用于经由基于地面的通信网关设备的远程驾驶员通信的系统和方法与流程

1.本公开的各种实施方案整体涉及用于远程驾驶员与空中交通管制和/或其他空中交通工具之间的通信的系统和方法，并且更具体地涉及用于能够经由基于地面的通信网关设备进行远程驾驶员通信的系统和方法。


背景技术：

2.随着城市空中机动性(uam)行业的扩展，uam交通工具将开始占据先前由商用空中运输和通用航空飞行器占据的空域。城市空中机动性(uam)是用于按需乘客或载货航空运输服务的航空工业术语，通常在机上没有飞行员的情况下飞行(例如，远程操作)。当在受控空域中操作交通工具并以仪表飞行规则飞行时，为了符合某些航空条例，可使用远程驾驶员来维持与空中交通管制的连续或至少接近连续的双向语音通信。在同一空中交通管制扇区和空中交通管制中的其他交通工具(诸如有人驾驶的交通工具)之间的连续语音通信对于同一空中交通管制扇区内的所有各方来说也是重要的，以提供态势感知。
3.用于远程控制的uam交通工具与空中交通管制以及同一空中交通管制扇区内的其他交通工具之间的语音通信的传统方法包括空对地甚高频(vhf)无线电或其他方式，诸如经由卫星、地面中继、数据链路和基于互联网的系统。例如，用于与空中交通管制扇区中的其他无线电(例如，空中交通管制无线电或有人驾驶的飞行器无线电)交换语音通信数据的无线电(例如，vhf无线电)可安装在机载远程驾驶uam交通工具上，并且uam交通工具可被配置为与地面站处的远程驾驶员通信。然而，此类针对语音通信的方法可能导致通信延迟、通信丢失(例如，通信失败)、无线电信道拥塞、接收和/或传输质量差、通信错误和带宽过度使用。
4.此外，针对语音通信的现有方法和系统可能涉及远程驾驶员执行使他们的注意力从操作uam交通工具转移的任务，诸如每次uam交通工具进入不同空中交通管制扇区时手动地将无线电调谐到适当频率。
5.本公开涉及克服上文所述的挑战中的一者或多者。


技术实现要素：

6.根据本公开的某些方面，公开了用于促进远程用户空域通信的系统、方法和计算机可读介质。
7.例如，一种方法可包括：当第一交通工具的飞行路径在第一地面通信设备及包括第一地面通信设备和与第一地面通信设备交互的第一空中交通管制扇区无线电的第一空中交通管制扇区附近时，在关联到并远离第一交通工具的用户设备与来自多个所连接的地面通信设备中的第一地面通信设备之间建立连接；由第一地面通信设备从与第一交通工具相关联的用户设备、被调谐到第一空中交通管制扇区无线电的第二交通工具和位于第一空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收数字数据或模拟数据形式的语音
通信数据；由第一地面通信设备基于从用户设备和/或第二交通工具和/或位于第一空中交通管制扇区中的第一空中交通管制站接收的所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据；由第一地面通信设备确定模拟数据或数字数据的接收方；将所生成的模拟数据或所生成的数字数据从第一地面通信设备传输到接收方；当第一交通工具接近第二空中交通管制扇区时终止用户设备与第一地面通信设备之间的连接，第二空中交通管制扇区包括来自多个所连接的地面通信设备中的第二地面通信设备和与第二地面通信设备交互的第二空中交通管制扇区无线电；以及当第一交通工具的飞行路径在第二地面通信设备和第二空中交通管制扇区附近时，在用户设备与第二地面通信设备之间建立连接。
8.一种系统可包括：关联到并远离交通工具的用户设备；位于包括与多个所连接的地面通信设备连接的一个地面通信设备的至少一个空中交通管制扇区中的至少一个空中交通管制扇区无线电，该至少一个空中交通管制扇区无线电与地面通信设备交互；以及与多个所连接的地面通信设备连接的至少一个地面通信设备。用户设备可被配置为：当交通工具的飞行路径在地面通信设备附近时，与位于空中交通管制扇区中的来自多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备建立连接；一旦在用户设备与地面通信设备之间建立了连接，即向选自多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备传输模拟数据或数字数据；一旦在用户设备与地面通信设备之间建立了连接，即从选自多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备接收模拟数据或数字数据；以及当交通工具的飞行路径在不同地面通信设备附近时，将与多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备的连接切换到与来自多个所连接的地面通信设备中的不同地面通信设备的连接，多个所连接的地面通信设备位于不同的空中交通管制扇区中。每个地面通信设备可被配置为：当交通工具的飞行路径在地面通信设备附近时，与关联到并远离交通工具的用户设备连接；从与交通工具相关联的用户设备、被调谐到与地面通信设备交互的空中交通管制扇区无线电的第二交通工具和地面通信设备附近的空中交通管制站中的至少一者接收语音通信数据；基于所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据；以及将所生成的模拟数据或数字数据传输到用户设备、第二交通工具和地面通信设备附近的空中交通管制站中的至少一者。
9.非暂态计算机可读介质可存储指令，指令在由处理器执行时使得处理器执行方法。该方法可包括：与关联到并远离位于共享空中交通管制扇区中的第一交通工具的用户设备连接；从与第一交通工具相关联的用户设备、位于共享空中交通管制扇区中的第二交通工具和位于共享空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收数字数据或模拟数据形式的语音通信数据；基于所接收的通信数据生成模拟数据或数字数据；确定共享空中交通管制扇区中的所生成的模拟数据或所生成的数字数据的接收方；将所生成的模拟数据或所生成的数字数据传输到接收方；以及随着第一交通工具离开共享空中交通管制扇区而终止与用户设备的连接。
