(57)【要約】航空機からデータを送信するシステム及び方法は、航空機データを取得し、航空機データをラジオ周波数通信信号を介し、航空機から離れた位置にラジオ周波数通信信号を放射する航空機の表面に送信するＰＣカードを有する。
2008514117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機からデータを送信するシステムであって、
航空機コンポーネントと、
前記航空機コンポーネントから航空機データを取得するため前記航空機コンポーネントに接続され、前記航空機データをラジオ周波数通信信号を介して、前記航空機から離れた位置に前記ラジオ周波数通信信号を放射する前記航空機の表面に送信するラジオ送信機を有するＰＣカードと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記航空機コンポーネントは、フライトデータを記録するデータ取得ユニットを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ラジオ周波数通信信号は、スプレッドスペクトル通信信号から構成される、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記ＰＣカードは、ＰＣＭＣＩＡフォームファクタを有するＰＣカード本体を有する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記航空機データは、フライトパフォーマンスデータを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着、乗客トランザクション又は航空警察官からのデータの１つに関するデータを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
航空機からデータを送信する方法であって、
航空機データを取得するステップと、
前記航空機データをラジオ周波数通信信号を介して、前記航空機から離れた位置に前記ラジオ周波数通信信号を放射する前記航空機の表面に送信するステップと、
を有する方法。
【請求項８】
前記航空機データをスプレッドスペクトル通信信号を介し送信するステップをさらに有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着、乗客トランザクション又は航空警察官からのデータの１つに関するデータを有する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記航空機のフライトパフォーマンスに関するデータ取得ユニットからデータを収集するステップをさらに有する、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、通信システムに関し、より詳細には、本発明は、航空機からデータを送信するシステム及び方法に関する。
［発明の背景］
当業者によってＤＦＤＡＵとしても知られているデータ取得ユニット又はＤＡＵ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）は、多数のオンボード航空機システムから信号を受信する。ＤＡＣは、このデータをＦＯＱＡ（Ｆｌｉｇｈｔ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｓｓｕｒａｎｃｅ）データとして処理し、それは各種従来技術によって航空機から復元される。例えば、ＰＣＭＣＩＡカードは、ＤＡＵの補助ＰＣＭＣＩＡスロットに接続され、データをカードのフラッシュメモリに記録する。データがフラッシュメモリに収集されると、航空会社のオペレータは手動によりＰＣＭＣＩＡカードを新たなカードと交換し、航空機データを古いカードのフラッシュメモリから抽出する。
【０００２】
この航空機データを収集する他の従来技術は、しばしばコストのかかる航空機の変更を必要とする無線システムを含む。例えば、地上データリンクユニットなど、データを記録するための独立したユニットが要求され、追加的な航空機アンテナが機体に搭載されねばならない。しばしば、航空機の配線変更が行われる。これらの地上データリンクユニットは、データプロセッサ、データ収集回路、無線ＬＡＮラジオ、パワーアンプ及び外部の機体アンテナを必要とする。複数のライン受信ユニットがまた、しばしば航空機オペレータによって行われる重要な投資に加えて要求される。
【０００３】
航空機において使用されてきた地上データリンクシステムの具体例は、その開示の全体が参照することによりここに含まれる同一出願人による米国特許第６，０４７，１６５号、第６，１０４，９１４号、第６，１０８，５２３号、第６，１４８，１７９号、第６，１５４，６３６号、第６，１５４，６３７号、第６，１６０，９９８号、第６，１６３，６８１号、第６，１６７，２３８号、第６，１６７，２３９号、第６，１７３，１５９号、第６，３０８，０４４号、第６，３０８，０４５号、第６，３５３，７３４号、第６，５２２，８６７号及び第６，７４５，０１０号に開示されている。
【０００４】
しかしながら、地上データリンクユニットを利用したり、又はフラッシュメモリＰＣＭＣＩＡカードを手動により交換するのではなく、ＤＡＵなどの航空機コンポーネントからＦＯＱＡデータや他の航空機データをあまり複雑でなくコストのかからないシステムにより抽出することが望ましい。
［発明の概要］
