CN118541742A

CN118541742A - 通过航空网络为无人航空器系统实现空中交通控制语音中继的系统和方法

Info

Publication number: CN118541742A
Application number: CN202380017049.5A
Authority: CN
Inventors: T·L·凯西; M·R·加涅; M·L·莫赫
Original assignee: Ola Network Systems
Current assignee: Ola Network Systems
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2024-08-23

Abstract

本文提供了用于通过数字航空网络实现空中交通控制(ATC)语音通信的系统和方法，其允许地面上的一个或多个飞行员在驾驶UAS穿越特定ATC语音站的空域时与ATC控制器进行通信。在一个或多个示例中，频谱管理系统(或使用从频谱管理系统接收的信息的ATC语音控制器)可以指定中继航空器将甚高频(VHF)ATC语音中继给航空网络上的操作员/飞行员。在一个或多个示例中，当ATC发起与VHF服务区域或扇区中的所有UAS和其他航空器的语音通信时，ATC模拟语音消息可以由中继航空器上的VHF无线电接收。在一个或多个示例中，中继航空器然后可以将数字消息中继到ATC语音处理器和/或基站。

Description

通过航空网络为无人航空器系统实现空中交通控制语音中继的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2022年1月13日提交的美国临时申请No.63/299,316和2022年3月29日提交的美国临时申请No.63/325,030的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及用于发射和接收空中交通控制语音音频的系统和方法，特别是涉及使用基于飞行计划的频谱管理系统通过数字航空网络协调和管理空中交通控制语音通信的系统和方法。

背景技术

对于在受控空域内运行的载人和无人驾驶飞行，维持飞行员、机载资产和空中交通控制(ATC)之间的持续通信至关重要。为了将无人航空器系统(UAS)整合到国家空域，使UAS交通的管理和监督与传统的载人空中交通管理和监督兼容是所期望的。例如，当载人航空器(由人类飞行员驾驶)在受控空域时，其移动由空中交通控制器协调，空中交通控制器使用语音通信引导飞行员他们应该处于什么高度、速度和航向。与ATC的通信不仅在航空器飞行时至关重要，而且在航空器在地面时也同样重要。由于UAS的移动也需要与载人航空器协调，因此UAS飞行员将还需要能够以与载人航空器飞行员相同的方式来与ATC交谈。

在传统载人航空器的情况下，ATC语音通信(其从靠近航空器的位置生成)可以被直接传输给飞行员，因为飞行员位于航空器内。对照而言，UAS操作员可以从任何网络连接的位置控制空中资产，并且不需要在ATC传输的通信范围内。因此，当ATC语音传输被定向到ATC设施范围内的UAS时，UAS将必须将接收到的传输定向给其飞行员，以便飞行员接收消息。类似地，如果UAS的飞行员想要与协调其UAS的移动的ATC设施通信，则他们必须将语音通信定向到他们的UAS，然后UAS进而可以将传输定向到ATC。在这样的系统中，UAS可以有效地充当飞行员与ATC之间的通信中继。

然而，UAS作为中继范例可能会给航空网络带来挑战。维持操作数据链路并在UAS与飞行员之间提供ATC语音中继的要求可能会耗尽频谱资源，导致信道要求超过信道容量。因此，以保留用于操作数据链路的频谱资源的方式传输ATC语音音频的系统对于将ATC语音音频与数字航空网络集成是理想且必要的。

发明内容

根据一个方面，陆(即，地)对空通信网络可以包括频谱管理系统，其被配置为利用被设计为管理UAS的指挥和控制的无线网络(航空网络)。在一个或多个示例中，频谱管理系统通过如下方式来操作：参考已提交的飞行计划与航空网络和ATC语音服务的服务能力和频谱资源并指定最佳UAS中继或陆地中继节点来在UAS操作员与ATC语音网络之间传输通信。在一个或多个示例中，航空网络可以包括频谱管理系统、航空网络核心(即，ATC语音处理器)、一个或多个空中资产，诸如可以与一个或多个基站(或航空网络站点)通信的载人飞行器和/或UAV(这些基站与空中资产通信)、与基站和空中资产通信的一个或多个陆地中继节点(或基站塔)、以及与基站和空中资产通信的一个或多个操作员/飞行员。

在一个或多个示例中，希望操作UAS飞行的飞行员(或其他实体，诸如运行无人机的管理员或组织)将飞行计划传输到频谱管理系统，该频谱管理系统被配置为管理给定空域中的无线电频率(RF)频谱。在一个或多个示例中，飞行计划可以包括航空器的预期地理路线、飞行的开始时间、飞行的预计结束时间以及飞行的操作细节，诸如数据吞吐量要求和航空器的无线电配置。在一个或多个示例中，并且基于接收到的飞行计划，频谱管理系统可以为航空器分配RF频谱频率“隙”(即时隙、子信道或资源块)以供航空器在其预期飞行期间使用。在一个或多个示例中，频谱管理系统可以不仅基于飞行计划，而且基于其他各种因素(诸如为飞行所创建的动态链路预算、动态RF覆盖预测以及动态干扰和共存(即，与其他航空器在时间、空间和RF信道利用率方面))预测来选择给予航空器的频谱隙。频谱管理系统可以考虑可用频谱以及预测的网络业务及其频谱分配，以确定可以在航空器的飞行期间为航空器提供稳定和连续通信信道的RF频谱隙。

在一个或多个示例中，一旦将飞行计划提交给数字航空网络的频谱管理系统，该系统就可以确定在由飞行计划规定的飞行持续时间内的操作数据链路和ATC语音链路二者的RF可用性。在一个或多个示例中，一旦频谱管理系统确认了RF可用性并批准了所提交的飞行计划，数字航空网络的基站处的地面基站调度器(与频谱管理系统和ATC语音控制器协同工作)就可以在数字航空网络中的一个或多个航空器之间创建和维持ATC RF语音链路。在一个或多个示例中，频谱管理系统(或使用从频谱管理系统接收到的信息的ATC语音控制器)可以指定中继航空器将甚高频(VHF)ATC语音中继给指派的VHF服务区域或扇区内的航空网络上的操作员/飞行员。在一个或多个示例中，频谱管理系统可以基于最佳覆盖范围和来自所提交的飞行计划中的信息(例如，持续时间、速度、海拔、与ATC频率地理围栏区域或扇区的关系等)将VHF服务区域或ATC语音扇区中的一个或多个UAS标识为“中继航空器”。在一个或多个示例中，当ATC向VHF服务区域或扇区内的所有UAS和其他航空器发起语音通信时，ATC模拟语音消息可由中继航空器上的VHF无线电接收，并且中继航空器上的声码器可以将模拟消息转换为数字消息。在一个或多个示例中，中继航空器随后可以将数字消息中继到ATC语音处理器和/或基站。在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以将数字消息复制并转发给在指派给相同VHF频率的VHF服务区域或扇区内操作UAS的飞行员。

在一个或多个示例中，航空网络还可以被配置为基于传输请求的定时来动态指派中继航空器。在一个或多个示例中，并且在中继指派是动态的情况下，ATC语音组中的所有UAS都有能力通过其各自的机载VHF无线电接收ATC到飞行员的语音传输。在一个或多个示例中，当ATC发起到飞行员的VHF语音传输时，被指派给VHF频率(即，ATC语音组)的所有UASVHF无线电都可以接收该信息。在一个或多个示例中，每个UAS无线电都可以经由声码器将接收到的ATC VHF信号从模拟转换为数字，然后可以从地面基站请求无线电资源。在一个或多个示例中，地面基站将仅具有频谱管理系统指派给它的无线电资源，并且因此将仅处理指派给该VHF频率的来自所有UAS的第一个发起的请求。在一个或多个示例中，在沿着VHF频率从ATC主动传输期间，系统将拒绝所有其他请求，从而仅允许一次ATC到飞行员的传输发生。在一个或多个示例中，如果航空网络被设置为允许从UAS到基于地面的无线电的更多无线电链路，则由航空网络核心(ATC处理器)接收到的重复传输可以管理忽略重复消息的消息递送。在一个或多个示例中，由ATC语音处理器对要转发的消息的选择可以基于时间、无线电链路质量或者甚至指派给机载无线电和飞行员的优先接入。

在一个或多个示例中，使用频谱管理系统的已定义频谱资源的航空网络核心(ATC语音处理器)和地面基站还可以将被定向到ATC的飞行员通信中继到ATC和所指派的VHF服务区域或扇区内的所有其他飞行员/操作员。在一个或多个示例中，如果任何飞行员/操作员发起到ATC的通信，则飞行员/操作员的语音将由声码器转换为数字消息，然后传输到ATC语音处理器和/或基站。在一个或多个示例中，在ATC语音处理器和/或基站处接收到数字消息后，数字消息的副本将被多播给在VHF服务区域或扇区内的航空网络上操作UAS的飞行员。在一个或多个示例中，在通信飞行员的UAS处接收到数字消息后，数字语音可以经由UAS上的声码器而被转换为模拟语音，并经由机载VHF无线电在所指派的VHF频率上被中继到ATC和所有其他航空器。

在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以替代地被配置为经由基于地面的VHF中继(即中继节点)将通信从ATC中继到飞行员/操作员。在一个或多个示例中，如果ATC语音处理器被配置为经由地面VHF中继将ATC通信中继给飞行员，则ATC可以经由陆地中继节点向每个航空器发起语音通信，然后中继节点将按照以下所述的方式将ATC VHF消息中继给VHF服务区域内的所有飞行员。在一个或多个示例中，在中继节点处通过VHF无线电接收到ATC模拟语音消息后，中继节点处的声码器将把语音消息转换为数字格式。在一个或多个示例中，中继节点然后将把数字语音消息中继给位于基站处和/或位于航空网络核心内的ATC语音处理器。在一个或多个示例中，ATC语音处理器然后将把消息复制并转发(多播)给在VHF服务区域内操作UAS的飞行员。通过陆地VHF中继将ATC语音中继给飞行员/操作员的益处可以包括时延减少以及语音质量提高(这是由于更高速率的声码器所致)。

在一个或多个示例中，使用频谱管理系统的已定义频谱资源的航空网络核心(ATC语音处理器)和地面基站可以替代地被配置为通过混合UAS VHF中继来管理从ATC到飞行员/操作员的通信。在一个或多个示例中，如果航空网络被配置为通过混合UAS VHF中继来管理通信，则系统可以通过中继航空器或中继节点将ATC语音通信中继给飞行员/操作员，基本如上所述。混合中继模型在ATC VHF语音系统内存在覆盖漏洞的情况下可能是有益的，其中适当位置的基于陆地的VHF中继将被放置以确保航空网络上的所有飞行员都能在所标识的覆盖漏洞中接收到消息。换句话说，可能存在无法经由UAS中继来中继ATC通信的实例，在这种情形中，通信可以改为经由陆地VHF中继来中继。

在一个或多个示例中，航空网络核心和由频谱管理系统定义的基于地面的无线电的频谱资源还可以被配置为管理离开VHF服务区域的指定中继UAS。在一个或多个示例中，如果当前中继航空器完成其飞行计划(即着陆)、由ATC指派新的VHF频率、不再是频谱管理系统确定的最佳中继点或以其他方式无法继续作为中继航空器操作，则可能需要标识新的中继航空器。在一个或多个示例中，如果需要新的中继航空器，则频谱管理系统将基于最佳覆盖范围和飞行计划指派新的中继航空器。在一个或多个示例中，频谱管理系统还可以配置航空网络核心和地面基站以管理从一个VHF服务区域移动到不同VHF服务区域的一个或多个UAS。在一个或多个示例中，如果VHF频率上仅剩下一个UAS，则默认情况下该UAS是中继航空器。

在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以与频谱管理系统协同工作，以确保数字航空网络上的飞行员基于其位置而被调谐到正确的ATC语音VHF频率。例如，在一个或多个示例中，频谱管理系统可以将所有相关联的VHF频率定义为航空网络上的地面基站所覆盖的区域或扇区，并且可以将地面基站所服务的每个区域或扇区的VHF频率定义给ATC语音处理器。在一个或多个示例中，如果ATC语音处理器确定飞行员的调谐VHF频率与频谱管理系统所预期的频率不匹配，则在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以提醒飞行员注意差异。在一个或多个示例中，基站调度器可以基于在飞行期间由频谱管理系统提供的信息来更新指派给每个航空器的频谱资源，从而确保始终有适当数量的无线电资源可用于ATC语音业务。

在一个或多个示例中，数字航空网络可以通过基于地面的中继(而不是UAS中继)处理和中继所有ATC语音业务，以便在两个方向上中继ATC与各个飞行员之间的通信。在一个或多个示例中，基于地面的中继可以被用于在地面上或地面附近并且与ATC通信的航空器。

在一个或多个示例中，为ATC语音所配置的航空网络核心可以允许航空网络核心(ATC语音处理器)管理可能几乎同时发生的来自飞行员的ATC语音通信。在载人ATC语音通信的示例中，飞行员可以几乎同时发起ATC语音通信。在这样做时，他们可能会相互干扰或“踩踏”，导致一条或两条消息质量下降，并且无法被ATC接收或理解。在一个或多个示例中，数字航空网络的ATC语音处理器可以通过允许接收和中继第一条消息(来自第一位飞行员)同时将另一条消息(来自第二位飞行员)放入队列中直到该消息可以被递送来避免飞行员彼此“踩踏”，从而确保两条消息都被递送给ATC和航空网络上的其他飞行员。

根据本公开的一个或多个示例，一种用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的系统包括：存储器、一个或多个处理器，其中存储器存储一个或多个程序，该一个或多个程序当由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和海拔高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中的与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于航空器的被指派的空中交通控制(ATC)语音组和接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

可选地，生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：基于接收到的一个或多个飞行计划与指派给ATC语音组的每个航空器相关联，选择航空器作为针对ATC语音组的指定中继。

可选地，使一个或多个处理器：通过数字语音通信链路从指定中继航空器接收ATC数字语音通信，生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，ATC数字语音通信基于由ATC语音站所传输的模拟语音通信。

可选地，模拟语音传输由位于针对ATC语音组的指定中继航空器上的无线电接收，并使用位于指定中继航空器上的转换器而被转换为ATC数字语音通信。

可选地，指定中继航空器使用数字语音通信链路将ATC数字语音通信传输到系统。

可选地，生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信，确定一个或多个航空器中的与飞行员相关联的航空器，并生成与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路。

可选地，使一个或多个处理器：生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使用每个飞行员与系统之间的互联网协议(IP)连接向与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员传输接收到的ATC语音数字通信的多个副本。

可选地，使一个或多个处理器：使用所生成的数字语音通信链路将接收到的数字语音通信传输给与飞行员相关联的航空器。

可选地，所传输的数字语音通信被配置为由与飞行员相关联的航空器接收。

可选地，所传输的数字语音通信被配置为由航空器上的转换器转换为模拟语音通信，该模拟语音通信被传输到ATC语音站。

可选地，从飞行员接收的ATC数字语音通信基于由飞行员传输的模拟语音通信。

可选地，在接收到来自飞行员的数字语音通信时生成数字通信链路。

可选地，使一个或多个处理器：从ATC语音站接收模拟语音通信，并将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

可选地，使一个或多个处理器：生成ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音站相关联的ATC语音组的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使一个或多个处理器：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的命令以改变与飞行员相关联的航空器的ATC无线电频率，使用所生成的RF通信链路将命令传输给航空器，并且基于从飞行员接收到的用于改变与飞行员相关联的航空器的ATC无线电频率的命令而将航空器指派给一个或多个ATC语音组中的ATC语音组。

