用于飞机健康监控的磁性无线地面数据链路的制作方法
【专利说明】用于飞机健康监控的磁性无线地面数据链路
[0001]发明背景
[0002]本公开涉及飞机通信且更具体地涉及地面飞机与陆基位置之间的无线通信的系统和方法。
[0003]飞机常规配备传感器以建立磨损、负载状况等的估计值，使得可以前摄方式执行维护。在飞机已着陆后，将这种数据下载至陆基计算机用于还分析和处理。用于下载飞机数据的当前技术可包括约2.4千兆赫(GHz)频带及商业通信频率(诸如全球移动通信(GSM)或码分多址(CDMA)标准)的无线通信。但是，这些频带也被越来越多地由航班乘客所使用的装置(诸如移动膝上型计算机、平板计算机、智能电话等)使用。因此，飞机数据通信与这些乘客装置会争夺带宽。此外，传感器成本减小与计算功能的增大的组合导致每架飞机上每个航班获得的数据量成级数递增。
发明概要
[0004]根据本公开的一个实施方案，一种传达信号的方法包括:移动飞机，使得基于飞机的线圈在由陆基线圈界定的选定体积内；调制基于飞机的线圈和陆基线圈之一中的电流以在体积内产生磁场；及通过测量响应所产生的磁场在基于飞机的线圈和陆基线圈的另一个中产生的电流而传达信号。
[0005]根据本公开的另一个实施方案，一种通信系统包括:陆基线圈；陆基收发器，其被配置来产生并且测量陆基线圈上的磁场以传达信号；飞机，其可相对于陆基线圈移动；载于飞机上的基于飞机的线圈；和载于飞机上的收发器，其被配置来产生并且测量基于飞机的线圈上的磁场以传达信号。
[0006]额外特征和优点通过本公开的技术实现。本公开的其它实施方案和方面在本文中详细描述并且被视为所要求的公开的一部分。为了更好地了解本公开的优点和特征，参考描述和附图。
[0007]附图简述
[0008]被视为本公开的标的在说明书结尾的权利要求中特别指出并且明确要求。从结合附图进行的下文详细描述中了解本公开的上述和其它特征和优点，其中:
[0009]图1示出地面位置的飞机与陆基单元之间的示例性通信系统；
[0010]图2示出结合支线型飞机使用的通信系统的另一个实施方案；
[0011]图3示出通信系统的又一个实施方案，其中飞机是直升飞机；
[0012]图4图示可结合图1-3中所示的说明性通信系统使用的信号通信协议；和
[0013]图5示出图示本公开的通信方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]图1示出允许地面位置的飞机100与陆基单元118之间的通信的通信系统100的实例。飞机102可为任意形式的飞机，诸如客机、支线飞机、直升飞机等。如图示，收发器104耦合至基于飞机的线圈106，其中收发器104和基于飞机的线圈106都位于飞机102上。在一个实施方案中，基于飞机的线圈106可为磁环天线。收发器104可耦合至位于飞机中的一个或更多个传感器108。传感器108可位于飞机中的其它位置且可被配置来获得有关飞机健康、飞行中飞机上的力的数据或地勤人员、飞机设计者等可能感兴趣的其它数据。所获得的数据可从传感器108发送至飞机102上的收发器104或至存储装置103。在一个运行模式(发射模式)中，收发器104可产生或调制基于飞机的线圈106中的电流以产生磁场。可选择线圈的调制以在所产生的磁场中编码信号。经编码信号可与传感器108上获得的数据相关。在另一个运行模式(接收模式)中，收发器104可测量或监控响应于调制磁场在线圈106中产生的电流。
[0015]系统100还包括耦合至陆基线圈116的陆基收发器114，在一个实施方案中，所述陆基收发器114可为磁环天线。类似于飞机102的收发器，在发射运行模式中，收发器114可产生或调制陆基线圈116中的电流以产生磁场。在接收运行模式中，陆基收发器114可测量或监控响应于调制磁场在基于飞机的线圈106中产生的电流。通过在发射模式中运行收发器104及在接收模式中运行陆基收发器114，数据可从飞机102发射至适当的陆基单元118，例如，诸如陆基控制单元、处理器或数据库。通过在接收器模式中运行收发器104及在发射模式中运行陆基收发器114，数据可从陆基单元118发射至飞机102。
[0016]在各种实施方案中，陆基线圈116直径可为数米或具有大至足以大体上涵盖客机的驾驶舱区域或小型飞机(诸如支线型固定翼飞机或直升飞机)所跨面积的横截面积。陆基线圈116可沿着地面平放，其法线垂直于地面或飞机表面。因此，飞机可沿着地面滑行至陆基线圈116的位置，使得基于飞机的线圈106位于陆基线圈116内或上方以建立飞机102与陆基单元118之间的通信链路。换句话说，基于飞机的线圈106可移动至由在陆基线圈116上产生的磁场界定或由受其影响的体积内。飞机可通过滑离陆基线圈116而断开通信链路。当基于飞机的线圈106位于陆基线圈116上方时，可在飞机102的基于飞机的线圈106上探测到陆基线圈116上所产生磁场且可在陆基线圈106上探测到基于飞机的线圈106上所产生的磁场。驾驶舱中的信号器可向飞行员指示飞机102在陆基线圈116的可接受范围内。此外，引导飞机102的地勤人员可使用视觉对准标记或主动电指示器(例如，声音或光)来确认飞机102适当定位进行无线通信。在各种实施方案中，陆基线圈116可位于机库位置、飞机登机位置、飞机除冰站；飞机停放位置或地面上的其它适当位置。陆基线圈116可埋在地面下方或放置在地面上，以紧邻飞机102的这样一种方式定位。其它这种位置可包括将陆基线圈116安装在可移动通道、地勤维修车辆或加油车上。
[0017]图1示出其中飞机102是客机(诸如波音747、757、767、777、787、空客A380等)的说明性实例。基于飞机的线圈106可位于飞机102的驾驶舱位置下方。陆基线圈116位于驾驶舱在登机操作期间可能所处的登机区域。因此，信息可在乘客下飞机102及登上飞机102的同时传达。
[0018]图2示出结合支线型飞机202使用的通信系统的另一个实施方案。陆基线圈216具有大致与飞机202的长度或宽度相同的直径。图3示出通信系统的又一个实施方案，其中飞机是直升飞机。如在图2中，陆基线圈的直径大致与直升飞机的长度相同。
[0019]图4图示可结合图1至图3中所示的说明性通信系统使用的信号通信协议。对于许多飞机(例如，诸如客机)，飞机在其起飞飞往下一个目的地之前在地面上停放指定时间量。此外，飞机可能仅在地面上短时间停放，例如，诸如登机和下机操作期间。因此，通信系统100在这段时间内将其所有或大部分数据从飞机传输至陆基单元。本公开因此将脉冲宽度调制与幅度调制结合以实现多比特/波特的期望性能。这种系统(本文中被称作脉冲幅度宽度系统或PAWS)的可实现效率可经由改进的电路技术等而增大。
[0020]图4示出PAWS协议中用于实现选定的通信效率的说明性脉冲特性的矩阵。在一个实施方