本発明は、ストレージメモリ、制御ロジック回路、プロセッサ及び航空機データをラジオ周波数信号を介し伝送するラジオ送受信機を含む着脱可能なＰＣカードにおけるターンキー（ｔｕｒｎ−ｋｅｙ）手段を効果的に提供する。本発明の一特徴では、航空機の表面がラジオ周波数信号を受信し、当該ラジオ周波数信号を、ローカルエリアネットワークのアクセスポイントなどの航空機から離れた場所に放射する。送信機は、好ましくは、航空機データが周波数ホッピングスプレッドスペクトル通信信号やダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号などのスプレッドスペクトル通信信号を介し送信される８０２．１１規格に従って動作する。
【０００５】
データは、リアルタイムによる航空機システムの健全性及び状態を示すＣＭＤＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｕｎｉｔ）に伝送可能である。当該データは、ＤＡＵからのＦＯＱＡデータ、航空機エンジンデータ、フライト中のエンターテイメントデータ、又は航空機コンテンツ、乗客データ、航空機の出発及び到着、乗客トランザクション若しくは航空警察官に関する航空機データなど、フライトパフォーマンスデータとすることができる。ＰＣカードは、好ましくは、タイプＩＩＩ  ＰＣＭＣＩＡカードなど所望の形式のファクタによりＰＣＭＣＩＡカードとして構成される。
【０００６】
本発明の一特徴では、ＰＣカードは、ＤＡＵなどの航空機コンポーネントと接続するよう構成されるＰＣカードインタフェースを有する。メモリは、航空機コンポーネントから受信した航空機データを格納する。ラジオ送信機は、メモリから航空機データを受信し、ラジオ周波数信号を介し航空機データを送信する。プロセッサは、メモリからラジオ送信機にデータを読み出して転送するため、ＰＣカードインタフェース、メモリ及びラジオ送信機に動作可能に接続される。ロジック回路は、航空機コンポーネントからメモリへのデータのダウンロードと、メモリからラジオ送信機へのデータの読み出し及び転送を、プロセッサと航空機コンポーネントとの間のコンフリクトなしに制御するため、メモリ、プロセッサ及びＰＣカードインタフェースと動作する。
【０００７】
本発明の一特徴では、ロジック回路は、フィールドプログラマブルゲートアレイを有する。ＰＣカード本体は、好ましくは、ＰＣＭＣＩＡフォームファクタを有する。送信機は、好ましくは、周波数ホッピング又はダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号とすることが可能なスプレッドスペクトル通信信号を介し航空機データを送信するスプレッドスペクトル送信機を有する。ＰＣカードはまた、オンボード処理のためデータを受信する送受信機の一部としての受信機を有することが可能である。このタイプの受信データは、送信されるべき航空機データのパワーリミット、周波数又はタイプの１つを指定するためのデータを少なくとも有することが可能である。
［好適実施例の詳細な説明］
本発明が、本発明の好適実施例を示す添付した図面を参照して以降においてより十分に説明される。本発明は、しかしながら、多数の各種形式により実現されてもよく、ここに与えられる実施例に限定されるものとして解釈されるべきものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が完全なものであり、当業者に本発明の範囲を十分伝えるように提供される。同様の数字は、全体を通じて同様の要素を表し、プライム「’」表記は他の実施例における同様の要素を示すのに利用される。
【０００８】
本発明は、自動的にかつ手動による介入なく、ＦＯＱＡ（Ｆｌｉｇｈｔ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｓｓｕｒａｎｃｅ）又は他の航空機データがＤＡＵ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）などの航空機コンポーネントからＰＣカードに、航空会社オペレータが多数の従来システムと同様にＦＯＱＡデータを取得するためＰＣカードを手動により交換することを要求することなく、抽出されることを可能にする。本発明はまた、航空機データを記録するための独立したユニット、機体に搭載された外部航空機アンテナ及び航空機配線の変更を利用することを含むコストのかかる航空機の改良を通常必要とする従来技術による無線システムに対して効果的である。
【０００９】
本発明は、ＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）に従って動作可能なＰＣカードなどの単一のＰＣカードを使用する。本発明は、機体表面とラジオ周波数通信信号のパッシブ放射接続を利用し、機体表面は、それのアンテナから信号を放射したＰＣカードから受信したラジオ周波数通信信号を放射、すなわち、再放射し、機体に搭載された追加的な外部の航空機アンテナを追加することを不要にする。
【００１０】
従来技術によるシステムは、上述した同一出願人による参照することによりここに含まれるべき特許に開示された地上データリンクシステムなどの統合システム又はフラッシュメモリＰＣＭＣＩＡカードの利用を含む。これらの特許に開示される地上データリンクシステムは、ときには複数のＬＲＵ（Ｌｏｃａｌ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｕｎｉｔ）と、中央処理ユニット、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ラジオ、パワーアンプ及び外部機体アンテナを有するデータ収集ユニットとを必要とする。
【００１１】
上述した参照することにより含まれる特許に開示されるような地上データリンクユニットは、ＡＲＩＮＣ７６３により動作し、典型的には、ＡＲＩＮＣ４２９リンクを用いた任意的な補助出力を介し、ＤＡＵ（ＤＦＤＡＵとしても知られる）に接続される。
【００１２】
