阅读说明：本技术 用于检测空地链路的方法和装置 (Method and apparatus for detecting air-to-ground links ) 是由 丁汀 郑智明 王闪闪 全轶青 陈实 姜博文 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于检测空地链路的方法,包括：经由第一空地链路接收北斗短报文,经由第二空地链路接收ADS-C报文,经由第三空地链路接收ACARS报文,分别从该三个报文中提取相同属性的参数并将其转换成第一计量值、第二计量值和第三计量值,建立时间同步机制,以及将相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。此外,本发明还提供了一种用于执行该方法的装置。通过本发明,可以直接反映出空地链路的实时通信性能,可简易、直接、整体性地判断三冗余链路的传输数据的正确性,节省了工程研发工作的人力、周期成本,并提高测试判断结果的准确性。(The invention provides a method for detecting an air-ground link, which comprises the following steps: the method comprises the steps of receiving a Beidou short message through a first air-ground link, receiving an ADS-C message through a second air-ground link, receiving an ACARS message through a third air-ground link, extracting parameters with the same attribute from the three messages respectively, converting the parameters into a first metering value, a second metering value and a third metering value, establishing a time synchronization mechanism, and comparing the first metering value, the second metering value and the third metering value at the same time point to detect whether the first air-ground link, the second air-ground link and the third air-ground link have faults or not. In addition, the invention also provides a device for executing the method. The invention can directly reflect the real-time communication performance of the air-ground link, can simply, directly and integrally judge the correctness of the transmission data of the triple redundant link, saves the labor and the period cost of engineering research and development work, and improves the accuracy of the test judgment result.)

用于检测空地链路的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信，更具体地，涉及用于检测空地链路的方法和装置。

背景技术

民用大型客机中的北斗位置信息、ADS-C(Automatic Dependent SurveillanceContract：合约式自动相关监视)下行报和ACARS(Aircraft Communications Addressingand Reporting System：飞机通信寻址与报告系统)位置报为空中交通管制提供必要的位置信息监控数据，这种监控方法是实时进行的。当飞机在空中飞行时，可通过北斗位置信息、ADS-C下行报和ACARS位置报来向地面报告飞机的经纬度位置、飞行高度等飞行参数。

北斗位置信息、ADS-C下行报和ACARS位置报的信息空地链路性能是保障飞行安全的重要手段。机载设备、地面系统以及整体通信链路的性能均会影响整个系统的可靠性。对于单个设备和系统，机载设备应符合对应的适航规定和业界规范，地面系统也应符合相应的规范，这些规范定义了设备或系统的性能标准。然而，北斗定位、ADS-C和ACARS位置报的端到端整体功能的实现，不仅取决于本系统设备性能，还与机载多系统交联工作情况、空地链路性能息息相关。应考虑开发简易的方法，用于整体测试民航北斗定位系统、ADS-C下行报和ACARS位置报的空地链路。

目前，对于空地通信链路的功能测试，通常是针对单独链路来测试链路通断与否、是否成功进行报文传输并收到回执，而对于报文传输的原始信息内容，则只能在必要的情况下人工对接收端和发送端的信息或参数进行比对，进而判断是否存在误码。这种情况在一定程度上限制了实时测试的彻底性，限制了测试效率，并且仅能同时检测单条链路。

相应地，本领域中存在对于改进的用于检测空地链路的方法和装置的需要。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下

具体实施方式

中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明的目在于，在民用飞机的北斗定位系统设计测试和飞行过程中，实时检测该系统的空地链路。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测空地链路的方法，该方法可包括：a.经由第一空地链路接收北斗短报文，从该北斗短报文提取第一飞行参数，并将该第一飞行参数转换成第一计量值；b.经由第二空地链路接收ADS-C报文，从该ADS-C报文提取第二飞行参数，并将该第二飞行参数转换成第二计量值；c.经由第三空地链路接收ACARS报文，从该ACARS报文提取第三飞行参数，并将该第三飞行参数转换成第三计量值，其中第一飞行参数、第二飞行参数和第三飞行参数是相同属性的参数并且来自相同的源；d.建立时间同步机制以获取对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值；以及e.将对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测空地链路的装置，该装置可包括：北斗短报文模块，用于经由第一空地链路接收北斗短报文，从该北斗短报文提取第一飞行参数，并将该第一飞行参数转换成第一计量值；ADS-C报文模块，用于经由第二空地链路接收ADS-C报文，从该ADS-C报文提取第二飞行参数，并将该第二飞行参数转换成第二计量值；ACARS报文模块，用于经由第三空地链路接收ACARS报文，从该ACARS报文提取第三飞行参数，并将该第三飞行参数转换成第三计量值，其中第一飞行参数、第二飞行参数和第三飞行参数是相同属性的参数并且来自相同的源；时间同步模块，用于建立时间同步机制以获取对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值；以及检测模块，用于将对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。

