一种基于G1000系统的通用航空飞行数据无线传输设备

摘要

本发明涉及一种通用航空飞行数据无线传输设备，包括终端和地面服务器，所述终端安装于飞行器中，所述终端包括G1000系统、处理器、程序存储模块、无线数据收发模块和第二外存储模块，以及存储于所述程序存储模块中并由所述处理器执行的程序，所述G1000系统内设有第一外存储模块，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：通过数据接口将第一外存储模块中的飞行数据同步至第二外存储模块中；对第二外存储模块中存储的飞行数据进行压缩加密，并通过无线数据收发模块发送至地面服务器由地面服务站解压并解密得到飞行数据。与现有技术相比，本发明利用设置第二外存储模块，实现了利用G1000系统实现飞行数据的无线传输。

权利要求

1.一种通用航空飞行数据无线传输设备，包括终端和地面服务器，所述终端安装于飞行器中，其特征在于，所述终端包括G1000系统、处理器、程序存储模块、无线数据收发模块和第二外存储模块，以及存储于所述程序存储模块中并由所述处理器执行的程序，所述G1000系统内设有第一外存储模块，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：通过数据接口将第一外存储模块中的飞行数据同步至第二外存储模块中，对第二外存储模块中存储的飞行数据进行压缩加密，并通过无线数据收发模块发送至地面服务器由地面服务站解压并解密得到飞行数据；

所述G1000系统每秒采集、记录一次飞行数据，所述飞行数据包括导航数据和发动机状态参数；

所述第一外存储模块和第二外存储模块均为SD卡模块；

利用设置第二外存储模块，同步G1000系统中第一外存储模块中存储的飞行数据，在后续应用层直接基于第二外存储模块中存储的飞行数据进行处理，从而实现了利用G1000系统实现飞行数据的无线传输。

2.根据权利要求1所述的一种通用航空飞行数据无线传输设备，其特征在于，所述加密的方式为AES－128bits对称加密。

3.根据权利要求1所述的一种通用航空飞行数据无线传输设备，其特征在于，所述通过无线数据收发模块发送的过程具体以TCP/IP协议socket包形式进行数据的发送。

4.根据权利要求1所述的一种通用航空飞行数据无线传输设备，其特征在于，所述终端还包括用于为各模块供电的电源模块。

说明书

一种基于G1000系统的通用航空飞行数据无线传输设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种航空数据传输领域，尤其是涉及一种基于G1000系统的通用航空飞行数据无线传输设备。

背景技术

[0002] 目前通航飞机飞行数据采集和存储应用最广泛的是G1000(GARMIN G1000)系统，G1000将飞行任务中的飞行数据采集下来，保存到自身携带的SD卡中。一般情况下，地面数据管理中心主要通过机务人员定期拷贝SD卡内容获取其飞行数据，不能实现数据即时、有效地传输到地面站，不便于地面站对飞机状态监控。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于G1000系统的通用航空飞行数据无线传输设备。

[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0005] 一种通用航空飞行数据无线传输设备，包括终端和地面服务器，所述终端安装于飞行器中，所述终端包括G1000系统、处理器、程序存储模块、无线数据收发模块和第二外存储模块，以及存储于所述程序存储模块中并由所述处理器执行的程序，所述G1000系统内设有第一外存储模块，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

[0006] 通过数据接口将第一外存储模块中的飞行数据同步至第二外存储模块中；

[0007] 对第二外存储模块中存储的飞行数据进行压缩加密，并通过无线数据收发模块发送至地面服务器由地面服务站解压并解密得到飞行数据。

[0008] 所述G1000系统每秒采集、记录一次飞行数据，所述飞行数据包括导航数据和发动机状态参数。

[0009] 所述第一外存储模块和第二外存储模块均为SD卡模块。

[0010] 所述加密的方式为AES－128bits对称加密。

[0011] 所述通过无线数据收发模块发送的过程具体以TCP/IP协议socket包形式进行数据的发送。

[0012] 所述终端还包括用于为各模块供电的电源模块。

[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0014] 1)利用设置第二外存储模块，可以同步G1000系统中第一外存储模块中存储的飞行数据，在后续应用层直接基于第二外存储模块中存储的飞行数据进行处理，从而实现了利用G1000系统实现飞行数据的无线传输。

