JP2016184920A - 航空機データ・ネットワーク向け無線データ集信機 - Google Patents

Abstract

【課題】有限のＲＦリソースを効果的に利用し、無線センサに航空機のデータ・ネットワークに対するゲートウェイを提供すること【解決手段】本明細書で説明する諸実施形態では、航空機のデータ・ネットワークに対する４チャネル無線データ集信機（ＷＤＣ）を提供する。ＷＤＣの１実施形態はプリント基板（ＰＣＢ）、およびコントローラを含む。当該コントローラは、当該ＰＣＢの上面に電気的に接続され、当該ＰＣＢの中心線の近くにある。当該ＷＤＣはさらに、当該コントローラの周囲で互いに直交配置された当該ＰＣＢの上に電気的に接続された４つの無線周波数（ＲＦ）送受信器を含む。各ＲＦ送受信器は、当該航空機の環境を測定する少なくとも１つの無線センサと通信する。当該ＷＤＣはさらに、当該ＰＣＢの上面に沿って設けた４つの逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナを備える。各逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナは、当該ＲＦ送受信器のうち１つに電気的に接続され、当該コントローラの周囲で互いに直交して配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、無線ネットワークの分野に関し、特に、航空機に搭載された無線ネットワークに関する。

近代の航空機システムは時間が経つにつれますます複雑になりつつある。この増大する複雑性は、かかるシステムの健全性と動作の監視に対する増大する要望につながっている。厳密に配線されたアプローチはセンサの総数が少ないときは実現可能であろうが、近代の航空機は、航空機内の様々なシステムを監視する何百または何千ものセンサを利用している可能性がある。しかし、かかる多数のセンサを有する物理的な有線接続を配線し、維持するのは非現実的になる。

航空機での増大する数のセンサをサポートするのに利用される１つの解決策は無線センサの利用である。無線センサを、各センサを中央データ監視システムに配線する不利益なしに、航空機にわたって自由に配置することができる。航空機内の無線センサの利用により、航空機の設計者は航空機に搭載された様々なシステムの監視において多数の自由度を有することができる。

航空機で使用される典型的な無線センサは、幾つかの理由で狭い範囲で動作する低電力装置である。１つの理由は、無線センサにより生成されたＲＦ送信が航空機の動作と干渉しないのが望ましいということである。別の理由は、無線センサにより利用できるＲＦスペクトルは無限でないということである。むしろ、有限な数の無線チャネルしか、何百または何千もの無線センサのデータ通信動作をサポートするのに利用できない。例えば、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１５．４標準に基づく無線センサは、欧州では８６８．０−８６８．６メガヘルツ（ＭＨｚ）帯域において１つのチャネルに限定され、北米では９０２−９２８ＭＨｚ帯域において３０個のチャネルに限定され、世界中では２４００−２４８３．５ＭＨｚ帯域において１６個のチャネルに限定されている。

航空機の設計者が望む無線センサの数が増大するため、有限のＲＦリソースを効果的に利用し、無線センサに航空機のデータ・ネットワークに対するゲートウェイを提供するのが重要である。

本明細書で説明する諸実施形態では航空機のデータ・ネットワークのための４チャネル無線データ集信機を提供する。当該無線データ集信機は、航空機に搭載された無線センサと通信でき、当該無線センサにより生成された、航空機の環境に関する測定データを当該データ・ネットワークのアプリケーション・サーバに提供することができる。当該無線データ集信機はまた、データ・ネットワークの信頼性を向上するために、無線センサに対する冗長な無線接続をサポートすることができる。

１実施形態は、航空機のデータ・ネットワークのための無線データ集信機である。当該無線データ集信機は、上面および底面を有するプリント基板（ＰＣＢ）と当該ＰＣＢの上面に電気的に接続され当該ＰＣＢの中心線の近傍にあるコントローラとを備える。当該無線データ集信機はさらに、当該コントローラの周囲で互いに直交配置された当該ＰＣＢの上面に電気的に接続された４つの無線周波数（ＲＦ）送受信器を備える。各ＲＦ送受信器は航空機の環境を測定する少なくとも１つの無線センサと通信する。当該無線データ集信機はさらに、当該ＰＣＢの上面に沿って設けた４つの逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナを備える。各逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナは、当該ＲＦ送受信器のうち１つに電気的に接続され、当該コントローラの周囲で互いに直交して配置される。当該コントローラは、航空機の環境に関するセンサ・データを当該少なくとも１つの無線センサから受信し、当該センサ・データを航空機のデータ・ネットワークのアプリケーション・サーバに提供する。