可选地，多个ATC语音组中的每个ATC语音组对应于被配置为以预定义传输频率传输模拟语音通信的ATC语音站。

可选地，ATC语音通信链路被配置为将模拟语音消息从航空器传输到ATC语音站。

可选地，ATC语音通信链路使用VHF频率将模拟语音消息从航空器传输到ATC语音站。

可选地，如果根据其飞行计划确定一个或多个航空器中的航空器没有可用的RF通信链路或可用的ATC语音通信链路，则向飞行的发送者发送指示，指示该飞行计划已被拒绝。

根据本公开的一个或多个示例，一种用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的系统包括：存储器、一个或多个处理器，其中存储器存储一个或多个程序，该一个或多个程序当由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和海拔高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中的与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器的空中交通控制(ATC)语音站的模拟语音通信链路。

根据本公开的一个或多个示例，一种用于促进空中交通控制语音站与在空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的方法包括：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和海拔高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中的与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于航空器的被指派的空中交通控制(ATC)语音组和接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

可选地，该方法包括：通过数字语音通信链路从指定中继航空器接收ATC数字语音通信，生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，其中该方法包括：生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，该方法包括：使用所生成的数字语音通信链路将接收到的数字语音通信传输给与飞行员相关联的航空器。

可选地，该方法包括：从ATC语音站接收模拟语音通信，并将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

可选地，该方法包括：生成ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音站相关联的ATC语音组的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，该方法包括：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的命令以改变与飞行员相关联的航空器的ATC无线电频率，使用所生成的RF通信链路将该命令传输给航空器，并且基于从飞行员接收到的用于改变与飞行员相关联的航空器的ATC无线电频率的命令而将航空器指派给一个或多个ATC语音组中的ATC语音组。

根据本公开的一个或多个示例，一种用于促进空中交通控制语音站与在空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的方法包括：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器的空中交通控制(ATC)语音站的模拟语音通信链路。

根据一个或多个示例，一种存储一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，该一个或多个程序用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信，该一个或多个程序由电子设备的一个或多个处理器执行，当由该设备执行时，使该设备：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和海拔高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中的与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于航空器的被指派的空中交通控制(ATC)语音组和接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

可选地，使该设备：通过数字语音通信链路从指定中继航空器接收ATC数字语音通信，生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使该设备：生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使该设备：使用所生成的数字语音通信链路将接收到的数字语音通信传输给与飞行员相关联的航空器。

可选地，使该设备：从ATC语音站接收模拟语音通信，并将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

可选地，使该设备：生成ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音站相关联的ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使该设备：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的命令以改变与飞行员相关联的航空器的ATC无线电频率，使用所生成的RF通信链路将该命令传输给航空器，并且基于从飞行员接收到的用于改变与飞行员相关联的航空器的ATC无线电频率的命令而将航空器指派给一个或多个ATC语音组中的ATC语音组。

根据本公开的一个或多个示例，一种存储一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络设备中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信，该一个或多个程序当由设备执行时使设备：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组，并且基于接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器的空中交通控制(ATC)语音站的模拟语音通信链路。

在一个或多个示例中，一种用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的系统包括：存储器、一个或多个处理器，其中存储器存储一个或多个程序，该一个或多个程序当由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时序、位置和高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中的与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组，并且基于航空器的被指派的空中交通控制(ATC)语音组和接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

可选地，其中使一个或多个处理器：通过数字语音通信链路从指定中继航空器接收ATC数字语音通信，生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使一个或多个处理器：检测来自指定中继航空器的数字语音通信链路的故障，如果检测到数字语音通信链路的故障，则从陆地中继节点接收ATC语音通信，生成接收到的ATC语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，陆地中继节点包括：地面接收器，其被配置为从与陆地中继节点相关联的ATC语音站接收ATC语音通信，以及地面发射器，其被配置为将接收到的ATC语音通信传输到一个或多个处理器。

可选地，陆地中继节点被配置为：从ATC语音站接收模拟语音通信，将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信，并将转换后的数字语音通信传输到一个或多个处理器。

可选地，陆地中继节点被配置为：从ATC语音站接收模拟语音通信，并将来自ATC语音站的模拟语音通信传输到一个或多个处理器。

可选地，使一个或多个处理器：将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

可选地，陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得陆地中继节点可以使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

可选地，陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到一个或多个处理器。

可选地，生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信，确定一个或多个航空器中的与飞行员相关联的航空器，并且生成与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路。

可选地，使一个或多个处理器：生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并且将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，其中在接收到来自飞行员的数字语音通信时生成数字通信链路。

可选地，其中使一个或多个处理器：检测与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路的故障；并且如果检测到数字语音通信链路的故障，则将来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信传输到陆地中继节点。

可选地，陆地中继节点包括：地面接收器，其被配置为从一个或多个处理器接收ATC数字语音通信，以及地面发射器，其被配置为将接收到的ATC数字语音通信传输到与陆地中继节点相关联的ATC语音站。

可选地，陆地中继节点被配置为：从一个或多个处理器接收数字语音通信，将来自一个或多个处理器的数字语音通信转换为模拟语音通信，并将转换后的数字语音通信传输到ATC语音站。

可选地，陆地中继节点被配置为：从一个或多个处理器接收模拟语音通信，并将来自一个或多个处理器的模拟语音通信传输到ATC语音站。

可选地，使一个或多个处理器：检测与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路的故障；并且如果检测到数字语音通信链路的故障，则将来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信传输到与飞行员在同一ATC语音组中的一个或多个飞行员中的另一个飞行员相关联的UAS。

在一个或多个示例中，一种用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的方法，该方法包括：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和海拔高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于航空器的被指派的空中交通控制(ATC)语音组和接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

可选地，指定中继航空器使用数字语音通信链路将ATC数字语音通信传输给飞行员。

可选地，该方法包括：检测来自指定中继航空器的数字语音通信链路的故障，如果检测到数字语音通信链路的故障，则从陆地中继节点接收ATC语音通信，生成接收到的ATC语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，该方法包括：将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

可选地，陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

可选地，生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信，确定一个或多个航空器中的与飞行员相关联的航空器；并且生成与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路。

可选地，该方法包括：生成接收到的ATC语音数字语音通信的多个副本，并且将接收到的ATC语音数字通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使用每个飞行员和被配置为管理ATC语音数字通信的系统之间的互联网协议(IP)连接向与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员传输接收到的ATC语音数字通信的多个副本。

可选地，该方法包括：检测与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路的故障，并且如果检测到数字语音通信链路的故障，则将来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信传输到陆地中继节点。

可选地，陆地中继节点包括：地面接收器，其被配置为从一个或多个处理器接收ATC数字语音通信；以及地面发射器，其被配置为将接收到的ATC数字语音通信传输到与陆地中继节点相关联的ATC语音站。

可选地，该方法包括：检测与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路的故障，并且如果检测到数字语音通信链路的故障，则将来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信传输到与飞行员位于同一ATC语音组中的一个或多个飞行员中的另一个飞行员相关联的UAS。

在一个或多个示例中，一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信，该一个或多个程序包括指令，该指令当由具有显示器和用户输入接口的电子设备执行时使设备：接收与一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和高度信息；对于一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；基于接收到的一个或多个飞行计划，在航空器与一个或多个飞行员中与该航空器相关联的飞行员之间的通信网络的基站处生成RF通信链路；将一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；并且基于航空器的被指派的空中交通控制(ATC)语音组和接收到的一个或多个飞行计划来生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

可选地，指定中继航空器使用数字语音通信链路将ATC数字语音通信传输到设备。

可选地，使设备：检测来自指定中继航空器的数字语音通信链路的故障；如果检测到数字语音通信链路的故障，则从陆地中继节点接收ATC语音通信，生成接收到的ATC语音通信的多个副本，并将接收到的ATC语音通信的多个副本传输给与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

可选地，使设备：将来自ATC语音站的模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

可选地，生成与一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：接收来自一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信，确定一个或多个航空器中的与飞行员相关联的航空器，以及生成与和飞行员相关联的航空器的数字语音通信链路。

可选地，使用每个飞行员与该设备之间的互联网协议(IP)连接向与ATC语音组中的一个或多个航空器相关联的每个飞行员传输接收到的ATC语音数字通信的多个副本。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明，其中：

图1图示了根据本公开的示例的示例性航空网络。

图2图示了根据本公开的示例的用于航空通信网络的RF频谱管理的示例性系统。

图3图示了根据本公开的示例的用于RF频谱分配和管理的示例性系统。

图4图示了根据本公开的一个或多个示例的用于促进无人航空器系统操作员与ATC之间的通信的示例性系统。

图5图示了根据本公开的示例的用于基于提交给频谱管理的飞行计划来指定中继航空器的示例性过程。

图6图示了根据本公开的示例的用于通过无人航空器系统向操作员中继ATC语音的示例性系统。

图7图示了根据本公开的示例的示例性UAS通信系统。

图8A图示了根据本公开的示例的用于向航空网络中的一个或多个飞行员传输ATC语音通信的示例性过程。

图8B图示了根据本公开的示例的用于向航空网络中的一个或多个飞行员传输ATC语音通信的另一示例性过程。

图9图示了根据本公开的示例的用于通过无人航空器系统将操作员通信中继到ATC的示例性系统。

图10A图示了根据本公开的一个或多个示例的用于将ATC语音通信从UAS的飞行员传输到ATC语音站的示例性过程。

图10B图示了根据本公开的一个或多个示例的用于将语音通信从UAS的飞行员传输到与飞行员相关联的航空器的示例性过程。

图11图示了根据本公开的示例的用于调整ATC语音组成员的示例性过程。

图12图示了根据本公开的一个或多个示例的用于促进无人航空器系统操作员与ATC之间的通信的另一个示例性系统。

图13图示了根据本公开的示例的用于将ATC语音通信传输到航空网络中的一个或多个飞行员的另一个示例性过程。

图14图示了根据本公开的示例的用于将操作员通信传输到ATC语音站的另一个示例性过程。

图15图示了根据本公开的示例的用于将操作员通信传输到ATC语音站的另一个示例性过程。

图16图示了根据本公开的示例的示例性计算系统。

具体实施方式

现在将详细参考本文所描述的系统和方法的各个方面和变体的实现和实施例。尽管本文描述了系统和方法的若干示例性变体，但是系统和方法的其他变体可以包括本文所描述的系统和方法的各方面，这些方面以任何合适的方式来组合，具有所描述的各方面中的全部或部分的组合。

本文描述了用于传输和接收空中交通控制语音音频的系统和方法。在本公开的一个或多个示例中，在接收到飞行计划并且频谱管理系统完成频谱资源的预留和指派后，频谱管理系统可以通过指定的中继航空器来中继UAS操作员与ATC之间的通信。另外或替代地，频谱管理系统可以通过陆地中继节点来中继UAS操作员与ATC之间的通信。

在以下对各种实施例的描述中，应理解，除非上下文另有明确说明，否则以下描述中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还应理解，本文中所使用的术语“和/或”指代并涵盖一个或多个相关联的列出项目的任何和所有可能组合。还应理解，本文中所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或单元的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、单元和/或其组的存在或添加。

本公开的某些方面包括在本文中以算法形式描述的过程步骤和指令。应注意，本公开的过程步骤和指令可以被体现在软件、固件或硬件中，并且当被体现在软件中时，可以下载以驻留在各种操作系统所使用的不同平台上并从其中运行。除非另有明确说明，如从以下讨论中显而易见的，否则应当了解，在整个描述中，使用诸如“处理”、“计算”(computing)、“计算”(calculating)、“确定”、“显示”、“生成”等等之类的术语的讨论是指计算机系统或类似电子计算设备的操作和过程，其操纵和变换计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备中被表示为物理(电子)量的数据。

本公开在一些实施例中还涉及用于执行本文中的操作的设备。该设备可以被专门构造用于所需目的，或者它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可以被存储在非暂时性计算机可读存储介质中，诸如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、USB闪存驱动器、外部硬盘驱动器、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、专用集成电路(ASIC)或任何类型的适合于存储电子指令的介质，并且每个介质都连接到计算机系统总线。此外，本说明书中提到的计算系统可以包括单个处理器，或者可以是采用多个处理器设计的架构，诸如用于执行不同的功能或用于增加的计算能力。合适的处理器包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和ASIC。

本文中所描述的方法、设备和系统本质上不与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统也可以与根据本文教导的程序一起使用，或者构造更专业的装置来执行所需的方法步骤可能被证明是很方便的。这些系统中各种所需的结构将从以下描述中显现出来。此外，本发明并未参考任何特定编程语言进行描述。应当了解，可以使用各种编程语言来实现本文描述的本公开的教导。

图1图示了根据本公开的示例的示例性航空网络。图1的示例图示了示例性通信网络100，其可以被配置为提供一个或多个地面基站104a-c与飞行中或位于地面的一个或多个航空器102之间的通信。每个地面基站104a-c包括一个或多个天线，天线被配置为从地面向一个或多个航空器102(飞行中或位于地面)传输通信。在一个或多个示例中，每个地面基站104a-c可以被配置为在覆盖区域108a-c内提供传输。例如，地面基站104a可以被配置为在地理覆盖区域108a上传输无线电频率(RF)频谱无线电信号。地面基站104b可以被配置为在地理覆盖区域108b上传输RF频谱无线电信号，并且地面基站104c可以被配置为在地理覆盖区域108c上传输RF频谱无线电信号。在一个或多个示例中，地理覆盖区域108a-c可以是三维区域，其不仅覆盖一定范围的纬度和经度，而且还提供从地面到最大可服务高度的区域的覆盖。

在一个或多个示例中，每个航空器102可以在其飞行持续时间期间从一个地面基站被移交给下一个地面基站。例如，在飞行开始时，当航空器102在覆盖区域108a内时，地面基站104a可以负责在地面上的操作员与航空器之间提供通信信道。如果在飞行期间，航空器从覆盖区域108a穿越到覆盖区域108b，则提供通信信道的责任可以从地面基站104a转变到地面站104b。如果在飞行期间，航空器102从覆盖区域108b穿越到覆盖区域108c，则提供通信信道的责任可以从地面基站104b转变到地面站104c。以这种方式，只要飞行计划在其飞行期间的任何时间点经过至少一个覆盖区域，通信网络100就可以被配置为确保航空器在其飞行计划的任何时间点处与至少一个地面基站建立通信信道。

在一个或多个示例中，每个基站104a-c可以分别通信地耦合到基站控制器106a-c。因此，在一个或多个示例中，地面基站104a可以通信地耦合到基站控制器106a，地面基站104b可以通信地耦合到基站控制器106b，并且地面基站104c可以通信地耦合到基站控制器106c。如下文进一步详细描述的，每个基站控制器可以被配置为当航空器穿越通过与控制器被配置为操作的基站相对应的覆盖区域108a-c时，在地面操作员与航空器102之间实现基于RF的通信信道。在一个或多个示例中，实现基于RF的通信信道可以包括将操作员传输的信号调制到指派给航空器102的RF频谱频率，对传输的信号应用适当的调制方案，以及应用任何其他物理层通信协议，诸如纠错码。

在一个或多个示例中，通信网络100的目标可以是为在网络内操作的任何给定航空器102在其整个飞行期间提供连续可靠的RF频谱信道。在一个或多个示例中，为航空器提供连续可靠的RF频谱可以包括为航空器提供单个RF频谱信道(即，时隙)，航空器可以在其整个飞行持续期间可靠地使用该信道来与地面通信。在一个或多个示例中，给定空域中的每个航空器可以使用专用RF频谱信道(即，RF频谱中航空器所独有并且只能由该航空器用于传输和接收来自地面的通信的频率范围)来与地面通信。为了促进高效的飞行操作，在一个或多个示例中，耦合到其对应基站控制器106a-c的每个地面基站104a-c可以被配置为确保其覆盖区域108a-c中的每个航空器都能够使用指派给该航空器的RF频谱信道中传输的通信来与地面通信。

在一个或多个示例中，每个地面基站104a-c可以包括一个或多个天线，这些天线被安装在基站上并被配置为将来自一个或多个地面操作员(即飞行员)的信号传输到安装在航空器102上的一个或多个机载无线电。在一个或多个示例中，如下文进一步详细描述的，一个或多个天线可以被实现为计算机控制天线阵列，这些天线可以取决于航空器在网络100中的位置而以电子方式“被转向”以指向不同的方向。在一个或多个示例中，天线可以被实现为相控阵天线，这允许将信号引导到特定方向而无需物理地移动天线。通过将天线指向目标(即，将向天线传输数据并从天线接收数据的机载无线电)的方向，天线能够最大化天线与机载无线电之间的通信链路的信噪比，从而确保地面与机载无线电之间的稳定通信链路。

