CN112352266B - 用于在飞机中交换数据的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在飞机(9)中的至少两个机载设备(3、5)之间交换数据的系统，所述至少两个机载设备(3、5)通过以预定链路频率进行时钟控制的通信链路(7)互连，第一设备被配置为：以测量信号的固有频率获取所述测量信号；根据所述固有频率基于所述测量信号创建帧；以及经由所述通信链路(7)以所述预定链路频率向第二设备(5)发送所述帧。

Description

用于在飞机中交换数据的系统

技术领域

本发明涉及在飞机中的两个机载设备之间交换数据的领域，该两个机载设备通过以预定链路频率进行时钟控制的通信链路互连，并且更具体地，涉及与飞机引擎的监测有关的数据的交换。

背景技术

飞机引擎由机载计算机定期监测，该机载计算机从设置在引擎及其环境中的多个传感器收集数据。所述监测数据被记录在计算机中，并且被所述计算机部分地处理。

此外，必须将监测数据提供给地面站，以执行更深入的分析。更具体地，由监测计算机收集的监测数据首先必须被传送到飞机中的机载记录设备。机载记录设备适于记录从监测计算机接收的监测数据。监测数据通常在飞行结束时由地面站恢复，以监测引擎的正确操作。在明显异常的情况下，监测数据被立即处理，否则监测数据被分析以预测可能的维护操作。

但是，由于飞机引擎的监测不是合格审定范围内的关键功能，因此出于成本和/或简化的原因，执行所述功能的硬件或软件装置可能与将被处理的数据在频率上不兼容。

实际上，由监测计算机收集的数据是相对于监测计算机与记录设备之间链路的自然频率以可变且相当高的固有频率产生的。

因此，本发明的目的是，在使用很少的软件和/或硬件资源的情况下，实现在两个机载设备之间简单地传送监测数据，该两个机载设备通过具有比监测数据的频率低的时钟频率的链路互连。

发明内容

本公开涉及一种用于在飞机中的至少两个机载设备之间交换数据的系统，该至少两个机载设备通过以预定链路频率进行时钟控制的通信链路互连，第一设备包括缓冲存储器，并且所述第一设备被配置为：

-以测量信号的固有频率获取所述测量信号，所述固有频率的值高于或等于所述预定链路频率，

-通过在缓冲存储器中在不同时刻多次存储所述测量信号，根据所述固有频率基于所述测量信号来创建多个帧，以及

-经由所述通信链路以所述预定链路频率同时将所述多个帧发送至第二设备。

这使得可以简单且可靠地以高于链路频率的频率发送实时数据，并且在数据传输之前不进行任何数据连接，这使存储和处理资源最小化。另外，这使得有可能在高频下具有大量原始数据，这些原始数据根据其性质可能会非常不同。

此外，处于接收器模式的设备被配置为：

-以所述预定链路频率获取所述多个帧，以及

-连接所述多个帧的数据以重新创建所述原始测量信号。

这使得可以以与链路频率不兼容的频率来接收数据，而无需对数据进行任何解复用，这进一步最小化了用于重构原始信号的处理资源。

有利地，通信链路是以太网类型的链路。

这使得有可能在各个设备之间具有宽的带宽，以用于相互交换大量数据，同时不限于常规飞机电子网络的固有吞吐量。另外，这使得可以通过使用通用的硬件和软件来实现不受合格审定限制的数据的交换，诸如与维护有关的数据。

根据本发明的一个实施例，处于发射器模式的设备是飞机引擎的监测计算机，其被配置为监测引擎的操作并在必要时检测异常。

这使得可以监测飞机引擎的正确操作及其状态的变化，以便高精度地预测和计划维护操作。

有利地，测量信号包括来自飞机引擎及其环境中的机载传感器的数字检测数据和/或所述飞机引擎的配置数据。

这使得能够具有对引擎的监测有用的大量各种性质的数据。

有利地，处于接收器模式的设备被配置为将所述测量信号发送至地面站。

这使得可以分析信号并预测飞机引擎的维护操作。

有利地，所述至少两个机载设备通过飞机电子网络进一步互连，以交换用于驾驶飞机的操作数据。飞机电子网络例如符合ARINC或AFDX标准等。

本发明的目的还在于一种用于监测飞机引擎的监测系统，该系统包括根据前述特征中的任一项所述的用于交换数据的系统，所述监测系统还包括：

-飞机引擎及其环境中的机载传感器，配置为测量与飞机引擎及其环境有关的参数，以及

-所述飞机引擎的监测计算机，配置为记录来自所述机载传感器的测量值以便监测所述飞机引擎的操作。

本发明的目的还在于一种配备有监测系统的飞机引擎。

本发明的目的还在于一种用于以预定链路频率在飞机中交换数据的方法，包括以下步骤：

-以测量信号的固有频率获取所述测量信号，所述固有频率的值高于或等于所述预定链路频率，

-通过在不同时刻多次存储所述测量信号，根据所述固有频率基于所述测量信号来创建多个帧，以及

-以所述预定链路频率同时发送所述多个帧。

本发明的目的还在于一种计算机程序，该计算机程序能够在机载设备中实现，并且包括适合于实现如上所述的根据本发明的方法的代码指令。

附图说明

在阅读以下描述时，通过参考附图，指示性和非限制性示例使得根据本发明的设备和方法的其他具体特征和优点将变得清楚。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于在飞机中交换数据的系统或方法；