10.所公开的实施方案的附加目的和优点将在下面的说明书中部分地阐述，并且部分地将根据说明书变得显而易见，或者可通过实施所公开的实施方案来认识。
11.应当理解，前述大体描述和下文详细描述均仅为示例性的和说明性的，而非局限于所公开的受权利要求书保护的实施方案。
附图说明
12.结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施方案，并且连同说明书一起用于解释所公开的实施方案的原理。
13.图1示出了可实现本公开的方法、系统和其他方面的示例性环境。
14.图2示出了根据一个或多个实施方案的示例性系统。
15.图3示出了根据一个或多个实施方案的另一个示例性系统。
16.图4示出了根据一个或多个实施方案的用于促进远程用户空域通信的方法的示例性框图。
17.图5示出了可执行本文提出的技术的示例性系统。
具体实施方式
18.本公开的各种实施方案整体涉及用于促进远程用户空域通信的系统和方法。
19.一般来讲，本公开的各种实施方案涉及用于远程驾驶员与空中交通管制和/或其他空中交通工具之间的通信的系统和方法，并且更具体地涉及用于能够经由基于地面的通信网关设备进行远程驾驶员通信的系统和方法。具体地，当第一交通工具的飞行路径在第一地面通信和第一空中交通管制扇区附近时，可在用户设备与第一地面通信设备之间建立连接。用户设备可关联到并远离第一交通工具。第一地面通信设备可从多个所连接的地面通信设备中选择，并且第一空中交通管制扇区可包括第一地面通信设备和与第一地面通信设备交互的第一空中交通管制扇区无线电。该方法还可包括：由第一地面通信设备从与第一交通工具相关联的用户设备、被调谐到第一空中交通管制扇区无线电的第二交通工具和位于第一空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收模拟数据或数字数据形式的通信数据；由第一地面通信设备基于所接收的通信数据生成模拟数据或数字数据；由第一地面通信设备确定模拟数据或数字数据的接收方；以及将所生成的模拟数据或所生成的数字数据从第一地面通信设备传输到接收方。
20.此外，该方法可包括：当第一交通工具接近第二空中交通管制扇区时终止用户设备与第一地面通信设备之间的连接，第二空中交通管制扇区包括来自多个所连接的地面通信设备中的第二地面通信设备和与第二地面通信设备交互的第二空中交通管制扇区无线电；以及当第一交通工具的飞行路径在第二地面通信设备和第二空中交通管制扇区附近时，在用户设备与第二地面通信设备之间建立连接。
21.第一地面通信设备以及来自多个所连接的地面通信设备中的每个地面通信设备可用作网关，该网关桥接在与其他交通工具相同并且空中交通管制扇区无线电位于其中的空中交通管制扇区中操作交通工具(例如，uam交通工具)的远程驾驶员之间的通信。每个地面通信设备可被配置为与空中交通管制扇区无线电交互。对于本公开的目的，位于空中交通管制扇区(例如，第一空中交通管制扇区)中的空中交通管制扇区无线电(例如，第一空中交通管制扇区无线电)可用于从空中交通管制扇区中的其他交通工具(例如，第二交通工具)和/或从空中交通管制扇区中的空中交通管制站接收通信数据(例如，模拟数据或数字数据)。所接收的通信数据可从空中交通管制扇区无线电传输到地面通信设备(例如，第一地面通信)，并且地面通信设备可在处理所述通信数据之后将通信数据传输到用户设备。除了向地面通信设备传输通信数据之外，空中交通管制扇区无线电还可通过地面通信设备从
用户设备接收通信数据。因此，来自位于空中交通管制扇区内的其他交通工具和/或空中交通管制的通信数据可经由位于所述空中交通管制扇区内的地面通信(网关)设备传送到远程用户设备，并且来自远程用户设备的通信数据可经由与空中交通管制扇区无线电交互的地面通信(网关)设备传送到位于空中交通管制扇区内的其他交通工具和/或空中交通管制。
22.本公开可以利用一种系统，该系统允许关联到并远离交通工具的用户设备在每次交通工具进入包含地面通信设备和空中交通管制站中的一者的不同空中交通管制扇区时从多个所连接的地面通信设备切换与地面通信设备的连接。从多个所连接的地面通信设备切换与地面通信设备的连接可包括断开与地面通信设备的现有连接并且建立与不同地面通信设备的新连接。在一些示例中，在每个空中交通管制扇区中可存在至少一个其他交通工具(例如，空中交通工具或飞行器)。
23.例如，本公开的系统可包括与交通工具相关联的远程用户设备。该(远程)用户设备可被配置为当交通工具的飞行路径在地面通信设备附近时，建立与来自位于空中交通管制扇区中的多个所连接的地面通信设备的一个地面通信设备的连接；一旦在用户设备与地面通信设备之间建立了连接，即向选自多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备传输模拟数据或数字数据；一旦在用户设备与地面通信设备之间建立了连接，即从选自多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备接收模拟数据或数字数据；以及当交通工具的飞行路径在不同地面通信设备附近时，将与多个所连接的地面通信设备中的一个地面通信设备的连接切换到与来自多个所连接的地面通信设备中的不同地面通信设备的连接，多个所连接的地面通信设备位于不同的空中交通管制扇区中。在一些示例中，用户设备可被配置为自动地切换与地面通信设备的连接，无需用户干预。在其他示例中，用户设备可被配置为半自动地切换与地面通信设备的连接。
