中，对于每个现场缓冲器，定义了要在现场缓冲器中保留的数据项的最大寿命，其中在传输操作模式中，当数据项的寿命超过为所述现场缓冲器定义的最大寿命的时候，所述数据项从现场缓冲器移送到相应的主缓冲器中，其中在另一数据项之前已经存储在现场缓冲器中的任何数据项在所述另一数据项之前被移送到所述主缓冲器中。

换句话说，对于每个现场缓冲器，通过定义保留在缓冲器中的数据项的最大寿命，定义了将在现场缓冲器中存储或保留数据项多长时间。例如，数据类型为飞行数据的数据项可以在相应的现场缓冲器中保留一分钟。空中交通控制消息数据类型的数据项可以在相应的现场缓冲器中保留五分钟。如果存储在现场缓冲器中的数据项的寿命超过相应的最大寿命，即，如果数据项在比最大寿命更早的时间被产生或存储在缓冲器中，则数据项被移送到相应的主缓冲器。通过定义存储在现场缓冲器中的数据项的最大寿命，确保了仅传输在相关时间点产生的数据项。数据项的寿命可以从数据项被产生的时间点或者数据项被存储在缓冲器中的时间点来定义。

如果数据项以预定时间间隔、即以固定频率连续地产生，并且具有预定大小，则定义最大寿命对应于为预定数量的数据项定义最大存储容量。驾驶舱语音记录可以例如以预定间隔连续地产生，并以表示20ms的记录声音的帧或数据项的形式存储。存储在现场缓冲器中的驾驶舱语音记录数据项的最大寿命可以例如被设置为1分钟。因此，现场缓冲器具有3000个驾驶舱话音记录数据项的最大存储容量。这等同于说明现场缓冲器仅存储不超过1分钟的数据项。因此，在传输操作模式中，当达到可以存储在现场缓冲器中的数据项的最大数量时，数据项从现场缓冲器移送到相应的主缓冲器，其中在另一其它数据项之前已经存储在现场缓冲器中任何数据项在所述另一数据项之前被移送到主缓冲器。例如，缓冲器的最大存储容量可以由用于实际存储数据项的存储器的物理存储容量所限制。

换句话说，在这种情况下，缓冲器具有有限的容量。如果已经达到可以存储在缓冲器中的数据项的最大数量，则缓冲器溢出并且从缓冲器中移除最旧的数据项以为新的数据项腾出空间。最旧的数据项是在缓冲器中以时间顺序最先存储的数据项。但是，来自现场缓冲器的数据项不会被简单地丢弃。在优选实施例中，它们被移送到主缓冲器，即被推送到主缓冲器的顶部。因此，如果传输链路的带宽暂时太低而不能传输一旦已经激活传输操作模式而产生的所有数据项，则在主缓冲器中提供用于数据项的附加临时存储空间。如果在所述方法处于传输操作模式时带宽增加，则被移送或推送到主缓冲器的、仍然存储在主缓冲器中的数据项可用于传输。

在优选实施例中，对于每个数据类型，提供了单独的溢出缓冲器并且与相应的数据类型相关联，并且对于每个主缓冲器，定义了要在主缓冲器中保留的数据项的最大寿命。当数据项的寿命超过为主缓冲器定义的最大寿命时，将数据项从主缓冲器移送到相应的溢出缓冲器，其中在另一数据项之前已经存储在主缓冲器中的任何数据项在所述另一数据项之前被移送到溢出缓冲器。在传输操作模式中，存储在主缓冲器中的任何数据项在存储在溢出缓冲器中的任何数据项之前被传送。在存储在溢出缓冲器之一中的那些数据项中，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。换句话说，附加的溢出缓冲器为从主缓冲器溢出的任何数据项提供了附加的存储空间。

应当指出，在某些实施例中，没有为现场缓冲器定义最大寿命，但是为每个主缓冲器定义最大寿命。换句话说，存储在现场缓冲器中的任何数据项被保留在现场缓冲器中，并且如果存储在主缓冲器中的数据项的寿命超过预定寿命的最大值，则只有存储在主缓冲器中的数据项被移送到相应的溢出缓冲器。因此在该实施例中，在传输操作模式中，在已经触发了在传输操作模式之后产生的较高相关性的任何数据项在传输操作模式被触发之后产生的较低相关性的数据项之前被传送。