別の実施形態は、航空機のデータ・ネットワークのための無線データ集信機である。当該無線データ集信機はＰＣＢとコントローラを備える。当該コントローラは当該ＰＣＢに電気的に接続される。当該無線データ集信機はさらに、当該コントローラの周囲に配置された当該ＰＣＢに電気的に接続された４つの無線周波数（ＲＦ）送受信器を備える。各ＲＦ送受信器は航空機の環境を測定する少なくとも１つの無線センサと通信する。当該無線データ集信機はさらに、当該ＰＣＢに設けられた４つの逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナを備える。各逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナは、当該ＲＦ送受信器のうち１つに電気的に接続され、当該コントローラの周囲で互いに直交して配置される。当該コントローラは航空機の環境に関するセンサ・データを当該少なくとも１つの無線センサから受信し、当該センサ・データを航空機のデータ・ネットワークに提供する。

別の実施形態は、航空機のデータ・ネットワークのための無線データ集信機である。当該無線データ集信機はコントローラを備える。当該コントローラはＰＣＢに電気的に接続される。当該無線データ集信機はさらに、当該コントローラの周囲に配置された当該ＰＣＢに電気的に接続された４つの無線周波数（ＲＦ）送受信器を備える。各ＲＦ送受信器は航空機の環境を測定する少なくとも１つの無線センサと通信する。当該無線データ集信機はさらに、当該ＰＣＢに設けられた４つのＰＣＢトレース・アンテナを備える。各ＰＣＢトレース・アンテナは、当該ＲＦ送受信器のうち１つに電気的に接続され、当該コントローラの周囲で互いに直交して配置される。当該コントローラは航空機の環境に関するセンサ・データを当該少なくとも１つの無線センサから受信し、当該センサ・データを航空機のデータ・ネットワークに提供する。

以上の要約は、本明細書の幾つかの態様の基本的な理解を提供する。本要約は本明細書の広範囲にわたる概要ではない。本要約は、本明細書の主要なまたは重要な要素を特定しようとするものではなく、本明細書の特定の実施形態の範囲、または、特許請求の範囲を画しようとするものでもない。本要約の唯一の目的は、本明細書の幾つかの概念を、後述するより詳細な説明に対する前置きとして簡潔な形で提供することである。

次に、例としてのみ、添付図面を参照して幾つかの実施形態を説明する。同一の参照番号は全ての図面において同一の要素または同種の要素を表す。

例示的な実施形態における無線センサ・ネットワークを実装する航空機を示す図である。 例示的な実施形態における航空機に対する簡略化したデータ・ネットワークのブロック図である。 例示的な実施形態における航空機のデータ・ネットワークに対する無線データ集信機のブロック図である。 例示的な実施形態における図３の無線データ集信機の等角図である。 例示的な実施形態における図４の無線データ集信機に対するコネクタを示す図である。 例示的な実施形態における図４の無線データ集信機に対する上面側のＲＦ遮蔽を示す図である。 例示的な実施形態における図４の無線データ集信機に対する底面側のＲＦ遮蔽を示す図である。 例示的な実施形態における図４の無線データ集信機に対するＲＦ透過レドームを示す図である。 例示的な実施形態における図３の無線データ集信機に対する「スイレン」設計を示す図である。

図面と以下の説明は特定の例示的な実施形態を示す。したがって、本明細書では明示的に説明も図示もしていないが、諸実施形態の原理を具体化し諸実施形態の範囲内に含まれる様々な構成を当業者が考案できることは理解される。さらに、本明細書で説明した任意の例は、諸実施形態の原理を理解する際の支援を意図したものであり、かかる具体的に示した例および条件に対する限定はないものとして解釈されるべきである。結果として、発明の概念（複数可）は、後述する具体的な実施形態または例には限定されず、特許請求の範囲とその均等物により限定される。

図１は、例示的な実施形態における無線センサ・ネットワークを実装する航空機１００を示す。当該実施形態では、航空機１００はデータ・ネットワーク（図１では図示せず）を備える。当該データ・ネットワークは、航空機１００で利用される様々なシステムを監視可能とするために、航空機１００に関するセンサ情報を幾つかの無線センサ（図１では図示せず）から収集する。