24.该系统还可包括位于包括与多个所连接的地面通信设备连接的一个地面通信设备的至少一个空中交通管制扇区中的至少一个空中交通管制扇区无线电。至少一个空中交通管制扇区无线电可与地面通信设备交互。在一些实施方案中，至少一个空中交通管制扇区无线电可被配置为：从空中交通管制站和/或被调谐到空中交通管制扇区无线电的第二交通工具接收语音通信数据；将从空中交通管制站和/或第二交通工具接收的语音通信数据传输到与空中交通管制扇区无线电交互的地面通信设备；以及从与空中交通管制扇区无线电交互的地面通信设备接收语音通信数据；以及将从地面通信设备接收的语音通信数据传输到空中交通管制站和/或第二交通工具，其中地面通信设备从用户设备接收语音通信数据并将语音通信传输到用户设备。在至少一个实施方案中，至少一个空中交通管制扇区无线电可被进一步配置为：在空中交通管制扇区无线电与位于同一空中交通管制扇区中的其他无线电之间链接抑制线路，其中当空中交通管制扇区无线电传输语音通信数据时或当其他无线电中的一个无线电传输语音通信数据时，生成抑制信号。
25.本公开的系统还可包括与多个所连接的地面通信设备连接的至少一个地面通信设备。每个地面通信设备可被配置为：当交通工具的飞行路径在地面通信设备附近时，与关联到并远离交通工具的用户设备连接；从用户设备、被调谐到与地面通信设备交互的空中交通管制扇区无线电的第二交通工具和地面通信设备附近的空中交通管制站中的至少一者接收语音通信数据；基于所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据；以及将所生
成的模拟数据或数字数据传输到用户设备、第二交通工具和地面通信设备附近的空中交通管制站中的至少一者。在本公开的一些实施方案中，多个所连接的地面通信设备可形成能够在网络内的任何节点之间进行数据通信的可扩展的网络基础设施。在本公开的某些方面，至少一个地面通信设备可被进一步配置为：命令与地面通信设备交互的空中交通管制扇区无线电进入传输模式和/或命令与地面通信设备交互的空中交通管制扇区无线电进入接收模式。
26.因此，本公开的系统和方法通过为同一空中交通管制扇区内的所有实体提供用于接收和传输通信数据(例如，模拟数据和数字数据)的单个信道，能够实现操作交通工具的远程用户(例如，远程驾驶员)与空中交通管制以及共享空中交通管制扇区内的其他交通工具之间的连续或至少接近连续的双向通信。每次交通工具进入不同的空中交通管制扇区时，允许关联到并远离交通工具的用户设备切换与选自多个所连接的地面通信设备(例如，自组织网络)中的一个地面通信设备的连接，可帮助确保在远程驾驶员的整个飞行期间，远程驾驶员与空中交通管制以及空中交通管制扇区中的其他交通工具之间的连续语音通信。本公开不仅能够实现连续或至少接近连续的通信，而且本公开的系统、方法和非暂态计算机可读介质还可使得远程驾驶员能够集中于操作交通工具的其他方面，而不是在进入新的空中交通管制扇区时手动地调谐无线电。此外，本公开的系统和方法可帮助保持交通工具与地面站处的远程驾驶员之间的数据链路的带宽，因为远程驾驶员将能够通过地面通信(网关)设备与空中交通管制和/或其他交通工具通信。
27.尽管本公开参考uam交通工具描述了系统和方法，但应当理解，本系统和方法也适用于其他类型的交通工具的管理，包括飞机、无人机、汽车、轮船、航天器或任何其他无人驾驶的自主和/或互联网连接的交通工具的那些交通工具。此外，对于本公开的目的，用于远程驾驶飞行器的术语“rpa”和用于城市空中机动性交通工具的术语“uam交通工具”可互换使用。
28.如图1所示，图1示出了可实现本公开的方法、系统和其他方面的示例性环境。对于本公开的目的，提供图1以示出空中交通管制扇区或受控空域的示例性环境，其中在空中交通管制(atc)、操作uam交通工具的远程驾驶员和其他空中交通工具之间交换(即传输和/或接收)各种形式的数据(例如，通信数据、监视数据等)。虽然图1可描绘用于在受控空域中传输和接收数据的常规路线，但根据本公开的实施方案的在受控空域中传输和接收数据(包括通信数据)被描绘为如图2所示。图1示出了在空中交通管制扇区中传输的数据类型以及可能的发射器和接收方，而图2示出了根据本公开的示例性系统。下面参考图2进一步提供促进远程用户空域通信的系统的更详细描述。
29.图1的环境可包括空域100、远程驾驶员102和空中交通管制站(atc)106。远程驾驶员102可位于地面站或地面上的任何其他设施或中心，并且针对远程操作交通工具诸如uam交通工具或飞行器进行配备。例如，远程驾驶员102可操作远程驾驶飞行器(rpa)108。rpa 108可在远程驾驶员102的控制/导航下行进通过空域100。其他飞行器(其他a/c)110也可行进通过空域100并且可在rpa 108附近。
30.空域100可以是受控空域。位于地面上的atc 106可在rpa 108和其他a/c 110行进通过受控空域100时引导它们和/或向它们提供引导。例如，atc 106可以是位于地面上的控制塔并且可用作空中交通管制器、空中交通管制专家以及负责空中交通流和相关事务的任
何其他人员的位置。atc 106可位于空域100的指定部分的下面，并且其中的空中交通管制器可向空域100的指定或分配部分提供支持和帮助。atc 106可控制图1所示的空域100的一部分，这使得空域100如图所示为受控空域。在一些实施方案中，围绕并包括atc 106，还包括(受控)空域100、rpa 108和其他a/c 110的环境可被视为空中交通管制扇区。
31.图1还示出了在上述示例性环境中可能存在并且可能必要的各种形式的通信。例如，图1示出了在交通工具与空中交通管制扇区中的空中交通管制之间交换语音通信数据的示例性环境。如图所示，语音通信数据112可在远程驾驶员102与atc 106之间交换，其中通信数据112的传输和/或接收发生在地面上。无线电可位于机载rpa 108上。语音通信数据122b也可通过与远程驾驶员102交换语音通信数据122a的rpa 108在远程驾驶员102与atc 106之间交换。此外，语音通信数据122c可通过与远程驾驶员102交换语音通信数据122a的rpa 108在远程驾驶员102与其他a/c 110之间交换。语音通信数据122d可在其他a/c 110与atc 106之间交换。