ＤＡＵシステムは、典型的には、ＡＲＩＮＣ７１７リンクによりＤＦＤＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）に接続される必須部分又はセグメントのための独立した中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含む。ＤＡＵは、航空機エンジン、フラップ（ｆｌａｐ）、エレクトロニクス及び多数の他の航空機システム、ときには大型商業用航空機では２，０００もの各種システムからセンサ情報を受信する。ＤＡＵの任意的部分は、典型的には、独立したＣＰＵと、ＰＣＭＣＩＡスロットとして構成される任意的／補助的出力を有する。外部の機体アンテナ、地上データリンクユニット又は同様のデバイスを利用した従来技術による複数ＬＡＲＵアプローチは、典型的には、高価な機器の取得及び航空機の変更を必要とした。これは、しばしばシステムを動作状態にするため、航空機が休止されることを要求した。またときには、ＦＡＡ認証が要求され、設置前後に時間がかかっていた。
【００１３】
従来システムはＤＡＵに接続される標準的なＰＣＭＣＩＡタイプＩＩメモリカードを有するが、当該カードは依然として、データ抽出のため手動により除去される必要があった。他の従来技術によるシステムは、光／磁気媒体を有する高速アクセスレコーダを利用し、データ抽出のため除去される必要があった。
【００１４】
本発明は、航空機オペレータが、このような抽出のコストを最小限にしながら、航空機からＦＯＱＡデータなどの航空機データを抽出することを可能にする。
【００１５】
本発明は、フラッシュストレージメモリ回路、制御ロジック回路、プロセッサ、ワイドローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ラジオドライバ、及び航空機データを送信し、オンボード処理用のデータを受信する完全な８０２．１１ＷＬＡＮ送受信機を備えたＰＣＭＣＩＡカードなどの着脱可能なＰＣカードを利用する。ＰＣカードの利用は、システムが設置される間、航空機が休止されることを要求することなく、航空機オペレータに対するコストを低減する。本発明によると、航空機表面と機体がパッシブラジエータとして機能して、航空機からのデータを送受信するため、外部アンテナは必要でない。これは、航空機からの送信を最適化し、内部の航空機マルチパス減衰を低減する。
【００１６】
図１は、従来技術によるＤＡＵ２０と、補助ＡＲＩＮＣ４２９リンクとインタフェースをとるＤＡＵの任意的なＰＣＭＣＩＡコネクタ２４として構成されるＰＣカードとを示す。この従来技術によるＰＣＭＣＩＡメモリカード２２は、典型的には、タイプＩＩメモリカードであり、フラッシュメモリ２６に接続されるＡＴＡフラッシュカードコントローラ２５とレギュレータ回路２８とを有する。ＡＴＡ規格は、ＰＣカード上の好適なＩＤＥ装置インタフェースのためのＡＴアタッチメントである。ＤＡＵ２０上のＰＣＭＣＩＡコネクタ２４は、図１に示されるようなＰＣＭＣＩＡタイプＩＩメモリカードに接続される６８ピンコネクタとして構成される。メモリカードは、典型的には、約２５６メガバイトのストレージと約５ｍｍの薄さを有する。図１はまた、ＤＡＵから抽出され、ＡＴＡフラッシュカードコントローラ２５に入力可能な各種機能及びデータを示す。図１はまた、ＡＴＡフラッシュカードコントローラ２５からフラッシュメモリ２６への各接続を示す。以下の表は、ピンアウトとピン識別を示す。
【００１７】
【表１】
2008514117.tif 000003
図２は、ＦＯＱＡデータを含む航空機データを送信し、オンボード処理のためのデータを受信する無線送受信機を有する本発明のＰＣカード３０のブロック図である。送受信機３２は、各自の送信機セクション３２ａ及び受信機セクション３２ｂを有する。図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、本発明のＰＣカード３０の１つのフォームファクタを示す。ＰＣカードは、本発明のＰＣカードに使用される送受信機、コントローラ（又はプロセッサ）、ロジック回路及び追加的な回路を保持するのに十分な大きさと約１０．５ｍｍの薄さのＰＣＭＣＩＡタイプＩＩＩメモリカードとして構成される本体３０ａを有する。
【００１８】
図２に示されるように、本発明のＰＣカード３０は、ＰＣカード１６Ｉ／Ｆインタフェース回路３４を有する。ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）回路３６は、ＣＦソケット３８、ＡＴＡ５１２メガバイトコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ４０及びインタフェース回路３４とインタフェースをとるためのロジック回路として機能する。本発明のＰＣカード３０は、デベロップメントヘッダ回路（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｈｅａｄｅｒ  ｃｉｒｃｕｉｔ）４４を介しＦＰＧＡ３６と、他のデベロップメントヘッダ回路４６を介しラジオソケット回路を媒介しワイヤレスローカルエリアネットワークラジオ送受信機３２とインタフェースをとる中央処理ユニット又はプロセッサ４２を有する。
【００１９】