近代の航空機が何年もの間に非常に複雑なシステムと発展したため、航空機１００にわたって必要とされうる多数のセンサを航空機１００に搭載されたデータ・ネットワークに物理的に配線しようとするとき、問題が生ずる。配線は航空機１００に荷重と複雑性を追加し、配線は、破壊、短絡等に起因して航空機１００内の故障の可能な原因となる。航空機１００に何百または何千ものセンサを含めるのが望ましいかもしれないが、それは荷重と信頼性のトレードオフである。この目的のため、無線センサが、航空機１００で多数のセンサを実装する複雑性と荷重の欠点に対する１つの可能な解決策として生じた。無線センサを航空機１００にわたって分散させることができる。なぜならば、無線センサは、航空機１００上のデータ・ネットワークへの物理接続にもはや限定されないからである。しかし、航空機１００上のデータ・ネットワークへのＲＦリンクは有線データ接続を排除するが、当該データ・ネットワークへのかかる多数のＲＦリンクを管理するのは問題となりうる。

例えば、多数の無線センサをデータ・ネットワークに結合できる単一のＲＦゲートウェイを実装するのは非現実的である。なぜならば、かかるゲートウェイには、かかる多数の無線センサにより利用される何百または何千もの無線リンクを管理する作業があるからである。さらに、航空機１００で一般に利用される無線センサは、範囲が限られた低電力の装置である。これは、無線センサが航空機１００のシステムの動作と干渉しないことを確保するためである。さらに、かかる無線センサに対して一般的に利用可能なＲＦチャネルはしばしば限られている。例えば、無線センサがＩＥＥＥ８０２．１５．４仕様に準拠する場合、有限個のＲＦチャネルのみが、航空機１００が世界のどこで運航しているかに基づいて利用可能でありうる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４では現在、世界的に利用されるＲＦチャネルの数を１６に制限している。したがって、幾つかの短範囲の無線データ集信機を航空機１００にわたって実装するニーズがある。当該無線データ集信機は、航空機１００で実装できる無線センサ全体より小さい部分と通信するために使用される。当該データ集信機、または無線データ集信機は、それぞれ、航空機１００に搭載された無線センサ全体より幾分小さいサブセットと通信して、航空機１００に搭載されたデータ・ネットワークへ戻るセンサ・データの流れを集約し、調節する。

図２は、例示的な実施形態における航空機１００に対する簡略化したデータ・ネットワーク２００のブロック図である。当該実施形態では、ネットワーク２００は１つまたは複数の４チャネル無線データ集信機（ＷＤＣ）１０２を含むが、この簡略化したネットワーク２００の図では１つのＷＤＣ１０２のみを示している。当該実施形態におけるＷＤＣ１０２はＲＦを介して１つまたは複数の無線センサ１０４と通信する。例えば、ＷＤＣ１０２は、世界的に利用可能な１６個のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＲＦチャネルのうち４つを利用して無線センサ１０４と通信してもよい。４つの無線センサ１０４のみを図２に示しているが、ＷＤＣ１０２は４つの無線センサ１０４だけと通信することには限定されない。例えば、ＷＤＣ１０２が時分割多重、ＲＦチャネル再割当て、変調技術等を利用して、任意数の無線センサ１０４と同時にまたはほぼ同時に効果的に通信してもよい。したがって、ＷＤＣ１０２と通信しうる幾つかの無線センサ１０４が、無線範囲、ＲＦチャネル容量、処理能力等の関数であってもよい。

当該実施形態では、無線センサ１０４は、航空機１００の様々な条件を測定し、当該測定値をＷＤＣ１０２に提供する。無線センサ１０４により測定できるデータの種類の幾つかの例には、温度、湿度、振動、音レベル、飛行制御面の位置、圧力、バルブ位置、エンジン・パラメータ等が含まれる。これらは無線センサ１０４により測定できるデータの種類のほんの幾つかにすぎず、無線センサ１０４が、測定データをＷＤＣ１０２に無線リンクを介して提供できる任意のコンポーネント、システム、または、装置を含むことは当業者には理解される。

