CN108790858B - 保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的装置和方法。本文中描述的实施例提供了通过监测来自地面***的电力和/或数据通信的特性来保护地面***和飞机之间电力和/或数据通信的***和方法。当特性与预期不同时，可阻止地面***向飞机提供电力和/或数据通信。

Description

保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的装置和方法
技术领域
本发明涉及机务保障领域，并且具体而言，涉及保护飞机从地面***接收的电力和/或数据通信。
背景技术
现代客机在地面上时可能有重要的电力和通信要求，这是通过地面***来处理的；该地面***包括电力通信电缆并且在某些情况下包括数据通信电缆，这些电缆可移除地耦接至飞机。当飞机发动机断电时，该地面***向飞机提供电力。地面***还提供在机场数据网络和飞机的机载数据网络之间的通信能力。
通常，地面***电力电缆因电缆尺寸而变得笨重并且难以操纵和连接至飞机，其中需要电缆来支持现代飞机的高功率需求。此外，将地面***连接至飞机的地面***通信电缆并不常见，并且当使用时，它们变为分开的电缆，从而易于被损坏。
在某些情况下，可以利用来自地面***的通信来与飞机上的各种数据网络建立连接。例如，可以使用地面***来更新飞机上控制飞机运行的航空电子***上的软件。这在某些情况下可能存在安全威胁。例如，利用非授权地面***来入侵飞机上的航空电子设备可能会在航班运营期间使飞机上的乘客处于危险的境地。此外，利用非授权地面***向飞机供电可能会损坏飞机上的电力***，这可能同样在航班运营期间使乘客处于危险的境地。因此，需要向地面***为飞机提供的电力和/或数据通信提供保护。
发明内容
本文中描述的实施例提供了通过监测来自地面***的电力和/或数据通信的特性来保护地面***和飞机之间电力和/或数据通信的***和方法。当特性与预期不同时，可阻止地面***向飞机提供电力和/或数据通信。
一个实施例包括一种装置，该装置包括电源连接器、功率传感器、以及控制器。电源连接器沿着飞机机身的外表面布置并将从地面***接收的电力电耦接至飞机的机载电源总线。功率传感器电耦接至电源连接器并测量从地面***接收的电源的电特性。控制器从功率传感器接收电特性的测量值，并且响应于电特性与电目标值相差第一阈值量而阻止地面***与机载电源总线进行电耦接。
在示例性实施例中，另一实施例包括一种用于保护地面***向飞机提供的电力的方法。该方法包括：通过沿着飞机机身的外表面布置的电源连接器从地面***接收电力，电源连接器电耦接至飞机的机载电源总线。该方法进一步包括：测量从地面***接收的电力的电特性，并且响应于电特性与电目标值相差第一阈值量而阻止地面***与机载电源总线进行电耦接。
另一个实施例包括一种装置，该装置包括数据连接器、数据传感器、以及控制器。数据连接器沿着飞机机身的外表面布置并将从地面***接收的数据通信通信地耦接至飞机的机载数据网络。数据传感器通信地耦接至数据连接器并测量从地面***接收的数据通信的通信特性。控制器从数据传感器接收通信特性的测量值，并且响应于通信特性与数据目标值相差第一阈值量而阻止地面***与机载数据网络通信地耦接。
在示例性实施例中，另一实施例包括一种用于保护飞机从地面***接收的数据通信的方法。该方法包括：通过沿着飞机机身的外表面布置的数据连接器从地面***接收数据通信，数据连接器通信地耦接至机载数据网络。该方法进一步包括：测量从地面***接收的数据通信的通信特性，并且响应于通信特性与数据目标值相差第一阈值量而阻止地面***与机载数据网络通信地耦接。
上述发明内容提供了说明书一些方面的基本理解。该发明内容并非说明书的详尽综述，其目的不在于确定说明书的关键或重要要素，也不在于描述说明书特定实施例的任何范围，或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化的形式展现说明书的一些概念，以作为对稍后展现的更详细的描述的序言。
附图说明
现在，将仅仅通过实例的方式并且参考附图来描述一些实施例。对于所有附图，相同的参考编号代表相同的元件或相同类型的元件。
图1示出了示例性实施例中的飞机和地面***。
图2示出了图1的飞机上的***，该***在示例性实施例中保护从图1地面***接收的电力和/或数据通信。
图3为在示例性实施例中用于保护从地面***向飞机提供的电力的方法的流程图。
图4为在示例性实施例中用于保护从地面***向飞机提供的数据通信的方法的流程图。
图5为在示例性实施例中保护对飞机数据网络的域访问的方法的流程图。
图6为在示例性实施例中用于保护从地面***向飞机提供的数据上传的方法的流程图。
图7示出了在示例性实施例中图1的飞机连接器。
具体实施方式
附图及下面描述示出了具体的示例性实施例。因此，将理解的是，本领域的技术人员能够涉及体现出实施例和实施例范围内包括的原理的各种配置，尽管在本文中未明确描述或显示。此外，在本文中描述的任何实例旨在帮助理解实施例的原理，并且被解释成不局限于这些具体陈述的实例和条件。因此，本发明概念并不限于下面描述的特定实施例或实例，而是由权利要求及其等同限定。