通信回路５０であるＣｏ１／Ｃ０２は、中央処理ユニット４２とＦＰＧＡ３６との間のデベロップメントヘッダインタフェース４４を介しＰＣカードインタフェース３４とデータ／通信バスとの間のインタフェースをとる。監視回路５２は、ロジック回路としてＦＰＧＡ３６と動作可能であり、航空機コンポーネントからメモリへのデータのダウンロードと、メモリからラジオ送受信機３２のラジオ送信機セクション３２ａへの航空機データの読み出し及び転送とを、プロセッサと航空機コンポーネントとの間のコンフリクトなしに制御するため、ＰＣカードの動作とそれのＤＡＵ２０とのインタフェースとをモニタする。監視回路５２とＦＰＧＡ３６とは、ＰＣカードにおけるＣＰＵ４２の切断を許可し、ＤＡＵ２０のＣＰＵがＤＡＵからＰＣカード３０のＡＴＡ−５１２メガバイトコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ４０へのデータ抽出を制御することを可能にする。監視回路５２とＦＰＧＡ３６とは、ＣＰＵ４２がコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ２６から航空機データを読み出し、航空機データを送受信機３２に転送することを可能にする。ここで、送受信機の送信機セクション３２ａは、ラジオ周波数通信信号を航空機から離れた位置に再放射する航空機表面に、航空機データをラジオ周波数通信信号として無線送信する。
【００２０】
ＰＣカード３０は、約１又は２インチ長の小型リニア又は他のアンテナと送受信機との接続を可能にする２つのアンテナ接続ＲＰ−ＳＭＡ５４を有することが可能である。好ましくは、１つの非限定的な具体例として図示されたタイプＩＩＩ  ＰＣＭＣＩＡカードに設計上準拠したコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）アンテナが使用される。本発明では、ＰＣＭＣＩＡタイプＩＩＩフォームファクタに加えて、本発明では他のフォームファクタが利用可能であるということが理解されるべきである。送受信機３２はまた、航空機データのパワーリミット、周波数又はタイプの１つを規定するデータを受信するよう動作する受信機回路３２ｂを含む。
【００２１】
本発明の好適な特徴では、ＷＬＡＮワイヤレス送受信機３２は、周波数ホッピング又はダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号などのスプレッドスペクトル通信信号を介し航空機データを送信するよう動作可能である。好ましくは、送受信機３２は、ワイヤレスＬＡＮ技術の８０２．１１ファミリーの仕様に従って、また本発明の一特徴では、ワイヤレスＬＡＮに適用され、２．４ＧＨｚ帯において２及び１Ｍｂｐｓと５．５のフォールバックによる１１Ｍｂｐｓ送信を提供する８０２．１１（ｂ）の高レート又はＷｉ−Ｆｉ規格に従うラジオ周波数信号を介し航空機データを転送する。
【００２２】
好ましくは、ダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号のみが利用されるが、他の実施例では、周波数ホッピングスプレッドスペクトル通信システムが、変更されたチャープ及び同様のシステムを含む他のスプレッドスペクトルシステムと共に利用可能である。本発明はまた、イーサネット(登録商標)に互換した無線機能を可能にする。しかしながら、８０２．１１（ｂ）プロトコルに加えて、ダイレクトシーケンススプレッドスペクトル技術により利用される異なるタイプのＣＣＫ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｃｏｄｅ  Ｋｅｙｉｎｇ）を含む他の通信プロトコルや他の８０２．１１が利用可能であるということが理解されるべきである。システムは、データを暗号化することによるＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｐｒｉｖａｃｙ）と、ＷＥＰのセキュリティ機能を向上させるＷＰＡ（Ｗｉ−Ｆｉ  Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ）とを有することが可能である。システムは、ハッシュアルゴリズムを利用してキーをスクランブル化し、インテグリティチェッキング機能を利用するＴＫＩＰ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｋｅｙ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を介し改良されたデータ暗号化を有することが可能である。システムは、ＷＥＰと共に、コンピュータハードウェアに固有のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）アドレスへのアクセスを規制するＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を介しユーザ認証を有することが可能である。ＥＡＰは、認証されたネットワークユーザのみが航空機データを受信するローカルエリア又は他のネットワークにアクセスすることを保証するため、セキュア公開鍵暗号化システム上に構成することが可能である。本発明に対して、他のタイプの周波数シフトキーイング又は位相シフトキーイング方法が利用可能である。
【００２３】
図４は、ＤＡＵ２０に搭載された本発明のワイヤレスＰＣカード３０を備えた航空機６０を示す。ＰＣカード３０は、航空機の機体の表面６２にラジオ周波数通信信号を介し航空機データを送信し、当該機体表面６２は、航空機から離れた位置に無線周波数通信信号を放射する。図４に示される例では、当該信号は荷物サーバなどのサーバ６８と、航空機から受信した航空機データの処理を可能にするワイヤレスラップトップＰＣなどのプロセッサ７０とに接続する受信機として機能する複数のアクセスポイント６６を有するワイヤレスローカルエリアネットワークに送信される。例えば、航空機データは、どの荷物が航空機に格納されているかに関するデータとすることができる。この荷物データは、ＤＡＵ２０又は他の航空機コンポーネントに送信される。本発明のＰＣカード３０は、航空機データを抽出し、それをメモリ４０に格納する。ＣＰＵ４２は、ＰＣカードメモリ４０から航空機データを読み出し、当該航空機データを航空機の表面に航空機データを送信する送受信機３２に転送する。ラジオ周波数通信信号は、パッシブアンテナとしての航空機表面から、ローカルエリアネットワークのアクセスポイントとしての地上の受信機に再放射（又は放射）される。