图2图示了根据本公开的示例的用于航空通信网络的RF频谱管理的示例性系统。在本公开的一个或多个示例中，图2的通信网络200可以包括与上面关于图1描述的通信网络100相同的组件(即，航空器102、地面基站104a-c和基站控制器106a-c)，但是还可以包括一个或多个频谱管理系统组件(下面将进一步详细描述)，其可以管理向网络200中的航空器102分配RF频谱信道的过程。

在本公开的一个或多个示例中，一个或多个飞行员/操作员206可以连接到网络200，以便将数据(诸如命令和控制数据)传输到一个或多个航空器102。每个飞行员206都可以通过频谱管理系统202通信地耦合到网络200，频谱管理系统202可以被配置为向由飞行员206控制的每个航空器202分配RF频谱信道。在一个或多个示例中，频谱管理系统202可以被配置为通过使用分配给每个航空器的规定RF频谱信道而建立RF通信链路来促进每个飞行员206与其对应的航空器102之间的通信链路。

在本公开的一个或多个示例中，频谱管理系统202可以被配置为管理航空器102与飞行员/操作员206之间的每个活动通信链路(即，与地面基站结合的操作链路)。因此，在一个或多个示例中，如果频谱管理系统202确定给定通信链路已被破坏或已降级，则频谱管理系统202可以采取行动来调整通信链路以缓解该问题。例如，在一个或多个示例中，如果航空器102正在使用的给定RF频谱信道执行得不再令人满意或不再符合要求的规范，则频谱信道管理系统202可以实时地将RF频谱信道(下面详细描述)更改为替代的可用信道，以确保每个航空器维持可靠的RF通信链路。在一个或多个示例中，如果飞行员偏离了他们公告的飞行计划(例如，飞行时间比预期的要长)，则频谱管理系统202可以被配置为采取行动(例如，通过切换RF信道)以确保减轻对通信信道的任何中断。

在本公开的一个或多个示例中，除了主动管理通信信道之外，频谱管理系统202还可以被配置为为给定飞行分配和保留一个或多个RF信道，以在飞行持续时间期间使用。如下文进一步详细描述的，频谱管理系统202可以接收飞行计划，并且基于已提交的飞行计划以及其他因素(诸如天线的可用性)可以以确定的方式为每个飞行分配RF信道，其中虑及了在飞行期间可能遇到的潜在干扰。

在一个或多个示例中，上述频谱分配过程可以由频谱管理系统202实现，和/或可以在一个或多个单独的组件中被处理，这些组件在本文中被统称为“数字孪生”。由于信息量巨大，并且给定空域中成千上万的最终用户可能提出频谱和/或业务信道请求，因此可以使用频谱管理系统的数字孪生来执行所需的分析，而不会影响操作系统。在一个或多个示例中，如图2的示例中所图示，数字孪生204可以与频谱管理系统202被分开实现，以便减少频谱管理系统202的处理负载，从而使其可以自由地执行与管理穿越由频谱管理系统202管理的空域的航空器的活动通信信道相关联的实时操作。替代地，数字孪生204也可以作为频谱管理系统的一部分而被实现，以使得空中通信链路的实时管理和飞行计划都由同一组件来执行。

在一个或多个示例中，数字孪生204可以被配置为接收来自飞行员206的一个或多个请求，以便在给定的飞行计划期间使用频谱。使用由飞行员提供的飞行计划以及其他因素(如下所述)，数字孪生可以确定在其飞行开始时分配给航空器的RF频谱信道。一旦在数字孪生204中确认了请求，就可以执行在操作频谱管理系统202上的通信信道的执行和指派。

如上所述，频谱管理系统202和数字孪生204可以协调在给定通信网络中多个航空器的RF频谱需求，以便确保每个个体航空器在其整个飞行期间都可以接入与地面的可靠且连续的通信信道。在一个或多个示例中，频谱管理系统202和数字孪生204可以协同工作，以便为个体航空器分配和预留RF频谱信道，并且如下所述，可以监控飞行中的每个个体通信链路，以确保通信链路按照其要求进行操作。

选择分配给给定飞行的RF信道可能涉及分析多个变量，以确保所选信道将在整个飞行持续时间内满足航空器的需求。在一个或多个示例中，频谱管理系统202和数字孪生可以分析若干变量，诸如可用的频谱资源、无线电链路吞吐量和性能要求、位置(包括海拔)、时间段以及无线电频率环境，以便在飞行员与航空器之间指派非竞争资源。在一个或多个示例中，影响信道选择的变量可以由频谱管理系统202的若干内部和外部组件填充，这些组件一起工作以将航空器与一个或多个RF信道匹配，以便在飞行期间使用，如下所述。

在一个或多个示例中，通信网络中的每个飞行员(即，操作员)可以在其飞行之前和飞行期间经由频谱管理系统202和数字孪生204来与通信网络连接。在飞行之前，并且如下所述，飞行员可以与频谱管理系统和数字孪生进行接口连接，以基于其提交的飞行计划和其他变量接收在其飞行期间使用的RF频谱信道分配。在飞行期间，频谱管理系统202可以将所分配的RF频谱信道提供给航空器和飞行员以建立连续的通信链路，并且频谱管理系统可以在飞行期间监控该链路以确保其在规范内执行。

在本公开的一个或多个示例中，网络200可以包括一个或多个基站，这些基站可以连接或不连接，诸如连接到频谱管理系统202的点对点通信链路。在一个或多个示例中，提供并维持对频谱管理系统202的接入的服务提供商可能未提供对每个期望地理位置的覆盖。在一个或多个示例中，在飞行员可能想要操作飞行但不在现有基站的覆盖范围内的区域中，服务提供商可以为飞行员提供临时或便携式基站208。在一个或多个示例中，临时/便携式基站可能与频谱管理系统202没有连接，因此无法接收/传输信息到频谱管理系统以向航空器提供RF信道。在一个或多个示例中，这些未连接的基站将具有被提交到频谱管理系统和数字孪生中的操作计划，以为了干扰和覆盖而被协调和设置地理围栏。

在一个或多个示例中，临时/便携式基站208可以被用于在临时/便携式基站208与一个或多个航空器无线电之间设置点对点链路和多点链路，以用于飞行操作。在本公开的一个或多个示例中，临时/便携式基站208的操作员可以向服务提供商告知基站208的“操作概念”，其中描述了航空器的数量、它们将飞行的时间以及与航空器通信时使用的频谱。虽然频谱监控系统202可能不会向临时/便携式基站208发送实时信息，但是频谱管理系统202可以使用临时/便携式基站的操作概念来更新连接到网络的基站106a-c的地理围栏(下面详细描述)，并且可以工作以确保飞行在其网络200内的飞行不会对临时/便携式基站208的飞行操作造成干扰。在一个或多个示例中，频谱管理系统202可以通知穿越网络200的飞行的操作员有关临时/便携式基站208对其操作所造成的物理限制，并且可以在进行RF频谱时隙分配时将临时/便携式基站208的操作考虑在内。以这种方式，虽然频谱管理系统202可能无法协调临时/便携式基站208的操作，但是它可以工作以保护其自己的网络(即，连接到频谱管理系统的基站)免受临时/便携式基站的点对点操作的操作影响。

图3图示了根据本公开的示例的用于RF频谱分配和管理的示例性系统。在一个或多个示例中，系统300可以表示图1和图2中所示的通信网络的单个链路，并且包括管理飞行员302与航空器336之间的链路的组件。在本公开的一个或多个示例中，飞行员302与航空器336之间的链路的计划、创建和操作可以从飞行员302向数字孪生304提交有关其提议飞行的信息开始。在一个或多个示例中，并且如图3中所示，由飞行员302向数字孪生304传输的信息可以包括飞行计划、航空器/无线电配置和吞吐量要求。

在一个或多个示例中，由飞行员302提交的飞行计划(其也可以被称为操作计划)可以包括飞行任务细节，诸如航空器在所提议的飞行期间的预期定时、高度、位置和速度。在一个或多个示例中，飞行员302可以将飞行计划提交给监管机构(诸如联邦航空管理局(FAA))以获得批准，并且另外经由数字孪生304将飞行计划发送到频谱管理系统，以获得一个或多个RF频谱信道以用于在所提议的飞行期间使用。除了飞行计划之外，飞行员302还可以向数字孪生304发送附加信息，数字孪生可以使用该附加信息来选择和分配RF频谱信道给用户。例如，在一个或多个示例中，飞行员304可以传输航空器或无线电的配置，以便告知数字孪生304关于飞行员在飞行期间将与之通信的无线电类型。对无线电配置的知识可以让数字孪生304不仅了解航空器的频谱需求，还可以让数字孪生确定和预测有关通信信道的其他必要信息，诸如调制方案和飞行中将激活的前向纠错码。

在本公开的一个或多个示例中，飞行员302还可以将吞吐量要求传输到数字孪生304。在一个或多个示例中，吞吐量要求可以表示需要通过通信链路发送和接收的数据量。在一个或多个示例中，吞吐量可以由飞行员302规定，也可以基于由飞行员提交的航空器/无线电配置而被导出。例如，在一个或多个示例中，特定航空器(诸如UAV)可能需要一定的信道数据吞吐量才能正确地操作其自动驾驶仪特征，并且因此通过获知航空器类型，系统可以导出针对该飞行的吞吐量要求。如下文详细描述的，吞吐量要求可以被用于确定RF频谱信道的总带宽量，并且从而可告知选择具有有效带宽以满足飞行的吞吐量要求的一个或多个信道。

如上所述，数字孪生304可以使用飞行计划和由飞行员302传输给它的其他信息以及其他信息来选择一个或多个RF频谱信道供飞行员302在其飞行期间使用。在一个或多个示例中，数字孪生304可以接入业务信道池314以确定用于对给定飞行进行服务的RF频谱信道的可用性。在一个或多个示例中，业务信道池314可以表示可能被用于对给定飞行进行服务的所有RF频谱信道。然而，由于网络中可能在任何给定时间存在多个航空器，并且需要为紧急情况保留某些信道(下文详细描述)，因此并非业务信道池314中的每个信道都可在基于特定航空器的飞行计划在飞行所需的时间和位置期间供特定航空器使用。

在一个或多个示例中，数字孪生304可以从业务信道池314中选择一个或多个信道，如上所述，业务信道池314可以包括可用子信道316、保留信道318和受限业务信道320。

为了将RF信道分配给航空器，在一个或多个示例中，数字孪生304可以首先确定RF覆盖针对航空器在其整个飞行期间是否可用。为此，在一个或多个示例中，频谱管理系统的数字孪生304可以对网络中每个地面站的覆盖区域设置“地理围栏”，如306所示。在一个或多个示例中，“地理围栏”306可以指代覆盖区域内具有足够RF可用性以用于飞行业务的区间。在一个或多个示例中，当飞行员302提交飞行计划时，系统可以查询地理围栏306，以确保在飞行计划中表达的整个计划路径和所有高度上都有RF可用性。在本公开的一个或多个示例中，地理围栏可以与飞行的飞行员/操作员共享，并且可以被编程到飞行器的自动驾驶仪中以供在飞行期间使用。

在一个或多个示例中，可以使用由数字孪生304维持的动态链路预算308来创建地理围栏。在一个或多个示例中，每个地理围栏306可以具有其自己的动态链路预算308。动态链路预算308可以确定给定地理围栏在任何特定时刻的RF可用性，并且甚至可以基于各种参数来预测针对给定地理围栏在未来的RF可用性。在一个或多个示例中，动态链路预算308可以包括诸如天线增益、RF损耗、接收器灵敏度、功率、频率、频谱带宽、业务信道大小/数量(即子信道、资源块)、服务质量(QOS)要求、调制、频谱监控系统结果(下面将进一步详细描述)以及任何已知同信道干扰源的位置之类的参数。动态链路预算308还可以包括RF安全裕度，用以确保地理围栏306中的可靠通信信号。在一个或多个示例中，操作频谱管理系统322(下面详细描述)可以维持基于RF环境中不断变化的条件而变化的链路预算的实时版本。在一个或多个示例中，数字孪生304可以维护链路预算的模型，并且该动态链路预算308可以被用于基于由给定飞行路径所牵涉的时间来预测未来时间的RF条件。在一个或多个示例中，可以使用该区域内的每个基站处的RF频谱活动测量来验证每个地理围栏处的动态链路预算，以确保动态链路预算包括最新信息并准确地反映动态链路预算意欲建模的RF环境。在一个或多个示例中，每个地理围栏可以被配置为基于呈现给频谱管理系统的飞行计划的组成部分、在每个基站处采用的频谱监控系统、在每个基站处的波束/零点形成天线的能力以及其他机载无线电的已知位置来预测覆盖范围。在一个或多个示例中，可以监控在基站处所创建的无线电链路的实际性能，并将信息发送到频谱管理系统以验证和修改地理围栏。

在一个或多个示例中，并且作为向航空器分配RF频谱信道的过程的一部分，数字孪生304可以将动态链路预算与校准的RF覆盖预测工具310交叉引用。在一个或多个示例中，RF覆盖预测工具310使用适当的RF预测模型、形态、拓扑、天线方向图特性和天线仰角来基于远程无线电配置和用户要求创建动态地理围栏覆盖区域。在一个或多个示例中，RF覆盖预测工具310可以被用于基于其提交的飞行计划为飞行将穿越的每个地理围栏覆盖区域生成动态链路预算。

在本公开的一个或多个示例中，数字孪生304还可以被配置为确定波束/零点转向天线是否可以同时以不会相互冲突的方式向预期目标提供所需的波瓣和零点。如上所述，基于提交给数字孪生的飞行计划，数字孪生可以具有对航空器之间的潜在信道干扰的先验知识。例如，在特定基站处，穿越基站处的空域的机载无线电可能会经受来自航空器正在穿越相邻覆盖区域并同时与其自己相应的基站通信的航空器所传输的通信的信道干扰。在一个或多个示例中，并且如上所述，波束/零点转向天线可以向期望信号(即其覆盖范围内的机载无线电)投射一个波瓣(即波束)，并将零点信号指向相邻覆盖区域内的另一个航空器，以最小化由该航空器造成的干扰。但是，如上所述，天线可能需要协调其元件(即发射和接收元件)，以使得彼此接收和发射的信号不会相互干扰，例如通过交叉波束，从而在天线内产生冲突。由于单个波束/零点转向天线可以同时操作数个通信信道，因此波束/零点转向天线必须确保它以不会引起冲突的方式操作这些通信链路(即波束和零点不会相互干扰)。

在一个或多个示例中，作为确保接收到的飞行计划在其飞行持续时间内具有RF可用性的过程的一部分，数字孪生304可以模拟并确定所需的波瓣和零点及其方向是否将会导致如上所述的天线冲突。如果检测到天线冲突，则数字孪生304可以提醒操作员由于冲突而需要调整飞行计划。

虽然上述过程可以确保飞行员与他们驾驶的UAS保持持续的操作通信(能够向UAS传输命令，并从无人机接收飞行信息)，但是飞行员可能还需要在飞行期间与ATC保持联系，以使得UAS的移动可以与其他载人和无人航空器协调，以避免碰撞，并以其他方式确保UAS不会干扰其他航空器或空域操作。因此，为了确保上述航空网络中的航空器和飞行员能够在飞行期间与ATC通信，上述航空网络可能需要与为载人飞行所提供的现有基础设施兼容，以便在飞行操作期间与ATC通信。