图1示出了示例性实施例中的飞机100和地面***102。尽管在图1中飞机100被描述成客机，但根据设计选择，飞机100可包括利用地面支持***(例如，地面***102)的任何航空器。本实施例中的地面***102当飞机在地面上(例如，将飞机100停靠在机场停机位)时能够向飞机100提供电力和/或数据通信服务。典型地，当飞机100停靠在停机位时飞机100的发动机断电，从而降低或消除了飞机100产生的电力。然而，飞机100仍然有电力需求，该电力需求可由地面***102提供。为了保障飞机100的电力需求，将地面***102连接至飞机连接器104。飞机连接器104位于飞机100的机身106的外表面并且地勤人员利用地面***102可接入飞机连接器104。例如，飞机连接器104可位于机舱口，该机舱口设置在机身106内。通过将位于线缆110一端的地面***连接器108连接至飞机连接器104来由地面***102提供电力和/或数据通信。
地面***102的线缆110可包括能够在地面***102和飞机100之间传递电力和/或数据通信的任意类型的导体。在一些实施例中，线缆110由碳纳米管形成；碳纳米管为具有圆柱形纳米结构的碳的同素异形体。圆柱形碳纳米管具有典型的电气性质，可允许线缆110承载大量电流而不使用笨重而庞大的电力电缆。圆柱形碳纳米管还促进光子在碳圆柱体内部传输。这使得可以允许能够提供大电流的单根电缆，同时允许地面***102和飞机100之间的高数据传输率。采用碳纳米管来制作线缆110可用于减少线缆110的重量，同时还消除了在地面***102和飞机100之间使用单独的数据通信电缆。
飞机连接器104可包括能够在地面***102和飞机100之间传输电力和/或数据通信的任意类型的构件、装置、或接口。例如，飞机连接器104可包括单独的电源连接器和数据通信连接器。此外或代替地，在一些实施例中，飞机连接器104可利用集成的电源和数据通信连接器，从而允许在地面***102和飞机100之间使用更少的线缆。
图2示出了在示例性实施例中保护从地面***102接收的电力和/或数据通信的飞机100上的***200。在本实施例中，***200包括控制器202，该控制器202确定是否允许地面***102向飞机100提供电力和/或数据通信。
在某些情况下，若向飞机100供应的电力不满足飞机100的具体要求时可能会损坏飞机100。例如，可将飞机1设计成利用400Hz/三相/115V均方根(RMS)的电力，这在某些情况下可能不能正确地从地面***102供应。例如，地面***102供应的电力电压可能过高或过低、频率也可能过高或过低，和/或相位也可能与飞机100被设计为所接受的有所不同。图2所示的***200能够监测地面***102供应的电力的电特性，并且确定是否将地面***102供应的电力电耦接至飞机电源总线204。此外或代替地，图2所示的***200还能够监测从地面***102接收的数据通信的通信特性，并且确定是否将从地面***102接收的数据通信通信地耦接至飞机数据网络206。
在图2中，飞机100在电源连接器208处接收地面***102向飞机连接器104供应的电力。电源连接器208包括能够从地面***102接收电力的任意构件、***、或装置。尽管在图2中仅示出了一个电源连接器208，但可实现多个电源连接器208(例如，针对每相的一个或多个电源连接器208、针对零线的一个或多个电源连接器208、和/或针对地线的一个或多个电源连接器208)。
地面***102供应的电力利用电源转换开关210可以可移除地连接至飞机电源总线204。电源转换开关210根据设计选择可包括固态继电器、电子继电器等。电源转换开关210包括能够可控地将电源连接器208和飞机电源总线204耦接和断开的任意构件、***、或装置。在图2中，电源转换开关210被描述成直接将电源连接器208和飞机电源总线204耦接，但可使用位于飞机100座舱内的手动开关来确保由人员最终确定是否或何时将地面***102供应的电力与飞机电源总线204电耦接。该手动开关在电源连接器208和飞机电源总线204之间(be in line between)，并且当电源转换开关210闭合时可能发亮，进而向座舱内的人员表明地面***102供应的电力满足一个或多个电特性。控制器202利用功率传感器212和/或温度传感器224能够监测地面***102向电源连接器208供应的电力的各种电特性。功率传感器212可测量地面***102向电源连接器208供应的电压、地面***102供应的跨一个或多个电源连接器208的相位、地面***102向电源连接器208供应的电力频率、地面***102供应的电流等。因此，功率传感器212包括能够检测或感测有关地面***101向电源连接器208供应的电力的电特性的信息的任意构件、***、或装置。温度传感器224可测量电源连接器208处的温度，控制器202可利用该温度确定周围环境和电源连接器208之间的温度差，从而表明有关线缆110的阻抗信息。因此，温度传感器224可包括能够检测或感测有关电源连接器208处的温度信息的任意构件、***、或装置。控制器202利用功率传感器212和/或温度传感器224提供的信息确定地面***102供应的电力是否将与飞机电源总线204电耦接。
在图2中，飞机100在数据连接器214处接收地面***102向飞机连接器104供应的数据通信。在一些实施例中，除电源连接器208之外，还存在数据连接器214。在其他一些实施例中，数据连接器214代替了电源连接器208。数据连接器214包括能够从地面***102接收数据通信的任意构件、***、或装置。尽管在图2中仅示出了一个数据连接器214，但可实现多个数据连接器214(例如，针对多个数据信道的一个或多个数据连接器214以提高地面***102和飞机数据网络206之间的数据吞吐量)。