【００２４】
本発明のＰＣカード３０はそれの送受信機３２の機能の一部として受信機３２ｂを有するため、何れのデータ部分が航空機コンポーネントから抽出及び送信されるべきか指定するための制御信号を含むデータがアップロードすることができる。また、本発明のＰＣカードは、例えば、タイプＩＩＩ  ＰＣＭＣＩＡフォームファクタなどの所望のフォームファクタを有しているため、ＰＣカードは、航空機エンジン、コックピット、カーゴコンパートメント又はメイン乗客座席エリアに配置可能なＰＣカードスロットを含む各種航空機コンポーネントの多のＰＣカードスロットに接続可能である。
【００２５】
図５は、各種航空機コンポーネントを示す。例えば、ＤＡＵ２０と第２航空機コンポーネント８０は共に、本発明のＰＣカード３０を受け付ける。何れの航空機コンポーネントを介し接続されるかに応じて、本発明のＰＣカードを利用して、データがＦＡＤＥＣ８２、ソフトウェアアップデート８４、航空警察官８６又はフライトエンターテイメントシステム８８から抽出することが可能である。国際線又は他の国内線に駐在される航空警察官８６から信号を受信することが可能であり、その後、ＡＤＵや他の航空機コンポーネントなどとインタフェースをとる本発明のＰＣカードを用いて地上に又はコックピットに直接送信することが可能である。航空機データはまた、航空機システムの健全性と状態をリアルタイムに示す中央メンテナンス表示ユニット又はＣＭＤＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｕｎｉｔ）９０に送信可能である。ＣＭＤＵ９０は、パイロットが健全性及び状態データをリアルタイムに閲覧することを可能にするため、コックピット９２に配置することが可能である。
【００２６】
航空機データはまた、ＦＡＤＥＣ８２に搭載されたＷＥＭＳモジュール９４から受信する航空機エンジンデータ又はフライトパフォーマンスデータを有することが可能である。ＷＥＭＳモジュールの具体例は、参照することによりその内容のすべてがここに含まれる、２００４年２月９日に出願された同一出願人による米国特許出願第１０／７７４，５７８号“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”に開示されている。また、航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着若しくは乗客トランザクションの少なくとも１つに関連することが可能である。航空機データはまた、参照することにより含まれる‘０１０特許に開示されるような携帯ユニットから受信することも可能である。必要に応じて、データはフライトデッキに送信可能である。
【００２７】
本発明のＰＣカード３０は、それがオンボード処理用のデータを受信する送受信機を有しているため、他の機能を有することが可能であるということが理解されるべきである。この受信データは、送信のパワー又は周波数を変更する命令とすることが可能である。また、各種音声、映像及びナビゲーションファイルがＰＣカードから、フライトエンターテイメントファイルサーバ又はＤＡＵなどの航空機コンポーネントに、その後に他の航空機システムにアップロード及び転送可能である。
【００２８】
本発明のＰＣカードはまた、例えば、上述された参照することにより含まれる‘６８１特許に開示されるものなど、航空機が地上にあるときには、より高い第１データレートにより航空機データを送信し、航空機が空港に近接して空中にあるときには、実質的により低い第２データレートにより航空機データを送信するよう動作可能である。また、上述した参照することにより含まれる’２３８特許に開示されるものなど、オンボードＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）によって決定される航空機の位置に基づき周波数が選択可能な複数のサブバンド周波数チャネルを介し送信することが可能である。フライト管理データはまた、アップロード可能である。本発明のＰＣカード３０は、参照することにより含まれる特許に開示されるような機能を含むことが可能である。
【００２９】
本発明のＰＣカード３０はまた、機体に搭載される外部アンテナを必要とすることなく、航空機から航空機データを無線送信するため効果的である。航空機表面はパッシブラジエータとして利用可能であるということがわかっている。この結果、オフサイト分析のため航空機データの復元に使用される労力と時間を低減することが可能である。実験結果により、本システム及び方法の効果が証明されている。
【００３０】
ラップトップコンピュータのＰＣカードスロットにおいて動作するＩＥＥＥ８０２．１１ｂワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を利用することによって、航空機表面を利用する実現可能性を示す実験が実行された。使用される航空機は、Ｃａｎａｄａｉｒ  ＣＬ−６０４リージョナルジェット航空機であった。このテストのためのラップトップは、気密室の外側にあるリア・イクイップメント・ベイ（ｒｅａｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｂａｙ）に配置された。それは、航空機の腹部のルーバー（ｌｏｕｖｅｒ）セットを介し外気に通気される。ラップトップは、テストの期間にそれ自体のバッテリーパワーにより実行するよう設定された。この事実の重要性は、航空機の電気システム（ＤＣ又はＲＦ）とラップトップコンピュータとが接続されていないということに留意するためである。ラップトップは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）測定のための安定したパケットストリームを提供するため、「ｐｉｎｇ」処理を連続的に実行するよう設定された。