在示例性优选实施例中，该方法适于还传送附加数据类型的数据项。附加数据类型具有与从最低优先级到最高优先级的优先级范围中选择的任何其它数据类型不同的优先级。对于附加数据类型，提供单独的溢出缓冲器并与附加数据类型相关联。在传输操作模式和常规操作模式中，附加数据类型的数据项被存储在相关联的溢出缓冲器中。附加数据类型的数据项的处理类似于任何其它数据类型的数据项，即，对于存储在包括用于附加数据类型的所述溢出缓冲器的溢出缓冲器之一中的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。附加数据类型例如可以是驾驶舱图像。如果高带宽是可用的，用于附加数据类型的数据项的溢出缓冲器有利地提供了传送比其它数据项低的优先级的数据项的装置。如果该方法适于还传送附加数据类型的数据项，且为所述数据类型提供了现场缓冲器、主缓冲器和溢出缓冲器，则所述数据类型也可以被称为第一数据类型，并且仅为其提供溢出缓冲器的附加数据类型也可以被称为第二数据类型。因此，第一数据类型的数据项可以被称为第一数据项，并且第二或附加数据类型的数据项可以被称为第二或附加数据项。

进一步优选的是，数据分组的有效負载部分可以包括不同数据类型的数据项，其中数据项作为记录被传送，每个记录包括标识所述数据项的数据类型和记录的长度的头部。换句话说，可以在相同数据分组的有效負载部分中传送不同数据类型的数据项。为此，数据类型的数据项被打包在具有标识数据类型的报头和包括数据项或多个数据项的有效負载的记录中。这有利地使得该方法能够利用不同数据类型的数据项来完全填充数据分组的有效負载部分，如果从必须首先被传送的单个数据类型没有足够的数据项的话。因此，数据分组中可用的空间被优化地使用了。

在优选实施例中，当接收到触发信号时，该方法从正常操作模式切换到传输操作模式。触发信号可以例如由用于在风险超过预定阈值的情况下确定飞行器事故风险的方法或系统生成。

进一步优选的是，对于至少一个数据类型，数据项以预定长度的帧存储在缓冲器中。对于其中数据项以预定大小的帧存储的至少一个数据类型，多个帧可以优选地合并且压缩为存储在缓冲器中的单个压缩帧。例如，如果在缓冲器处接收到飞行数据的数据项的帧，则这些帧首先在缓冲器中被收集预定的时间跨度。一旦已经收集了足够高数量的帧，则将这些帧合并且压缩成单个压缩帧。因此，如果随后传送压缩帧，则可以在较短的时间帧中传送更多的相关数据(即具有较少的数据分组)。

在第二方面，该问题通过一种用于将连续产生的数据项从飞行器传送到接收器的发射器来解决。所述数据项具有多个数据类型，并且每个数据类型已被分配从最高优先级到最低优先级的不同优先级。发射器包括用于存储连续产生的数据项的后进先出缓冲器。对于每个数据类型，提供单独的现场缓冲器和单独的主缓冲器，并且与相应的数据类型相关联，并且特定数据类型的数据项仅可存储在相关联的缓冲器中。发射器可在常规操作模式和传输操作模式中操作。在常规操作模式中，发射器适于在相关联的主缓冲器中连续存储多个数据类型的连续产生的数据项。在传输操作模式中，发射器适于：

·在所述相关联的现场缓冲器中连续存储所述多个数据类型的连续产生的数据项，

·经由数据传输链路将连续的数据分组从飞行器传送到接收器，每个数据分组包括报头部分和有效負载部分，

·从缓冲器中为每个数据分组选择要在有效負载部分中传输的数据，其中存储在现场缓冲器中的任何数据项在存储在主缓冲器中的任何数据项之前被传送，其中，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送，并且对于在主缓冲器之一中存储的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项是在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

在优选实施例中，对于每个现场缓冲器，定义了保留在现场缓冲器中的数据项的最大寿命。所述发射器适于在传输操作模式中在数据项的寿命超过为现场缓冲器定义的最大寿命时，将数据项从现场缓冲器移送到相应主缓冲器，其中在另一其它数据项之前已经存储在现场缓冲器中的任何数据项在所述另一数据项之前被移送到主缓冲器。