根据本发明的又一方面，提供了另一种用于检测空地链路的装置，该装置可包括：存储器；以及耦合至该存储器的处理器，其中该处理器被配置成：经由第一空地链路接收北斗短报文，从该北斗短报文提取第一飞行参数，并将该第一飞行参数转换成第一计量值；经由第二空地链路接收ADS-C报文，从该ADS-C报文提取第二飞行参数，并将该第二飞行参数转换成第二计量值；经由第三空地链路接收ACARS报文，从该ACARS报文提取第三飞行参数，并将该第三飞行参数转换成第三计量值，其中第一飞行参数、第二飞行参数和第三飞行参数是相同属性的参数并且来自相同的源；建立时间同步机制以获取对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值；以及将对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。

根据本发明的另一方面，提供了一种其上存储有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序能由处理器执行以实现以下步骤：经由第一空地链路接收北斗短报文，从该北斗短报文提取第一飞行参数，并将该第一飞行参数转换成第一计量值；经由第二空地链路接收ADS-C报文，从该ADS-C报文提取第二飞行参数，并将该第二飞行参数转换成第二计量值；经由第三空地链路接收ACARS报文，从该ACARS报文提取第三飞行参数，并将该第三飞行参数转换成第三计量值，其中第一飞行参数、所第二飞行参数和第三飞行参数是相同属性的参数并且来自相同的源；建立时间同步机制以获取对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值；以及将对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。

采用本发明的方法和装置，通过北斗位置信息、ADS-C信息和ACARS信息的差异性比较和分析，可以直接反映出北斗位置信息通信系统的实时通信性能，可简易、直接、整体性地判断三冗余链路的传输数据的正确性、完备性，节省了工程研发工作的人力、周期成本，并提高测试判断结果的准确性，对型号工程的经济性有较大的支持作用。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明

为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。

图1解说了根据本发明的一个实施例的用于分别传送北斗短报文、ADS-C报文和ACRARS报文的三条空地链路。

图2解说了根据本发明的一个实施例的用于检测空地链路的方法的流程图。

图3解说了根据本发明的一个实施例的用于检测空地链路的装置的框图。

图4解说了根据本发明的一个实施例的支持空地链路检测的装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。

根据本发明，将飞机下发的北斗位置信息、ACARS位置信息和ADS-C位置信息进行差异性比较，对差异数据的属性进行判断；通过时间同步器建立时间同步触发机制，以确保所用的ACARS位置信息、ADS-C位置信息和北斗位置信息的时间一致性。通过上述比对结果，判断三冗余链路的飞行参数正确性和准确度，从而检测系统空地链路性能。

图1解说了根据本发明的一个实施例的用于分别传送北斗短报文、ADS-C报文和ACRARS报文的三条空地链路。当飞机100在空中飞行时，可分别通过北斗短报文、ADS-C下行报文和ACARS下行报文来向地面接收站120报告飞机100的经纬度位置、飞行高度、空速等飞行参数。这三个报文可以分别通过三条不同的空地链路来同时向地面接收站120传送。例如，飞机100上的机载设备可以生成包含各种飞行参数的北斗短报文并且通过第一空地链路130来发送给地面接收站120。第一空地链路130可以包括连接飞机100和北斗卫星110的第一部分和连接北斗卫星110和地面接收站120的第二部分。由此，第一空地链路130可被认为是卫星通信链路。此外，飞机100上的机载设备可以按照D0-242规范来生成包含各种飞行参数的ADS-C下行报文，并且通过第二空地链路140来发送给地面接收站120。飞机100上的机载设备还可以按照ARINC618/ARINC620规范来生成包含各种飞行参数的ACARS下行报文，并且通过第三空地链路150来发送给地面接收站120。在本发明的一个实施例中，第二空地链路140和第三空地链路150可以是采用甚高频(VHF)通信的通信链路。