ＷＤＣ１０２は様々な無線センサ１０４とＲＦリンク（複数可）を介して通信し、ネットワーク２００のアプリケーション・サーバ１０８にネットワーク２００のデータ・バックボーン１０６を介して送信するための測定データを集約するかまたは照合する。バックボーン１０６が、設計上の選択の問題として、任意の有線または無線ネットワークを含んでもよい。バックボーン１０６と通信するためにＷＤＣ１０２により使用されうる有線インタフェースの幾つかの例には、パワー・オーバー・イーサネット（登録商標）（ＰＯＥ）実装を含めてイーサネット（登録商標）、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、光ファイバ・インタフェース等が含まれる。バックボーン１０６と通信するためにＷＤＣ１０２により使用されうる無線インタフェースの幾つかの例には、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等が含まれる。

ネットワーク２００のアプリケーション・サーバ１０８は、航空機１００の環境を監視するために使用される、無線センサ１０４により捕捉されたデータを受信し、処理する。例えば、アプリケーション・サーバ１０８は、航空機１００の貨物倉内の圧力、当該貨物倉内の温度、航空機１００の客室の温度、航空機１００に関するタイヤ圧力測定値等のような、航空機１００にわたって取得した様々なセンサ点に関する情報を、航空機１００の乗務員に提供してもよい。アプリケーション・サーバ１０８はまた、ＷＤＣ１０２に対するＲＦチャネル割当てを管理して、ＷＤＣ１０２によりサポートされる幾つかのＲＦリンクに基づいてＲＦチャネルをＷＤＣ１０２に割り当ててもよい。例えば、アプリケーション・サーバ１０８がＷＤＣ１０２を問い合わせて、サポートされるＲＦリンクの数を特定してもよく、ＷＤＣ１０２等によりサポートされる幾つかのＲＦリンクで事前にプログラムされてもよく、ＷＤＣ１０２によりサポートされるＲＦリンクに基づいてＲＦチャネルをＷＤＣ１０２に割り当ててもよい。例えば、ＷＤＣ１０２が４つのＲＦリンクをサポートする場合、アプリケーション・サーバ１０８はこの情報に基づいてチャネルをＷＤＣ１０２に割り当てて、ＷＤＣ１０２が、干渉の原因となる、同一のＲＦチャネルに２度割り当てられないことを確保してもよい。さらに、ＷＤＣ１０２を、ＷＤＣ１０２とＷＤＣ１０２の近傍にありうる他の無線データ集信機との間のＲＦ干渉を制限するアルゴリズムに基づいてＲＦチャネルを割り当ててもよい。これにより、アプリケーション・サーバ１０８は、航空機１００にわたる無線ネットワーク戦略を実装することができる。

図３は、例示的な実施形態における航空機１００のネットワーク２００に対するＷＤＣ１０２のブロック図である。当該実施形態では、ＷＤＣ１０２は、ＰＣＢ３００に搭載されたコントローラ３０２を有するプリント基板（ＰＣＢ）３００を備える。コントローラ３０２は、ＷＤＣ１０２および無線センサ１０４の間のＲＦリンクを管理し、無線センサ１０４により復元されたセンサ・データを照合し、当該センサ・データをアプリケーション・サーバ１０８に提供する。そうするために、コントローラ３０２が、任意のシステム、コンポーネント、またはかかる機能を実施できる装置を利用してもよい。コントローラ３０２の具体的なハードウェア実装は設計上の選択を受けるが、１つの特定の実施形態がメモリ３０６に接続された１つまたは複数のプロセッサ３０４を含んでもよい。プロセッサ３０４は、機能を実施できる任意のハードウェア装置を備える。プロセッサ３０４が、１つまたは複数の中央演算装置（ＣＰＵ）、マイクロ・プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を備えてもよい。プロセッサの幾つかの例には、インテル「登録商標」コア「登録商標」プロセッサ、アドバンスト・リスク・マシン（ＡＲＭ「登録商標」）プロセッサ等が含まれる。

メモリ３０６は、データを格納できる任意のハードウェア装置を備える。例えば、メモリ３０６は、無線センサ１０４とアプリケーション・サーバ１０８の間の格納転送プロセスの一部として、無線センサ１０４により復元されたセンサ・データを格納してもよい。メモリ３０６が、１つまたは複数の揮発性または不揮発性のダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）装置、ＦＬＡＳＨ装置、揮発性または不揮発性のスタティックＲＡＭ装置、ハード・ドライブ、固体ディスク（ＳＳＤ）等を備えてもよい。不揮発性ＤＲＡＭおよびＳＲＡＭの幾つかの例には、バッテリ・バックアップ式ＤＲＡＭおよびバッテリ・バックアップ式ＳＲＡＭが含まれる。