一种问题可能会发生，即来自地面***102的数据通信试图侵入飞机数据网络206。黑客可能会试图接入飞机数据网络206以安装或修改控制飞机100的软件。例如，黑客可能会试图修改飞机100的飞行控制软件，从而可能在航班运营期间使飞机100上的乘客处于危险的境地。控制器202通过分析从地面***102接收的数据通信来确保飞机数据网络206的安全。
在数据连接器214处接收的地面***102的数据通信可以利用数据转换开关216可以可移除地连接至飞机数据网络206。数据转换开关216根据设计选择可包括固态继电器、电子继电器、路由器、交换机等。电源转换开关216包括能够可控地将数据连接器214和飞机数据网络206耦接和断开的任意构件、***、或装置。在图2中，电源转换开关210显示为将数据连接器214和飞机数据网络206直接耦接，但可使用位于飞机100座舱内的手动开关来确保由人员最终确定是否或何时将地面***102供应的数据通信通信地与飞机数据网络206耦接。该手动开关在数据连接器214和飞机数据网络206之间，并且当电源转换开关216接通时可能发亮，进而向座舱内的人员表明地面***102供应的数据通信满足一个或多个通信特性。控制器202能够利用数据传感器218来监测数据连接器214从地面***102接收的数据通信的通信特性。数据传感器218可测量地面***102向数据连接器214提供的数据通信的数据速率、分析与数据通信相关的报头、推断数据通信朝向飞机数据网络206内的哪个子***等。因此，数据传感器218包括能够检测或感测有关在数据连接器214处从地面***102接收的通信特性的信息的任意构件、***、或装置。控制器202利用此信息确定是否将来自地面***102的数据通信与飞机数据网络206通信地耦接。控制器202利用数据转换开关216能够将来自地面***102的数据通信与飞机数据网络206耦接或断开。在一些实施例中，控制器202可缓冲从地面***102接收的数据通信(例如，利用控制器202的存储器220)，并且若满足特定通信特性时将数据通信转发至飞机数据网络206。
虽然控制器202的具体硬件实现方式以设计选择为准，但一个特定实施例可包括与存储器220通信地耦接的一个或多个处理器222。处理器222包括能够执行功能的任意电子电路和/或光学电路。例如，处理器222可执行本文中针对控制器202描述的任意功能。处理器222可包括一个或多个中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、控制电路等。处理器的一些实例包括CORETM处理器、高级简化指令集计算(RISC)机器/>处理器等。
存储器220包括能够存储数据的任意电子电路、和/或光学电路、和/或磁性电路。例如，可利用存储器220存储或缓冲从地面***102接收的数据通信，从而在满足特定通信特性时向飞机数据网络206转发数据通信之前、或在不满足适当通信特性时在放弃数据通信之前，通过处理器222分析该数据通信。存储器220还可存储在处理器222上执行的指令。存储器220可包括一个或多个易失或非易失动态随机存取存储器(DRAM)装置、FLASH装置、易失或非易失静态RAM装置、磁盘驱动器、固态硬盘(SSD)等；非易失DRAM和SRAM的一些实例包括电池支持的DRAM和电池支持的SRAM。
假设飞机100在地面上并且假设地面***102可移除地耦接至飞机100(例如，利用线缆110和地面***连接器108)。还假设电源转换开关210和数据转换开关216均处于阻止地面***102向飞机电源总线204供应电力和/或向飞机数据网络206提供数据通信的状态(例如，断开)。
图3为在示例性实施例中用于保护从地面***102向飞机100提供的电力的方法300的流程图。尽管本文公开的方法将相对于***200、飞机100和地面***102来进行讨论，但方法可通过未示出的其他***来执行。方法可包括未示出的其他步骤。同样，步骤可按改变的顺序来执行。
当线缆110上的地面***连接器108连接至飞机连接器104时，在电源连接器208处接收来自地面***102的电力(参见步骤302)。电力可以为任意电压、相位或频率，这些被视为与地面***102向飞机100提供的电力相关的可能的电特性中的一部分。功率传感器212检测待由处理器222测量的电特性(参见步骤304)。例如，功率传感器212可检测地面***102向飞机100提供的电力的相位、和/或电压、和/或频率。但是，本领域普通技术人员将认识到，任意电特性都可能被测量并且可能为确定地面***102提供的电力是否将与飞机电源总线204电耦接的一部分。
处理器222分析功率传感器212感测到的电特性的测量值，并确定是否允许将地面***102电耦接至飞机电源总线204(参见步骤306)。具体地，处理器222确定电特性与目标值是否相差一阈值量。例如，处理器222可利用功率传感器212测量地面***102向飞机100提供的电力的频率，并确定频率是否为400Hz+/-阈值量(例如，频率在目标频率400Hz的5％范围内)。就电压测量而言，处理器222可利用功率传感器212测量地面***102向飞机100提供的电力的电压，并确定电压是否为115V RMS+/-阈值量(例如，电压在目标电压115V RMS的5％范围内)。就相位测量而言，处理器222可利用功率传感器212测量地面***102向飞机100提供的电力的相位(例如，跨若干个电源连接器208)，并确定相位是否为三相电力。虽然已讨论特定的电特性、目标值和阈值量，但本领域普通技术人员将认识到，可根据设计选择使用任意电特性、目标值和阈值量。