32.图1的环境中的语音通信数据(例如112、122a、122b、122c和122d)可为模拟数据或数字数据的形式。也可在图1的环境中交换(例如，传输或接收)其他类型的数据。卫星104可向rpa 108传输助航系统114a或导航数据，并且rpa 108可向远程驾驶员102传输助航系统输入114b。助航系统输入114b可帮助远程驾驶员102导航rpa 108。远程驾驶员102可向rpa 108传输航空数据118。除了接收航空数据118之外，rpa108还可向远程驾驶员102传输航空数据118。rpa 108还可向远程驾驶员102传输监视数据120a。诸如助航系统输入114b、航空数据118和监视数据120a的数据可经由通信数据链路116在rpa 108与远程驾驶员102之间交换。通信数据链路116可以是命令和控制(c2)链路，其用作rpa 108与地面管制站处的远程驾驶员102之间的数据链路。
33.此外，rpa 108可向其他a/c 110传输监视数据120c并从其他a/c 110接收监视数据120c。rpa 108可向atc 106传输监视数据120b并从atc106接收监视数据120b。此外，atc 106可向其他a/c 110传输监视数据120d并从其他a/c 110接收监视数据120d。
34.图1的示例性环境可被配置用于卫星通信(satcom)、甚高频(vhf)通信、超高频(uhf)通信、高频(hf)通信或任何其他合适的通信技术中的至少一种。
35.图2示出了根据一个或多个实施方案的示例性系统。图2所示的系统200可表示用于促进空中交通管制扇区的受控空域内的远程驾驶员通信的示例性系统。系统200可包括远程驾驶员102、由远程驾驶员102操作的远程驾驶飞行器(rpa)108、空中交通管制站(atc)106以及如先前在图1的环境中描述的其他飞行器(其他a/c)110。系统200中还示出了远程驾驶员通信设备(rpcd)210、atc语音网关设备(avgw)220和vhf无线电230。用于促进系统200中的远程驾驶员空域通信的三个主要部件是rpcd 210、avgw 220和vhf无线电230。根据本公开，rpcd 210可允许远程驾驶员102通过地面通信设备avgw 220与atc 106和其他a/c 110通信。vhf无线电230可允许atc 106和其他a/c 110通过地面通信设备avgw 220与远程驾驶员102通信。
36.rpcd 210可用作用户设备，远程驾驶员102可使用该用户设备通过avgw 220与atc 106和其他a/c 110通信。本公开中使用的合适用户设备可包括：台式计算机；移动计算机(例如，平板计算机、膝上型计算机或上网本计算机)；智能电话；可穿戴计算设备(例如，智能手表)；等等。此外，根据本公开的合适用户设备可以是允许半双工通信的即按即说或即
按即传(ptt)设备。在一些实施方案中，rpcd 210可以是智能电话。在其他实施方案中，rpcd 210可以是地面站处的远程驾驶员102使用的台式计算机或移动计算机。例如，rpcd 210可包括扬声器和麦克风。在一些示例中，rpcd 210可包括具有扬声器和麦克风的耳机。麦克风可直接或间接地连接到rpcd 210。包括麦克风的rpcd 210可从远程驾驶员102接收音频、将音频转换为模拟或数字信号并且将模拟或数字信号传输到avgw 220。
37.根据本公开的实施方案，远程驾驶员102可使用rpcd 210经由与vhf无线电230交互的avgw 220与atc 106和其他a/c 110通信。例如，远程驾驶员102可对rpcd 210的麦克风讲话。如图2所示，可从远程驾驶员102向rpcd 210提供语音输入形式的语音通信数据222a。rpcd 210可将远程驾驶员的语音输入转换成数字或数字化数据。在一些示例中，数字数据可为互联网协议语音(voip)数据的形式。可为数字数据形式的语音通信数据222b可经由数据链路从rpcd 210传输到avgw 220。
38.rpcd 210也可被配置为将接收到的数字数据转换为模拟语音。例如，rpcd 210可经由数据链路从avgw 220接收可为数字数据形式的语音通信数据222b。rpcd 210可将数字数据转换为模拟语音数据并且可通过扬声器输出语音消息以便远程驾驶员102听到。在一些实施方案中，rpcd 210还可包括显示器，并且可被配置为将从avgw 220接收到的语音通信数据222b转换为印刷文本并将该印刷文本显示在显示器上。
39.为了在rpcd 210与avgw 220之间传输通信数据222b，其中rpcd210可向avgw 220传输语音通信数据并从avgw 220接收语音通信数据，rpcd 210可被配置为连接到avgw 220。因此，当由远程驾驶员102操作的rpa 108在avgw 220附近时，rpcd 210可被配置为与avgw 220建立连接。例如，当rpa 108在包括atc 106、avgw 220、vhf无线电230和其他a/c 110的受控空域(即，空中交通管制扇区)内时，rpcd 210可与avgw 220连接。rpcd 210可被编程为基于rpa 108的地理位置自动地与avgw 220连接。
40.在本公开的某些方面，rpcd 210还可呈现并显示用户界面(例如，图形用户界面)。用户界面可被配置为显示从数据库生成的弹出列表，该数据库存储关于地面通信、其他附近空中交通管制扇区中的atc网关设备(avgw)的信息。例如，该列表可显示空中交通管制扇区内的avgw的名称和对应位置信息以及avgw的连通性状态(例如，在线或离线)。在一些示例中，avgw列表还可在rpcd 210上显示为下拉菜单。rpcd 210可被进一步配置为包括按钮或允许远程驾驶员102提示弹出列表以显示用于选择要连接的avgw的任何其他机制。在一些实施方案中，rpcd 210的弹出列表配置可用作自动与avgw连接的另选方案。下面参考图3进一步提供根据本公开的用于自动连接rpcd(例如，rpcd 210)与avgw(例如，avgw 220)以及半自动连接rpcd与avgw的更详细描述。