进一步优选的是，所述发射器包括用于每个数据类型的与相应数据类型相关联的单独的溢出缓冲器，并且对于每个主缓冲器，已经定义了要在主缓冲器中保留的数据项的最大寿命。所述发射器适于在数据项的寿命超过为主缓冲器定义的最大寿命时将数据项从主缓冲器移送到相应的溢出缓冲器，其中在另一数据项之前已经存储在主缓冲器中的任何数据项在所述另一数据项之前被移送到溢出缓冲器。在传输操作模式中，存储在主缓冲器中的任何数据项在存储在溢出缓冲器中的任何数据项之前被传送，其中对于存储在溢出缓冲器之一中的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

在示例性优选实施例中，所述发射器适于发射附加数据类型的数据项。附加数据类型具有与从最低优先级到最高优先级的优先级范围中选择的任何其它数据类型不同的优先级。对于附加数据类型，在发射器中提供单独的溢出缓冲器并且与附加数据类型相关联。所述发射器适于在传输操作模式和常规操作模式下将附加数据类型的数据项存储在相关联的溢出缓冲器中。在传输期间，附加数据类型的数据项的处理类似于任何其它数据类型的数据项，即对于存储在包括与附加数据类型相关联的溢出缓冲器的所述溢出缓冲器之一中的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在所述溢出缓冲器中存储的具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

在优选实施例中，数据分组的有效負载部分可以包括不同数据类型的数据项，其中数据项作为记录被传送，每个记录包括标识数据项的数据类型和记录的长度的头部。

在另一个优选实施例中，所述发射器适于接收触发信号，并且当已经接收到触发信号时，从正常操作模式切换到传输操作模式。

进一步优选的是，对于数据类型中的至少一个，所述数据项以预定长度的帧存储在缓冲器中。对于其中数据项以预定大小的帧存储的至少一个数据类型，多个帧可以优选地合并且压缩为存储在缓冲器中的单个压缩帧。

根据本发明的方法的实施例的优点和示例性描述适用于根据本发明的发射器的实施例，反之亦然，所述发射器的结构特征对应于所述方法的特征。

最后，在第三方面，该问题由包括根据前述实施例中任一实施例的发射器的飞行器解决。所述飞行器的不同实施例的优点对应于其中使用的发射器的优点。

在下文中，将参照示意图更详细地解释根据本发明的方法、发射器和飞行器的示例性实施例，其中：

附图说明

图1示出了根据本发明的方法的示例性实施例的流程图，

图2示出了现场缓冲器、主缓冲器和溢出缓冲器的结构的示例性实施例，

图3示出了现场缓冲器、主缓冲器和溢出缓冲器的示例性实施例，

图4示出了根据本发明的缓冲器和两个数据记录的示例性实施例，

图5示出了数据分组的示例性实施例，

图6示出了根据本发明的发射器的示例性实施例，

图7示出了根据本发明的飞行器的示例性实施例，包括根据本发明的发射器的示例性实施例。

具体实施方式

图1示出了示意性地描述根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。该方法被提供用于将连续产生的数据项(例如存储在飞行器的飞行记录仪中的数据项)传送到地面站。图1所示的方法的示例性实施例适于传送以下数据类型的数据项：飞行数据、驾驶舱话音记录和空中交通控制消息。这些数据类型也可以被称为第一数据类型，并且这些数据类型的数据项也可以被称为第一数据项。每个数据类型已被分配在从最高优先级延伸到最低优先级的优先级范围中选择的不同优先级。空中交通控制消息已被分配最高优先级，航班数据已被分配第二高优先级，驾驶舱语音记录已被分配第三高优先级。

该方法还适于以驾驶舱图像的形式传输附加的或第二数据类型的数据项。附加数据类型的数据项也可以被称为第二数据项。此外，附加数据类型也已被分配在从最高优先级延伸到最低优先级的优先级范围的优先级。分配给附加数据类型的优先级不同于分配给任何其它数据类型的优先级。在本示例中，驾驶舱图像已被分配最低或第四高优先级。

所述方法的示例性实施例提供用于连续产生的数据项的后进先出(LIFO)缓冲器。如图2所示，提供了三种不同类型的LTFO缓冲器：三个现场缓冲器1a、1b、1c，三个主缓冲器3a、3b、3c和四个溢出缓冲器5a、5b、5c、5d。为了易于理解，在下面没有提及特定现场缓冲器1a、1b、1c的情况下，现场缓冲器通常由附图标记1表示；在没有提及特定主缓冲器3a、3b、3c的情况下，主缓冲器通常用附图标记3表示；并且在没有提及特定溢出缓冲器5a、5b、5c、5d的情况下，溢出缓冲器通常由附图标记5表示。