在一个或多个示例中，载人飞行通过使用甚高频(VHF)通信来与空中交通控制器(位于地面)通信。具体地，108至137MHz的频率范围已被保留供民航使用，以允许空中交通控制器与飞行中的航空器通信。VHF通信虽然为在低空至高空飞行的航空器提供了清晰的通信，但是需要传输的源与传输的接收器之间的视线。由于VHF通信的传输范围及其对航空器的视线的需要，ATC通信在地理区间内被管理，以使得飞行中的航空器将与距离其位置最近的空中交通控制器通信，并且当另一个ATC控制器靠近或进入航空器范围内时，将移交给该另一个ATC控制器。在一个或多个示例中，单个空中交通控制器可以使用预定义频率来与在其指派的地理区段内飞行的多个航空器进行通信，当它们在空中交通控制器所管理的地理区间内飞行时，空域中的每个航空器/飞行员都被指使调谐到该频率。

ATC用来与载人航空器通信的现有基础设施可能为UAS及其飞行员带来独特的挑战。例如，与飞行员实际位于飞行中的航空器中的载人航空器不同，UAS飞行员可能不实际位于与航空器相同的地理区域中。因此，UAS所穿越的地理区域中的ATC控制器可能无法使用指派给航空器的VHF信道直接联系飞行员，因为飞行员可能不在空中交通控制器的地理覆盖范围内。此外，为了协调空域，给定地理区域内的所有飞行员必须能够收听ATC与该区间内的飞行员之间的所有通信，并且还必须确保该区间内的所有其他飞行员都能听到他们与ATC的通信。

在一个或多个示例中，UAS飞行员与ATC的通信可以与飞行员与航空器的操作通信分开。如上所述，可以采用频谱管理系统在航空器的飞行期间向飞行员为其航空器提供专用的操作通信链路。操作通信链路不与其他飞行员共享，并且是专用链路，其确保飞行员可以向其驾驶的航空器发出命令，并在飞行过程期间从航空器接收操作信息。因此，在一个或多个示例中，可能需要UAS飞行员在飞行期间使用两个分开的通信信道：一个用于与被驾驶的航空器维持操作通信，而另一个用于与指派给其航空器正在穿越的地理区间的空中交通控制器维持操作通信。

在一个或多个示例中并且返回去参见图1，给定基站104可以负责同时管理多个航空器102的操作通信链路。因此，通过使用如上所述的频谱管理系统，基站可能需要确保其在给定时间维持的各个操作链路均不会受到频谱干扰。如果还必须要求穿越基站104空域的每个航空器传输和接收ATC语音通信，则ATC通信可能干扰操作通信链路的风险可能会大大增加。因此，如下文将进一步详细描述的，数字航空网络可以采用ATC语音处理器，该处理器被配置为以确保飞行员能够从其航空器被指派到的地理区间的空中交通控制器接收传输的方式来管理飞行员与空中交通控制器之间的ATC语音通信，该方式还最小化由频谱管理系统所管理的操作通信链路的频谱干扰的风险。在一个或多个示例中，并且如下文进一步详细描述的，ATC语音过程(具有来自上面关于图2-图3描述的频谱管理系统的输入)可以被用于管理ATC语音通信系统，该系统使用提供给频谱管理系统的飞行计划来以确保飞行员与提供对其航空器的监督的空中交通控制器的连接性的方式来协调ATC语音通信，同时还确保ATC语音通信将频谱干扰的可能性最小化，而操作通信链路也由频谱管理系统管理。

图4图示了根据本公开的一个或多个示例的用于促进无人航空器系统操作员与ATC之间的通信的示例性系统。在一个或多个示例中，系统400可以被配置为促进UAS飞行员412A-412D与一个或多个ATC语音站408之间的语音通信。如上面所讨论的，由于ATC语音站408利用VHF通信，这需要视线来传输消息，在一个或多个示例中，系统400可以利用一个或多个UAS 402A-D来中继ATC语音站408与一个或多个飞行员412A-D之间的语音通信。在图4的示例中，每个UAS 402A-D可以分别对应于飞行员412A-D。换句话说，飞行员412A可以驾驶UAS 402A，依此类推。

在一个或多个示例中，每个飞行员412A-D可以通信地耦合到ATC语音处理器414。在一个或多个示例中，ATC语音处理器(AVP)可以充当航空网络中的服务器(诸如上面关于图2描述的服务器)，其执行与促进飞行员与ATC语音站408之间的ATC语音通信相关联的各种功能。例如，在一个或多个示例中，AVP 414可以被配置为标识连接到航空网络且需要ATC语音服务的所有UAS和飞行员、管理语音业务队列(即，确保通信按照它们被接收的顺序进行处理，并且不会干扰其他通信)、复制和递送消息给所有需要的各方(即，多播)、充当用于语音业务的多路交换机，从而管理沿着由基站资源管理器和频谱管理系统410所定义的航空网络无线电链路(下面将进一步详细描述)到适当指派的UAS的语音业务。在一个或多个示例中，AVP 414可以通信地连接到飞行员412A-D、基站406和频谱管理系统410(上面关于图2描述)，以协调每个组件之间的消息传递，以处理和散播ATC语音站408与飞行员412A-D之间的语音业务。

在一个或多个示例中，并且如上所述，AVP 414可以通信地耦合到频谱管理系统410，类似于上面关于图2-图3所描述的频谱管理系统。在一个或多个示例中，并且如下文进一步详细描述的，频谱管理系统410可以被配置为接收由一个或多个用户提交的一个或多个飞行计划。使用所提交的飞行计划，频谱管理系统410不仅可以对航空网络设置地理围栏(如上所述)，而且还可以对ATC语音网络设置地理围栏(即，哪些ATC语音站408将由特定飞行计划牵涉)以确定在飞行计划所指示的整个飞行持续时间内频谱资源的可用性。因此，在一个或多个示例中，频谱管理系统410可以基于其提交的飞行计划并且基于对ATC语音站位置和频率的知识来预测飞行将使用哪些ATC语音站408。在一个或多个示例中，频谱管理系统410可以对ATC语音站覆盖区域设置地理围栏(如图4的404所图示)以做出各种决定，诸如确定哪个航空器在任何给定时刻将与特定ATC语音站具有最强通信链路。如下文将进一步详细讨论的，频谱管理系统410可以将此信息提供给AVP 414，AVP 414可以使用该信息来管理飞行员412A-D与一个或多个ATC语音站408之间的语音业务。

在一个或多个示例中，并且如上所述，AVP 414还可以通信地耦合到航空网络的一个或多个基站406。在一个或多个示例中，AVP 414可以将一个或多个消息传递给在网络中飞行的航空器402A-402D，向它们提供关于在飞行员412A-D与一个或多个ATC语音站408之间中继语音通信的行动的指令。如下文将进一步详细描述的，一个或多个基站406中的每个基站可以操作和维护一个或多个语音业务资源，这些语音业务资源可以被用于在网络中在一个或多个航空器402A-402D与基站406之间传输语音通信。例如，在一个或多个示例中，语音业务资源可以包括专用RF信道，或特定RF信道内的时隙(其可以与操作通信链路进行时间复用)或RF信道的子信道。在一个或多个示例中，由网络基站维护的无线电语音信道可以是上述关于图1-图3的频谱管理系统指派给每个UAS 402A-D的专用操作通信信道的补充，其被用于允许飞行员控制他们驾驶的UAS以及在UAS飞行时接收关于UAS的操作状态的信息。

上面关于图4描述的系统可以被用于促进与飞行员和ATC语音站的通信，包括从ATC语音站到一个或多个飞行员的通信，以及从一个或多个飞行员到ATC语音站的通信。由飞行员与他们驾驶的UAS之间的多个专用无线电链路的操作所产生的频谱要求可能对促进ATC语音通信带来挑战。如上所述，在传统的载人航空器中，飞行员位于他们驾驶的航空器中，并且因此可以使用位于他们驾驶的航空器中的无线电来与ATC通信，并与其航空器视线内的ATC语音站通信。然而，在无人机(即UAS)的情况下，飞行员可能不位于与他们驾驶的UAS相同的位置。例如，从西雅图飞往洛杉矶的UAS飞行可能由位于迈阿密的飞行员驾驶。因此，即使指派给UAS的ATC语音站可能与UAS有视线，但是ATC语音站可能与UAS的飞行员没有视线，因此UAS飞行员可能无法直接与ATC语音站通信，而是在一个或多个示例中使用他们的UAS(其与ATC语音站有视线)作为中继，在其飞行员与ATC语音站之间传递语音消息。因此，在一个或多个示例中，如果ATC语音站在指派给语音站的频率上发送语音消息，则指派给语音站(并且因此被调谐到指派给语音站的频率)的每一个UAS都都可以接收该消息，然后使用由频谱管理系统提供的专用无线电通信链路将消息转发回飞行员，以促进飞行员与UAS之间的操作通信。

然而，在其中每个UAS充当其飞行员与其指派的ATC语音站之间的中继的这种系统也可能带来挑战。例如，如果每个UAS使用由频谱管理系统指派给它的操作通信链路来中继语音通信，则信道可能没有足够的带宽来在单个信道上处理语音业务和操作控制数据，从而导致飞行员对UAS的操作控制中断。替代地，在一个或多个示例中，网络上的每个UAS都可以提供有它自己的单独语音信道(即，在专用频率上)，然而，这种系统也可能导致频谱拥塞，因为维持这种系统所需的众多信道可能会干扰网络中的UAS的专用操作通信链路。

因此，在一个或多个示例中，并且如下文进一步详细描述的，不是使用网络中的每个UAS作为中继来在ATC语音站与飞行员之间传递语音消息，而是可以使用航空网络中的单个UAS作为中继来在ATC语音站与地面上的飞行员之间传输消息。在一个或多个示例中，并且如下文进一步详细描述的，可以确定航空网络上与特定ATC语音站相关联的所有UAS在任何给定时刻形成ATC语音组。在一个或多个示例中，并且如下文进一步详细描述的，频谱管理系统可以使用由UAS的每个飞行员提交的飞行计划来确定ATC语音组中的哪个航空器应被指定为中继航空器。一旦中继被选择，在一个或多个示例中，中继可以被用于中继来自与ATC语音组相关联的ATC语音站的语音消息

返回去参见图4的示例，在一个或多个示例中，ATC语音站408可以具有覆盖区域404，该覆盖区域404由可以与ATC语音站维持视线VHF通信的地理区域来定义。在一个或多个示例中，覆盖区域404可以由监管机构定义。例如，在美国，FAA维护着空中交通控制中心(ARTCC)，它是地理上散布在美国各地的多个ATC语音站，每个语音站服务于一个有界的地理区域，以使得在该区域内的任何飞行都被指派来与和其在美国的当前位置有关的语音站进行通信。因此，在一个或多个示例中，图4的覆盖区域404可以表示由特定ATC语音站408覆盖的地理区域。在图4的示例中，ATC语音站408可以是终端ATC语音站(即，位于机场的语音站，诸如在机场的控制塔内)。

在一个或多个示例中，ATC语音站408可以使一个或多个UAS 402A-D飞过其覆盖范围404。在一个或多个示例中，在覆盖区域404中飞行的每个UAS都可以由ATC控制器指派，在一个或多个示例中，ATC控制器指使飞行员基于其当前位置将其ATC通信的频率切换到与指派给该飞行的ATC语音站相对应的频率。在一个或多个示例中，ATC语音处理器414可以跟踪网络中的哪些飞行被指派给特定语音站。在一个或多个示例中，除了被指派给ATC语音站(诸如ATC语音站408)之外，覆盖区域404中的航空器还可以被指派给基站(诸如基站406)。在一个或多个示例中，可以以与上文关于图1-图3描述的航空网络的基站基本相同的方式配置基站406。在一个或多个示例中，与ATC语音站覆盖区域404相关联的多个UAS可以被指派给一个或多个基站，其中每个UAS仅被指派给单个基站。换句话说，覆盖区域404和基站的覆盖区域可能不相同，以使得ATC语音站覆盖区域404中的一些UAS可以被指派给第一基站，而同样属于覆盖区域404的其他航空器可以被指派给不同的基站。在一个或多个示例中，指派给特定覆盖区域的所有UAS都可以被ATC语音处理器414标识并被归类为属于ATC语音组。因此，在一个或多个示例中，数字航空网络的ATC语音处理器410可以维护和更新多个ATC语音组，其中每个语音组与ATC语音站有关并且包含指派给与关于该ATC语音组的ATC语音站通信的所有UAS。

在一个或多个示例中，并且如上文简要描述的，ATC语音处理器414(使用由频谱管理系统410提供的信息)可以指定特定ATC语音组内的单个UAS来代表该语音组中的所有航空器充当“中继航空器”。替代地，在一个或多个示例中，频谱管理系统410本身可以基于对特定ATC组中航空器的频谱条件和位置的实时知识来指定中继航空器。因此，在图4的示例性系统400中，在一个或多个示例中，UAS 402D可以被ATC语音处理器414指定为充当与ATC语音站相关联的ATC语音组的语音业务中继。在一个或多个示例中，频谱管理系统410可以使用由用户提交给系统的飞行计划(如上所述)来选择将充当特定ATC语音组的语音业务中继的UAS，该UAS可以直接选择或者通过将信息供应给ATC语音处理器414来选择，ATC语音处理器414最终可以决定将哪个航空器指定为中继航空器。在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以基于确定特定ATC语音组的成员中的哪个UAS具有最佳可用信号质量水平来选择特定组的语音业务中继UAS，以确保ATC语音站与UAS之间的高质量无线电链路。以这种方式，由于语音业务中继UAS可以充当ATC语音站与ATC语音组中的所有UAS之间的唯一链路，因此通过选择具有到ATC语音站的最可靠通信信道的UAS作为语音业务中继，可以将通信错误的可能性最小化。

图5图示了根据本公开的示例的用于基于提交给频谱管理的飞行计划来指定中继航空器的示例性过程。在一个或多个示例中，图5中所图示的过程500可以从步骤502开始，其中由频谱管理系统(诸如图4的频谱管理系统410)接收飞行计划。在一个或多个示例中，飞行计划可以包括关于预期飞行的信息，并且可以包括飞行任务细节，诸如航空器在所提议的飞行期间的预期时间、高度、位置和速度。

一旦在步骤502处接收到飞行计划，过程500就可以移动到步骤504，其中频谱管理系统可以被用于将接收到的飞行计划与航空网络和ATC网络二者的频谱覆盖进行映射。在一个或多个示例中，频谱管理系统可以以与上面关于图1-图3所描述的基本上相同的方式来配置，并且因此可以被配置为对由接收到的飞行计划所牵涉的一个或多个区域设置地理围栏，以基于可供分配的RF信道和其他资源的可用性以及在飞行持续时间期间的给定交通资源的通信质量来确定分配给针对飞行的该航空器的RF信道(或其他交通通信资源)。在一个或多个示例中，除了对航空网络设置地理围栏之外，频谱管理系统还可以被配置为对空中交通控制网络设置地理围栏(即，飞行计划所牵涉的一个或多个ATC语音站)以确定给定航空器在飞行期间的最佳语音路径。在一个或多个示例中，确定最佳语音路径可以包括确定给定飞行在飞行期间的任何给定时刻将与哪个ATC语音站相关联，并确保飞行将有能力基于业务资源的可用性来与在飞行期间与其相关联的ATC语音站建立任何必要的VHF链路。因此，在一个或多个示例中，基于接收到的飞行计划，频谱管理系统可以预测属于特定ATC语音组的UAS交通工具，并且还可以预测它们到ATC语音站的通信的质量。在一个或多个示例中，如果航空网络信号可用性和ATC信号可用性的地理围栏确定在飞行期间任一无线电网络都没有足够的信号，则在一个或多个示例中，频谱管理系统可以拒绝该飞行计划并通知请求者在其提议的飞行期间没有足够的信号可用性。