若处理器222确定电特性不同于(某一阈值量范围内的)目标值、或期望值、或需要值，则处理器222阻止地面***102与飞机电源总线204电耦接(参见步骤308)。例如，处理器222可保持电源转换开关210断开。但是，若处理器222确定电特性在目标值的阈值量范围内，则处理器222允许地面***102与飞机电源总线204电耦接(例如，通过开启电源转换开关210，参见步骤310)。然而，如之前所述，人工操作员利用飞机100座舱内的控制装置或按钮可能仍然为该过程的一部分。
图4为在示例性实施例中用于保护从地面***102向飞机100提供的数据通信的方法400的流程图。当线缆110上的地面***连接器108连接至飞机连接器104时，在数据连接器214处接收来自地面***102的数据通信(参见步骤402)。数据通信可包括任意数据速率、信号协议等，这些均视为与飞机100从地面***102接收的数据通信相关的可能的通信特性中的一部分。数据传感器218检测处理器222测量的通信特性(参见步骤404)。例如，数据传感器218可检测与数据通信相关的信号协议、数据速率、数据包报头类型、和/或数据通信朝向何种特定的飞机域(例如，通过分析与数据通信相关的报头)。
处理器222分析数据传感器218感测到的通信特性的测量值，并确定是否允许地面***102与飞机数据网络206通信地耦接。具体地，处理器222确定通信特性是否与目标值相差阈值量(参见步骤406)。例如，处理器222可利用数据传感器218测量地面***102向飞机100提供的数据通信的数据速率，并确定数据速率是否与目标数据速率不同(在阈值量范围内)。若目标数据速率为1Gbps，则处理器222可确定测量的数据速率为1Gbps+/-阈值量(例如，15％)。
若处理器222确定通信特性与(在某一阈值量范围内的)目标值、或期望值、或需要值不同，则处理器222阻止地面***102与飞机数据网络206通信地耦接(参见步骤408)。例如，处理器222可保持数据转换开关216断开。但是，若处理器222确定通信特性在目标值的阈值量范围内，则处理器222允许地面***102与飞机数据网络206通信地耦接(例如，通过开启数据转换开关216，参见步骤410)。虽然已讨论特定的通信特性、目标值和阈值量，但本领域普通技术人员将认识到可根据设计选择使用任意通信特性、目标值和阈值量。
图5为在示例性实施例中保护至飞机数据网络的域访问的方法500的流程图。在方法500中，地面***102向飞机100提供的电力的电特性和从地面***102接收的数据通信的通信特性都可用于确定是否允许地面***102与飞机数据网络206内的特定的飞机域进行通信。飞机域(飞机信息域)是将飞机数据网络206中的网络元件分割成不同安全和保护域的模型。模型中的一个域是飞机控制(AC)域，AC域由飞机数据网络206内的保障飞机100安全运行的***和网络组成。例如，飞机100上的喷射引擎控制模块可为AC域的一部分，通过阻止地面***102接入飞机100上的AC域来控制非授权方对控制软件的更新，除非满足一定电特性和通信特性。AC域可分成两个子域——飞行及嵌入式控制***子域和机舱核心子域。飞行及嵌入式控制***子域涉及飞机100的驾驶舱控制，而机舱核心子域涉及针对机舱操作的环境功能，包括环境控制、乘客地址寻呼、烟雾探测等。
模型中的另一个域是航空公司信息服务(AIS)域，该域提供通用的路由、数据存储、以及针对不重要应用的通信服务。AIS域可在独立的飞机域(如航空电子网、机上娱乐等)之间提供服务和连接性。可使用AIS域来保障机舱或机组人员使用的应用和内容。AIS域可分成两个子域——管理子域和乘客保障子域。管理子域向驾驶舱和机组人员提供操作及航空公司管理信息，而乘客保障子域提供保障乘客的信息。
模型中的另一个域是乘客信息及娱乐服务(PIES)域。PIES域的目的是向飞机100上的乘客提供娱乐和网络服务。PIES域可包括更多传统的机上娱乐(IFE)***，例如，向乘客提供服务的装置或功能。PIES域还可包括乘客航班信息***(PFIS)、电视服务、网络连接服务等。
模型中的另一个域是乘客自有设备(POD)域。POD域被定义为包括乘客可在飞机100上携带的设备。设备可连接至飞机数据网络206、或相互连接(端对端)。由PIES域提供与飞机数据网络206的POD域连接。
当从地面***102接收到数据通信时，处理器222识别数据通信针对的飞机域(参见步骤502)。例如，处理器222可识别从地面***102接收的、针对AC域的数据通信。这样，处理器222可分析与数据通信相关的报头、可识别数据通信中的路由信息、可识别数据通信的内容等。然后，处理器222可确定地面***102向飞机100提供的电力的电特性是否在目标值的阈值量范围内(参见步骤504)。例如，处理器222可确定地面***102提供的电力的频率是否在400Hz+/-10Hz范围内。若电特性不在目标值的阈值量范围内，则控制器202阻止地面***102与飞机域的数据通信(参见步骤506)。但是，若电特性在目标值的阈值量范围内(例如，频率为401Hz)，则执行步骤508。在步骤508中，控制器202确定从地面***102接收的数据通信的通信特性是否在目标值的阈值量范围内。例如，处理器222可确定从地面***102接收的数据通信的数据速率在1GBPS+/-100Kbps范围内。若通信特性不在目标值的阈值量范围内，则控制器202阻止地面***102与飞机域的数据通信(参见步骤506)。但是，若通信特性在目标值的阈值量范围内(例如，数据速率为1GBPS+/-10Kbps)，则处理器222允许从地面***102至飞机域的数据通信(参见步骤510)。例如，处理器222可通过开启数据转换开关216允许地面***102与AC域通信。
