集成式飞行记录设备及方法与流程

本公开涉及集成式飞行记录设备及方法。
背景技术：
：当前飞行器(例如，民用飞机)一般配备有数据记录器，用于记录交通工具的状态、设备的状况、驾驶舱语音等等。最初的记录器是分离式架构，一般由飞行数据记录器(fdr)、驾驶舱语音记录器(cvr)、独立电源等组成，即飞行数据记录器和驾驶舱语音记录器作为两个独立的装置安装于交通工具上。然而，随着航空科学技术的发展，航空相关规章、条令不断更新，记录设备也相应增加：快速存取记录器(qar)、无线快速存取记录器(wqar)、快速获取驾驶舱语音记录器(qacvr)等陆续被加装到飞行器上，来作为fdr、cvr的备份。然而，添加wqar和qacvr设备使得飞行器重量不断增加。目前的系统仅可以实现飞行数据和报文的集成，对于驾驶舱语音数据、图像、视频数据等，均需额外增加设备，这会不断加大飞行器的重量。同时，客户(例如，航空公司等)缺乏更改记录器配置的手段，不能按需配置记录器来记录所需数据。本公开针对但不限于上述诸多因素进行了改进。技术实现要素：为此，本公开提出了一种集成式飞行记录设备及方法，其通过数据采集、数据处理、提供飞行状态信息以及客户配置来完成数据记录系统的集成，不仅增加了记录参数的数量，提高了采样频率，实现了灵活性的客户配置，而且促进了飞行器整个记录系统的数据传输快速化、高效化和集成化。根据本公开的第一方面，提供了一种集成式飞行记录设备，包括：数据采集装置，所述数据采集装置被配置成通过数据采集通道连接到飞行器以基于客户配置来采集所需数据，其中所需数据包括飞行状态数据、驾驶舱语音、图像和/或视频数据、数字数据中的至少一者；数据存储装置，所述数据存储装置被配置成存储由所述数据采集装置采集的所需数据；数据处理装置，所述数据处理装置被配置成基于所述客户配置来：接收由所述数据采集装置采集的所需数据；根据所采集的所需数据的属性进行分类，所采集的所需数据的属性至少包括飞行状态数据、驾驶舱语音、图像和/或视频数据、数字数据；将经分类的所需数据传送到所述数据存储装置以供按照分类来分开存储；数据传输装置，所述数据传输装置被配置成将所存储的数据按需传输到地面服务器；以及电源适配器，用于为所述数据采集装置、所述数据存储装置、所述数据处理装置以及所述数据传输装置供电。根据一实施例，所述数据采集通道包括以下中的至少一者：用于飞行器状态信息的采集通道，包括至少一个第一arinc429通道、模拟信号通道、离散信号通道；用于驾驶舱语音数据的采集通道，包括4路第二arinc429通道，用于采集驾驶舱内主驾驶、副驾驶、观察员、和/或区域麦克风中的至少一者的语音；用于图像和/或视频数据的采集通道，包括arinc818通道；和/或用于数字数据的采集通道，其中所采集的数字数据还能被存储在备份存储卡中。根据又一实施例，所述arinc818通道用于采集飞行器的多个图像和/或视频数据，包括飞行器起落架、机头、垂尾、机翼、驾驶舱、客舱、后货舱至少一者或多者的图像和/或视频数据。根据又一实施例，所采集的图像和/或视频数据被用于监控飞行器起飞、爬升、巡航、进近以及降落，并且还被用于传输至驾驶舱显示器以根据驾驶员的选择实时展现飞行器的内部和外部状况。根据又一实施例，所述数据采集装置还包括用于接收客户配置的第三arinc429通道。根据又一实施例，所述客户配置包括以下各项中的至少一者：记录参数的客户配置、acars报文的客户配置、数据下传方式的客户配置，其中所述记录参数的客户配置包括：对记录参数的增加、删除或修改；对记录参数的格式、频率的配置；所述acars报文的客户配置包括：对acars报文内容的增加、删除或修改；对报文参数的名称、捕获逻辑和刷新频率的配置；以及所述数据下传方式的客户配置包括有线下传和无线下传。根据又一实施例，所述按需传输包括传输飞行状态数据、驾驶舱语音数据、图像和/或视频数据以及acars报文中的至少一者，其中所述飞行状态数据包括飞行器黑匣子所记录的所有数据以及通过客户配置而增加的记录参数。根据又一实施例，所述按需传输是在以下状况下执行的：(a)飞行器在地面上并采取停车制动且左右两侧滑油压力均小于或等于预定阈值，或者(b)接收到所述地面服务器的传输指令。