【００３１】
このテストは、２つの部分から構成された。第１のテストは、航空機の中心から２０メートルの距離で行われた測定系列であった（図６）。これらの測定は、０度を航空機の機首の中心として、１５度離れて離間された。第２の測定セットは、航空機の表面への最も近いアプローチから２メートルの一様な距離で取得され、３メートル離れて離間された（図７）。
【００３２】
測定機器は、６メートルのケーブルを介し２．４ＧＨｚのテストアンテナに接続されるＡｇｉｌｅｎｔモデル８５６３ＥＣスペクトルアナライザを有していた。アンテナは、約２メートル長の非電導ポールに搭載された。この高さは、航空機表面の外側のバルジに、マルチパス及び他の意図しない再放射のローカルソースのレベル以上にそれを配置した。
【００３３】
最初の２０メートルのテストは、航空機から妥当な長さの距離にある間に、空港の利用可能なランプスペース内の放射の遠視野パターン（ｆａｒ  ｆｉｅｌｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）を確認するためのものであった。第２の２メートルのテストは、遠視野パターンに不均衡に寄与し、又はそれらを重要な貢献として反対に削除する点状又はライン状のラジエータの至近距離の遠視野を調べることを意図したものである。
【００３４】
図６は、２０メートルの放射フィールドテストについてＣＬ−６０４リージョナルジェットに重畳された極プロットであり、２０メートルのデータ収集作業に対するジオメトリを示す。航空機は全長が約２１メートルであり、全幅１９．５メートルである。従って、第１の測定は一般に、航空機表面へのアプローチの最近接点から２０メートル以上であった。
【００３５】
図７は、遠視野放射パターンを説明するための強力なポイントソースラジエータが存在したか判断するのに収集された転置されたデータポイントと至近距離遠視野測定値についてのＣＬ−６０４航空機の輪郭に対する矩形格子の重ね合わせを示す。これらの測定値は、第１テストに使用されたものと同一のデータ収集機器を使用した。各丸印は１つの測定ポイントを表している。
【００３６】
第１テスト（２０メートル）からのデータは、図８のグラフに以降において示されるように、極形式に表示及びプロットされた。角度サイズは、０度にある航空機の機首から始まるデータポイントの逐次的進行を表す。放射サイズは、示された角度の２０メートルの距離におけるｄＢｍ単位による受信されたＲＦパワーを表す。このデータ表現によって、大部分の分離したポイントが低減したパワーの読み取りしか有しないことはやや直感に反するものであるかもしれない。図９は、この知覚的選好を訂正し、図８の合理化された極プロットを示す。このプロットは、パワー読み込みを正確にスケーリングしようとするものでなく、理解のため相対的な振幅を示している。図８及び９に反映されるような図示されたデータが、以下のテーブルに示される。
【００３７】
【表２】
2008514117.tif 000004
2008514117.tif 000005
図８及び９に示される極端な山や谷のない曲線のスムーズな性質は、航空機の機体に均一に分布された多数のエミッタを示唆し、あるいは航空機の胴体又は表面が放射の主要なソースであることを示唆している。航空機の胴体（表面）が主要な放射ソースであるという結論は、後方の半球部分における小さな一様な振幅の増加によって強化される。
【００３８】
遠視野の至近距離部分に対する第２の測定セットからのＲＦフィールドのデータが、メーカーのメンテナンスマニュアルから取得される航空機のスケーリングされた画像に基づく直線グラフにプロットされた。この転置は、図７において示されている。このとき、これらのデータポイントは、航空機の周囲のエリアの２次元表示を提供した２２×２のマトリックスに含まれた。以下において、非ゼロのマトリックスエントリの生データが示される。マトリックスの添え字はデータポイントのｘ及びｙポジションであり、マトリックスエントリの値はｄＢｍにより表されるＲＦパワーである。
【００３９】
【表３】
2008514117.tif 000006
2008514117.tif 000007
このマトリックスのデータは、２つの表示により提供される３次元表示によりプロットされた。図１０に示される第１の表示は、航空機に関してフィールドの強度の測定値の可視化を支援するための表面近傍データの３次元透視図として示される。図１１に示される第２の表示は、データ配置及び航空機の向きの妥当な精度を決定するのに役立つ図１０の平面図である。
【００４０】
これらの結果に基づき、これら２つの表示プロットの間の直接的な比較を数学的に、図式的に又はその両方により生成することが可能であった。これは、表面近傍のプロットの直線的座標を極座標に変換し、２つの曲線のデータを１つの極プロットに配置することによって実現された。これらの結果に関するデータが以下に示され、比較のための２０メートルと２メートルのデータの２つの曲線プロットが、比較のため図１２に示される。
【００４１】
【表４】
2008514117.tif 000008
2008514117.tif 000009