41.atc语音网关设备(avgw)220可用作系统200的空中交通管制扇区内的所有语音通信的网关。具体地，avgw 220可充当rpcd 210与vhf无线电230之间的网桥。如图2所示，空中交通管制扇区内的所有语音通信可穿过avgw 220。avgw 220可位于地面上并且可被配置为与也位于地面上的vhf无线电230交互。avgw 220可位于atc 106附近。例如，avgw 220可位于atc 106附近，使得它在atc 106无线电的覆盖区域内，但是避免了射频干扰。不是在无人驾驶的机载rpa 108上交换语音通信数据，avgw 220可实现远程驾驶员102与atc 106以及其他a/c 110之间的连续且不间断的语音通信，其中语音通信数据的交换完全发生在地面上。
42.avgw 220可与rpcd 210交换语音通信数据222b。语音通信数据222c也可与vhf无线电230交换。因此，分别从其他a/c 110和atc 106提供的语音通信数据222d和222f可经由与vhf无线电230交互的avgw220传输到rpcd 210。avgw 220可被配置为将所接收的模拟语音转换为数字数据以及将所接收的数字数据转换为模拟语音。例如，如果atc 106传输模拟语音数据，则avgw 220可将经由vhf无线电230接收的模拟语音数据转换为数字数据。avgw 220可随后将数字数据传输到rpcd 210。
43.avgw 220也可被配置为控制vhf无线电230的无线电传输。avgw220能够命令vhf无线电230传输来自rpcd 210的语音通信数据。avgw220还能够命令vhf无线电230进入接收模式。在一些实施方案中，当远程驾驶员102在rpcd 210上使用即按即说(ptt)功能时，avgw 220可命令vhf无线电230在载波频率上传输来自远程驾驶员102的语音通信。例如，可传输语音通信数据222b。当未使用rpcd 210的即按即说或即按即传功能时，avgw 220可命令vhf无线电230进入接收模式。
44.除了转换模拟语音和数字数据以及控制vhf无线电230的无线电传输之外，avgw 220也可被配置为形成跨不同空中交通管制扇区的多个所连接的avgw设备的地面网络。下面参考图3进一步提供avgw地面设备网络基础设施的更详细描述。在至少一个实施方案中，avgw 220也可被配置为在用户经由rpcd 210请求时提供它在各个空中交通管制扇区中连接的所有其他avgw的状态。例如，avgw 220能够提供不同空中交通管制扇区中的另一个avgw是在线还是离线。
45.vhf无线电230可以与机载无线电功能相同的方式工作。根据本公开，vhf无线电230可位于空中交通管制扇区内的地面上并且将是与atc106无线电不同的无线电。vhf无线电230可位于系统200内(即，与atc106相同的空中交通管制扇区)不引起与atc 106无线电的干扰的位置。vhf无线电230可被配置为具有相同的性能并且与atc 106无线电相同地调谐(例如，频率、传输功率电平和接收sql)。
46.如上所述，vhf无线电230可被配置为与avgw 220交互。vhf无线电230与avgw 220之间的交互可实现双语音线路或双向模拟语音通信。当远程驾驶员102使用rpcd 210上的ptt功能(例如，按钮或按键)时，与avgw 220的交互还可使vhf无线电230能够进行传输。最后，与avgw 220的交互还可启用接收器激活线路，该线路向远程驾驶员102提供来自空中的活动语音通信，诸如来自其他a/c 110的语音通信(例如，222d)。如图2所示，语音通信数据222d可经由与avgw 220交互的vhf无线电230与其他a/c 110交换，并且语音通信数据222f可经由与avgw220交互的vhf无线电230与atc 106交换。
47.此外，vhf无线电230可被配置为将抑制线路224布线到其对等atc106无线电。例如，vhf无线电230可被配置为具有链接在vhf无线电230与atc 106无线电之间的抑制线路224。当vhf无线电230或atc 106无线电正在传输时，可生成抑制信号(未示出)。在一些实施方案中，抑制线路224的信号(电压)电平(例如，抑制信号)可改变以反映“抑制”状态。高电压电平可反映非活动抑制状态，而低电压电平可反映活动抑制状态。例如，当系统200中的无线电或空中交通管制扇区中没有一个正在传输时(例如，处于接收模式)，抑制线路224可保持在高电压电平。换句话讲，抑制信号(未示出)可以是非活动的。然而，当诸如vhf无线电230的无线电正在传输时，抑制信号将变为活动的。抑制线路224可处于低电压电平，使得atc 106无线电不能传输。不受理论的约束，据信在vhf无线电230与atc 106无线电之间生
成抑制信号可防止硬件故障和不希望的干扰。
48.虽然系统200包括vhf无线电230，但诸如高频(hf)无线电或uhf无线电的其他无线电也可用在根据本公开的系统中。此外，如上面参考图1的环境所述，可在远程驾驶员102、其他a/c 110和atc 106之间交换系统200中描绘的其他形式的数据，诸如监视数据。
49.图3示出了根据本公开的另一个示例性系统。具体地，系统300可表示上述系统200的扩展。系统300可包括多个空中交通管制扇区。例如，系统300包括atc扇区#1、atc扇区#2和atc扇区#3。atc扇区#1包括vhf无线电330、avgw 328、atc 326和其他a/c 324。atc扇区#2包括vhf无线电308、avgw 310、atc 312和其他a/c 314。atc扇区#3包括vhf无线电320、avgw 322、atc 318和其他a/c 316。