当該実施形態では、ＷＤＣ１０２は、コントローラ３０２に電気的に接続された４つのＲＦ送受信器３１０乃至３１３も備える。送受信器３１０乃至３１３は、航空機１００に搭載された１つまたは複数の無線センサ１０４とＲＦリンクを介して通信する。ＷＤＣ１０２と無線センサ１０４の間のＲＦリンクを実装するために、ＲＦ送受信器３１０乃至３１３が、任意のシステム、コンポーネント、または無線センサ１０４とのＲＦデータ交換を実装できる装置を利用してもよい。ＲＦ送受信器３１０乃至３１３の１例にはＩＥＥＥ８０２．１５．４準拠のＲＦ送受信器があり、これは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４標準により定義された１組のＲＦチャネル内で動作する。ＲＦ送受信器３１０乃至３１３が、無線センサ１０４でＲＦリンクを実装するためのコマンドおよび制御命令をプロセッサ３０４から受信してもよい。かかる命令の幾つかの例には、ＲＦチャネル割当て、ビット速度設定、変調設定、誤り訂正プロトコル、ＲＦ送信電力レベル設定等が含まれる。

当該実施形態では、ＷＤＣ１０２はさらに、それぞれがＲＦ送受信器３１０乃至３１３の１つに電気的に接続された４つのＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３を備える。当該実施形態のＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３はトレース・アンテナであり、ＰＣＢ３００上に設けられている。例えば、ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３は幾つかの実施形態では逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナであってもよく、これは、開口アンテナの形状である。逆Ｆアンテナは、接地面、上腕、および接地面と上腕の間の短絡ピンを備える。当該短絡ピンは、短絡ピンから離れた位置で開口端を形成する。励起源が上腕と接地面の間で接続される。ＲＦ極性は垂直であり、放射パターンが、ドーナッツの軸が垂直方向にあるドーナッツを近似する。ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３は、任意のシステム、コンポーネント、またはＰＣＢ３００に組み込まれたトレースを利用して無線信号を送受信できる装置を含む。

図３に示した特定の装置のレイアウトと相対的位置は設計上の選択の問題であるが、以下の図面およびその関連する議論では、図３の要素の間の様々な関係の幾つかの可能な例を示す。しかし、これは、ＷＤＣ１０２を後続の議論における具体的な例にのみ限定するものではない。

図４は例示的な実施形態におけるＷＤＣ１０２の等角図である。当該実施形態では、ＰＣＢ３００は上面４０２と底面４０４を含む。コントローラ３０２は、ＰＣＢ３００の中心線４０６の近くのＰＣＢ３００の上面４０２に電気的に接続される。コントローラ３０２の周囲にはＲＦ送受信器３１０乃至３１３が円周状に配置され、これらもＰＣＢ３００の上面４０２に電気的に接続される。当該実施形態では、ＲＦ送受信器３１０乃至３１３は互いに直交し、コントローラ３０２の周りに配置される。

ＲＦ送受信器３１０乃至３１３の周囲にはＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３が円周状に配置され、これらはＰＣＢ３００の上面４０２に沿ってＰＣＢトレースを利用して製造されている。ＲＦ送受信器３１０乃至３１３の各々は、近傍のＲＦ送受信器３１０乃至３１３に電気的に接続される。当該実施形態では、ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３は互いに直交し、コントローラ３０２の周りに配置される。ＲＦ送受信器３１０乃至３１３および／またはＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３の直交配置により、互いに対して提供されるＲＦ干渉を最小化する。当該実施形態では、ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３はＰＣＢ３００の外側の縁に沿って配置され、ＲＦ送受信器３１０乃至３１３はＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３とコントローラ３０２の間に配置される。

幾つかの実施形態では、隣接するＲＦ送受信器３１０乃至３１３および／またはＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３の間に配置された領域４０８にＰＣＢトレースが欠けていてもよい。これにより、隣接するＲＦ送受信器３１０乃至３１３および／またはＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３の間の干渉を削減してもよい。他の実施形態では、ＰＣＢ３００を、領域４０８を取り除いて組み立て、十字形構造を形成してもよい。