对于每个第一数据类型，提供了单独的现场缓冲器1、单独的主缓冲器3和单独的溢出缓冲器5，并且将它们分配给相应的数据类型。详细地说，将现场缓冲器1a、主缓冲器3a和溢出缓冲器5a分配给空中交通控制消息数据类型，将现场缓冲器1b、主缓冲器3b和溢出缓冲器5b分配给飞行数据数据类型，和将现场缓冲器1c、主缓冲器3c和溢出缓冲器5c分配给驾驶舱话音记录数据类型。对于第二数据类型，仅提供溢出缓冲器5d并将其分配给该数据类型，即，将溢出缓冲器5d分配给驾驶舱图像数据类型。

该方法可以在两种不同的操作模式下操作。第一或常规操作模式包括第一和第二方法步骤7、9，并且第二或传输操作模式包括第三、第四和第五方法步骤11、13、15。

在常规操作模式中，第一数据类型的连续产生的任何数据项在第一方法步骤7中被连续地存储在与相应数据类型相关联的主缓冲器3中。连续产生的第二数据类型的任何数据项被连续地存储在与第二数据类型相关联的溢出缓冲器4d中。与它们的类型无关，所有数据项被存储在缓冲器1、3、5的帧17中。在图2、图3和图4中，仅一个帧17设有附图标记，以使图2、3和4易于理解。

在图1所示的方法的示例性实施例中，数据项总是以帧17的形式存储在缓冲器1、3、5中。如何产生帧17的内容取决于数据类型。例如，飞行数据的帧17可以包括在125ms的时段上产生的未压缩飞行数据的数据项。飞行数据的另一帧17可以包括例如从八十个未压缩飞行数据帧17生成的压缩飞行数据。包括空中交通控制消息数据项的帧17包括未压缩数据，且包括驾驶舱话音记录或驾驶舱图像的帧17仅分别包括压缩的记录或图像。

第二方法步骤9检查是否已经从外部源，例如从确定飞行器紧急情况的风险的系统，接收到触发信号。如果已经接收到触发信号，则该方法切换到传输操作模式，并且继续第三、第四和第五方法步骤11、13、15。如果没有接收到触发信号，则该方法继续在正常操作中操作模式。应当注意，图1仅示出了该方法的示例性实施例的流程的示意图。第一和第二方法步骤7、9不必按顺序执行。还可能的是，第一和第二方法步骤7、9是并行过程。第一方法步骤7连续地将连续产生的数据项存储在相应的缓冲器3、5中，并且第二方法步骤9并行地监视是否接收到触发信号。如果接收到触发信号，则第二方法步骤9停止第一方法步骤7，并且该方法继续第三方法步骤11。同样的情况适用于第三、第四和第五方法步骤11、13、15，它们在图1中显示为顺序的方法步骤。然而，方法步骤13和15可以实现为与方法步骤11并行执行的独立过程。

在第三步骤11中，第一数据类型的数据项被连续地存储在相关联的现场缓冲器1中，即产生的任何空中交通控制消息数据项被存储在相关联的空中交通控制消息现场缓冲器1a中，飞行数据的数据项被存储在相关联的飞行数据现场缓冲器1b中，并且驾驶舱语音记录数据项被存储在相关联的驾驶舱语音记录现场缓冲器1c中。在同一方法步骤11中，第二数据类型的任何数据项仍然存储在相关联的溢出缓冲器5d中。

在第四步骤13中，从缓冲器1、3、5中选择数据项，以便在第五步骤15中以数据分组的形式进行传输。根据以下规则从缓冲器1、3、5选择数据项：存储在现场缓冲器1中的任何数据项必须在存储在主缓冲器3中的任何数据项之前被传送，且存储在主缓冲器3中的任何数据项必须在存储在溢出缓冲器5中的任何数据项之前被传送。在每个缓冲器类别中，即现场缓冲器1、主缓冲器3或溢出缓冲器5，具有较高优先级的数据类型的每个数据项必须在具有较低优先级的数据项之前被传送。应用于示例性实施例，这意味着首先传送与空中交通控制消息相关联的现场缓冲器1a的任何数据项。接下来，传送存储在与飞行数据相关联的现场缓冲器1b中的任何数据项，之后传送存储在与驾驶舱话音记录相关联的现场缓冲器1c中的任何数据项。如果来自现场缓冲器1的所有数据项已经被选择用于传输，则以相同的顺序选择存储在主缓冲器3中的数据项。最后，如果存储在主缓冲器3中的任何数据项已经被选择用于传输，则存储在溢出缓冲器中的数据项以数据类型的优先级的顺序被选择。在图2中，从缓冲器1、3、5选择数据项的顺序由箭头19指示。