50.系统300中的每个atc语音网关设备(包括avgw 310、avgw 322和avgw 328)可位于空中交通管制扇区内的地面上并且可与相应的vhf无线电交互。此外，如图3所示，每个avgw可经由地面网络基础设施连接。例如，avgw 310、avgw 322和avgw 328形成自组织网络。系统300的自组织网络包括节点302、节点304和节点306。节点302包括atc扇区#2，节点304包括atc扇区#3，并且节点306包括atc扇区#1。由avgw 310、avgw 322和avgw 328之间的连接形成的自组织网络可使得能够在网络内的任何节点之间进行数据通信，包括语音通信。
51.此外，在系统300中形成的自组织网络可允许使用远程驾驶员通信设备或如上所述的rpcd(例如，rpcd 210)的远程驾驶员102作为不同类型的节点加入自组织网络。一旦远程驾驶员102经由rpcd 210加入自组织网络，rpcd 210就能够建立到系统300中的任何avgw节点的链路或与其的连接。在一些示例中，网络基础设施可以是互联网或专用网络。此外，所形成的自组织网络可以是动态的并且能够扩展。
52.图3还示出了由远程驾驶员102操作的rpa 108的飞行路径。rpa 108被示为正在离开atc扇区#2(节点302)并进入atc扇区#1(节点306)。当rpa 108进入atc扇区#1时，可经由rpcd 210建立远程驾驶员102与节点306中的avgw 328的连接，并且可终止或断开与节点302中的avgw310的连接。系统300允许远程驾驶员102使用rpcd 210在avgw 310、avgw 322和avgw 328之间切换连接。根据本公开，切换可以自动地或半自动地发生。
53.在一些实施方案中，远程驾驶员102使用的rpcd 210可基于rpa 108的当前位置(纬度/经度/海拔)来自动切换avgw。诸如rpa 108的uam交通工具的实时位置数据可经由c2链路(例如，通信数据链路116)获得并被传输到地面站处的远程驾驶员(诸如远程驾驶员102)。在本公开的某些方面，诸如rpcd 210的远程用户设备可被配置为与位于远程驾驶员的地面站处的计算机交互并获得位置数据。如上所述，rpcd 210可被配置为存储包括与不同空中交通管制扇区中的每个所连接的avgw有关的信息的数据库。rpcd 210能够执行计算以确定rpa 108何时将进入atc扇区#1。该计算可基于诸如rpa 108的位置数据和速度趋势的参数。当rpcd 210确定rpa 108将在预定阈值内进入新的atc扇区(例如，atc扇区#1)时，rpcd 210可自动切换到从数据库中选择的新avgw。
54.例如，当rpcd 210确定rpa 108将进入atc扇区#1时，将自动选择用于atc扇区#1的对应avgw(例如，avgw 328)。用于预测或确定rpa 108何时将进入新atc扇区的示例性预定义阈值持续时间可为在进入新atc扇区之前1分钟或更短。根据本公开，切换远程驾驶员设备(诸如rpcd 210)与地面通信网关设备(诸如avgw)之间的连接的动作涉及断开rpcd与当前avgw之间的活动连接以及建立与下一atc扇区中的avgw的新连接。在一些实施方案中，断
开活动的avgw连接和建立新avgw连接可同时或基本上同时发生。换句话讲，随着建立与新的地面通信设备的连接，与地面通信设备的现有连接将终止。
55.在本公开的其他方面，在远程驾驶员通信设备(例如，rpcd 210)与地面通信设备(例如，avgw)之间切换连接可以半自动地发生。如以上参照图2所述，rpcd 210的用户界面可被配置为显示从数据库生成的下拉菜单形式的弹出列表，该数据库存储关于地面通信、其他附近空中交通管制扇区中的atc网关设备(avgw)的信息。在一些实施方案中，还可在与rpcd(例如，rpcd 210)交互的远程驾驶员102的地面站处的计算机上生成并显示弹出列表。
56.当切换是半自动切换时，可提示远程驾驶员102从avgw的弹出列表中选择avgw，诸如avgw 328。例如，随着rpa 108接近atc扇区#2与atc扇区#1之间的边界，rpcd 210可使用在自动切换实施方案中使用的参数(包括基于位置数据和速度趋势的预定义阈值)来确定rpa 108何时将进入新atc扇区，并且为远程驾驶员102显示警报和消息以选择用于新atc扇区的avgw。在该场景中，警报和消息可提示远程驾驶员102选择用于atc扇区#1的avgw(例如，avgw 328)。在其他示例中，远程驾驶员102可使用rpcd 210来上拉avgw列表，以基于它们自己的关于何时需要切换连接或在从空中交通管制接收到指令(例如，语音通信)之后切换空中交通管制扇区的判断来进行选择。
57.图4示出了方法400的示例性框图。方法400包括使用上述系统促进远程用户空域通信的步骤。
58.步骤402涉及当第一交通工具的飞行路径在第一地面通信设备及包括第一地面通信设备和与第一地面通信设备交互的第一空中交通管制扇区无线电的第一空中交通管制扇区附近时，在关联到并远离第一交通工具的用户设备与来自多个所连接的地面通信设备中的第一地面通信设备之间建立连接。
59.步骤404涉及由第一地面通信设备从与第一交通工具相关联的用户设备、被调谐到第一空中交通管制扇区无线电的第二交通工具和位于第一空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收数字数据或模拟数据形式的语音通信数据。
60.步骤406涉及由第一地面通信设备基于从用户设备和/或第二交通工具和/或位于第一空中交通管制扇区中的空中交通管制站接收的所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据。
61.步骤408涉及由第一地面通信设备确定模拟数据或数字数据的接收方。在一些实施方案中，第一地面通信设备可通过命令第一空中交通管制扇区无线电(例如vhf无线电)进入传输模式或接收模式来确定接收方。步骤410涉及将所生成的模拟数据或所生成的数字数据从第一地面通信设备传输到接收方。
62.步骤412涉及当第一交通工具接近第二空中交通管制扇区时终止用户设备与第一地面通信设备之间的连接，第二空中交通管制扇区包括来自多个所连接的地面通信设备中的第二地面通信设备和与第二地面通信设备交互的第二空中交通管制扇区无线电。