图2示意性地示出了根据本发明的优选实施例的用于监测飞机引擎的系统；以及

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的数据的创建和传输的示例。

具体实施例

本发明的原理包括多次发送具有高频的数据以便创建较低的传输频率。

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于在飞机中交换数据的系统或方法。

所述系统1包括至少两个机载发送器-接收器设备3、5和将这两个设备3、5互连的通信链路7。通信链路7以预定链路频率进行时钟控制。

有利地，通信链路7基于以太网(用于以太网802.3的IEEE标准)、IPv4(因特网标准-协议规范RFC 731)和UDP(因特网标准-用户数据报协议规范RFC 768)协议。与基于ARINC(Aeronautical Radio Incorporated，飞机无线电公司)类型标准的常规飞机电子系统的链路相比，以太网类型的链路使吞吐量更高。

应当注意，除了以太网类型的通信链路之外，机载发送器-接收器设备3、5还可以通过ARINC或AFDX类型的飞机电子网络(未示出)互连，以用于针对驾驶飞机9的操作数据的交换。

在飞行过程中，飞机9通常记录有关其操作以及各种环境参数的信息。由机载设备(例如，FADEC、ACMS、DAR、QAR等类型的计算机)记录的所述数据来自由集成在飞机9中的测量装置或传感器11提供的测量值。

传感器11或测量装置被配置为随时间收集关于与飞机9及其环境有关的变量的信号，特别是与飞机9的特定系统13(例如，引擎)有关的变量。所述信号包括描述每个系统13行为的操作(内生的)数据，以及描述获取上下文的上下文(或外生的)数据。

特别地，对于飞机9的特定系统13，第一设备3记录一定数量的测量信号，该测量信号包括来自与系统13有关的传感器11的数字检测数据。所述测量信号使得第一设备3能够监测系统13的正确操作。

在被地面站恢复之前，测量信号必须经由通信链路7被传送到适合于将信号传送到地面站的第二设备5。

然而，测量信号变化很大，并且其固有频率可以高于或等于通信链路7的预定链路频率。

根据本发明，第一设备3被配置为在以链路频率同时发送监测数据之前，在不同时刻多次存储监测数据。

更具体地，第一设备3被配置为以所述信号的固有频率从各种传感器11获取测量信号。

随后，第一设备3被配置为根据所述固有频率基于所述测量信号来创建多个帧。所述多个帧因此逐渐地构成。

此外，第一设备3(处于发送器模式)被配置为经由通信链路7以预定链路频率向第二设备5发送该多个帧。

此外，第二设备5(处于接收器模式)被配置为以预定链路频率获取来自第一设备3的多个帧。

此外，第二设备5被配置为连接多个帧的数据以重新创建原始测量信号。因此，第二设备5以原始信号的固有频率获得原始信号，该固有频率与链路频率不兼容。

此外，第二设备5被配置为向地面站15发送或提供测量信号。

实际上，第二设备5可以在飞行结束时根据Wi-Fi、3/G4类型的通信协议或者经由有线下载将从第一设备3接收的测量信号传输到地面站。

将注意到，借助于用于在飞行中的飞机和地面之间传输数字数据的系统，第二设备5可以可选地通过卫星发送测量信号。

地面站15恢复各种测量信号，以便分析所述信号并预测飞机9上可能的维护操作。

图2示意性地示出了根据本发明的优选实施例的用于监测飞机引擎的系统。

监测系统101包括根据图1的用于交换数据的系统，并且更具体地，包括飞机引擎17及其环境中的机载传感器11、以及飞机引擎17的监测计算机3。

因此，根据该实施例，监测计算机3对应于图1中的第一设备。监测计算机3被配置为监测引擎17的正确操作并检测(如果必要的话)异常。在这种情况下，测量信号(也称为监测信号)包括来自传感器11的数字检测数据和/或飞机引擎17的配置数据。

传感器11被配置为随时间推移收集关于与飞机的引擎17及其环境有关的变量的信号，该信号包括描述引擎17的行为的内生数据以及描述获取上下文的外生数据。

举例来说，内生数据可以包括引擎17的轴的转速、燃料的流速、引擎17的各个位置中的流体(例如，在压缩之前和/或之后)的温度和压力、废气的温度等。

外生数据可以包括外部温度、高度、飞机9的重量、机翼上的防冻剂、飞机9的速度等。

所有的所述监测信号使得可以监测引擎17的操作并且用作预测性维护程序的基础。然而，所述监测信号可以具有高于或等于通信链路7的预定链路频率的固有频率，该通信链路7的时钟频率可以为1Hz。