図１２及び上記のデータにおいて、ｉとｊの値は極データプロットに対するインデックスであり、ＰからＲへの変数の変化は便宜上のものである。関数φ１と“ａｎｇｌｅ（）”は、座標ペアの正のｘ軸から角度を返すことによって、直線的座標のペアから角座標セットを生成する。この関数は、０から２ｎまで動作する。放射状座標は、原点のゼロから周辺の８７．８７ｄＢｍまでｄＢｍ単位によるものである。上述したように、ｄＢｍは送信機における値から実際には−ｄＢとなる。
【００４２】
【数１】
2008514117.tif 000010
２つの曲線は、航空機からのＲＦ放射パターンの可能なメカニズムを示す。対象とされる特定の点は、（ａ）ソースが少数の目立たない発信ソースである場合と同様の大きな可変性を示す曲線はなく、（ｂ）これら２つの曲線は、内部のＲＦソースから最も離れた領域である翼エリアのさらなる転送と重複する。それらは、翼エリアのおおまかに相違する後部でない。（ｃ）放射のパワーレベルは、ポイントソースのレート、すなわち、１／ｒ２により減少せず、ラインソース、すなわち、１／ｒからの放射とより類似している。
【００４３】
ＲＦ放射パターンを説明するための２つの信頼できる機構は、（１）航空機全体に一様に分散された多数の目立たないエミッタ、又は（２）表面波が後部のソースエリアから前方部分に移動するとき、表面における結果としての伝導ロスのみを尻切れにする一様な性質の付随する放射による航空機表面の励起である。第３の可能性は、もちろん、これら２つのメカニズムの組み合わせである。
【００４４】
航空機表面に分散された離散的ソースの可能性が検討及び破棄された。オープニングからの可能性のある強力な放射の２つのエリアがまた、機体のオープニングがＲＦ発信の強度を説明するか判断するため調べられた、コックピットの窓とラップトップを含む後部のイクイップメントベイへのルーバハッチが調べられた。コックピットの窓の前方に直接アンテナを配置することは、機首の直接的な前方の２又は２０メートルと対比して、測定されたフィールドに変化を生じさせなかった。金属化されたマイラーシートの２重のレイヤが、後部ハッチのルーバに配置され、従前の読み込みが繰り返された。受信パワーレベルの約１ｄＢの低下が観察された。
【００４５】
これら２つの距離における比較的スムースかつ同様の測定は、不連続性の欠落とパワーの読み込みの１／ｒ２動作の欠落の双方から、放射されたエネルギーの妥当な一様的ソースを示す。
【００４６】
無限伝導プレートからのフィールドは、距離の関数として低下しない。プレートの２つの対向するエッジが無限長の伝導ラインを構成するようもたらされる場合、パワーは１／ｒに低下し、さらにラインのエンドがポイントまで縮小する場合、パワーは１／ｒ２に低下する。これは、航空機から取得された測定を反映するよう構成された図１３に示される。図１３は、距離の関数としての１／ｒ及び１／ｒ２パワーロールオフを表すグラフである。水平ラインは、示されたデータレートによる無線ＮＩＣの名目的な感度を表す。１／ｒ曲線が他方の曲線よりより密接に測定データにフィットするようにみえることに留意すべきである。
【００４７】
航空機表面への曲線の軽微な外挿は、−３５ｄＢｍのソース強度を示す。航空機内部の実際のソースは、約＋１５ｄＢｍを生成し、これにより、表面との接続における妥当な数値である５０ｄＢのロスが生ずることが考えられる。利用可能なデータとこの非公式なアドホック測定方法に基づき、航空機が有限なラインと、より低い程度まで、他の航空機モデル及びタイプの動作の予測を可能にする有限な曲線表面エミッタとの組み合わせであるということを仮定することは、妥当でなくはない。
【００４８】
これらの測定は、ブロードバンドデジタル通信システムが、航空機の航空電子工学ベイに設置され、そして外部アンテナを搭載する必要なく、動作上有用な距離にある端末オフィスと確実に通信することが可能である。いくつかの実験はまた、異なる航空機の航空電子工学ベイ内にラップトップを配置し、航空機をクローズアップし、第２ラップトップを利用することに関するこれらのテストのいくつかに回答することを開始し、外部コンピュータが内部コンピュータと通信し続けることが可能な機体からの距離を決定するため、商業用航空機のいくつかの異なるモデルに対して実行された。一般に、これは妥当なデータレートにより６０〜９０ｍの距離において実現可能であるということがわかった。しかしながら、航空機の表面を介し１つのコンピュータから他のコンピュータへのエネルギーの結合メカニズムは、これが広範な航空機タイプ及びモデルについて機能上実現可能であるという主張を進めるのに十分には理解されていなかった。この懸念は、上記データ収集と分析をもたらした。
【００４９】
収集されたデータとヒューリスティック分析に基づき、エネルギーはフリースペース伝搬から、付随する伝搬及び／又は伝導ロスの後にエネルギーを再放射する航空機の表面に結合される。航空機表面近傍の放射パターンの任意の所与の点において測定された上記ロスは、典型的には、ソースパワーレベルから４０〜５０ｄＢのオーダによる。
【００５０】
任意の所与の機能上有用な範囲における利用可能なＲＦパワーを予測するとき、航空機はラインラジエータの集まりとしてみなすことが可能である。これは控えめであるが、妥当な結論である。副次的な結論は、フィールドが航空機の前方の半球部分に一様となっているということである。この仮の結論は、ＲＦソースの後方の配置に基づくものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、航空機ＤＡＣと当該ＤＡＣと接続する従来技術によるＰＣＭＣＩＡタイプＩＩメモリカードとを示し、ＤＡＣからＰＣＭＣＩＡメモリカードへの各種入力を示すブロック図である。
【図２】図２は、ＤＡＣなどの航空機コンポーネントと接続する本発明のＰＣカードと、プロセッサ、ロジック回路、メモリ及び送受信機を示すブロック図である。