在一个或多个示例中，一旦映射了飞行计划信息，过程500就可以移动到步骤506，其中可以使用该信息来创建ATC语音组，或者替代地将一个或多个飞行(与接收到的飞行计划有关)添加到预先存在的ATC语音组。在一个或多个示例中，频谱管理系统可以向ATC语音处理器提供有关飞行的信息，该ATC语音处理器可以为数字航空网络创建、维护和更新ATC语音组。在一个或多个示例中，可以使用飞行计划信息来预测在任何给定时刻的ATC语音组的成员，然而，给定UAS在被指使将其VHF频率调整到与ATC语音组相关联的ATC语音站之前可能无法实际加入ATC语音组。因此，在一个或多个示例中，可以使用飞行计划本身来执行步骤506，和/或另外基于给定UAS的无线电被调谐到的VHF无线电频率来执行步骤506。在一个或多个示例中，如果飞行员命令其驾驶的UAS改变其调谐的VHF频率，那么在一个或多个示例中，频谱管理系统可以注册该命令并使用该命令基于由飞行员输入的频率而自动将UAS置于新的ATC语音组中。

在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以与频谱管理系统协同工作，以确保数字航空网络上的飞行员基于其位置而被调谐到正确的ATC语音VHF频率。例如，在一个或多个示例中，频谱管理系统可以将所有相关联的VHF频率定义为航空网络上的地面配给所覆盖的区域或扇区，并且可以将在任何给定时刻的飞行所预期的VHF频率转发给ATC语音处理器。在一个或多个示例中，如果ATC语音处理器确定飞行员的调谐VHF频率与频谱管理系统所预期的频率不匹配，则在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以提醒飞行员注意差异。在一个或多个示例中，地面基站调度器(即航空网络核心)可以基于在飞行期间由频谱管理系统提供的信息来更新指派给每个航空器的频谱资源，从而确保始终有适当数量的无线电资源可用于ATC语音业务。因此，作为创建航空器或将航空器加入特定ATC语音组的一部分，ATC语音处理器在步骤506处可以使用频谱管理系统作为检查，以确定被指派给航空器的ATC语音组(基于其VHF无线电所调谐到的频率)是否与基于UAS提交的飞行计划的预期语音组匹配。

在一个或多个示例中，一旦过程500在步骤506处创建或更新了ATC语音组，过程500就可以移动到步骤508，其中ATC语音处理器(或频谱管理系统)可以为ATC语音组指定中继航空器。在一个或多个示例中，步骤508可以包括使用来自频谱管理系统的与每个飞行计划相关联的地理围栏信息来确定ATC语音组中的哪个UAS与和ATC语音组相关联的ATC语音站具有最高质量的通信链路。在一个或多个示例中，频谱管理不仅可以使用在确定用于飞行的RF可用性时所创建的地理围栏信息，而且还可以使用实时频谱条件来指定中继航空器，或者将该信息提供给ATC语音处理器，以使得它可以指定中继。以这种方式，在步骤508处所指定的UAS中继可以表示在与ATC语音站进行通信时具有最低链路故障概率的UAS。由于所指定的中继可能是针对语音组的该UAS到地面的唯一链路，因此最小化链路故障概率对于确保整个空中网络的安全至关重要。

在一个或多个示例中，(使用上面关于图5描述的过程指定的)针对ATC语音组的指定语音业务中继可以负责从ATC语音站接收模拟VHF语音通信，将模拟语音信号转换为数字语音信号，然后将数字信号传输到航空网络，其中语音信道可以被多播到与源发语音通信的ATC语音站相关联的ATC语音组中操作UAS的所有飞行员。

在一个或多个示例中，在步骤508处，可以动态地指定中继(即，可以基于例如频谱管理系统所看见的频谱条件来改变中继航空器)。在一个或多个示例中，ATC语音处理器(结合由频谱管理系统提供的信息)可以基于传输请求的定时来指派中继航空器。在一个或多个示例中，并且在中继指派是动态的情况下，ATC语音组中的所有UAS都可以有能力通过其各自的机载VHF无线电接收ATC到飞行员的语音传输。在一个或多个示例中，当ATC发起到飞行员的VHF语音传输时，指派给VHF频率的所有UAS VHF无线电(即，ATC语音组)都可以接收该信息。在一个或多个示例中，每个UAS无线电可以经由声码器将接收到的ATC VHF信号从模拟转换为数字，然后可以请求来自地面基站的无线电资源。在一个或多个示例中，地面基站将仅具有频谱管理系统为其指派的无线电资源，并且因此将仅处理来自指派给该VHF频率的所有UAS中的第一个发起的请求。在一个或多个示例中，在ATC沿着VHF频率进行主动传输期间，系统将拒绝所有其他请求，从而仅允许一次ATC到飞行员的传输发生。在一个或多个示例中，如果航空网络被设置为允许从UAS到基于地面的无线电的更多无线电链路，则由航空网络核心(ATC处理器)接收到的重复传输可以管理忽略重复消息的消息递送。在一个或多个示例中，由ATC语音处理器对要转发的消息的选择可以基于时间、无线电链路质量或者甚至指派给机载无线电和飞行员的优先接入。

在一个或多个示例中，数字航空网络可以通过基于地面的中继(而不是UAS中继)处理和中继所有ATC语音业务，以便在两个方向上中继ATC与各个飞行员之间的通信。在一个或多个示例中，基于地面的中继可以被用于在地面上并与ATC通信的航空器。因此，在一个或多个示例中(并结合由频谱管理系统提供的信息)，在步骤508处，ATC语音处理器可以指定基于地面的中继作为针对一个或多个ATC语音组的中继，而不是指定中继航空器。

图6图示了根据本公开的示例的用于通过无人航空器系统将ATC语音中继给操作员的示例性系统。图6的示例系统600与图4的示例系统400基本相似，但是已进一步被注释以说明与使用单个中继UAS来促进航空网络中的一个或多个飞行员之间的通信相关联的特定特征。示例性系统600图示了ATC语音组，其包括与ATC语音站608通信的航空器602A-C以及指定中继UAS 612。在一个或多个示例中，UAS 602A-C以及指定中继UAS 612中的每一个还可以通信地耦合到航空网络的基站606。在一个或多个示例中，ATC语音站608可以在其覆盖区域内传输模拟语音信号(在其指定的VHF范围内的载波频率上)。在一个或多个信号中，指派给ATC语音站608的航空器可以包括无人机和载人航空器。在载人航空器被调谐到ATC语音站608的情况下，飞行员(坐在航空器上)可以使用位于其航空器上的无线电直接收听由ATC语音站608传输的语音通信。

然而，在无人机(即，UAS)的情况下，并且如上所述，飞行员可能不位于与其驾驶的UAS相同的地理区域，因此可能无法直接收听由ATC语音站608传输的模拟语音通信，因为它们不在语音通信的范围内。因此，在一个或多个示例中，指定中继UAS 612可以包括被配置为接收和传输VHF信号的VHF无线电。在一个或多个示例中，ATC语音组中的其他UAS(即，UAS602A-C)也可以包括被配置为接收和传输VHF信号的VHF无线电(其可以在某些上下文中被使用，如下所述)。因此，在一个或多个示例中，无论其状态如何(即，指定中继)，航空网络中需要ATC语音服务的每个UAS都可以被配置为从ATC语音站接收VHF语音业务，并且还可以将VHF语音业务传输到ATC语音站。

图7图示了根据本公开的示例的示例性UAS通信系统。在一个或多个示例中，通信系统700可以被装配在UAS上，并且可以被配置为允许UAS与ATC、其飞行员以及其正在其中操作的航空网络进行通信。在一个或多个示例中，通信系统700可以包括ATC VHF无线电706(如上所述)。在一个或多个示例中，ATC VHF无线电706可以被配置为允许UAS使用VHF语音信道712传输和接收VHF无线电通信。在一个或多个示例中，ATC VHF无线电可以被配置为接收数字语音业务并将数字语音业务转换为模拟语音信号。在一个或多个示例中，ATC VHF无线电706随后可以使用VHF语音信道712传输模拟语音信号，VHF语音信道712被调谐到UAS正在与之通信的ATC语音站的频率。虽然无线电706被描述为“VHF”无线电，但是本公开不应被视为限制，并且无线电706可以操作在与空中交通控制器或其他使用语音通信的实体进行通信所需的任何频率范围内。

在一个或多个示例中，通信系统700可以包括航空网络无线电702，其被配置为促进UAS与上述航空网络的地面基站之间的通信。在一个或多个示例中，航空网络无线电702可以被配置为使用其由频谱管理系统指派给它的指定操作信道708从其飞行员以及从航空网络传输和接收操作信息和命令(如上所述)。在一个或多个示例中，并且如下文将详细描述的，航空网络无线电710还可以被配置为使用数字语音信道710来与地面基站通信。在一个或多个示例中，数字语音信道710可以经由航空网络无线电702向UAS传达数字语音信号和从UAS传达数字语音信号。因此，在一个或多个示例中，航空网络无线电702可以被配置为向地面基站传输数字语音信号和从地面基站接收数字语音信号。

在一个或多个示例中，通信系统700还可以包括ATC语音UAS客户端(AVUC)704。在一个或多个示例中，AVUC 704可以位于航空网络无线电702内或者作为与航空网络无线电702分开的设备，AVUC 704可以被配置为充当航空网络无线电702与ATC VHF无线电706之间的接口。在一个或多个示例中，AVUC 704可以被配置为从航空网络无线电702接收控制信息，然后其可以使用该控制信息来命令和控制ATC VHF无线电706。作为控制信息的示例，AVUC可以接收与将ATC VHF无线电设置在什么频率相关的信息控制信息(以使得它可以与其指派的ATC语音站通信)，并且还可以接收控制信息，该控制信息指示UAS是否是其ATC语音组的指定中继，或者它是否需要在ATC与地面之间中继语音业务。

在一个或多个示例中，AVUC 704可以经由数字语音信道710接收数字语音信号，将数字语音信号转换为模拟语音信号，然后指使ATC VHF无线电706使用VHF语音信道712传输模拟语音信号。此外，在一个或多个示例中，AVUC 704可以接收经由VHF语音信道712从ATCVHF无线电接收的模拟语音信号，将模拟信号转换为数字语音信号，然后使用数字语音信道710经由航空网络无线电702将数字语音信号传输到地面站。

返回到图6的示例系统600，在一个或多个示例中，当ATC语音站608向指派给它的所有航空器广播语音消息时，在一个或多个示例中，与ATC语音站408相对应的ATC语音组中的每一个UAS都可以使用其ATC VHF无线电接收该语音消息(上面关于图7描述)。然而，在一个或多个示例中，只有指定中继612可以将接收到的模拟语音信号转换为数字语音信号并将数字语音信号传输到基站606。在一个或多个示例中，地面基站606可以被配置为将接收到的数字语音信号传输到ATC语音处理器，该ATC语音处理器可以在下文详细描述的过程中将数字语音信号传输到每个飞行员618A-C，以及指定中继612的飞行员614，从而使他们能够听到来自ATC语音站608的语音传输。

图8A图示了根据本公开的示例的用于在航空网络中向一个或多个飞行员传输ATC语音通信的示例性过程。在一个或多个示例中，图8的过程800可以从步骤812开始，其中ATC语音站广播模拟语音信号(被调制为由预定频率的VHF信号承载)。在一个或多个示例中，并且如上所述，虽然由ATC语音站传输的模拟语音信号可能旨在特定航空器，但是在一个或多个示例中，指派给特定ATC语音站的每一个航空器可能需要听到从ATC语音站传输的和传输到ATC语音站的每一条语音消息。因此，在一个或多个示例中，一旦在步骤802处广播ATC语音传输，过程804就可以移动到步骤804，其中中继航空器接收模拟通信并将模拟信号转换为数字语音信号。在一个或多个示例中，并且如上面所讨论的，特定ATC语音组可以仅包括单个指定中继，该单个中继可以用于将语音通信从ATC中继到地面上的飞行员。因此，在一个或多个示例中，虽然特定ATC语音组中的每一个UAS都可以被配置为从ATC语音站接收VHF语音通信，但是指定中继可能是将经历将模拟ATC语音业务转换为数字语音信号的过程的唯一UAS。

在一个或多个示例中，在步骤804处，可以将模拟语音信号转换为数字语音信号，以减少语音业务的总带宽，以使得可以使用窄带RF信道经由地面基站将其发送到飞行员。在一个或多个示例中，一旦指定中继UAS接收到来自ATC语音站的模拟通信并将模拟语音信号转换为数字语音信号，则过程800就可以移动到步骤806，其中UAS(具体地通过使用其航空网络无线电)可以将数字语音信号传输到与其通信的地面基站。在一个或多个示例中，并且参见图6，基站606可以使用其波束形成天线将RF波束引导到指定中继UAS 612。RF波束可以被用于在指定中继UAS 612之间创建专用数字语音信道，以使得UAS可以将数字语音音频传输到地面基站606并从地面基站606接收数字语音音频。

返回去参见图8A，一旦UAS将数字语音音频传输到地面基站，则在一个或多个示例中，过程800就可以移动到步骤808，其中地面基站将接收到的数字语音音频(通过专用数字语音信道接收)传输到航空网络的ATC语音处理器。在一个或多个示例中，并且如上所述，地面基站可以使用航空网络的IP核心将数字视频传输到ATC语音处理器，该IP核心将地面基站连接到航空网络的其他组件。

在一个或多个示例中，一旦ATC语音处理器在步骤808处接收到从基站传输的数字语音，则过程800就可以移动到步骤810，其中ATC语音处理器可以将接收到的通信多播到ATC语音组中的各个飞行员。在一个或多个示例中，多播可以包括创建接收到的数字语音消息的副本，然后将数字语音消息副本传输到作为ATC语音组的一部分的每个个体飞行员。因此，以这种方式，每一个飞行员都可以接收ATC语音通信，而只有ATC语音组的单个UAS(即指定中继)将语音通信从ATC语音站中继到ATC语音组的飞行员。在一个或多个示例中，每个飞行员地面站(即，他们使用来实施飞行的计算系统和硬件)可以包括声码器，其被配置为将数字语音转换为模拟语音以及将模拟语音转换为数字语音。因此，在一个或多个示例中，当飞行员在步骤810处接收多播语音通信时，位于飞行员地面站处的声码器可以被用于将数字语音信号转换为模拟语音信号，从而允许飞行员收听从其指派的ATC语音站传输的ATC语音消息。

在一个或多个示例中，不是使用指定中继航空器将语音通信从ATC语音站传输到基站(然后可以经由ATC语音处理器将其发送给飞行员)，在一个或多个示例中，ATC语音通信可以由位于基站上的VHF无线电直接接收。因此，在地面基站处的VHF无线电可以充当针对一个或多个ATC语音组的中继。图8B图示了根据本公开的示例的用于在航空网络中向一个或多个飞行员传输ATC语音通信的另一个示例性过程。在一个或多个示例中，图8B的过程812可以从步骤814开始，其中ATC语音站传输模拟语音通信，如上文关于图8A的步骤802所描述的。

在一个或多个示例中，一旦ATC语音站在步骤814处传输模拟语音通信，过程812就可以移动到步骤816，其中所传输的信号可以由位于地面基站的VHF无线电接收。如上所述，为了使地面基站能够直接接收从ATC语音站传输的ATC语音通信，在一个或多个示例中，地面基站可以位于ATC语音站VHF发射器的视线内，从而使其能够直接接收来自ATC语音站的VHF语音传输。在一个或多个示例中，基站在接收到模拟语音通信后，可以将信号转换为数字语音通信。

在一个或多个示例中，一旦基站在步骤816处接收到模拟语音信号并将其转换为数字语音信号，过程812就可以移动到步骤818，其中将数字语音通信传输到ATC语音处理器。在一个或多个示例中，基站可以使用航空网络的IP核心将数字语音信号传输到ATC语音处理器。在步骤818处在ATC语音处理器处接收到数字语音通信之后，过程812可以移动到步骤820，其中ATC语音处理器可以将接收到的数字通信多播给属于与源发语音通信的ATC语音站相对应的ATC语音组的飞行员。