图6为在示例性实施例中用于保护从地面***102向飞机100提供的数据上传的方法600的流程图。方法600示出了利用向飞机100提供的电力的电特性、飞机100接收的数据通信的通信特性、以及飞机的电连接处的温度特性中的两个可实现各种安全等级。具体地，方法600示出了基于电特性和通信特性如何进入不同的飞机域。
方法600开始于处理器222确定从地面***102接收的电力是否满足下面所有的电特性：频率为400Hz，相位是三相，并且电压为115V RMS(参见步骤602)。若这些条件中的任何一个不为真(不在各种阈值量范围内)，则处理器222阻止地面***102与飞机电源总线204电耦接(参见步骤604)。例如，处理器222不开启电源转换开关210。处理器222还阻止地面***102与飞机数据网络206通信地耦接(参见步骤606)。例如，处理器222不开启数据转换开关216。但是，若这些条件中的所有都满足(在各种阈值量范围内)，则处理器222允许地面***102电耦接至飞机电源总线204(参见步骤208)。例如，处理器222开启电源转换开关210。
然后，处理器222利用温度传感器224确定在电源连接器208处的温度是否在预期范围内(参见步骤610)。在某些情况下，与环境温度相比，在电源连接器208处的高温可能表明线缆110阻值比预期的要大。例如，处理器222可测量通过线缆110供应的电流(例如，利用功率传感器212)、在电源连接器208处的温度(例如，利用温度传感器224)和环境温度来计算线缆110的温度特性。在电源连接器208处上升超过环境温度的高温可能表明线缆110的阻抗比预期的要大，从而致使电源连接器208比预期的热得多。若线缆110的阻抗比预期的要大，则可能表明线缆110的结构与预期的不同，表明存在可能的安全问题。处理器222可向远程方(例如，航空公司安全服务)提供指示在电源连接器208处的温度不在预期范围内的通知(参见步骤612)。
然后，处理器222确定数据速率是否大于1Gbps(参见步骤614)。若数据速率大于1Gbps，则处理器222允许数据从地面***102加载至飞机数据网络206的IFE域(参见步骤616)。然后，处理器222确定数据速率是否大于5Gbps(参见步骤618)。若数据速率大于5Gbps，则处理器222允许数据从地面***102加载至飞机数据网络206中的IFE***和AIS域(参见步骤620)，其风险高出将数据单独加载至IFE***。然后，处理器222确定数据速率是否大于10Gbps(参见步骤622)。若数据速率大于10Gbps，则处理器222允许数据从地面***102加载至IFE***、AIS域和AC域(参见步骤624)，其风险高出将数据加载至IFE***或至AIS域。否则，执行步骤620。
尽管飞机连接器104的设计和实现方式取决于设计选择，但飞机连接器104的一个示例性实施例如图7所示。在本实施例中，飞机连接器104包括若干个引脚700，其用于接收来自地面***102的电力和数据通信。在本实施例中，地面***连接器108被配置为与图7所示的飞机连接器104紧密配合。一些引脚700包括外部导电部分702和内部通信部分703。外部导电部分702从地面***102接收电力，而内部通信部分703从地面***102接收数据通信。内部通信部分703可包括从地面***102接收数据通信的光纤。引脚700中的一些可包括这两个功能，而其他引脚700则仅可用于承载电力。引脚700的数量取决于设计选择，但本实施例中，图7的四个较长引脚700沿着零线承载三相AC的不同相位。引脚700中较短的引脚为用于数据通信的接地引脚。
描述的各种实施例均用于保护飞机(例如，飞机100)通过地面***(例如，地面***102)接收的电力和/或数据通信。保护电力降低了对飞机造成损坏(例如，因电力不兼容)的可能性，这可能在航班运营期间将乘客置于危险境地。保护数据通信降低了对手入侵飞机上的数据网络的可能性，这也可能在航班运营期间将乘客置于危险境地。
其他实施例包括一种装置，该装置包括：沿着飞机机身的外表面布置的电源连接器，该电源连接器被配置为将从地面***接收的电力电耦接至飞机的机载电源总线；电耦接至电源连接器的功率传感器，该功率传感器被配置为测量从地面***接收的电力的电特性；以及控制器，该控制器被配置为从功率传感器接收电特性的测量值，并且响应于电特性与电目标值相差一第一阈值量而阻止地面***与机载电源总线电耦接。