【図３】図３Ａ〜Ｃはそれぞれ、所望のタイプＩＩＩ  ＰＣＭＣＩＡフォームファクタによる本発明のＰＣカードの正面図、平面図及び側面図である。
【図４】図４は、航空機コンポーネントに接続され、サーバ及びプロセッサにおいて処理するため、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のアクセスポイント（ＡＰ）にラジオ周波数通信信号を放射する航空機の表面にラジオ周波数通信を介し航空機データを無線送信する本発明のＰＣカードを有する航空機の部分ブロック図である。
【図５】図５は、本発明のＰＣカードと接続可能な各種航空機コンポーネントを示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明のシステムを利用して２０メートルの放射フィールドテストのためのリージョナルジェットに重畳された極プロットを示すグラフである。
【図７】図７は、本発明のシステムを利用した至近距離遠視野測定に利用され右ｒリージョナルジェットに重畳された矩形格子を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明のシステムを利用した２０メートルのラジオ周波数フィールド読み取りのプロットを示すグラフである。
【図９】図９は、図８のデータの合理化されたプロットを示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明のシステムを利用することによって収集された表面近傍のデータの３次元透視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示されるデータの平面図である。
【図１２】図１２は、比較のため２０メートルと２メートルのデータの２つの曲線プロットを示すグラフである。
【図１３】図１３は、距離の関数として１／ｒ及び１／ｒ２の表示を示すグラフである。
【図１】
2008514117.tif 000011
【図２】
2008514117.tif 000012
【図３Ａ】
2008514117.tif 000013
【図３Ｂ】
2008514117.tif 000014
【図３Ｃ】
2008514117.tif 000015
【図４】
2008514117.tif 000016
【図５】
2008514117.tif 000017
【図６】
2008514117.tif 000018
【図７】
2008514117.tif 000019
【図８】
2008514117.tif 000020
【図９】
2008514117.tif 000021
【図１０】
2008514117.tif 000022
【図１１】
2008514117.tif 000023
【図１２】
2008514117.tif 000024
【図１３】
2008514117.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月15日(2007.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有する航空機からデータを送信するシステムであって、
航空機コンポーネントと、
前記航空機コンポーネントから航空機データを取得するため前記航空機コンポーネントに接続され、前記航空機データをラジオ周波数通信信号を介して、パッシブラジエータとして機能し、前記航空機から離れた位置に前記ラジオ周波数通信信号を再放射するよう構成される前記航空機の表面に送信するラジオ送信機を有するＰＣカードと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記航空機コンポーネントは、フライトデータを記録するデータ取得ユニットを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ラジオ周波数通信信号は、スプレッドスペクトル通信信号から構成される、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記ＰＣカードは、ＰＣＭＣＩＡフォームファクタを有するＰＣカード本体を有する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記航空機データは、フライトパフォーマンスデータを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着、乗客トランザクション又は航空警察官からのデータの１つに関するデータを有する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
表面を有する航空機からデータを送信する方法であって、
航空機データを取得するステップと、
前記航空機データをラジオ周波数通信信号を介して、パッシブラジエータとして機能し、前記航空機から離れた位置に前記ラジオ周波数通信信号を再放射するよう構成される前記航空機の表面に送信するステップと、
を有する方法。
【請求項８】
前記航空機データをスプレッドスペクトル通信信号を介し送信するステップをさらに有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着、乗客トランザクション又は航空警察官からのデータの１つに関するデータを有する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記航空機のフライトパフォーマンスに関するデータ取得ユニットからデータを収集するステップをさらに有する、請求項７記載の方法。
【国際調査報告】
2008514117.tif 000026