在一个或多个示例中，数字航空网络可以利用图8A和图8B中描述的过程二者将ATC语音通信传递给地面上的飞行员。在这种混合方法中，关于是使用指定中继还是使用位于基站上的中继的选择可以取决于航空网络在地面基站处是否具有可接受的覆盖范围以接收来自特定ATC语音站的VHF信号。因此，在一个或多个示例中，来自ATC的一些VHF通信可以由地面基站接收，而其他通信可以使用指定中继来接收，如上所述。在一个或多个示例中，使中继位于地面基站上可以减少延迟并提高语音质量，因为能够使用更高速率的声码器(因为地面基站上的中继的大小可能不像UAS上的中继的大小那样受限制)。

返回去参见图8A的示例，过程800可以允许单个指定中继UAS接收来自ATC语音站的通信并将其传输给ATC语音组中的其他飞行员。由于频谱管理系统可以使用ATC语音组中的UAS的飞行计划来确定哪个UAS具有与ATC语音站的最佳质量通信链路，因此指定中继可以向ATC组中的其他UAS提供可靠的服务，只要确保其他UAS也接收来自ATC语音站的语音传输即可。然而，在语音业务来自飞行员的情况下，上述指定中继模型可能不是向ATC语音站传输语音通信的首选方法。当飞行员正在向ATC传输语音消息时，不仅ATC语音站接收传输很重要，而且在发起飞行员所驾驶的UAS无线电服务范围内(即，最接近范围内)的任何载人或无人航空器也接收语音通信也很重要，因为由飞行员中继的信息可能会比ATC语音组中距离该发起飞行员的UAS较远的航空器对他们产生更大的影响。如果指定中继不是与发起语音传输的飞行员相对应的同一UAS，那么虽然ATC语音站可以接收传输，但是最接近该发起飞行员的UAS的飞行员可能无法接收传输。因此，在一个或多个示例中，在飞行员发起语音通信的情况下，确保使用对应的UAS来中继语音传输可以帮助确保相邻的航空器接收语音传输。

图9图示了根据本公开的示例的用于通过无人航空器系统将操作员通信中继到ATC的示例性系统。图9的示例系统900与图4的示例系统400基本相似，但是已进一步被注释以说明与向其ATC语音组中的其他航空器以及飞行员指派的ATC语音站传输飞行员的语音通信相关联的特定特征。在一个或多个示例中，系统900可以包括多个UAS 902A-C以及指定中继UAS 912，它们可以集体属于ATC语音组，该ATC语音组与对应于ATC语音站908的覆盖区域904相关联。

在一个或多个示例中，飞行员918A(驾驶UAS 902A)可以发起语音通信以被发送到ATC语音站908以及覆盖区域904内的其他航空器。在一个或多个示例中，飞行员918A的地面站处的声码器可以转换飞行员的模拟语音信号并将其转换为数字语音通信。在一个或多个示例中，飞行员918A的数字语音信号然后可以被传输到ATC语音处理器916。在一个或多个示例中，在接收到数字语音信号后，可以使用航空网络的IP核心将语音信号多播到ATC语音组中的其他飞行员(即，飞行员918B-C以及飞行员914)。

除了将数字语音通信多播给ATC语音组中的所有飞行员(这些飞行员也是航空网络的一部分)之外，在一个或多个示例中，ATC语音处理器916还可以将数字语音传输传输到为与飞行员918A相对应的UAS 902A进行服务的基站906。如下文将进一步详细描述的，地面基站906可以引导数字语音信道(使用波束零点转向天线)以提供专用数字语音信道，以便在基站与UAS 902A之间传递数字语音传输。在一个或多个示例中，一旦建立了数字语音信道，地面基站906就可以将数字语音通信传输到UAS 902A。UAS 902A上的无线电通信系统(其在一个或多个示例中可以与图7的示例基本相似)可以接收数字语音传输，将数字信号转换为模拟信号，并在VHF频率上将模拟语音信号传输到ATC语音站以及UAS 902A的VHF无线电覆盖区域的覆盖区域内的其他航空器。

图10A图示了根据本公开的一个或多个示例的用于从UAS的飞行员向ATC语音站传输ATC语音通信的示例性过程。在一个或多个示例中，图10A的过程1000可以从步骤1002开始，其中飞行员将语音通信传输到航空网络的ATC语音处理器。在一个或多个示例中，飞行员可以使用即按即说(PTT)(也称为按下即传输)发起语音通信，这是一种在半双工通信线路上进行对话或通话的方法，其中飞行员可以按住按钮来发起语音通信。在一个或多个示例中，在步骤1002处，可以使用上面关于图8描述的声码器将飞行员模拟语音通信转换为数字语音通信，然后将其传输到ATC语音处理器。

在一个或多个示例中，一旦数字语音通信已被传输到ATC语音处理器，过程1000就可以移动到步骤1004，其中ATC语音处理器将数字语音信号多播到ATC语音组中的其他UAS飞行员，这些飞行员经由航空网络IP核心而被连接到ATC语音处理器。以这种方式，UAS航空网络中与该源发飞行员属于同一ATC语音组的每个飞行员也可以接收语音通信。在一个或多个示例中，在步骤1004之后或与之并行地，ATC语音处理器还可以将数字语音通信传输到航空网络上对飞行员的UAS进行服务的基站。在一个或多个示例中，并且在步骤1006处，在从ATC语音处理器接收到数字语音通信后，在一个或多个示例中，地面基站可以通过与传输语音通信的飞行员相对应的UAS的专用操作通信信道发送信号，从而指使UAS将其航空网络无线电调谐到特定的专用语音信道(或为ATC语音通信所分配的其他业务资源)，以使得它可以接收数字语音通信。在一个或多个示例中，数字语音信道可以是与指定中继用于将ATC语音业务从ATC语音站传输到地面基站的相同语音信道(即，相同频率)或相同业务资源。因此，在一个或多个示例中，基站的资源调度器可以使基站的波束/零点转向天线将数字语音信道波束从指定中继航空器引导到与语音通信的飞行员相对应的UAS，以使得UAS可以接收来自地面的数字语音传输。

在一个或多个示例中，一旦地面基站已将基站配置为创建与源发通信的飞行员相对应的UAS的数字语音信道，并且一旦地面基站已向UAS发送操作命令信号以指使UAS将其数字语音无线电调谐到由地面基站所建立的信道的频率，则在一个或多个示例中，过程1000就可以移动到步骤1008，其中基站向飞行员UAS传输。在一个或多个示例中，一旦UAS在步骤1008处接收到数字语音通信，过程1000就可以移动到步骤1010，其中UAS将接收到的数字通信转换为模拟语音信号。在本公开的一个或多个示例中，UAS可以利用AVUC来执行转换。最后，一旦数字通信已被转换为模拟语音信号，则在一个或多个示例中，UAS可以在步骤1012处使用其VHF无线电将模拟语音信号传输到ATC语音站(以及UAS的覆盖区域内的其他航空器)。通过使用与源发语音通信的飞行员相关联的特定UAS将语音业务中继到ATC语音站，最接近UAS的航空器更有可能接收语音通信，这对于确保由ATC语音组所占用的空域的安全操作至关重要。

在一个或多个示例中，并且如上所述，将航空器指派给ATC语音组可以是动态过程。换句话说，任何给定的UAS可以在飞行过程期间多次切换其ATC语音组。因此，从特定ATC组的角度来看，该组的成员可能会不断变化。在一个或多个示例中，指定中继也可以在其飞行期间被移出ATC语音组。因此，在一个或多个示例中，ATC语音处理器可以保持对航空网络中的ATC语音组的跟踪，并管理ATC语音组的无线电信道和语音路径，以确保每个ATC语音组与和ATC语音组相关联的ATC语音站维持语音信道链路。

图10B图示了根据本公开的一个或多个示例的用于从UAS的飞行员向与飞行员相关联的航空器传输语音通信的示例性过程。在一个或多个示例中，过程1014可以被利用在以下情形中：地面上的飞行员想要向他们驾驶的航空器提供语音命令或通信(例如与航班上的乘客交谈)，而无需将该语音传输传输到ATC语音站和/或飞行在航空网络内或同一ATC语音组中的其他飞行员。在一个或多个示例中，过程1014可以从步骤1016开始，其中飞行员将语音通信传输到ATC语音处理器。在一个或多个示例中，在步骤1016处，为了区分仅用于航空器的语音通信与用于空中交通控制器的语音通信，飞行员可以接通开关(机械的或经由图形用户界面)，从而允许系统将语音传输标识为旨在航空器而不是ATC。在一个或多个示例中，在步骤1016处，当飞行员提供关于语音传输意欲用于航空器的指示时，随后的语音传输在被数字化时可以包括分组报头或其他信息位，其指示传输意欲用于航空器而不是ATC。同样，当语音传输意欲用于ATC时，可以用分组报头对语音传输进行编码，该报头指示语音传输意欲用于ATC。

在一个或多个示例中，一旦飞行员在步骤1016处将语音通信传输到ATC语音处理器，过程1014就可以移动到步骤1018，其中ATC语音过程将语音通信传输到与飞行员正在操作的航空器相关联的航空网络的基站。在一个或多个示例中，步骤1018可以以与上面关于图10A描述的过程1000的步骤1006基本相同的方式来操作。因此，在一个或多个示例中，并且在步骤1018处，在从ATC语音处理器接收到数字语音通信后，在一个或多个示例中，地面基站可以通过与传输语音通信的飞行员相对应的UAS的专用操作通信信道发送信号，从而指使UAS将其航空网络无线电调谐到特定的专用语音信道(或为ATC语音通信所分配的其他业务资源)，以使得它可以接收数字语音通信。在一个或多个示例中，数字语音信道可以是与指定中继站用于将ATC语音业务从ATC语音站传输到地面基站的相同语音信道(即，相同频率)或相同业务资源。因此，在一个或多个示例中，基站的资源调度器可以使基站的波束/零点转向天线将数字语音信道波束从指定中继航空器引导到与语音通信的飞行员相对应的UAS，以使得UAS可以接收来自地面的数字语音传输。

在一个或多个示例中，一旦ATC语音处理器在步骤1018处将语音通信传输到飞行员的UAS的基站，过程1014就可以移动到步骤1020，其中地面基站可以将接收到的传输中继传输到与飞行员相关联的UAS。在一个或多个示例中，过程1014的步骤1020可以以与上面关于图10A描述的过程1000的步骤1008基本相同的方式来操作。在一个或多个示例中，当航空器在步骤1020处接收到从地面基站发送的传输时，过程1014可以移动到步骤1022，其中航空器的无线电上的处理器可以确定接收到的语音传输是否应被传输给ATC(经由VHF无线电)或者是否应在航空器内部传输语音通信。在一个或多个示例中，在步骤1022处，航空器上的处理器可以基于附加到语音传输的分组或报头来做出确定，如上文关于步骤1016所述。最后，在步骤1024处，如果处理器确定传输是内部通信(即，不意欲用于ATC)，则在一个或多个示例中，UAS可以允许传输在航空器内被广播，而不通过其VHF无线电将传输转发到ATC语音站。

返回图10A的示例，当特定航空器按照其预定的飞行计划行进时，它可能需要更改语音组，例如，以便与不同的ATC语音站通信。图11图示了根据本公开的示例的用于调整ATC语音组成员的示例性过程。在一个或多个示例中，图11的过程1100可以从步骤1102开始，其中ATC语音处理器检测操作在航空网络上的UAS的ATC语音组状态的变化。作为示例，ATC语音站可以基于UAS飞行的当前位置和轨迹来指使飞行员调谐到不同的ATC语音站。与载人航空器一样，在ATC语音站处的控制器可以发出语音通信，指使飞行员将其ATC VHF无线电调谐到新频率。可以使用例如上面关于图8描述的过程将该消息传达给地面上的飞行员。在一个或多个示例中，一旦飞行员接收到更改频率的指令，他们就可以向其UAS发出更改ATCVHF无线电的命令。在一个或多个示例中，在步骤1102处，ATC语音处理器可以检测到更改无线电频率的命令，从而检测到UAS所属的ATC语音组将必须被修改(以移除UAS)，并且在一个或多个示例中，UAS正转移到的ATC语音组也将必须进行修改(以添加UAS)。另外或替代地，ATC语音处理器(与频谱管理系统结合)还可以被配置为检测飞行何时不再运行(例如因为其已降落)，从而触发ATC语音处理器检测对ATC语音组的修改。

在一个或多个示例中，一旦在步骤1102处检测到一个或多个ATC语音组的变化，过程1100就可以移动到步骤1104，其中可以重新评估已移除UAS的ATC组的中继状态以确定是否应将ATC语音组的另一个UAS指定为中继。因此，在一个或多个示例中，使用ATC语音组中的每个UAS的飞行计划信息，ATC语音处理器可以(基于由频谱管理系统提供的信息)确定语音组中与ATC语音站具有最强通信链路的UAS，并将具有最强通信链路的UAS指定为语音组的指定中继UAS。在许多实例中，步骤1104可能导致ATC语音组的指定中继没有变化，特别是在离开语音组的UAS不是指定中继UAS的情况下。

在一个或多个示例中，如果离开语音组的UAS已转移到新的ATC语音站，则在一个或多个示例中，过程1100可以移动到步骤1106，其中ATC语音处理器可以将UAS与和UAS现在已调谐到的ATC语音站相关联的ATC语音组相关联。在一个或多个示例中，一旦确认UAS的ATC VHF无线电已将其频率更改为与其新的语音组相关联的ATC语音站，就可以将UAS指派给其新的语音组。

在一个或多个示例中，一旦UAS已与其新的ATC语音组相关联，过程1100就可以移动到步骤1108，其中使用上面关于步骤1104描述的过程来确定针对ATC语音组的指定中继。在一个或多个示例中，即使将新的UAS添加到语音组，指定中继也可能保持不变，然而，在一个或多个示例中，如果确定语音组的新UAS具有与和语音组相关联的ATC语音站的最强链路，则组的新UAS可以成为组的新的指定中继。

上面描述的系统和方法可以确保经由基站连接到UAS航空网络的飞行员在它们连接到UAS航空网络中的基站时可以具有对ATC语音站的连续接入。然而，在一个或多个示例中，由于系统故障或飞行员失误(即飞行员控制航空器偏离其计划路线)，则UAS可能会失去与UAS航空网络的基站的连接性，或者至少失去ATC语音传输能力。这可能会导致飞行员无法与ATC通信的情况，因为他们无法接收ATC语音传输，他们与ATC的语音传输无法被正确传送，或两者兼而有之。在飞行期间失去与ATC通信的能力不仅可能会导致无人飞行不安全，而且还可能会导致在给定空域的载人飞行不安全，因为ATC将不再能够向飞行员提供指令，或者飞行员将无法向ATC提供维持空域中的安全所需的信息。

因此，在一个或多个示例中，为了构建一个可以安全地承受航空网络中的UAS与基站之间的ATC语音通信故障的强大系统，可以提供陆地中继节点作为故障保护，以确保即使在UAS与地面基站之间丢失链路的情况下，飞行员也可以与其指派的ATC语音站通信。图12图示了根据本公开的一个或多个示例的用于促进无人航空器系统操作员与ATC之间的通信的示例性系统，其包括陆地中继节点。在一个或多个示例中，该系统可以与图4的系统400基本相似。因此，在一个或多个示例中，该系统可以包括频谱管理系统1210、基站1206、ATC语音处理器1212和ATC语音站1204，它们可以以与上面关于图4所描述的对应部分基本相同的方式来操作，以促进ATC语音组1210A-D的一个或多个飞行员(每个飞行员操作各自的UAS1202A-D)与ATC语音站1204之间的ATC语音通信。