[0015] 2)利用AES－128bits对称加密的方式，可以兼顾G1000系统采集、存储的通航飞机飞行数据特点、数据加密时间及算法安全性。

[0016] 3)飞行品质监控目的是利用飞行数据分析检测飞行过程中的超限事件，监测飞机和发动机的健康问题，及时采取有效的维护方案去除安全隐患，以提高飞机的可靠性，飞行数据是飞行品质监控的基础，数据无线传输的即时、有效地获取将对飞行品质监控的研制与应用提供数据支持。

附图说明

[0017] 图1为本发明的架构示意图；

[0018] 图2为无线传输平台总体方案设计示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0020] 一种通用航空飞行数据无线传输设备，包括终端和地面服务器，终端安装于飞行器中，终端包括G1000系统、处理器、程序存储模块、无线数据收发模块和第二外存储模块，以及存储于程序存储模块中并由处理器执行的程序，G1000系统内设有第一外存储模块，处理器执行程序时实现以下步骤：

[0021] 通过数据接口将第一外存储模块中的飞行数据同步至第二外存储模块中；

[0022] 对第二外存储模块中存储的飞行数据进行压缩加密，并通过无线数据收发模块发送至地面服务器由地面服务站解压并解密得到飞行数据。

[0023] G1000系统每秒采集、记录一次飞行数据，飞行数据包括导航数据和发动机状态参数。

[0024] 第一外存储模块和第二外存储模块均为SD卡模块。

[0025] 加密的方式为AES－128bits对称加密。

[0026] 通过无线数据收发模块发送的过程具体以TCP/IP协议socket包形式进行数据的发送。

[0027] 终端还包括用于为各模块供电的电源模块。

[0028] 具体如下，为满足G1000飞行数据即时、有效的传输到地面数据中心，提出了以下步骤：

[0029] A)G1000将飞行任务中的飞行数据采集下来，保存到自身的SD卡中。

[0030] B)通过SD卡转接接口将飞行过程中的飞行数据转存到外部SD卡，终端软件部分读取外部SD卡数据。

[0031] C)终端软件部分对数据进行压缩、加密处理，并将处理后的密文以无线方式发送至地面数据管理中心。

[0032] D)地面服务器接收端接收密文，解压、解密后获取明文数据。

[0033] 基于G1000系统下的通用航空飞行数据无线传输平台，是由终端、WiFi路由器及地面服务器组成。

[0034] G1000系统每秒采集、记录一次飞行数据。采集的导航数据和发动机参数一方面通过飞机驾驶舱两块或三块显示器呈现给飞行人员作飞行参考，另一方面由数据记录功能存储至自身携带的SD卡(即第一外存储模块)中。

[0035] 基于G1000系统下的通用航空飞行数据无线传输平台分为终端和服务器端两大部分，终端又由硬件系统和应用软件两部分组成，终端又由硬件系统和应用软件两部分组成，硬件实现与G1000进行交联，软件将安装在地面数据中心的服务器或计算机上实现飞行数据的获取、处理和发送。

[0036] 其中，终端硬件实现与G1000 SD卡交联是通过SD卡转接接口实现的。SD卡转接接口是用于解决飞行数据获取途径问题，实现将SD卡扩展至G1000外部，方便终端连接SD卡，对飞行数据进行操作。

[0037] 在终端软件处理飞行数据过程中，加密为飞行数据传输安全提供保障，即终端将明文数据通过加密算法转换成密文，传输密文，服务器接收到密文后解析成明文数据。考虑G1000系统采集、存储的通航飞机飞行数据特点、数据加密时间及算法安全性，设计采用AES－128bits对称加密。AES算法结构如下：