根据又一实施例，所述acars报文信息能通过数据链系统实时下传或者通过机载打印机打印acars报文。根据又一实施例，所述集成式飞行记录设备还包括容纳所述电源适配器、所述数据采集装置、所述数据存储装置、所述数据处理装置以及所述数据传输装置的外壳，其中所述外壳上具有用于将来自飞行器的28vdc电源连接至所述电源适配器的接口、连接至所述数据传输装置的usb接口以及供电开关。根据又一实施例，所述外壳上还具有电源指示灯、设备工作指示灯、设备故障指示灯、数据传输指示灯、和/或数据传输启停按钮。根据本公开的第二方面，提供了一种飞行器，包括如本公开的第一方面所述的集成式飞行记录设备。根据本公开的第三方面，提供了一种由根据本公开的第一方面所述的集成式飞行记录设备执行的方法，包括：采集所需数据；处理并存储所采集的数据；以及将所存储的数据按需传输到地面服务器。各方面一般包括如基本上在本文参照附图所描述并且如通过附图所解说的方法、装备、系统、计算机程序产品和处理系统。前述内容已较宽泛地勾勒出根据本公开的示例的特征和技术优势以使下面的详细描述可以被更好地理解。附加的特征和优势将在此后描述。所公开的概念和具体示例可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。此类等效构造并不背离所附权利要求书的范围。本文所公开的概念的特性在其组织和操作方法两方面以及相关联的优势将因结合附图来考虑以下描述而被更好地理解。每一附图是出于解说和描述目的来提供的，且并不定义对权利要求的限定。附图说明为了能详细理解本公开的以上陈述的特征所用的方式，可参照各方面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解说。然而应该注意，附图仅解说了本公开的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为本描述可允许有其他等同有效的方面。不同附图中的相同附图标记可标识相同或相似的元素。图1是根据本公开的一实施例的示例性集成式飞行记录设备的示意性框图；图2和3分别是根据本公开的一实施例的示例性集成式飞行记录设备的总体示意图和外壳前面板的示意图；以及图4是根据本公开的一实施例的示例性数据采集装置的示意图；图5是根据本公开的一实施例的由示例性集成式飞行记录设备执行的示例方法的流程图。具体实施方式以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有的配置。本详细描述包括具体细节以提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。下面参考图1，其示出了根据本公开的一实施例的示例性集成式飞行记录设备100的示意性框图。如图1所示，集成式飞行记录设备100可包括数据采集装置105、数据存储装置110、数据处理装置115、数据传输装置120以及电源适配器125。本领域技术人员可以明白，图1只示出了集成式飞行记录设备100可包括的组件的示例。例如，集成式飞行记录设备100还可包括任何其他合适的组件(例如用于散热的散热装置等等)且上述装置中的任何两个或更多个可以合并成单个装置。在本公开的一实施例中，数据采集装置105可被配置成通过数据采集通道连接到飞行器的各个数据产生系统或数据集中器以基于客户配置来采集所需数据。在该实施例中，飞行器的各个数据产生系统可诸如至少包括飞行器的航电系统(其可产生飞行状态数据、驾驶舱语音、图像和/或视频数据、数字数据/模拟数据等)、通信系统(其可产生驾驶舱语音数据等)、飞控系统、机翼除冰系统、惰化系统、发电机系统，等等。在一些实施例中，飞行器的各个数据产生系统所产生的数据由数据集中器来集中收集，并且数据采集装置105可从该数据集中器采集这些数据，而非从各个数据产生系统来采集数据。在一实施例中，所需数据可包括飞行状态数据、驾驶舱语音、图像和/或视频数据、数字数据/模拟数据中的至少三者。例如，数据采集装置105可具备采集arinc429总线上的数据的能力，并且所采集的数据至少包括机上飞行数据记录器、驾驶舱音频记录器、驾驶舱图像、视频、报文数据等等。