在一个或多个示例中，并且如下文进一步详细描述的，系统1200还可以包括陆地中继节点1208，其可以在ATC语音站1204与ATC语音组1210A-D的一个或多个飞行员之间中继通信。在一个或多个示例中，陆地中继节点1208可以位于ATC语音站1204附近，使得其与ATC语音站1204具有视线，从而促进ATC语音站与陆地中继节点之间的通信。另外或替代地，陆地中继节点1208可以位于ATC语音站本身处，并且可以经由有线/物理连接(诸如以太网)向ATC语音站传输数据和从ATC语音站接收数据(包括语音通信)。在一个或多个示例中，陆地中继节点1208可以通信地耦合到ATC语音处理器1212。在一个或多个示例中，陆地中继节点1208可以利用与ATC语音处理器1212的以太网/IP连接，或者使用任何其他传输介质，该传输介质可以经由陆地中继节点1208将来自ATC语音站1204的模拟语音传输传输到ATC语音处理器1212。在一个或多个示例中，陆地节点1208可以从ATC语音站1208接收模拟语音传输，并使用作为中继节点1208一部分的声码器将接收到的模拟传输转换为数字语音传输。另外或替代地，陆地中继节点1208可以被配置为将模拟语音通信中继到ATC语音处理器1212，然后ATC语音处理器1212可以使用作为ATC语音处理器1212一部分的声码器将接收到的模拟传输转换为数字语音数据。如下文将详细描述的，陆地中继节点1208可以被用于飞行员与ATC语音站以及ATC语音站与飞行员之间的“丢失链路”通信，以便确保通信的连续性，从而充当用于ATC语音通信的关键故障保护。

如上所述，在一个或多个示例中，从ATC语音站发送的ATC语音传输可以被传输到与ATC语音相关联的ATC语音组中的UAS，该UAS可以充当中继。然后，指定中继UAS可以将接收到的ATC语音业务传输到基站，然后基站将传输发送到ATC语音处理器，然后ATC语音处理器将传输分发给该ATC语音组中的所有飞行员(他们是网络的一部分)。然而，如果中继UAS失去其将接收到的ATC语音通信中继回航空网络的基站的能力，则上述通信方案可能存在漏洞。如果ATC语音组仅包括一个航空器，情况可能尤其如此，这样如果UAS失去向地面传输ATC语音通信的能力，飞行员可能就失去了从其指派的ATC语音站接收任何ATC语音通信的能力。这可能会导致不安全的情况，其中飞行员将不再能够从ATC接收到命令或任何类型的通信。因此，在一个或多个示例中，上述陆地中继节点1208可以在“丢失链路”场景期间被使用，以确保来自ATC语音站的传输最终到达飞行员的路径，否则飞行员可能无法接收语音传输，因为他们的UAS失去了与地面的ATC语音通信能力。

图13图示了根据本公开的示例的用于在航空网络中向一个或多个飞行员传输ATC语音通信的另一个示例性过程。在一个或多个示例中，图13的过程1300可以图示一种示例性方法，用于使用陆地中继节点(诸如系统1200的陆地中继节点1208)将ATC语音站通信从ATC语音站传输到连接到数字航空网络的UAS飞行员。在一个或多个示例中，图13的过程1300被呈现为在“丢失链路”场景中被利用，其中UAS与地面基站之间的通信链路受到损坏，因此调用陆地中继节点来支持通信，然而该示例不应被视为限制。因此，在一个或多个示例中，过程1300还可以解决可能期望使用陆地中继节点的任何场景。

在一个或多个示例中，图13的过程1300可以从步骤1302开始，其中系统(例如经由位于基站处的与UAS通信的基站控制器)可以检测ATC语音组中的一个或多个UAS与基站之间的通信链路的丢失。例如，在一个或多个示例中，如果ATC语音组仅包含一个UAS，那么在步骤1302处，频谱管理系统1210可以检测UAS何时丢失其经由地面基站1206与网络的ATC语音通信链路。在一个或多个示例中，检测“丢失链路”可以包括频谱管理系统1210从地面基站1206(经由位于地面基站处的地面基站控制器)接收警报。另外或替代地，频谱管理系统1210可以监控从地面基站1206接收的信号，并确定与由频谱管理系统1210管理的一个或多个航空器相关的丢失链路状况。替代地和/或另外，步骤1302还可以包括检测包含多个UAS的ATC语音组的指定中继UAS(上面关于图6描述)之间的通信链路丢失。因此，在一个或多个示例中，频谱管理系统1210或基站控制器可以检测到由于UAS与地面之间的通信链路丢失，ATC语音站与ATC语音组的飞行员之间的链路已经丢失。

在一个或多个示例中，一旦系统在步骤1302检测到丢失链路，过程1300就可以移动到步骤1304，其中陆地链路节点(诸如陆地链路节点1208)可以接收来自ATC语音站的传输。在一个或多个示例中，并且如上所述，陆地中继节点可以被配置为从ATC语音站接收模拟VHF语音通信。在一个或多个示例中，一旦陆地中继节点在步骤1304处已经接收到ATC语音，过程1300就可以移动到步骤1306，其中陆地中继节点可以将语音数据传输到数字航空网络的ATC语音处理器。如上所述，陆地中继节点1208可以相对于与其相关联的ATC语音站而被定位，以便具有从ATC语音站接收VHF通信所需的必要视线，或者替代地，它可以位于ATC语音站。在一个或多个示例中，陆地中继节点可以被定位成从多个ATC语音站接收VHF语音业务。

在一个或多个示例中，一旦在步骤1304处在陆地中继节点接收到ATC语音信号或传输，过程1300就可以移动到步骤1306，其中接收到的信号被中继或被传输到数字航空网络的ATC语音处理器。如上文详细描述的，陆地中继节点可以使用任何传输介质、使用有线和/或无线通信链路而被连接到ATC语音处理器，该传输介质适合于以原始形式或以ATC语音处理器可以使用的某种转换形式传输在步骤1304处接收到的数据。在一个或多个示例中，并且如上所述，陆地中继节点可以包括声码器，该声码器可以将从ATC语音站接收的模拟语音传输转换为数字语音信号。在一个或多个示例中，一旦语音数据在步骤1306处被传输到ATC语音处理器，过程1300就可以移动到步骤1308，其中ATC语音处理器可以将语音数据路由到与业务相关联的ATC语音组中的UAS飞行员(即，来自与ATC语音组相关联的ATC语音站)。

因此，上述过程1300可以允许数字航空网络上的每个飞行员连续接收ATC语音业务，即使由于丢失链路而导致从UAS向ATC语音站传输ATC语音业务的能力受到损坏。在一个或多个示例中，陆地中继节点1208还可以被利用来为从UAS飞行员到ATC的语音业务的传输提供通信的连续性。图14图示了根据本公开的示例的用于将操作员通信传输到ATC语音站的示例性过程。在一个或多个示例中，图14的过程1400可以从步骤1402开始，其中系统(例如经由地面基站和/或频谱管理系统)可以检测ATC语音组中的一个或多个UAS与基站之间的通信链路的丢失。例如，在一个或多个示例中，如果ATC语音组仅包含一个UAS，那么在步骤1402中，基站1210可以检测UAS何时丢失其经由地面基站1206与网络的ATC语音通信链路。如上文关于图9和图10所述，当ATC语音组的飞行员向与其ATC语音组相关联的ATC语音站发送语音传输时，该传输可以被路由到ATC语音处理器，然后ATC语音处理器将该传输发送到地面基站，然后经由RF链路将其发送到与飞行员相关联的UAS。如上所述，UAS然后将信号转换为VHF语音信号，该VHF语音信号被传输到ATC语音站。然而，上述系统和过程可能需要地面基站与UAS之间的RF链路，以便确保ATC语音站接收到飞行员的传输。在一个或多个示例中，如果存在丢失链路的场景，其中地面与UAS之间的链接受到损坏(或者如果UAS与ATC语音站之间的链路受到损坏)，则可能会发生不安全的情况，其中飞行员可能失去与ATC语音站通话的能力。因此，在一个或多个示例中，如果在步骤1402处检测到丢失链路的情况，则可以使用过程1400。

在一个或多个示例中，一旦在步骤1402处已经检测到丢失链路的情况，过程1400就可以移动到步骤1404，其中在步骤1404处接收飞行员语音传输。步骤1404可以基本类似于图10A的步骤1002，其描述了飞行员的语音通信如何被传输到ATC语音处理器。在一个或多个示例中，一旦ATC语音处理器在步骤1404处接收到传输，过程1400就可以移动到步骤1406，其中传输被多播到ATC语音组中的其他飞行员(如上文关于图10A的步骤1004所述)并且还可以被传输到陆地中继节点，诸如陆地中继节点1208。在一个或多个示例中，并且如上文关于图12所述，ATC语音处理器可以具有与陆地中继节点的物理或无线通信链路，该陆地中继节点被配置为将飞行员语音数据传输到陆地中继节点。

在一个或多个示例中，一旦陆地中继节点1208从ATC语音处理器接收到飞行员的通信，陆地中继节点就可以将接收到的信号转换为VHF语音通信(如果需要的话)并且可以将飞行员的通信传输到ATC语音站。以这种方式，即使ATC语音站与飞行员之间通过飞行员的UAS进行的通信链路受到损坏，飞行员的通信仍可以由ATC语音站接收。在一个或多个示例中，为了避免语音递送的重复，一旦在陆地中继节点处捕获到任何语音业务，ATC处理器就可以阻止飞行员和特定VHF频率上的UAS向ATC语音站递送消息。以这种方式阻止通信可以确保ATC语音站不接收冗余消息，或者来自每个飞行员的消息不会相互干扰。

如上文详细讨论的，当UAS飞行员向ATC语音组发出语音传输时，期望让该飞行员控制的UAS使用与飞行员相关联的UAS经由VHF通信链路传输语音业务，以确保近端航空器(即，语音组中可能靠近该UAS的其他航空器)也可以接收传输。然而，上述通过使用陆地中继节点的过程1400可能意味着，由于与陆地中继节点的视线问题，靠近与飞行员相关联的UAS的航空器可能无法接收到传输。在一个或多个示例中，可以通过将陆地中继节点定位在ATC语音站附近来减轻这种风险，使得如果航空器与ATC语音站具有视线，那么它也应该与陆地中继节点具有视线。然而，在一个或多个示例中，并且除了上述关于图14的过程之外和/或替代之，不是使用陆地中继节点来发送飞行员到ATC语音站的通信，而是频谱管理系统1210可以指定另一个UAS(与发送传输的飞行员无关)来将来自飞行员的语音传输中继到ATC语音站。

图15图示了根据本公开的示例的用于将操作员通信传输到ATC语音站的另一个示例性过程。在一个或多个示例中，图15的过程1500可以从步骤1502开始，其中系统(例如经由频谱管理系统或基站)可以检测ATC语音组中的一个或多个UAS与基站之间的通信链路的丢失。例如，在一个或多个示例中，如果ATC语音组仅包含一个UAS，那么在步骤1502处，频谱管理系统1210可以检测UAS何时丢失其经由地面基站1206与网络的ATC语音通信链路。如上文关于图所述。如上文关于图9和图10所述，当ATC语音组的飞行员向与其ATC语音组相关联的ATC语音站发送语音传输时，该传输可以被路由到ATC语音处理器，然后ATC语音处理器将传输发送到地面基站，然后经由RF链路将其发送到与飞行员相关联的UAS。如上所述，UAS然后将信号转换为VHF语音信号，该VHF语音信号被传输到ATC语音站。然而，上述系统和过程可能需要地面基站和UAS之间的RF链路，以便确保ATC语音站接收到飞行员的传输。

在一个或多个示例中，一旦在步骤1502处检测到地面与UAS或者UAS与ATC语音站之间的UAS链路丢失，过程1500就可以移动到步骤1504，其中ATC语音处理器(诸如ATC语音处理器1212)接收来自与在步骤1502处被确定为丢失通信的UAS相关联的飞行员的语音传输。在一个或多个示例中，在步骤1504处，ATC语音处理器可以将接收到的语音传输多播到网络上被指派给同一ATC语音组的任何其他UAS飞行员，如上文关于图10A的1004所讨论的。然而，由于ATC语音处理器知道地面与UAS或者UAS与ATC语音站之间的通信链路已被损坏，在一个或多个示例中，在步骤1506处，由频谱管理系统所定义的ATC语音处理器可以确定ATC语音组中的备选UAS用作中继，以中继来自通信链路已被损坏的UAS飞行员的传输。因此，在一个或多个示例中，如果UAS飞行员失去使用其UAS发送ATC语音传输的能力，则系统可以使用备选UAS(与该飞行员无关)路由这些传输以将语音传输中继到ATC语音站。在一个或多个示例中，可以基于其相对于失去通信的飞行员的UAS的位置来选择备选中继节点。在一个或多个示例中，选择备选中继UAS可以包括使用来自频谱管理系统的与每个飞行计划相关联的地理围栏信息来确定ATC语音组中的哪个UAS具有与和ATC语音组相关联的ATC语音站的最高质量通信链路。在一个或多个示例中，频谱管理不仅可以使用在确定飞行的RF可用性时所创建的地理围栏信息，还可以使用实时频谱条件来指定中继航空器，或者将该信息提供给ATC语音处理器，以使其可以指定中继。以这种方式，在步骤1506处指定的UAS中继可以表示在与ATC语音站通信时具有最低链路故障概率的UAS。

在一个或多个示例中，一旦在步骤1506处指定了中继，过程1500就可以移动到步骤1508，其中飞行员的语音传输被传输到备选UAS中继，然后该中继使用上面关于图9-图10所描述的系统和方法将语音数据传输到ATC语音站。在一个或多个示例中，示例过程1400和1500均可由频谱管理系统在丢失链路的情况下采用。例如，在一个或多个示例中，可以确定是使用陆地中继节点还是经由ATC语音组中的备选UAS来传输飞行员的语音传输更好。在一个或多个示例中，可以基于多种因素进行确定，这些因素包括(但不限于)备选UAS与链路故障的飞行员的UAS的接近度、ATC语音组中的其他UAS接收来自陆地中继节点的传输的能力、以及陆地中继节点处理飞行员的语音传输的可用性。

图16图示了根据本公开的示例的示例性计算系统。图16图示了计算系统1600的示例，根据一些实施例，系统1600可以是客户端或服务器。如图16中所示，系统1600可以是任何合适类型的基于处理器的系统，诸如个人计算机、工作站、服务器、手持式计算设备(便携式电子设备)(诸如电话或平板电脑)或专用设备。系统1600可以包括例如如下中的一个或多个：输入设备1620、输出设备1630、一个或多个处理器1610、存储装置1640和通信设备1660。输入设备1620和输出设备1630通常可以对应于上述设备，并且可以与计算机连接或集成。

输入设备1620可以是提供输入的任何合适设备，诸如触摸屏、键盘或小键盘、鼠标、虚拟/增强现实系统的手势标识组件或语音标识设备。输出设备1630可以是或包括提供输出的任何合适设备，诸如显示器、触摸屏、触觉设备、虚拟/增强现实显示器或扬声器。

存储装置1640可以是提供存储的任何合适设备，诸如包括RAM、缓存、硬盘驱动器、可移动存储盘或其他非暂时性计算机可读介质的电、磁或光存储器。通信设备1660可以包括能够通过网络传输和接收信号的任何合适设备，诸如网络接口芯片或设备。计算系统1600的组件可以以任何合适的方式来连接，诸如经由物理总线或无线连接。

(多个)处理器1610可以是任何合适的处理器或处理器组合，包括中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)中的任何一个或任何组合。软件1650可以被存储在存储装置1640中并由一个或多个处理器1610执行，软件1650例如可以包括体现本公开的功能性或部分功能性的程序(例如，如上文所述的设备中所体现的)

软件1650还可以被存储在任何非暂时性计算机可读存储介质内和/或在任何非暂时性计算机可读存储介质内被传送，以供指令执行系统、装置或设备(诸如上文所述的那些)使用或与指令执行系统、装置或设备(诸如上文所述的那些)一起使用，其可以从指令执行系统、装置或设备中获取与软件相关联的指令并执行指令。在本公开的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何介质，诸如存储装置1640，其可以包含或存储用于由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相关地使用的编程。