[0038] 加密算法输入一个128bit(16字节)的明文序列，经4个字节分组成行形成一个4x4字节矩阵，称作状态矩阵，状态矩阵的内容在每一步操作后都会被改变，最后一轮完成后状态矩阵的内容按顺序输出一个128bit的密文序列。类似地，128bit密钥也会进行划分，组成一个4x4字节方阵，每行中的4字节称作一个字，初始密钥的4个字经过密钥扩展形成44个字，每轮取4个字(4x4矩阵)与状态矩阵进行密钥加操作。除预备轮和最后一轮外，其余轮加密过程均包括S盒替换、行移位、列混合、密钥加4个变换步骤。

[0039] 在本发明所述的飞行数据无线传输的传输方法中，数据获取、压缩、加密完成后，以TCP/IP协议socket包形式进行数据的发送。终端发出连接请求，服务器端监听并响应请求，双方握手后进行数据传输。

[0040] 地面站服务器端监听本机的IP和端口号，响应连接请求，接收飞行数据，实现数据接收、接收过程显示、存储、文件库更新与统计功能。其中，文件接收与处理过程分步进行，即在数据文件接收完成后再对文件进行解压、解密操作，从而缩短接收数据时间。

[0041] 实施本发明的通用航空的飞行数据无线传输平台，具有以下有益效果：飞行品质监控目的是利用飞行数据分析检测飞行过程中的超限事件，监测飞机和发动机的健康问题，及时采取有效的维护方案去除安全隐患，以提高飞机的可靠性。飞行数据是飞行品质监控的基础，数据无线传输的即时、有效地获取将对飞行品质监控的研制与应用提供数据支持。

[0042] 如图1所示，通用航空飞行数据无线传输设备工作过程包含了以下步骤：

[0043] 步骤S1表示的是G1000将飞行任务中的飞行数据采集下来，保存到自身的SD卡中，并通过SD卡转接接口将飞行过程中的飞行数据转存到外部SD卡，终端软件部分读取外部SD卡数据。G1000系统每秒采集、记录一次飞行数据。采集的导航数据和发动机参数一方面通过飞机驾驶舱两块或三块显示器呈现给飞行人员作飞行参考，另一方面由数据记录功能存储至自身携带的SD卡中。基于G1000系统下的通用航空飞行数据无线传输平台分为终端和服务器端两大部分，终端又由硬件系统和应用软件两部分组成，终端又由硬件系统和应用软件两部分组成，硬件实现与G1000 SD卡进行交联是通过SD卡转接接口实现的。SD卡转接接口是用于解决飞行数据获取途径问题，实现将SD卡扩展至G1000外部，方便终端连接SD卡，对飞行数据进行操作。

[0044] 步骤S2表示的是终端软件部分对数据进行压缩处理。本发明采用的是LZW算法对数据进行无损压缩。

[0045] 步骤S3表示的是终端软件部分对数据进行加密处理。考虑到G1000系统采集、存储的通航飞机飞行数据的特点、数据加密时间及算法的安全性，本发明采用的是AES-128bits对称加密。

[0046] 步骤S4表示的是终端软件部分将处理后的密文以无线方式发送至地面数据管理中心。在数据获取、压缩、加密完成后，以TCP/IP协议socket包形式进行数据的发送。

[0047] 步骤S5表示的是终端发出连接请求，服务器端监听本机的IP和端口号，响应连接请求，接收飞行数据，实现数据接收、接收过程显示、存储、文件库更新与统计功能。

[0048] 步骤S6表示的是地面服务器接收端对接收的数据进行解密算法。

[0049] 步骤S7表示的是地面服务器接收端对接收的数据进行解压算法。

[0050] 本发明中，无线传输设备总体方案设计如图2表示，基于G1000系统下的通用航空飞行数据无线传输设备分为终端和服务器端两大部分，终端又由硬件系统和应用软件两部分组成，终端又由硬件系统和应用软件两部分组成，硬件实现与G1000进行交联，软件将安装在地面数据中心的服务器或计算机上实现飞行数据的获取、处理和发送。