63.步骤414涉及当第一交通工具的飞行路径在第二地面通信设备和第二空中交通管制扇区附近时，在用户设备与第二地面通信设备之间建立连接。
64.图5示出了可执行本文提出的技术的示例性系统。具体地，图5所示的示例性系统可用于执行由地面通信网关设备(avgw)以及远程用户设备(rpcd)执行的上述技术。图5是根据本公开的示例性实施方案的计算机的简化功能框图，该计算机可被配置为执行本文所
述的技术。具体地，计算机(或“平台”，因为其可能不是单个物理计算机基础结构)可包括用于分组数据通信的数据通信接口560。平台还可包括用于执行程序指令的一个或多个处理器形式的中央处理单元(“cpu”)520。平台可包括内部通信总线510，并且平台还可包括用于待由平台处理和/或传送的各种数据文件的程序存储装置和/或数据存储装置，诸如rom 530和ram 540，尽管系统500可经由网络通信接收编程和数据。系统500还可包括输入和输出端口550以与输入和输出设备诸如键盘、鼠标、触摸屏、监视器、显示器等连接。当然，可在多个类似平台上以分布式方式实现各种系统功能，以分配处理负载。另选地，系统可通过一个计算机硬件平台的适当编程来实现。
65.本公开的大体论述提供了对可实现本公开的合适的计算环境的简要总体描述。在一个实施方案中，所公开的系统、方法和/或图形用户界面中的任一者都可由与本公开中所示出和/或解释的计算系统一致或类似的计算系统来执行或实现。尽管不是必需的，但是在计算机可执行指令的背景中描述了本公开的各方面，诸如由数据处理设备例如，服务器计算机、无线设备和/或个人计算机执行的例程。本领域的技术人员将会知道，本公开的各方面可使用其他通信、数据处理或计算机系统配置来实践，包括互联网设备、手持设备(包括个人数字助理(“pda”))、可穿戴计算机、各种蜂窝电话或移动电话(包括ip语音(“voip”)电话)、哑终端、媒体播放器、游戏设备、虚拟现实设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子器件、机顶盒、网络pc、微型计算机、大型计算机等。实际上，术语“计算机”、“服务器”等在本文中通常可互换使用，并且是指任何上述设备和系统以及任何数据处理器。
66.本公开的各方面可在专用计算机和/或数据处理器中实施，该专用计算机和/或数据处理器被具体编程、配置和/或构造成执行本文详细说明的一个或多个计算机可执行指令。虽然本公开的各方面诸如某些功能被描述为仅在单个设备上执行，但本公开也可在分布式环境中实践，其中功能或模块在通过通信网络(诸如局域网(“lan”)、广域网(“wan”)和/或互联网)链接的不同处理设备之间共享。类似地，本文所呈现为涉及多个设备的技术可在单个设备中实现。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地存储器存储设备和/或远程存储器存储设备中。
67.本公开的各方面可存储和/或分布在非暂态计算机可读介质上，包括磁性或光学可读计算机盘、硬连线或预编程芯片(例如，eeprom半导体芯片)、纳米技术存储器、生物存储器或其他数据存储介质。另选地，本公开的各方面下的计算机实现的指令、数据结构、屏幕显示器和其他数据可在一段时间内通过互联网和/或通过其他网络(包括无线网络)分布在传播介质(例如，一个或多个电磁波、声波等)上的传播信号上，并且/或者它们可在任何模拟或数字网络(分组交换、电路交换或其他方案)上提供。
68.技术的程序方面可被认为是通常以可执行代码和/或相关联的数据的形式的“产品”或“制品”，该可执行代码和/或相关联的数据被承载或体现在一种类型的机器可读介质中。“存储”类型介质包括计算机、处理器等或其相关联模块的任何或所有有形存储器，诸如各种半导体存储器、带驱动器、盘驱动器等，其可随时为软件编程提供非暂态存储。软件的全部或部分有时可通过互联网或各种其他电信网络进行通信。例如，此类通信可使得软件从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器中，例如从移动通信网络的管理服务器或主机加载到服务器的计算机平台和/或从服务器加载到移动设备。因此，可承载软件元
件的另一种类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如在本地设备之间的物理接口上、通过有线和光学地线网络以及通过各种空中链路所使用的。携带此类波的物理元件诸如有线或无线链路、光学链路等也可被视为承载软件的介质。如本文所用，除非限于非暂态有形“存储”介质，否则术语诸如计算机或机器“可读介质”是指参与向处理器提供用于执行的指令的任何介质。
69.上文所用的术语可以其最广泛的合理方式来解释，即使将其与本公开的某些具体示例的具体实施方式一起使用也是如此。实际上，某些术语甚至可在上文加以强调；然而，任何旨在以任何受限方式解释的术语将在本具体实施方式部分中被明确地和具体地定义。前述大体实施方式和具体实施方式均仅为示例性的和说明性的，而非局限于受权利要求书保护的特征。
70.如本文所用，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或者它们的其他变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括元素列表的过程、方法、制品或装置不包括只有那些元素而是可包括未明确列出的或者这些过程、方法、制品或装置固有的其他元素。
71.在本公开中，相对术语诸如例如“约”、“基本上”、“一般”和“大约”用来表示指定值中
±
10％的可能变化。
72.术语“示例性”以“示例”而非“理想”的意义使用。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文中另外指出其他情况。