ＷＤＣ１０２がバックボーン１０６に有線接続される場合には、コネクタをＰＣＢに搭載して電気信号経路を提供してもよい。当該コネクタが、データ信号送信に沿ってＷＤＣ１０２に電力を提供してもよい。例えば、当該コネクタは、電源、接地、およびバックボーン１０６とＷＤＣ１０２の間のイーサネット（登録商標）接続に対する信号送信を運搬することができる。図５は、例示的な実施形態におけるＷＤＣ１０２に対するコネクタ５０２を示す。当該実施形態では、コネクタ５０２は、中心線４０６に沿ってかつコントローラ３０２の近くで、ＰＣＢ３００の底面４０４に搭載される。コントローラ３０２は、簡単のため本図からは除去されている。コネクタ５０２は、コントローラ３０２をアプリケーション・サーバに電気的に接続する。

任意的な実施形態では、ＲＦ遮蔽をＷＤＣ１０２に追加して、コントローラ１０２およびＲＦ送受信器３１０乃至３１３の周囲の遮蔽を提供してもよい。当該ＲＦ遮蔽が、ＰＣＢ３００の上面４０２および／またはＰＣＢの底面４０４上にあってもよい。図６は、例示的な実施形態におけるＷＤＣ１０２に対する上面側のＲＦ遮蔽６０２を示す。当該実施形態では、遮蔽６０２は金属であり、コントローラ３０２とＲＦ送受信器３１０乃至３１３を囲み、ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３を露出する。図７は、例示的な実施形態におけるＷＤＣ１０２に対する底面側のＲＦ遮蔽７０２を示す。当該実施形態では、遮蔽７０２は金属であり、ＰＣＢ３００の底面４０４に沿ってＲＦ送受信器３１０乃至３１３とコントローラ３０２に対するＰＣＢトレースを囲む。ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３に近いＰＣＢ３００の底面４０４の領域は遮蔽７０２によってカバーされない。遮蔽６０２と遮蔽７０２は、コントローラ３０２および／またはＲＦ送受信器３１０乃至３１３を、ＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３によって生成されたＲＦ場から隔離することができる。

別の任意的な実施形態では、ＲＦ透過レドームをＷＤＣ１０２に追加して、ＰＣＢ３００の上面４０２に搭載された構成要素に機械的保護または機械的遮蔽を提供してもよい。図８は、ＰＣＢ３００の上面４０２に搭載されたＲＦ透過レドーム８０２を示す。レドーム８０２はコントローラ３０２、ＲＦ送受信器３１０乃至３１３、およびＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３を囲む。

４チャネルのＲＦ無線設計を利用して、ＷＤＣ１０２は、バックボーン１０６に対する効率的なゲートウェイを無線センサ１０４に提供することができる。当該４チャネル設計は空間の効率的な利用であって、これは航空機１００に搭載されたプレミアムであり、当該４チャネル設計はＲＦリソースの効率的な利用でもある。ＷＤＣの４チャネル設計により、センサ・データを無線センサ１０４からアプリケーション・サーバ１０８に伝送するタスクに対して、より少数のデータ集信機を利用するでき、また、航空機１００に搭載されたＷＤＣ１０２の他のインスタンスが同一の無線センサ１０４を共有できるようにすることで、冗長性の基準を提供する。例えば、航空機１００に搭載されたＷＤＣ１０２の３つの異なる独立なインスタンスが同一の無線センサ１０４と通信し、それにより、当該センサ・データを無線センサ１０４から取得するための三重の故障冗長性を提供してもよい。

図９は、例示的な実施形態におけるＷＤＣ１０２に対する「スイレン」設計を示す。当該実施形態では、ＰＣＢ３００はスイレン状に設けられており、コントローラ３０２はＰＣＢ３００の中心にあり、ＲＦ送受信器３１０乃至３１２はＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３に沿って１組の取り付け穴９０２の近くに配置されている。レドーム８０２はこの図において、コントローラ３０２、ＲＦ送受信器３１０乃至３１３、およびＰＣＢアンテナ３２０乃至３２３を見えなくしている。コネクタ５０２は中心線４０６に沿ってＰＣＢ３００の底面４０４に搭載される。

図面で示すかまたは本明細書で説明した様々な要素の何れかを、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの何らかの組合せとして実装してもよい。例えば、要素を専用ハードウェアとして実装してもよい。専用ハードウェア要素を、「プロセッサ」、「コントローラ」、または何らかの同様な用語で称してもよい。プロセッサにより提供されたとき、機能を、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、複数の独立プロセッサにより提供してもよく、そのうち一部を共有してもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行できるハードウェアを排他的に指すと解釈すべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワーク・プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）もしくは他の回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを格納するための読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶、ロジック、または他の何らかの物理ハードウェア・コンポーネントもしくはモジュールを、限定ではなく、暗黙的に含んでもよい。