应当注意，缓冲器1、3、5是LIFO缓冲器。因此，无论何时当从缓冲器1、3、5选择数据项时，就删除已经在缓冲器1、3、5中以时间顺序最后存储的数据项。换句话说，LIFO缓冲器1、3、5有利地将时间优先级添加到数据项的选择中，因为LIFO缓冲器1、3、5确保总是首先选择更近期产生的数据项。

一旦在第四步骤中选择了用于与下一个数据分组一起传输的数据项，则数据项被存储在数据分组的有效負载中并且在第五方法步骤15中经由数据传输链路被传输。数据传输链路使用IP协议的卫星通信网络以在飞行器和地面站之间进行数据传输。

应当注意，每当数据项被选择用于与下一个数据分组一起传输时，选择过程从具有最高优先级的现场缓冲器1a处再次开始，并且连续地通过缓冲器1、3、5工作以根据数据项的优先级选择用于传输的数据项。因此，确保了每当可以传送新的数据分组时，最近和最高优先级的数据项在已经较早到达或具有较低优先级的任何数据项之前被传送。

此外，主缓冲器3的提供有利地确保了在该方法从常规操作模式切换到传输操作模式时，在传输操作模式被激活之前总有一些已产生或记录的数据。特别地，如果该方法用于传送通常存储在飞行记录仪中的数据，则该数据可以有助于确定事故的原因，因为它是刚好在检测到存在飞行器紧急情况的风险之前被采集的，并且因此所述数据可以包括传输操作模式为何被激活的指示。然而，应当指出，在根据本发明的方法中，在激活传输操作模式之后产生的第一数据类型的任何数据项被存储在现场缓冲器1中，并且因此在存储在主缓冲器3中的历史数据之前被传输。

传送和选择方法步骤13、15的一部分在图4和图5中更详细地示出。参考图5，更详细地示出了数据分组21的示例性实施例。数据分组21包括报头部分23和有效負载部分25。报头部分23包括IP报头27、UDP报头29和飞行器标识符31。IP报头27和UDP报头29是用于经由卫星网络传送数据包21的传输协议的一部分。飞行器标识符31是明确地标识传送数据分组21的飞行器的标识符。有效負载部分25包括将被打包在几个记录33中的数据项。每个记录包括记录报头35和记录有效負载37。数据分组21的总的最大允许尺寸由传输链路和传输协议确定。报头部分23的每个元件27、29、31具有预定长度，即包括预定数目的比特。剩余的可用比特用于有效負载部分25。

接下来将参照图4更详细地描述记录33的结构以及如何从存储在缓冲器1、3、5中的数据项产生记录。图4示出了包括六个帧17的数据项的任意缓冲器39。对于以下描述，将假定该缓冲器39是缓冲器39，根据上述规则必须从该缓冲器39选择下一个数据项。从缓冲器39选择可以被装入下一个数据分组21的有效負载部分25中的尽可能多的数据项。例如，有效負载部分25可以具有足够的空间来传送存储在四个帧17中的数据。因此，四个帧17被选择并被添加到第一记录33a的记录有效負载37。另外，诸如数据类型标识符41、记录有效负载长度43和时间标记45的报头信息被添加到记录报头35。一旦从缓冲器39中选择了前四个帧17，则只有两个帧17保留缓冲器39中。假设在用于两个连续数据分组21的数据项的选择之间没有新的帧17被添加到缓冲器39，则所述剩余的两个帧17被添加到第二记录33b的记录有效負载37。第二记录33b在记录头35中包括与第一记录33b相同的数据类型标识符41，但是所述记录有效负载长度43和所述时间标记45是不同的。

如图5所示，如果包括单个数据类型的数据项的记录33不足以填充数据分组21的整个有效負载部分25，则可以有利地将不同数据类型的记录33添加到同一有效負载部分25以最大化与每个数据分组21一起传送的数据项的数量，并优化可用带宽的使用。