参考图4，其示出了根据本公开的一实施例的示例性数据采集装置的示意图。从图4所示的实施例中可以看到，数据采集通道可包括以下中的至少三者：1.用于飞行器状态信息的采集通道，包括至少一个第一arinc429通道、模拟信号通道、离散信号通道，例如60路arinc429通道，16路模拟信号通道，24路离散信号通道；2.用于驾驶舱语音数据的采集通道，包括4路第二arinc429通道，分别用于采集驾驶舱内主驾驶、副驾驶、观察员、和区域麦克风的音频数据；3.用于图像和/或视频数据的采集通道，包括arinc818通道，例如8路arinc818通道；和/或4.用于数字数据/模拟数据的采集通道，例如1路数字通道，其中所采集的数据还能被存储在备份存储卡中。继续该实施例，所述arinc818通道用于采集飞行器的多个图像和/或视频数据，包括飞行器起落架、机头、垂尾、机翼、驾驶舱、客舱、后货舱至少一者或多者的图像和/或视频数据。在这一实施例中，所采集的图像和/或视频数据可被用于监控飞行器起飞、爬升、巡航、进近以及降落，并且还被用于传输至驾驶舱显示器以根据驾驶员的选择实时展现飞行器的内部和外部状况。在本公开的进一步实施例中，数据传输装置110还被配置成将所存储的图像和/或视频数据传送到视频处理系统计算机以供验证所存储的图像和/或视频数据是否正确。在该实施例中，视频处理系统计算机可以将它通过其他方式接收到的图像和/或视频数据(例如，从各个数据产生系统采集、从数据集中器采集，等等)与数据传输装置110所传送的图像和/或视频数据进行比较，以确定集成式飞行记录设备100所存储的图像和/或视频数据是否正确。在本公开的又一实施例中，为了实现客户的自动化配置，数据采集通道还可包括预留的第三arinc429通道(例如，24路arinc429通道)，以用于接收客户配置。在该实施例中，通过第三arinc429通道接收到的客户化配置可至少包括记录参数的客户配置、acars报文的客户配置、数据下传方式的客户配置中的至少一者。根据该实施例，所述记录参数的客户配置可包括对记录参数的增加、删除或修改，对记录参数的格式、频率的配置，数据采集通道的增减；所述acars报文的客户配置可包括对acars报文内容的增加、删除或修改，对报文参数的名称、捕获逻辑和刷新频率的配置；并且所述数据下传方式的客户配置包括有线下传和无线下传。在一示例中，有线下传包括但不限于使用usb接口下传；无线下传包括但不限于使用2/3/4g或5g下传、客户化开启或关闭下传操作。继续参考图1，数据存储装置110可被配置成按照特定规则存储由数据采集装置105采集的所需数据。所述特定规则是针对不同数据的存储规则，例如它可包括：对于飞行状态数据，将不同的数据根据频率精度差异错落地记录在不同的周期和特定的位，并按照该规则存储；对于图像和/或视频数据，图像或视频帧中的每一像素包括来自rgb三通道中的每一通道的数据特征，并且不同通道的数据特征是分开存储在所述数据存储装置中的；等等。在该实施例中，可以按n秒为一个周期，每秒包含m个位，将不同的数据根据频率精度差异错落地记录在不同的周期和特定的位，并按照该规则存储飞行状态数据。例如，n可以是1、2、3、4，等等，而m可以是64，128，256，…，1024个字，且每个字可包含12位。在进一步的实施例中，对于不同数据给予不同的频率精度(即，n的值)，例如对于集成式备用仪表俯仰角度而言n＝1；对于左油门杆指令而言n＝2；诸如此类。本领域技术人员可以明白，对于n、m的取值可以是任何合适的值，只要它们符合监管规则或客户指定的规则即可。这些特定规则可以是预定的或可由客户配置的。数据处理装置115可被配置成基于客户配置和上述特定规则来接收由数据采集装置105采集的所需数据，根据所采集的所需数据的属性进行分类，以及将经分类的所需数据传送到数据存储装置110以供按照分类和上述特定规则来分开存储；并且数据传输装置120可被配置成将所存储的数据按需传输到地面服务器。在一实施例中，所采集的所需数据的属性包括飞行状态数据、驾驶舱语音、图像和/或视频数据、数字数据/模拟数据。此外，电源适配器125可以用于为数据采集装置105、数据存储装置110、数据处理装置115以及数据传输装置120供电。