优选地，该装置进一步包括：沿着机身的外表面布置的数据连接器，该数据连接器被配置为将从地面***接收的数据通信通信地耦接至飞机的机载数据网络；以及通信地耦接至数据连接器的数据传感器，该数据传感器被配置为测量从地面***接收的数据通信的通信特性；其中，控制器被配置为从数据传感器接收通信特性的测量值，并且响应于通信特性与数据目标值不同于第二阈值量阻止地面***与机载数据网络通信地耦接。优选地，电源连接器和数据连接器包括：引脚；引脚具有被配置为从地面***接收电力的外部导电部分，以及内部通信部分；内部通信部分包括被配置为从地面***接收数据通信的光纤。优选地，控制器被配置为确定从地面***接收的数据通信针对的飞机域，并响应于电特性在电目标值的第一阈值量范围内并且通信特性在数据目标值的第二阈值量范围内允许来自地面***的数据通信至飞机域。优选地，通信特性包括从地面***接收的数据通信的数据速率。
优选地，该装置进一步包括电特性，其中，电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。优选地，电目标值包括下面中的至少一个：响应于包括频率的电特性的400Hz；响应于包括相位的电特性的三相；以及响应于包括电压的电特性的115V RMS。
另外一个实施例包括一种方法，该方法包括：通过沿着飞机机身的外表面布置的电源连接器从地面***接收电力，该电源连接器电耦接至飞机的机载电源总线；测量从地面***接收的电力的电特性；以及响应于电特性与电目标值不同于第一阈值量而阻止地面***与机载电源总线电耦接。
优选地，该方法进一步包括：通过沿着机身的外表面布置的数据连接器从地面***接收数据通信，该数据连接器通信地耦接至飞机的机载数据网络；测量从地面***接收的数据通信的通信特性；以及响应于通信特性与数据目标值不同于第二阈值量而阻止地面***与飞机数据网络通信地耦接。优选地，该方法进一步包括：确定从地面***接收的数据通信针对的飞机域；以及响应于电特性在电目标值的第一阈值量范围内并且通信特性在数据目标值的第二阈值量范围内，而允许来自地面***的数据通信至飞机域。优选地，通信特性包括从地面***接收的数据通信的数据速率。
优选地，该方法包括：测量电特性，其中，电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。优选地，电目标值包括下面中的至少一个：响应于包括频率的电特性的400Hz；响应于包括相位的电特性的三相；以及响应于包括电压的电特性的115V RMS。
另外一个实施例包括一种装置，该装置包括：沿着飞机机身的外表面布置的数据连接器，该数据连接器被配置为将从地面***接收的数据通信通信地耦接至飞机的机载数据网络；通信地耦接至数据连接器的数据传感器，该数据传感器被配置为测量从地面***接收的数据通信的通信特性；以及控制器，该控制器被配置为从数据传感器接收通信特性的测量值，并且响应于通信特性与数据目标值不同于第一阈值量而阻止地面***通信地与机载数据网络耦接。
优选地，该装置进一步包括：沿着机身的外表面布置的电源连接器，该电源连接器被配置为将从地面***接收的电力电耦接至飞机的机载电源总线；以及电耦接至电源连接器的功率传感器，该功率传感器被配置为测量从地面***接收的电力的电特性；其中，控制器被配置为从功率传感器接收电特性的测量值，并且响应于电特性与电目标值不同于第二阈值量而阻止地面***与机载电源总线电耦接。优选地，电源连接器和数据连接器包括：引脚；引脚具有被配置为从地面***接收电力的外部导电部分，以及内部通信部分；内部通信部分包括配置为从地面***接收数据通信的光纤。优选地，控制器被配置为确定从地面***接收的数据通信针对的飞机域，并响应于电特性在电目标值的第二阈值量范围内并且通信特性在数据目标值的第一阈值量范围内而允许来自地面***的数据通信至飞机域。优选地，功率传感器测量电特性，其中，电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。优选地，电目标值包括下面中的至少一个：响应于包括频率的电特性的400Hz，；响应于包括相位的电特性的三相；以及响应于包括电压的电特性的115VRMS。
优选地，该装置的数据传感器测量通信特性，其中，通信特性包括从地面***接收的数据通信的数据速率。
另外一个实施例包括一种方法，该方法包括：通过沿着飞机机身的外表面布置的数据连接器从地面***接收数据通信，该数据连接器通信地耦接至飞机的机载数据网络；测量从地面***接收的数据通信的通信特性；以及响应于通信特性与数据目标值不同于第一阈值量阻止地面***与飞机数据网络通信地耦接。
优选地，该方法进一步包括：通过沿着机身的外表面布置的电源连接器从地面***接收电力，该电源连接器电耦接至飞机的机载电源总线；测量从地面***接收的电力的电特性；以及响应于电特性与电目标值不同于第二阈值量而阻止地面***与机载电源总线电耦接。优选地，该方法包括：测量电特性，其中，电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。优选地，电目标值包括下面中的至少一个：响应于包括频率的电特性的400Hz；响应于包括相位的电特性的三相；以及响应于包括电压的电特性的115VRMS。优选地，该方法进一步包括：确定从地面***接收的数据通信针对的飞机域；以及响应于电特性在电目标值的第二阈值量范围内并且通信特性在数据目标值的第一阈值量范围内允许来自地面***的数据通信至飞机域。
优选地，该方法包括：测量通信特性，其中，通信特性包括从地面***接收的数据通信的数据速率。