また、要素を、当該要素の機能を実施するための、プロセッサまたはコンピュータにより実行可能な命令として実装してもよい。命令の幾つかの例は、ソフトウェア、プログラムコード、およびファームウェアである。当該命令は、プロセッサにより実行されたとき、当該要素の機能を実施するように当該プロセッサに指示するように動作する。当該命令を、プロセッサにより読取可能な記憶装置に格納してもよい。当該記憶装置の幾つかの例には、デジタルまたは固体のメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープ、ハード・ドライブのような磁気記憶媒体、または光学的に読取可能なデジタルデータ記憶媒体である。

本明細書では特定の実施形態を説明したが、その範囲はこれらの特定の実施形態には限定されない。むしろ、当該範囲は添付の諸請求項とそれらの任意の均等物により定義される。

１０４ 無線センサ
１０６ データ・バックボーン
１０８ アプリケーション・サーバ
３０２ コントローラ
３０４ プロセッサ
３０６ メモリ
３１０ ＲＦ送受信器
３１１ ＲＦ送受信器
３１２ ＲＦ送受信器
３１３ ＲＦ送受信器
３２０ ＰＣＢアンテナ
３２１ ＰＣＢアンテナ
３２２ ＰＣＢアンテナ
３２３ ＰＣＢアンテナ

Claims (10)

1. 装置であって、
   航空機のデータ・ネットワークのための無線データ集信機であって、
   上面および底面を有するプリント基板（ＰＣＢ）と、
   前記ＰＣＢの上面に電気的に接続され前記ＰＣＢの中心線の近傍にあるコントローラと、
   前記コントローラの周囲で互いに直交配置された前記ＰＣＢの上に電気的に接続された４つの無線周波数（ＲＦ）送受信器であって、各々が、前記航空機の環境を測定する少なくとも１つの無線センサと通信するように構成された、４つの無線周波数（ＲＦ）送受信器と、
   前記ＰＣＢの上面に沿って設けた４つの逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナであって、各々が、前記ＲＦ送受信器のうち１つに電気的に接続され、前記コントローラの周りで互いと直交して配置された、４つの逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナと、
   を備える前記無線データ集信機
   を備え、
   前記コントローラは、前記航空機の前記環境に関するセンサ・データを前記少なくとも１つの無線センサから受信し、前記センサ・データを前記航空機の前記データ・ネットワークのアプリケーション・サーバに提供するように構成された、
   装置。
2. 前記無線データ集信機はさらに、前記コントローラを前記アプリケーション・サーバに電気的に接続する前記ＰＣＢの中心線近くの前記ＰＣＢの前記底面に接続されたコネクタを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記無線データ集信機はさらに、前記ＰＣＢの上面を機械的に遮蔽するように構成されたＲＦ透過レドームを備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記無線データ集信機は、前記ＲＦ送受信器および前記コントローラを囲み、前記逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナを露出するように構成された前記ＰＣＢの上面に近接する金属遮蔽をさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記無線データ集信機は、前記ＲＦ送受信器と前記コントローラに対するＰＣＢトレースを囲み、前記逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナに隣接する前記ＰＣＢの前記底面を露出するように構成された、前記ＰＣＢの前記底面に近接する金属遮蔽をさらに備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記コントローラは前記少なくとも１つの測定値を前記アプリケーション・サーバに転送するように構成された、請求項１に記載の装置。
7. 前記ＲＦ送受信器が、前記少なくとも１つの無線センサと米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１５．４ＲＦチャネルを介して通信する、請求項１に記載の装置。
8. 前記逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナの各々は前記ＰＣＢの外側の縁に沿って配置される、請求項１に記載の装置。
9. 前記逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナの各々の間の前記ＰＣＢの外側の縁に沿った領域にはＰＣＢトレースが欠けている、請求項１に記載の装置。
10. 前記ＰＣＢは十字形に組み立てられ、前記逆Ｆ ＰＣＢトレース・アンテナの各々は、前記十字形の４つの端のうち１つに配置される、請求項９に記載の装置。

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