在本公开的一实施例中，通过数据采集装置105、数据存储装置110、以及数据处理装置115，集成式飞行记录设备100能够根据预定义或客户配置的记录参数列表及格式来连续地采集并存储数据，并根据所定义的逻辑来产生acars报文。例如，集成式飞行记录设备100能以至少1024字/秒的速率来记录(即存储)数据，并且记录(即存储)至少3000小时的数据。这些预定义或客户配置的参数符合中国民航局91部和121部飞行数据记录的要求。如下所示，表1示出了本发明的一实施例中记录的一些示例性参数。序号参数名称测量范围1时间24小时2起落架手柄位置离散量3襟翼位置离散量4驾驶员输入全程5区域麦克风全程表1继续参考图1，在本公开的一实施例中，数据传输装置120可被配置成传输飞行状态数据、驾驶舱语音数据、图像和/或视频数据以及acars报文中的至少一者。在该实施例中，所述飞行状态数据包括飞行器黑匣子所记录的所有数据以及通过客户配置而增加的记录参数，其中飞行器黑匣子所记录的所有数据一般而言是根据规章要求所预定的记录参数而记录并存储的，比如时间、起落架手柄位置、襟翼位置、驾驶员输入等。在本公开的又一实施例中，飞行状态数据、驾驶舱语音数据、图像和/或视频数据等是至少3000小时的数据。进一步根据该实施例，数据传输装置120所执行的按需传输是在以下状况下执行的：(a)飞行器在地面上并采取停车制动且左右两侧滑油压力均小于或等于预定阈值(诸如15psl)，或者(b)接收到所述地面服务器的传输指令。例如，在上述条件之一得到满足之后，数据传输装置120可与地面服务器建立通信(例如无线通信，通过usb接口，等等)，并将数据下传至地面服务器。在又一实施例中，所述acars报文信息下传方式可包括两种：通过数据链系统(甚高频/卫星通信等)实时下传；通过机载打印机打印acars报文。此外，控制acars报文下传的方式可包括如下两种：通过驾驶舱人机接口控制显示acars报文；通过地面服务器的上行指令实时传输至该系统以触发报文。在本公开的一实施例中，集成式飞行记录设备100还包括容纳其所包括的各装置(诸如数据采集装置105、数据存储装置110、数据处理装置115、数据传输装置120以及电源适配器125)的外壳。如图2所示，其示出了根据本公开的一实施例的示例性集成式飞行记录设备的总体示意图。从图3可以看出，示例性集成式飞行记录设备可包括外壳。在本公开的又一实施例中，该外壳上可具有用于将来自飞行器的28vdc电源连接至电源适配器125的接口、连接至数据传输装置110的usb接口以及供电开关，等等(为简明起见，图2中未示出)。在本公开的又一实施例中，所述外壳上还可具有各种指示灯和功能按钮，诸如电源指示灯、设备工作指示灯、设备故障指示灯、数据传输指示灯、和/或数据传输启停按钮。结合图3，其示出了根据本公开的一实施例的示例性集成式飞行记录设备的外壳前面板的示意图。在该实施例中，与集成式飞行记录设备相关联的各种控制功能和指示功能可被集成在前面板上。例如，可以看到，该前面板上可任选地具有耳机插孔2、用于开启和/或关闭数据传输的数据传输启停按钮3、用于指示集成式飞行记录设备的状态的指示灯4(包括电源指示灯、无线(数据传输)指示灯、工作指示灯、故障指示灯)、用于开启和/或关闭集成式飞行记录设备的开关5、和/或诸如usb接口或线缆接口等数据传输接口6，等等。本领域技术人员可以明白，图3仅仅示出了集成式飞行记录设备可提供的各功能的示例。因此，可以不提供其中的一些功能(例如，耳机插孔2、usb数据传输接口6，等等)或者提供各种其他合适的功能(例如测试指示灯)。接下来参考图5，其示出了根据本公开的一实施例的由示例性集成式飞行记录设备执行的示例方法500的流程图。如图5所示，方法500可包括在框510，采集所需数据。例如，结合图1-2，方法500可经由数据采集装置105通过数据采集通道基于客户配置来采集所需数据。接着，在框520，方法500可包括处理并存储所采集的数据。例如，结合图1-2，数据处理装置115可从数据采集装置105接收所采集的数据并对其进行分类等处理，随后将经处理的数据存储到数据存储装置110。