在附图中所示出的或在本文中所描述的各种元件中的任何一个元件可以被实施为硬件、软件、固件或这些的某种组合。例如可以将元件实现为专用硬件。专用硬件元件可以被称为“处理器”、“控制器”或一些类似的术语。当由处理器来提供功能时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由若干个单独的处理器(该若干个单独的处理器中的一些处理器可以是共享的)来提供该功能。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器硬件、专用集成电路(ASIC)硬件或其他电路、现场可编程门阵列(FPGA)硬件、或一些其他物理硬件组件。
并且，可以将本文中描述的功能实现为由处理器或计算机执行的用于执行该功能的指令。指令的一些实例是软件、程序代码和固件。当由处理器执行该指令时，该指令可操作来指导处理器执行该功能。可以将该指令存储在可由处理器读取的存储设备上。存储设备的一些实例是数字或固态存储器、磁存储介质(如磁盘和磁带)、硬盘驱动器、或者光可读数字数据存储介质。
虽然本文描述了具体的实施例，但是本发明的范围不限于那些具体实施例。本发明的范围由所附权利要求及其任意等同形式所限定。

Claims (26)

1.一种保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的装置，所述装置设置在飞机上并包括：
沿着所述飞机的机身的外表面布置的电源连接器，所述电源连接器被配置为经由连接在所述电源连接器与所述飞机的机载电源总线之间的电源转换开关将从地面***接收的电力电耦接至所述飞机的所述机载电源总线；
电耦接至所述电源连接器的功率传感器，所述功率传感器被配置为测量从所述地面***接收的所述电力的电特性；
控制器，所述控制器被配置为从所述功率传感器接收所述电特性的测量值，并且响应于所述电特性不在所述飞机的电预期目标值的第一阈值量范围内而通过断开所述电源转换开关阻止所述地面***与所述机载电源总线电耦接；以及
手动开关，在所述电源连接器和所述机载电源总线之间，并且当所述电源转换开关闭合时发亮，进而向座舱内的人员表明所述地面***供应的电力在所述飞机的所述电预期目标值的所述第一阈值量范围内，并且所述座舱内的人员能够使用所述手动开关来最终确定是否或何时将所述地面***供应的电力与所述机载电源总线电耦接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置进一步包括：
沿着所述机身的所述外表面布置的数据连接器，所述数据连接器被配置为将从所述地面***接收的数据通信通信地耦接至所述飞机的机载数据网络；以及
通信地耦接至所述数据连接器的数据传感器，所述数据传感器被配置为测量从所述地面***接收的所述数据通信的通信特性；
其中，所述控制器被配置为从所述数据传感器接收所述通信特性的测量值，并且响应于所述通信特性不在数据目标值的第二阈值量范围内而阻止所述地面***与所述机载数据网络通信地耦接。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电源连接器和所述数据连接器包括：
引脚，所述引脚具有被配置为从所述地面***接收所述电力的外部导电部分和包括光纤的内部通信部分，所述光纤被配置为从所述地面***接收所述数据通信。
4.根据权利要求2所述的装置，其中：
所述控制器被配置为确定从所述地面***接收的所述数据通信针对的飞机域，并响应于所述电特性在所述电预期目标值的所述第一阈值量范围内并且所述通信特性在所述数据目标值的所述第二阈值量范围内而允许从所述地面***至所述飞机域的所述数据通信。
5.根据权利要求2所述的装置，其中：
所述通信特性包括从所述地面***接收的所述数据通信的数据速率。
6.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述电预期目标值包括以下中的至少一个：
响应于包括频率的所述电特性的400Hz；
响应于包括相位的所述电特性的三相；以及
响应于包括电压的所述电特性的115V均方根(RMS)。
8.一种保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的方法，所述方法由根据权利要求1所述的装置执行并包括：
通过沿着飞机的机身的外表面布置的电源连接器从地面***接收电力，所述电源连接器电耦接至所述飞机的机载电源总线；
测量从所述地面***接收的所述电力的电特性；以及
响应于所述电特性不在电预期目标值的第一阈值量的范围内而阻止所述地面***与所述机载电源总线电耦接。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
通过沿着所述机身的所述外表面布置的数据连接器从所述地面***接收数据通信，所述数据连接器通信地耦接至所述飞机的机载数据网络；
测量从所述地面***接收的所述数据通信的通信特性；以及
响应于所述通信特性不在数据目标值的第二阈值量的范围内而阻止所述地面***与所述机载数据网络通信地耦接。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
确定从所述地面***接收的所述数据通信针对的飞机域；以及
响应于所述电特性在所述电预期目标值的所述第一阈值量范围内并且所述通信特性在所述数据目标值的所述第二阈值量范围内允许从所述地面***至所述飞机域的所述数据通信。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述通信特性包括从所述地面***接收的所述数据通信的数据速率。