软件1650还可以在任何传输介质内传播，用于由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相关地使用，诸如上述的传输介质，其可以从指令执行系统、装置或设备获取与软件相关链的指令并执行指令。在本公开的上下文中，传输介质可以是可以通信、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相关地使用的编程的任何介质。传输计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁或红外有线或无线传播介质。

系统1600可以连接到网络，该网络可以是任何合适类型的互连通信系统。网络可以实现任何合适的通信协议，并且可以通过任何合适的安全协议进行保护。网络可以包括任何合适布置的网络链路，其可以实现网络信号的传输和接收，诸如无线网络连接、T1或T3线路、有线网络、DSL或电话线路。

系统1600可以实现任何适合在网络上操作的操作系统。软件1650可以用任何合适的编程语言来编写，诸如C、C++、Java或Python。在各种实施例中，体现本公开的功能性的应用软件可以被部署在不同配置中，诸如在客户端/服务器布置中或通过Web浏览器作为基于Web的应用或Web服务来部署。

为了解释的目的，上述描述已参考具体实施例进行了描述。然而，上述说明性讨论并非旨在详尽无遗或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，可以进行许多修改和变型。选择并描述实施例是为了最好地解释技术的原理及其实际应用。从而使本领域的其他技术人员能够最好地利用这些技术和各种实施例，并根据所设想的特定用途进行各种修改。为了清楚和简明描述的目的，本文将特征描述为同一实施例或分开的实施例的一部分；然而，应当了解，本公开的范围包括具有所描述的特征的全部或部分的组合的实施例。

尽管已参考附图充分描述了本公开和示例，但是应注意，本领域技术人员将明白各种变化和修改。应理解，此类变化和修改包括在权利要求所定义的本公开和示例的范围内。最后，本申请中引用的专利和出版物的全部公开在此通过引用并入本文。

Claims

1.一种用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的系统，所述系统包括：

存储器；

一个或多个处理器；

其中所述存储器存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器：

接收与所述一个或多个航空器相关联的一个或多个飞行计划，其中每个飞行计划包括将飞行在所述空对地通信网络的一个或多个覆盖区域中的飞行的时间、位置和海拔高度信息；

对于所述一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的所述一个或多个飞行计划来确定RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；

基于接收到的所述一个或多个飞行计划，在所述航空器与所述一个或多个飞行员中的与所述航空器相关联的飞行员之间的所述通信网络的基站处生成RF通信链路；

将所述一个或多个航空器中的每个航空器指派给多个ATC语音组中的空中交通控制(ATC)语音组；以及

基于所述航空器的被指派的所述空中交通控制(ATC)语音组和接收到的所述一个或多个飞行计划来生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路。

2.根据权利要求1所述的系统，其中生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：基于接收到的所述一个或多个飞行计划与指派给所述ATC语音组的每个航空器相关联，选择所述航空器作为针对所述ATC语音组的指定中继。

3.根据权利要求2所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

通过所述数字语音通信链路从所述指定中继航空器接收ATC数字语音通信；

生成接收到的所述ATC语音数字语音通信的多个副本；以及

将接收到的所述ATC语音数字通信的所述多个副本传输给与所述ATC语音组中的所述一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述ATC数字语音通信基于由ATC语音站所传输的模拟语音通信。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述模拟语音传输由位于针对所述ATC语音组的所述指定中继航空器上的无线电接收，并使用位于所述指定中继航空器上的转换器而被转换为所述ATC数字语音通信。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述指定中继航空器使用所述数字语音通信链路将所述ATC数字语音通信传输到所述系统。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

检测来自所述指定中继航空器的所述数字语音通信链路的故障；

如果检测到所述数字语音通信链路的故障，则从陆地中继节点接收ATC语音通信；

生成接收到的所述ATC语音通信的多个副本；以及

将接收到的所述ATC语音通信的所述多个副本传输给与所述ATC语音组中的所述一个或多个航空器相关联的每个飞行员。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述陆地中继节点包括：

地面接收器，所述地面接收器被配置为从与所述陆地中继节点相关联的ATC语音站接收所述ATC语音通信；以及

地面发射器，所述地面发射器被配置为将接收到的所述ATC语音通信传输到所述一个或多个处理器。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述陆地中继节点被配置为：

从ATC语音站接收模拟语音通信；

将来自所述ATC语音站的所述模拟语音通信转换为ATC数字语音通信；以及

将转换后的所述数字语音通信传输到所述一个或多个处理器。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述陆地中继节点被配置为：

从ATC语音站接收模拟语音通信；以及

将来自所述ATC语音站的所述模拟语音通信传输到所述一个或多个处理器。

11.根据权利要求9所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

将来自所述ATC语音站的所述模拟语音通信转换为ATC数字语音通信。

12.根据权利要求7所述的系统，其中所述陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得所述陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

13.根据权利要求7所述的系统，其中所述陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到所述一个或多个处理器。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的系统，其中生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：

接收来自所述一个或多个飞行员中的飞行员的ATC数字语音通信；

确定所述一个或多个航空器中的与所述飞行员相关联的航空器；以及

生成与被确定为与所述飞行员相关联的所述航空器的所述数字语音通信链路。

15.根据权利要求14的系统，其中使所述一个或多个处理器：

生成接收到的所述ATC语音数字语音通信的多个副本；以及

16.根据权利要求15的系统，其中使用每个飞行员与所述系统之间的互联网协议(IP)连接向与所述ATC语音组中的所述一个或多个航空器相关联的每个飞行员传输接收到的所述ATC语音数字通信的所述多个副本。

17.根据权利要求14所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

使用所生成的所述数字语音通信链路将接收到的所述数字语音通信传输给与所述飞行员相关联的所述航空器。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所传输的数字语音通信被配置为由与所述飞行员相关联的所述航空器接收。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所传输的所述数字语音通信被配置为由所述航空器上的转换器转换为模拟语音通信，所述模拟语音通信被传输到ATC语音站。

20.根据权利要求14所述的系统，其中从所述飞行员接收的所述ATC数字语音通信基于由所述飞行员传输的模拟语音通信。

21.根据权利要求14所述的系统，其中在接收到来自所述飞行员的所述数字语音通信时生成所述数字通信链路。

22.根据权利要求14所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

检测与和所述飞行员相关联的所述航空器的所述数字语音通信链路的故障；以及

如果检测到所述数字语音通信链路的故障，则将来自所述一个或多个飞行员中的所述飞行员的所述ATC数字语音通信传输到陆地中继节点。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述陆地中继节点包括：

地面接收器，所述地面接收器被配置为从所述一个或多个处理器接收所述ATC数字语音通信；以及

地面发射器，所述地面发射器被配置为将接收到的所述ATC数字语音通信传输到与所述陆地中继节点相关联的ATC语音站。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述陆地中继节点被配置为：

从所述一个或多个处理器接收数字语音通信；

将来自所述一个或多个处理器的所述数字语音通信转换为模拟语音通信；以及

将转换后的所述数字语音通信传输到所述ATC语音站。

25.根据权利要求23所述的系统，其中所述陆地中继节点被配置为：

从所述一个或多个处理器接收模拟语音通信；以及

将来自所述一个或多个处理器的所述模拟语音通信传输到所述ATC语音站。

26.根据权利要求22所述的系统，其中所述陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得所述陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

27.根据权利要求22所述的系统，其中所述陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到所述一个或多个处理器。

28.根据权利要求14所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

如果检测到所述数字语音通信链路的故障，则将来自所述一个或多个飞行员中的所述飞行员的所述ATC数字语音通信传输到与所述飞行员在同一ATC语音组中的所述一个或多个飞行员中的另一个飞行员相关联的UAS。

29.一种用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信的方法，所述方法包括：

基于接收到的所述一个或多个飞行计划，在所述航空器与所述一个或多个飞行员的与所述航空器相关联的飞行员之间的所述通信网络的基站处生成RF通信链路；

30.根据权利要求29所述的方法，其中生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：基于接收到的所述一个或多个飞行计划与指派给所述ATC语音组的每个航空器相关联，选择所述航空器作为针对所述ATC语音组的指定中继。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述方法包括：

生成接收到的所述ATC语音数字语音通信的多个副本；以及

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述ATC数字语音通信基于由ATC语音站所传输的模拟语音通信。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述模拟语音传输由位于针对所述ATC语音组的所述指定中继航空器上的无线电接收，并使用位于所述指定中继航空器上的转换器而被转换为所述ATC数字语音通信。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述指定中继航空器使用所述数字语音通信链路将所述ATC数字语音通信传输给所述飞行员。

35.根据权利要求30所述的方法，其中所述方法包括：

生成接收到的所述ATC语音通信的多个副本；以及

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述陆地中继节点包括：

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述陆地中继节点被配置为：

从ATC语音站接收模拟语音通信；

38.根据权利要求36所述的方法，其中所述陆地中继节点被配置为：

从ATC语音站接收模拟语音通信；以及

39.根据权利要求37所述的方法，其中所述方法包括：

40.根据权利要求35所述的方法，其中所述陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得所述陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

41.根据权利要求35所述的方法，其中所述陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到所述一个或多个处理器。

42.根据权利要求29-41中任一项所述的方法，其中生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：

43.根据权利要求42所述的方法，其中所述方法包括：

生成接收到的所述ATC语音数字语音通信的多个副本；以及

44.根据权利要求43所述的方法，其中使用每个飞行员和被配置为管理ATC语音数字通信的系统之间的互联网协议(IP)连接向与所述ATC语音组中的所述一个或多个航空器相关联的每个飞行员传输接收到的所述ATC语音数字通信的所述多个副本。

45.根据权利要求42所述的方法，其中所述方法包括：

46.根据权利要求45所述的方法，其中所传输的所述数字语音通信被配置为由与所述飞行员相关联的所述航空器接收。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所传输的所述数字语音通信被配置为由所述航空器上的转换器转换为模拟语音通信，所述模拟语音通信被传输到ATC语音站。

48.根据权利要求42所述的方法，其中从所述飞行员接收的所述ATC数字语音通信基于由所述飞行员传输的模拟语音通信。

49.根据权利要求42所述的方法，其中在接收到来自所述飞行员的所述数字语音通信时生成所述数字通信链路。

50.根据权利要求42所述的方法，其中所述方法包括：

51.根据权利要求50所述的方法，其中所述陆地中继节点包括：

地面接收器，所述地面接收器被配置为从一个或多个处理器接收所述ATC数字语音通信；以及

52.根据权利要求51所述的方法，其中所述陆地中继节点被配置为：

从所述一个或多个处理器接收数字语音通信；

将转换后的所述数字语音通信传输到所述ATC语音站。

53.根据权利要求51所述的方法，其中所述陆地中继节点被配置为：

从所述一个或多个处理器接收模拟语音通信；以及

54.根据权利要求50所述的方法，其中所述陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得所述陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

55.根据权利要求50所述的方法，其中所述陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到所述一个或多个处理器。

56.根据权利要求52所述的方法，其中所述方法包括：

57.一种存储一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述一个或多个程序用于促进空中交通控制语音站与空对地通信网络中操作一个或多个航空器的一个或多个飞行员之间的语音通信，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由具有显示器和用户输入接口的电子设备执行时使所述设备：

对于所述一个或多个航空器中的每个航空器，基于接收到的所述一个或多个飞行计划来确定；

RF通信链路的可用性以及空中交通控制(ATC)语音通信链路的可用性；

58.根据权利要求57所述的计算机可读存储介质，其中生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：基于接收到的所述一个或多个飞行计划与指派给所述ATC语音组的每个航空器相关联，选择所述航空器作为针对所述ATC语音组的指定中继。

59.根据权利要求58所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

生成接收到的所述ATC语音数字语音通信的多个副本；以及

60.根据权利要求59所述的计算机可读存储介质，其中所述ATC数字语音通信基于由ATC语音站传输的模拟语音通信。

61.根据权利要求60所述的计算机可读存储介质，其中所述模拟语音传输由位于针对所述ATC语音组的所述指定中继航空器上的无线电接收，并使用位于所述指定中继航空器上的转换器而被转换为所述ATC数字语音通信。

62.根据权利要求61所述的计算机可读存储介质，其中所述指定中继航空器使用所述数字语音通信链路将所述ATC数字语音通信传输到所述设备。

63.根据权利要求58所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

生成接收到的所述ATC语音通信的多个副本；以及

64.根据权利要求63所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点包括：

地面发射器，所述地面发射器被配置为将接收到的所述ATC语音通信传输到所述设备。

65.根据权利要求64所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点被配置为：

从ATC语音站接收模拟语音通信；

将来自ATC语音站的所述模拟语音通信转换为ATC数字语音通信；以及

将转换后的所述数字语音通信传输到所述设备。

66.根据权利要求64所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点被配置为：

从ATC语音站接收模拟语音通信；以及

将来自所述ATC语音站的所述模拟语音通信传输到所述设备。

67.根据权利要求65所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

68.根据权利要求63所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得所述陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

69.根据权利要求63所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到所述设备。

70.根据权利要求57-69中任一项所述的计算机可读存储介质，其中生成与所述一个或多个航空器中的航空器的数字语音通信链路包括：

确定与所述飞行员相关联的所述一个或多个航空器中的航空器；以及

71.根据权利要求70所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

生成接收到的所述ATC语音数字语音通信的多个副本；以及

72.根据权利要求71所述的计算机可读存储介质，其中使用每个飞行员与所述设备之间的互联网协议(IP)连接向与所述ATC语音组中的所述一个或多个航空器相关联的每个飞行员传输接收到的所述ATC语音数字通信的所述多个副本。

73.根据权利要求70所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

74.根据权利要求73所述的计算机可读存储介质，其中所传输的所述数字语音通信被配置为由与所述飞行员相关联的所述航空器接收。

75.根据权利要求74所述的计算机可读存储介质，其中所传输的所述数字语音通信被配置为由所述航空器上的转换器转换为模拟语音通信，所述模拟语音通信被传输到ATC语音站。

76.根据权利要求70所述的计算机可读存储介质，其中从所述飞行员接收的所述ATC数字语音通信基于由所述飞行员传输的模拟语音通信。

77.根据权利要求70所述的计算机可读存储介质，其中在接收到来自所述飞行员的所述数字语音通信时生成所述数字通信链路。

78.根据权利要求70所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

79.根据权利要求78所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点包括：

80.根据权利要求79所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点被配置为：

从所述一个或多个处理器接收数字语音通信；

将转换后的所述数字语音通信传输到所述ATC语音站。

81.根据权利要求79所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点被配置为：

从所述一个或多个处理器接收模拟语音通信；以及

82.根据权利要求78所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点是基于地面的，并且被定位成使得所述陆地中继节点能够使用VHF通信链路来与ATC语音站通信。

83.根据权利要求78所述的计算机可读存储介质，其中所述陆地中继节点使用有线物理连接通信地耦合到所述一个或多个处理器。

84.根据权利要求70所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

85.根据权利要求1-28中任一项所述的系统，其中使所述一个或多个处理器：

接收来自所述飞行员的语音通信；

确定从所述飞行员接收到的所述语音通信是旨在用于空中交通控制器还是旨在用于与所述飞行员相关联的航空器；以及

如果确定接收到的所述语音通信旨在用于与所述飞行员相关联的所述航空器：

利用将所述语音通信标识为旨在用于与所述飞行员相关联的所述航空器的信息对接收到的所述语音通信进行编码；以及

将编码后的所述语音通信从与所述航空器相关联的所述通信网络的所述基站传输到所述航空器。

86.根据权利要求29-56中任一项所述的方法，其中所述方法包括：

接收来自所述飞行员的语音通信；

确定接收到的、来自所述飞行员的所述语音通信是旨在用于空中交通控制器还是旨在用于与所述飞行员相关联的航空器；以及

87.根据权利要求57-84中任一项所述的计算机可读存储介质，其中使所述设备：

接收来自所述飞行员的语音通信；