如以上提及的，在现有技术中，对于空地通信链路的功能测试，通常是针对单独链路来测试链路通断与否、是否成功进行报文传输并收到回执，而对于报文传输的原始信息内容，则只能在必要的情况下人工对接收端和发送端的信息或参数进行比对，进而判断是否存在误码。这种情况在一定程度上限制了实时测试的彻底性，限制了测试效率，并且仅能同时检测单条链路。在本发明中，通过比较分别经由空地链路130、140和150传送的北斗短报文、ADS-C报文和ACRARS报文中所包含的飞行参数的差异性，能够简易、直接地判断这些空地链路的数据传输的正确性，以确定这些空地链路中的一者或多者是否存在故障。

图2解说了根据本发明的一个实施例的用于检测空地链路的方法200的流程图。例如，方法200可以在至少一个处理器(例如，图4的处理器420)内实现，该处理器可以位于地面站计算机系统、远程服务器、或任何其他合适的设备中。当然，在本发明的各个方面，方法200还可以由能够执行相关操作的任何合适的装置来实现。

在步骤210处，方法200可以包括经由第一空地链路接收北斗短报文，从该北斗短报文提取第一飞行参数，并将该第一飞行参数转换成第一计量值。第一空地链路可以是图1中示出的第一空地链路130。该北斗短报文可以包括由飞机的机载设备(例如，传感器、北斗定位系统接收器、计算机等)采集的各种飞行参数(例如，飞机识别号、飞机位置、飞行高度、空速等)以及执行采集的时间(例如，时间戳)。在一个实施例中，第一飞行参数可以是飞机识别号、飞机位置、飞行高度、空速中的一者。该第一飞行参数可以被转换成第一计量值，并且该第一计量值对应有指示采集第一飞行参数的时间的时间戳。例如，当第一飞行参数是飞机识别号时，该飞机识别号可被转换成计量值a1；当第一飞行参数是飞机位置时，该飞机位置可被转换成计量值b1；当第一飞行参数是飞行高度时，该飞行高度可被转换成计量值c1；或者当第一飞行参数是空速时，该空速可被转换成计量值d1。在一个实施例中，该转换操作可以通过编码来实现。

在步骤220处，方法200可以包括经由第二空地链路接收ADS-C报文，从该ADS-C报文提取第二飞行参数，并将该第二飞行参数转换成第二计量值。第二空地链路可以是图1中示出的第二空地链路140。该ADS-C报文可以包括由飞机的机载设备采集的各种飞行参数(例如，飞机识别号、飞机经纬度位置、飞行高度、空速等)以及执行采集的时间(例如，时间戳)。在一个实施例中，第二飞行参数可以是飞机识别号、飞机位置、飞行高度、空速中的一者。该第二飞行参数可以被转换成第二计量值，并且该第二计量值对应有指示采集第二飞行参数的时间的时间戳。例如，当第二飞行参数是飞机识别号时，该飞机识别号可被转换成计量值a2；当第二飞行参数是飞机位置时，该飞机位置可被转换成计量值b2；当第二飞行参数是飞行高度时，该飞行高度可被转换成计量值c2；或者当第二飞行参数是空速时，该空速可被转换成计量值d2。在一个实施例中，该转换操作可以通过编码来实现。

在步骤230处，方法200可以包括经由第三空地链路接收ACARS报文，从该ACARS报文提取第三飞行参数，并将该第三飞行参数转换成第三计量值。第三空地链路可以是图1中示出的第三空地链路150。该ACARS报文可以包括由飞机的机载设备采集的各种飞行参数(例如，飞机识别号、飞机经纬度位置、飞行高度、空速等)以及执行采集的时间(例如，时间戳)。在一个实施例中，第三飞行参数可以是飞机识别号、飞机位置、飞行高度、空速中的一者。该第三飞行参数可以被转换成第三计量值，并且该第三计量值对应有指示采集第三飞行参数的时间的时间戳。例如，当第三飞行参数是飞机识别号时，该飞机识别号可被转换成计量值a3；当第三飞行参数是飞机位置时，该飞机位置可被转换成计量值b3；当第三飞行参数是飞行高度时，该飞行高度可被转换成计量值c3；或者当第三飞行参数是空速时，该空速可被转换成计量值d3。在一个实施例中，该转换操作可以通过编码来实现。

在本发明中，步骤210、步骤220和步骤230可以被同时执行，并且第一飞行参数、第二飞行参数和第三飞行参数是相同属性的参数并且来自相同的源(例如，相同的传感器)。例如，第一飞行参数、第二飞行参数和第三飞行参数都是飞机识别号、都是飞机位置、都是飞行高度、或者都是空速。换言之，第一计量值、第二计量值和第三计量值对应于经由三条空地链路分别传送的来自同一个源的相同飞行参数。