12.根据权利要求8所述的方法，其中：
所述电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电预期目标值包括下面中的至少一个：
响应于包括频率的所述电特性的400Hz；
响应于包括相位的所述电特性的三相；以及
响应于包括电压的所述电特性的115V均方根(RMS)。
14.一种保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的装置，包括：
沿着飞机的机身的外表面布置的数据连接器，所述数据连接器被配置为经由连接在所述数据连接器与所述飞机的机载数据网络之间的数据转换开关将从所述地面***接收的数据通信通信地耦接至所述飞机的所述机载数据网络；
通信地耦接至数据连接器的数据传感器，所述数据传感器被配置为测量从所述地面***接收的所述数据通信的通信特性；以及
控制器，所述控制器被配置为从所述数据传感器接收所述通信特性的测量值，并且响应于所述通信特性不在数据目标值的第一阈值量范围内而通过断开所述数据转换开关阻止所述地面***与所述机载数据网络通信地耦接，以及
手动开关，在所述数据连接器和所述机载数据网络之间，并且当所述数据转换开关接通时发亮，进而向座舱内的人员表明所述地面***供应的数据通信在所述数据目标值的所述第一阈值量范围内，并且所述座舱内的人员使用所述手动开关来最终确定是否或何时将所述地面***供应的数据通信通信地与所述机载数据网络耦接，其中，所述通信特性包括由所述地面***向所述数据连接器提供的数据通信的数据速率以及所述数据通信朝向何种特定的飞机域。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置进一步包括：
沿着所述飞机的所述机身的所述外表面布置的电源连接器，所述电源连接器被配置为将从所述地面***接收的电力电耦接至所述飞机的机载电源总线；
电耦接至所述电源连接器的功率传感器，所述功率传感器被配置为测量从所述地面***接收的所述电力的电特性；
其中，所述控制器被配置为从所述功率传感器接收所述电特性的测量值，并且响应于所述电特性不在电预期目标值的第二阈值量范围内而阻止所述地面***与所述机载电源总线电耦接。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电源连接器和所述数据连接器包括：
引脚，所述引脚具有被配置为从所述地面***接收所述电力的外部导电部分和包括光纤的内部通信部分，所述光纤被配置为从所述地面***接收所述数据通信。
17.根据权利要求15所述的装置，其中：
所述控制器被配置为确定从所述地面***接收的所述数据通信针对的飞机域，并响应于所述电特性在所述电预期目标值的所述第二阈值量范围内并且所述通信特性在所述数据目标值的所述第一阈值量范围内而允许从所述地面***至所述飞机域的所述数据通信。
18.根据权利要求15所述的装置，其中：所述电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电预期目标值包括以下中的至少一个：
响应于包括频率的所述电特性的400Hz；
响应于包括相位的所述电特性的三相；以及
响应于包括电压的所述电特性的115V均方根(RMS)。
20.根据权利要求14所述的装置，其中：所述通信特性包括从所述地面***接收的所述数据通信的数据速率。
21.一种保护飞机从地面***接收的电力和数据通信的方法，所述方法由根据权利要求14所述的装置执行并包括：
通过沿着所述飞机的机身的外表面布置的数据连接器从所述地面***接收数据通信，所述数据连接器通信地耦接至所述飞机的机载数据网络；
测量从所述地面***接收的所述数据通信的通信特性；以及
响应于所述通信特性不在数据目标值的第一阈值量的范围内而阻止所述地面***与所述机载数据网络通信地耦接。
22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
通过沿着所述飞机的所述机身的所述外表面布置的电源连接器从所述地面***接收电力，所述电源连接器电耦接至所述飞机的机载电源总线；
测量从所述地面***接收的所述电力的电特性；以及
响应于所述电特性不在电预期目标值的第二阈值量的范围内而阻止所述地面***与所述机载电源总线电耦接。
23.根据权利要求22所述的方法，其中：
所述电特性包括频率、相位和电压中的至少一个。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述电预期目标值包括下面中的至少一个：
响应于包括频率的所述电特性的400Hz；
响应于包括相位的所述电特性的三相；以及
响应于包括电压的所述电特性的115V均方根(RMS)。
25.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：
确定从所述地面***接收的所述数据通信针对的飞机域；以及
响应于所述电特性在所述电预期目标值的所述第二阈值量范围内并且所述通信特性在所述数据目标值的所述第一阈值量范围内允许从所述地面***至所述飞机域的所述数据通信。
26.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述通信特性包括从所述地面***接收的所述数据通信的数据速率。
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