因此，监测计算机3被配置为以所述信号的固有频率从各种传感器11获取测量信号。针对每个信号所述频率可以是不同的，并且根据需要可以例如具有1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz、33Hz、67Hz等的频率。

随后，监测计算机3被配置为根据所述固有频率基于所述测量信号来创建帧。

此外，处于发送器模式的监测计算机3被配置为经由通信链路7以预定链路频率向第二设备5发送帧。

此外，处于接收器模式的第二设备5被配置为以预定链路频率获取来自监测计算机3的帧。

此外，第二设备5被配置为在将帧的数据发送至地面站之前将帧的数据连接起来以重新创建原始测量信号。换句话说，属于每个测量信号的帧非常简单地首尾相连放置以重新创建测量信号。

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的数据的创建和传输的示例。

该示例示出了分别具有2Hz和4Hz的固有频率的两种类型的信号S1和S2。此外，举例来说，假设第一设备3(或监测计算机)与第二设备5之间的通信链路7以1Hz进行时钟控制。

因此，监测计算机3收集测量信号S1和S2，并分别根据2Hz和4Hz的固有频率创建帧。根据两个连续的帧创建测量信号S1，而根据四个连续的帧创建测量信号S2。因此，信号S2在一秒内1/4、2/4、3/4和4/4的时刻四次被存储在监测计算机3的缓冲存储器31中，而信号S1在一秒内两次被存储在缓冲存储器31中。

当可以发送时，放置在缓冲存储器31中的数据全部经由通信链路7以1Hz的频率同时被发送至第二设备5。

每次发送时，信号S1的数据被两个帧接收，信号S2的数据被四个帧接收。一旦数据在第二设备5中可用，所述第二设备5就将这些帧的数据连接起来以在期望的频率上重新创建每个测量信号。

该实施例具有非常系统化的优点，使得只要有相同时刻的数据可用，就将这些数据放置在可以被立即确定的帧中。

应当注意，根据该实施例，在第一设备3(或监测计算机)传输数据之前不必对数据进行连接，并且因此，第二设备5在接收到数据之后不需要解复用来重构完整的信号。这有助于第一设备和第二设备进行数据交换，并使硬件和/或软件资源最小化。

Claims (7)

1.一种用于在飞机（9）中的至少两个机载设备（3、5）之间交换数据的系统，所述至少两个机载设备（3、5）通过以预定链路频率进行时钟控制的通信链路（7）互连，其特征在于，所述至少两个机载设备（3、5）中的第一设备（3）包括缓冲存储器（31），并且所述第一设备（3）被配置为：

-以测量信号的固有频率获取所述测量信号，所述固有频率的值高于所述预定链路频率，

-通过在缓冲存储器中在不同时刻多次存储所述测量信号，根据所述固有频率基于所述测量信号来创建多个帧，以及

-经由所述通信链路（7）以所述预定链路频率同时将所述多个帧发送至所述至少两个机载设备（3、5）中的第二设备（5）；

所述第二设备（5）被配置为：

-以所述预定链路频率获取所述多个帧，以及

-连接所述多个帧的数据以重新创建所述测量信号，从而以所述固有频率获得所述测量信号，所述固有频率与所述预定链路频率不兼容。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信链路（7）是以太网类型的链路。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一设备（3）是飞机引擎（17）的监测计算机，其被配置为监测所述飞机引擎（17）的操作并在必要时检测异常。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二设备（5）被配置为将所述测量信号发送至地面站（15）。

5.一种用于监测飞机引擎（17）的监测系统，包括根据权利要求1-4中的任一项所述的用于交换数据的系统，所述监测系统还包括：

-所述飞机引擎（17）及其环境中的机载传感器（11），配置为测量与所述飞机引擎（17）及其环境有关的参数，以及

-所述飞机引擎的监测计算机，配置为记录来自所述机载传感器（11）的测量值，以便监测所述飞机引擎的操作。

6.一种飞机引擎，配备有根据权利要求5所述的监测系统。

7.一种在飞机中的至少两个机载设备（3、5）之间交换数据的方法，所述至少两个机载设备（3、5）通过以预定链路频率进行时钟控制的通信链路（7）互连，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-所述至少两个机载设备（3、5）中的第一设备（3）以测量信号的固有频率获取所述测量信号，所述固有频率的值高于所述预定链路频率，

-所述第一设备（3）通过在不同时刻多次存储所述测量信号，根据所述固有频率基于所述测量信号来创建多个帧，以及

-所述第一设备（3）以所述预定链路频率同时发送所述多个帧；

所述方法还包括以下步骤：

-所述至少两个机载设备（3、5）中的第二设备（5）以所述预定链路频率获取所述多个帧，以及

-所述第二设备（5）连接来自所述多个帧的数据以重新创建所述测量信号，从而以所述固有频率获得所述测量信号，所述固有频率与所述预定链路频率不兼容。