随后，方法500可包括在框530将所存储的数据按需传输到地面服务器。例如，结合图1-2，数据传输装置120可在飞行器着陆之后的适当状态下，将所存储的数据传送到地面服务器，所述适当状态可包括：飞行器在地面上，采用停车制动以及左右两侧滑油压力均小于或等于15psl；或者接收到来自地面服务器的指令。当然，本公开还涉及采用以上各实施例中描述的集成式飞行记录设备的飞行器，诸如民用飞机。如上所述，本公开的技术方案的有益效果可包括：(1)将现有记录系统设备或功能(快速转录记录器/无线快速转录记录器/报文)，以及即将添加的功能(快速获取驾驶舱语音记录器/图像视频)等，分模块集成于一套设备系统上，解决了机上空间占用问题，大大减少了飞行器的重量；(2)定义了每个模块数据传输的接口及通道，预留空闲接口，实现客户的自动化配置，更加灵活；(3)数据传输端口在保留原有线缆的基础上，增添5g端口，加快数据传输速率；(4)在适当条件下进行数据传输，使数据的下传更加精准有序；(5)可自动适配arinc664与arinc429等通信协议，实现机上不同数据基准之间数据的传输。该系统解决了飞行器上多个功能对应多套设备或软件的现状，避免了新增一项功能加装一个新设备的问题，不仅增加了记录参数数量，实现了灵活性的客户化配置，而且为飞行器整个记录系统的数据传输快速化、高效化、集成化发展提供了思路。本领域技术人员可以明白，尽管本公开中使用了arinc429、arinc818等具体的通信协议来描述各实施例，也可以使用任何其他合适的通信协议。例如，在本公开的又一实施例中，本公开的集成式飞行记录设备还可包括arinc664与arinc429之间通信协议的转换模块，用于实现机上不同数据基准之间数据的传输。这使得本公开的集成式飞行记录设备能适用于使用各种不同协议的飞行器。此外，本领域技术人员可以明白，尽管本公开具体结合飞行器的具体示例描述了本公开的方法、试验平台和系统，这些方法、平台和系统也可应用于需要集成试验的任何其他合适领域，诸如船舶、车辆等等。以上具体实施方式包括对附图的引用，附图形成具体实施方式的部分。附图通过说明来示出可实践的特定实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。此类示例可以包括除所示或所述的那些元件以外的元件。然而，还构想了包括所示或所述元件的示例。此外，还构想出的是使用所示或所述的那些元件的任何组合或排列的示例，或参照本文中示出或描述的特定示例(或其一个或多个方面)，或参照本文中示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。在所附权利要求书中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，在权利要求中除此类术语之后列举的那些元件之外的元件的系统、设备、制品或过程仍被视为落在那项权利要求的范围内。此外，在所附权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标记，并且不旨在表明对它们的对象的数字顺序。另外，本说明书中所解说的各操作的次序是示例性的。在替换实施例中，各操作可以按与附图所示的不同次序执行，且各操作可以合并成单个操作或拆分成更多操作。以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。例如，可结合其他实施例来使用以上描述的示例(或者其一个或多个方面)。可诸如由本领域普通技术人员在审阅以上描述之后来使用其他实施例。摘要允许读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上具体实施方式中，各种特征可以共同成组以使本公开流畅。然而，权利要求可以不陈述本文中公开的每一特征，因为实施例可以表征所述特征的子集。此外，实施例可以包括比特定示例中公开的特征更少的特征。因此，所附权利要求书由此被结合到具体实施方式中，一项权利要求作为单独的实施例而独立存在。本文中公开的实施例的范围应当参照所附权利要求书以及此类权利要求所赋予权利的等价方案的完整范围来确定。当前第1页12