对于每个缓冲器，已经定义了要保留在缓冲器中的数据项的最大寿命。对于存储在各个主缓冲器3b、3c中的飞行数据的数据项和驾驶舱话音记录数据项，最大寿命定义为五分钟，并且对于存储在现场缓冲器1b、1c中的这些数据类型的数据项，最大寿命定义为一分钟。对于空中交通控制消息，最大寿命已被定义为对于相关联的主缓冲器3a为两个小时，且对于相关联的现场缓冲器1a来说是5分钟。只有具有比最大寿命更年轻、即更小的寿命的数据项被保存在相应的缓冲器中。

图3以示例性方式示出了怎样功能连接与飞行数据的数据类型相关联的现场缓冲器1b、主缓冲器3b和溢出缓冲器5b。分别与空中交通控制消息和驾驶舱话音记录相关联的缓冲器1a、1c、3a、3c、5a、5c以相同的方式链接。缓冲器1b、3b、5b全都是具有有限容量的LIFO缓冲器。由于以固定速率(即以预定频率)连续地产生飞行数据数据项，因此提供固定物理存储容量的缓冲器对应于定义了要保留在缓冲器中的数据项的最大寿命。如果缓冲器之一已经达到其最大容量，即，可以存储在缓冲器1b、3b、5b中的帧17的最大数量已经到达，并且新产生的帧17将被存储在缓冲器1b、3b、5b中，在存储在各个缓冲器1b、3b、5b中的那些帧17中，已经以时间顺序首先存储在缓冲器1b、3b、5b中的帧47、49、51从缓冲器1b、3b、5b被移除或推送。例如，在正常操作模式中，新数据项被连续地添加到主缓冲器3b。一旦缓冲器3b已经完全填充了数据项或帧17，就从主缓冲器3b中移除最旧的帧49，以为新添加的帧17提供可用的空间。

然而在该方法的示例性实施例中，从现场缓冲器1b移除的帧47不是立即被丢弃，而是移送到主缓冲器3b。同样，从主缓冲器3b移除的任何帧49被移送到溢出缓冲器5b。因此，主缓冲器3b用作来自现场缓冲器1b的数据项的附加存储空间，并且溢出缓冲器5b为来自主缓冲器3b的数据项提供附加存储空间。如果可用于在传输链路上传输的带宽或数据速率是可变的，则这可能是特别有利的。在传输操作模式已被激活以传输存储在现场缓冲器1中的所有数据项之后，带宽可能例如在一段时间内太低。至少与具有第一数据类型最低优先级的数据类型相关联的现场缓冲器1c将持续填充直到其溢出，并且较旧的数据项被推送到相应的主缓冲器3c。如果在一段时间之后带宽增加，存储在主缓冲器3c中的数据项仍然可用，并且可以在数据速率足够高的情况下被传送。同样，如果主缓冲器3被完全填充，则溢出缓冲器5提供额外的存储空间，使得当高数据速率可用时，可以传送其它历史数据项。然而，通过提供有限大小的主缓冲器3，有利地确保了首先传送所有不同数据类型的最相关的数据项。

对于以不规则间隔连续地产生的数据项(例如空中交通控制消息)，当数据项的寿命超过对于第一数据项定义的最大寿命时，数据项以时间标记存储并从相应缓冲器1a、3a、5a中移除。例如，用于现场缓冲器1a的最大寿命可以设置为五分钟，用于主缓冲器3a的为两个小时，以及用于溢出缓冲器5a为五个小时。换句话说，该方法连续地将存储在缓冲器1a、3a、5a中的数据项的寿命与最大寿命相比较，并且从缓冲器中移除具有超过相应最大寿命的最大寿命的任何数据项。从现场缓冲器1a移除的任何数据项被移送到主缓冲器3a，并且从主缓冲器3a移除的任何数据项被移送到溢出缓冲器5a。从溢出缓冲器中删除的数据项将被丢弃。

图6示出了发射器53的示例性实施例。发射器53适于执行如参考图1至5所描述的根据本发明的方法的示例性实施例。发射器53包括输入端55，其例如从飞行器的主控制系统接收连续产生的数据项。输入端55还可以接收用于将发射器53从常规操作模式切换到传输操作模式和返回的触发信号。输入数据项被中继到分配器57，分配器57适于根据数据项的操作模式和数据类型将数据项分配到发射器53的缓冲器1、3、5之一。在图6中，缓冲器1、3、5仅被一般性地显示并且未详细示出。具体地说，发射器53包括用于每个第一数据类型的现场缓冲器1a、1b、1c和主缓冲器3a、3b、3c，以及用于每个第一和第二数据类型的溢出缓冲器5a、5b、5c、5d，它们是用于执行在图6中未单独示出的方法的示例性实施例所需的。