在一个可任选的步骤中，通过步骤210、步骤220和步骤230获得的第一计量值、第二计量值和第三计量值可以被存储到数据库中以供后续使用。数据的地面传输可以采用局域网等方式。替换地，第一计量值、第二计量值和第三计量值可以不被存储到数据库中，而是直接用于接下来的处理步骤。

在步骤240，方法200可以包括建立时间同步机制以获取对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值。在该步骤中建立时间同步机制是为了确保第一计量值、第二计量值和第三计量值的时间同步。即，确保第一计量值、第二计量值和第三计量值表示同样的信息含义且为同一时间由同一机载传感器感测的数据。例如，第一计量值、第二计量值和第三计量值均表示飞机在时刻t₁的飞行高度，这样比较才具有可比性。在一个实施例中，该时间同步机制可以通过分别对应于第一计量值、第二计量值和第三计量值的时间戳来实现。

有利地，在步骤240中的时间同步机制的时间基准可以是北斗短报文的时间间隔、ADS-C报文的时间间隔和ACARS报文的时间间隔的最小公倍数。在实践中，发送北斗短报文、ADS-C报文和ACARS报文的时间间隔可能不同。例如，北斗短报文中的信息的采样间隔可以为1秒(即，每秒采集一次飞行参数)，ADS-C报文中的信息的采样间隔可以为2秒(即，每2秒采集一次飞行参数)，并且ACARS报文中的信息的采样间隔可以为4秒(即，每4秒采集一次飞行参数)。那么，时间同步机制的时间基准应该为这三者的最小公倍数，也即4秒，如此便能确保每个第一计量值都有与之相应的且可以比较的第二计量值和第三计量值，从而进一步确保了在步骤250中所比较的第一计量值、第二计量值和第三计量值的可比性。

最后，在步骤250中，方法200可以包括将对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。由于对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值表示在相同时刻来自同一个源的相同飞行参数，因此可以确定数据差异一定来自于经由不同空地链路的传输过程。因此，通过第一计量值、第二计量值和第三计量值的差异性比较和分析，可以直接反映出各个空地链路的实时传输性能。例如，如果第一计量值、第二计量值和第三计量值相同，则可以确定第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路均不存在故障。替换地，如果第一计量值不同于第二计量值并且第二计量值等于第三计量值，则可以确定第一空地链路存在故障。如果第一计量值等于第二计量值并且不同于第三计量值，则可以确定第三空地链路存在故障。如果第一计量值等于第三计量值并且不同于第二计量值，则可以确定第二空地链路存在故障。如果第一计量值不同于第二计量值和第三计量值并且第二计量值也不同于第三计量值，则可以确定至少两条空地链路存在故障。

在本发明的一个优选实施例中，如果通过步骤250中的比较确定第一空地链路、第二空地链路、和/或第三空地链路存在故障，则可以经由显示模块来显示故障报告以指示相应的空地链路存在故障。例如，如果确定第一空地链路存在故障，则可以经由显示模块来显示指示第一空地链路存在故障的故障报告。由此，工作人员可以知晓哪条(哪些)空地链路存在故障并且采取相应措施以解决故障。显示模块可以例如是安装在地面站计算机、远程服务器、或任何其他合适的设备处的任意显示设备。

通常，飞机的运动是一种机械运动，而这种机械运动一般是连续的，这意味着与多个北斗短报文相关联的多个第一计量值应该是连续的、与多个ADS-C报文相关联的多个第二计量值应该是连续的、以及与多个ACARS报文相关联的多个第三计量值也应该是连续的。在实践中，由于突发的环境因素(例如，突发的环境噪声等)的影响，可能会对数据传输产生干扰，从而造成某一时间段内接收到的数据不准确。在本发明中，可以通过例如拟合多个第一计量值的方式来得到其变化曲线(即，第一拟合曲线)，而偏离该变化曲线的第一计量值则被视为奇异点并且不被用于步骤250中的比较。类似地，可以通过分别拟合多个第二计量值和多个第三计量值的方式来得到第二拟合曲线和第三拟合曲线。在一个实施例中，拟合操作可以采用二次拟合或三次拟合方法。二次拟合和三次拟合方法简单易行，而且同时也确保了必要的拟合精度要求。在得到第一拟合曲线、第二拟合曲线和第三拟合曲线之后，可以获取第一拟合曲线、第二拟合曲线和第三拟合曲线上的对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值，并且通过比较该第一计量值、第二计量值和第三计量值来检测对应的三条空地链路。以此方式，可以排除由于非空地链路本身的原因而导致的差异，从而能够更准确地检测空地链路的性能。