73.从本文所公开的本发明的说明书和具体实践考虑，本公开的其他实施方案对于本领域的技术人员将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被视为示例性的，其中本发明的真实范围和实质由以下权利要求书所指示。

技术特征：
1.一种用于促进远程用户空域通信的方法，所述方法包括：当第一交通工具的飞行路径在第一地面通信设备及包括所述第一地面通信设备和与所述第一地面通信设备交互的第一空中交通管制扇区无线电的第一空中交通管制扇区附近时，在关联到并远离所述第一交通工具的用户设备与来自多个所连接的地面通信设备中的第一地面通信设备之间建立连接；由所述第一地面通信设备从与所述第一交通工具相关联的所述用户设备、被调谐到所述第一空中交通管制扇区无线电的第二交通工具和位于所述第一空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收数字数据或模拟数据形式的语音通信数据；由所述第一地面通信设备基于从所述用户设备和/或所述第二交通工具和/或位于所述第一空中交通管制扇区中的所述空中交通管制站接收的所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据；由所述第一地面通信设备确定所述模拟数据或数字数据的接收方；将所生成的模拟数据或所生成的数字数据从所述第一地面通信设备传输到所述接收方；当所述第一交通工具接近第二空中交通管制扇区时终止所述用户设备与所述第一地面通信设备之间的连接，所述第二空中交通管制扇区包括来自所述多个所连接的地面通信设备中的第二地面通信设备和与所述第二地面通信设备交互的第二空中交通管制扇区无线电；以及当所述第一交通工具的所述飞行路径在所述第二地面通信设备和所述第二空中交通管制扇区附近时，在所述用户设备与所述第二地面通信设备之间建立连接。2.根据权利要求1所述的方法，其中执行计算以确定所述第一交通工具何时将进入所述第二空中交通管制扇区。3.根据权利要求1所述的方法，其中终止所述用户设备与所述第一地面通信设备之间的所述连接以及建立所述用户设备与所述第二地面通信设备之间的连接基本上同时发生。4.根据权利要求3所述的方法，其中终止所述用户设备与所述第一地面通信设备之间的所述连接以及建立所述用户设备与所述第二地面通信设备之间的连接是自动发生的，无需用户干预。5.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述第一交通工具接近第二空中交通管制扇区时，使用户在所述用户设备上选择第二地面通信设备以建立与所述用户设备的连接。6.根据权利要求1所述的方法，其中由所述第一地面通信设备从所述用户设备接收的数字数据形式的所述语音通信数据已被所述用户设备从模拟数据转换为数字数据。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二交通工具将模拟数据传输到所述第一空中交通管制扇区无线电，并且其中所述第一地面通信设备将基于从所述第二交通工具接收到的模拟数据生成的数字数据传输到所述用户设备。8.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述第一空中交通管制扇区无线电传输语音通信数据时或当其他无线电中的一个无线电传输语音通信数据时，在所述第一空中交通管制扇区无线电与位于所述第一空中交通管制扇区中的其他无线电之间生成抑制信号。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述用户设备与所述第二地面通信设备之间已建立连接之后，由所述第二地面通信
设备从与所述第一交通工具相关联的所述用户设备、被调谐到所述第二空中交通管制扇区无线电的第三交通工具以及位于所述第二空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收语音通信数据；由所述第二地面通信设备基于从所述用户设备和/或所述第三交通工具和/或位于所述第二空中交通管制扇区中的所述空中交通管制站接收的所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据；由所述第二地面通信设备确定所述模拟数据或数字数据的接收方；将所生成的模拟数据或所生成的数字数据从所述第二地面通信设备传输到所述接收方；当所述第一交通工具接近第三空中交通管制扇区时终止所述用户设备与所述第二地面通信设备之间的连接，所述第三交通管制扇区包括来自所述多个所连接的地面通信设备中的第三地面通信设备和与所述第三地面通信设备交互的第三空中交通管制扇区无线电；以及当所述第一交通工具的所述飞行路径在所述第三地面通信设备和所述第三空中交通管制扇区附近时，在所述用户设备与所述第三地面通信设备之间建立连接。10.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述模拟数据或数字数据的接收方包括命令所述第一空中交通管制扇区无线电进入接收模式或传输模式。

技术总结
本发明公开了用于促进远程用户空域通信的方法、系统和计算机可读介质。例如，该方法可包括：与关联到并远离位于共享空中交通管制扇区中的第一交通工具的用户设备连接；从该用户设备、位于该共享空中交通管制扇区中的第二交通工具和位于该共享空中交通管制扇区中的空中交通管制站中的至少一者接收语音通信数据；基于所接收的语音通信数据生成模拟数据或数字数据；确定该共享空中交通管制扇区中的所生成的模拟数据或所生成的数字数据的接收方；将所生成的模拟数据或所生成的数字数据传输到该接收方；以及随着该第一交通工具离开该共享空中交通管制扇区而终止与该用户设备的连接。空中交通管制扇区而终止与该用户设备的连接。空中交通管制扇区而终止与该用户设备的连接。


技术研发人员：李霁 陈中
受保护的技术使用者：霍尼韦尔国际公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/7/4