所述发射器53还包括分组器59，分组器59根据上述规则从缓冲器1、3、5中选择数据项或帧17，将数据项添加到记录33的记录有效負载37，并且还添加必要的报头信息。最后，分组器还将记录33打包到正在准备的数据分组21的有效負载部分23中，并将所需的报头信息添加到报头部分23。最后，输出端61将数据分组21经由到地面站的数据传输链路。

关于发射器53的细节，请参考对根据本发明的方法的示例性实施例的先前描述。由于发射器53适于执行如上的方法，这对发射器53增加了必须考虑的若干限制。由于发射器53适于执行根据本发明的方法，发射器53共享该方法的示例性实施例的优点。

最后，图7示出了根据本发明的飞行器63的示例性实施例。飞行器63包括如图6所示的发射器53。因此，发射器53的上述描述完全适用于飞行器63。发射器的输入端55连接到飞行器63的主控制系统65，发射器53的输出端61连接到用于提供数据传输链路的卫星天线67。

根据本发明的飞行器63共享根据本发明的发射器53的示例性实施例和根据本发明的方法的示例性实施例的优点。

Claims (15)

1.一种用于从飞行器(63)向接收器传送连续产生的数据项的方法，其中所述数据项具有多个数据类型，其中所述多个数据类型中的每一个被分配不同的优先级，范围从最高优先级到最低优先级，

其中提供用于存储连续产生的数据项的后进先出缓冲器(1、3、5)，其中对于每个数据类型，提供单独的现场缓冲器(1)和单独的主缓冲器(3)且与相应的数据类型相关联，以及特定数据类型的数据项仅存储在相关联的缓冲器(1、3)中，

其中在常规操作模式中，所述多个数据类型的连续产生的数据项被连续地存储在相关联的主缓冲器(3)中，

其中在传输操作模式中：

·多个数据类型的连续产生的数据项被连续地存储在相关联的现场缓冲器(1)中，

·经由数据传输链路从飞行器(63)向接收器传送连续的数据分组，每个数据分组(21)包括报头部分(23)和有效負载部分(25)，以及

·对于每个数据分组(21)，要在有效負载部分(25)中传送的数据从缓冲器(1、3、5)中选择，其中存储在现场缓冲器(1)中的任何数据项在存储在主缓冲器(3)中的任何数据项之前被传送，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送，其中，在主缓冲器(3)之一中存储的那些数据项中，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

2.根据权利要求1的方法，其中对于每个所述现场缓冲器(1)，定义将要保留在所述现场缓冲器(1)中的数据项的最大寿命，

其中在所述传输操作模式中，当所述数据项的寿命超过为所述现场缓冲器(1)定义的最大寿命时，将数据项从现场缓冲器(1)移送到相应的主缓冲器(3)中，其中在另一个数据项之前已经存储在现场缓冲器(1)中的任何数据项在所述另一个数据项之前被移送到主缓冲器(3)中。

3.根据权利要求1或2的方法，其中对于每个数据类型，提供单独的溢出缓冲器(5)并与相应的数据类型相关联，并且其中对于每个所述主缓冲器(3)，定义将要保留在主缓冲器(3)中的数据项的最大寿命，

其中当所述数据项的寿命超过为所述主缓冲器(3)定义的最大寿命时，将数据项从主缓冲器(3)移送到各自的溢出缓冲器(5)，其中，在另一个数据项之前已经被存储在主缓冲器(3)中的任何数据项在所述另一个数据项之前移送到溢出缓冲器(5)，

其中在传输操作模式中，存储在主缓冲器(3)中的任何数据项在存储在溢出缓冲器(5)中的任何数据项之前被传送，其中在溢出缓冲器(5)之一中存储的那些数据项中，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中数据分组(21)的有效负载部分(25)可以包括不同数据类型的数据项，其中数据项作为记录(33)被传送，每个记录(33)包括标识所述数据项的数据类型和所述记录(33)的长度的报头(35)。

5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中，当接收到触发信号时，所述方法从所述常规操作模式切换到所述传输操作模式。