在本发明的一个优选实施例中，可以通过显示模块来显示上述第一拟合曲线、第二拟合曲线和第三拟合曲线的状态并且显示检测结果。显示模块可以例如是安装在地面站计算机、远程服务器、或任何其他合适的设备处的任意显示设备。显示检测结果可以包括显示结论化报错提示信息(例如，在检测到某一条空地链路存在故障时显示指示该条空地链路存在故障的报错提示信息)。

图3是根据本发明的一个实施例的用于检测空地链路的装置300的框图。装置300的所有功能模块(包括在装置300中的各个单元)可通过硬件、软件、硬件和软件的组合来实现。本领域技术人员应当理解，图3中描述的功能模块可被组合成单个功能块或者划分成多个子功能块。

装置300可包括北斗短报文模块310、ADS-C报文模块320、ACARS报文模块330、时间同步模块340以及检测模块350。这些组件中的每一者可彼此处于通信(例如，经由一条或多条总线)。

北斗短报文模块310可用于经由第一空地链路接收北斗短报文，从该北斗短报文提取第一飞行参数，并将该第一飞行参数转换成第一计量值。

ADS-C报文模块320可用于经由第二空地链路接收ADS-C报文，从该ADS-C报文提取第二飞行参数，并将该第二飞行参数转换成第二计量值。

ACARS模块330可用于经由第三空地链路接收ACARS报文，从该ACARS报文提取第三飞行参数，并将该第三飞行参数转换成第三计量值。第一飞行参数、第二飞行参数和第三飞行参数是相同属性的参数并且来自相同的源。

时间同步模块340可用于建立时间同步机制以获取对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值。

检测模块350可用于将对应于相同时间点的第一计量值、第二计量值和第三计量值进行比较以检测第一空地链路、第二空地链路和第三空地链路是否存在故障。

此外，装置300还可以可任选地包括拟合模块，其用于分别对与多个北斗短报文相关联的多个第一计量值、与多个ADS-C报文相关联的多个第二计量值和与多个ACARS报文相关联的多个第三计量值进行拟合，以得到第一拟合曲线、第二拟合曲线和第三拟合曲线。装置300可以进一步可任选地包括显示模块，其用于显示第一拟合曲线、第二拟合曲线和第三拟合曲线、检测结果、和/或故障报告。

图4解说了根据本发明的一个实施例的支持空地链路检测的装置400的框图。装置400可包括处理器420、存储器425、软件430、以及收发机435。应当注意，装置400还可包括其他未示出的组件。上述组件可经由一条或多条总线(例如，总线410)处于电子通信。处理器420可包括智能硬件设备(例如，通用处理器、数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑组件、分立的硬件组件、或者其任何组合)。在一些情形中，处理器420可被配置成使用存储器控制器来操作存储器阵列。在其他情形中，存储器控制器可被集成到处理器420中。处理器420可被配置成执行存储器中所储存的计算机程序以执行各种功能(例如，支持空地链路检测的各功能或任务)。存储器425可包括计算机可读介质，包括但不限于随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。存储器425可存储包括指令的计算机可读、计算机可执行软件430，这些指令在被执行时使得处理器执行本文中描述的各种功能。软件430可包括用于实现本公开的各方面的代码，包括用于支持空地链路检测的代码。收发机435可与飞机100和北斗卫星110进行通信(例如，从北斗卫星110接收北斗短报文、从飞机100接收ADS-C报文和/或从飞机100接收ACARS报文)。

尽管目前为止已经参考附图描述了本发明的各方面，但是上述方法、系统和设备仅是示例，并且本发明的范围不限于这些方面，而是仅由所附权利要求及其等同物来限定。各种组件可被省略或者也可被等同组件替代。另外，也可以在与本发明中描述的顺序不同的顺序实现所述步骤。此外，可以按各种方式组合各种组件。也重要的是，随着技术的发展，所描述的组件中的许多组件可被之后出现的等同组件所替代。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中所定义的普适原理可被应用于其他变形而不会脱离本公开的范围。由此，本公开并非被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最广范围。