6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中对于所述数据类型的至少一个，数据项被存储在所述缓冲器(1、3、5)的预定长度的帧(17)中。

7.根据权利要求6的方法，其中对于数据项被存储在预定大小的帧(17)中的至少一个数据类型，多个帧(17)可以合并和被压缩成被存储在缓冲器(1、3、5)中的单个压缩帧17)。

8.一种用于将连续产生的数据项从飞行器(63)传送到接收器的发射器(53)，其中所述数据项具有多个数据类型，并且每个数据类型具有从最高优先级到最低优先级的不同优先级，

其中所述发射器(53)包括用于存储连续产生的数据项的后进先出缓冲器(1、3、5)，其中对于每个数据类型，提供了单独的现场缓冲器(1)和单独的主缓冲器(3)并与相应的数据类型相关联，并且特定数据类型的数据项只能存储在相关联的缓冲器(1、3)中，

其中所述发射器(53)可在常规操作模式和传输操作模式下操作，

其中在所述常规操作模式中，所述发射器(53)适于在所述相关联的主缓冲器(3)中连续存储所述多个数据类型的连续产生的数据项，

其中在所述传输操作模式中，所述发射器适于：

·在所述相关联的现场缓冲器(1)中连续地存储所述多个数据类型的连续产生的数据项，

·经由数据传输链路将来自飞行器(63)的连续数据分组(21)传送到接收器，每个数据分组(21)包括报头部分(23)和有效負载部分(25)，和

·从缓冲器(1、3、5)中为每个数据分组(21)选择要在有效負载部分中传送的数据，其中存储在现场缓冲器(1)中的任何数据项在存储在主缓冲器(3)中的任何数据项之前被传送，其中对于存储在现场缓冲器(1)之一中的那些数据项中，具有较高优先级的任何数据类型的数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送，并且对于存储在主缓冲器(3)之一中的那些数据项中，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

9.根据权利要求8的发射器(53)，其中对于每个所述现场缓冲器(1)，定义了将要保留在所述现场缓冲器(1)中的数据项的最大寿命，

其中所述发射器(53)适于在一个数据项的寿命超过为所述现场缓冲器(1)定义的最大寿命时，将所述数据项在所述传输操作模式中从所述现场缓冲器(1)移送到相应的主缓冲器(3)，其中在另一个数据项之前已经存储在现场缓冲器(1)中的任何数据项在另一个数据项之前被移送到主缓冲器(3)。

10.根据权利要求9或10的发射器(53)，其中所述发射器(53)对于每个数据类型包括与相应数据类型相关联的单独的溢出缓冲器(5)，并且其中对于每个所述主缓冲器已经定义了要保留在主缓冲器(3)中的数据项的寿命，

其中所述发射器(53)适于在所述数据项的寿命超过为所述主缓冲器(3)定义的最大寿命时将数据项从主缓冲器(3)移送到相应的溢出缓冲器(5)，其中，在另一个数据项之前已经存储在主缓冲器(3)中的数据项在所述另一个数据项之前移送到溢出缓冲器(5)，

其中在传输操作模式中，存储在主缓冲器(3)中的任何数据项在存储在溢出缓冲器(5)中的任何数据项之前被传送，其中对于存储在溢出缓冲器(5)之一的那些数据项，具有较高优先级的数据类型的任何数据项在具有较低优先级的数据类型的任何数据项之前被传送。

11.根据权利要求8至10中任一项的发射器(53)，其中数据分组(21)的有效負载部分(25)可以包括不同数据类型的数据项，其中数据项作为记录(33)被传送，每个记录(33)包括用于标识数据项的数据类型和记录(33)的长度的报头(35)。

12.根据权利要求8至11中任一项的发射器(53)，其中所述发射器(53)适于接收触发信号，并且当已经接收到所述触发信号时，从所述常规操作模式切换到所述传输操作模式。

13.根据权利要求8至12中任一项的发射器(53)，其中对于所述数据类型中的至少一个，数据项被存储在所述缓冲器(1、3、5)中的预定长度的帧(17)中。

14.根据权利要求8至13中任一项的发射器(53)，其中对于其中数据项被存储在具有预定大小的帧(17)中的至少一个数据类型，多个帧(17)被合并和被压缩为存储在缓冲器(1、3、5)中的单个压缩帧(17)。

15.一种飞行器(63)，包括根据权利要求8至14中任一项所述的发射器(53)。