基于自適配通信環境的電子信息系統

謝玉林 劉永平

摘要：傳統電子信息系統網絡通信存在延遲，為解決這一問題，提出基于自適配通信環境的電子信息系統。硬件設計方面，優化系統架構，將總體架構從上到下分為應用層、服務層、中間構件層以及基礎資源層，在中間層中加入自適配通信環境中間件，優化通信接口。軟件設計方面，優化電子信息抗干擾流程，使電子信息的合成場強達到最大值，建立電子信息調度集，壓縮冗余數據特征，得到大規模存儲分布空間結構，提高電子信息存儲效率。實驗結果表明，此次系統縮短了通信時延，提高了信息數據傳輸速率，通信性能要優于傳統系統。

關鍵詞：自適配通信;電子信息系統;通信接口

中圖分類號：U611.35 文獻標識碼：A

0引言

電子信息系統主要針對多格式的輸入信息，進行采集、加工、上報、傳輸和檢索等服務，實時展現多源信息，并將處理后的信息按需分發給相關用戶，在軍事領域應用較為廣泛，對區域信息進行一體化、綜合化集成，發展信息優勢，具有重要的現實意義。國外電子信息系統研究較為成熟，在集成設計與分析技術領域，將系統快速原型作為設計目標，應用C4ISR體系結構框架，通過STK設計分析工具，對系統組件進行開發，將建模與仿真作為系統評估的主要手段，根據仿真試驗結果，對電子信息系統進行修改和優化，在復雜的開發環境中，通過Rhapsody為集成軟件的開發提供支持，分布式協作仿真與評估等功能，以此滿足開發環境的一體化需求。國內的電子信息系統研究起步較晚，對開發工具進行劃分，將其劃分為指控系統的構件化工具集，以及逆向工程工具集，然后無縫集成到網絡通信中，提高通信軟件的開發質量。在以上理論的基礎上，提出一種基于自適配通信環境的電子信息系統，進一步改善傳統系統的網絡通信功能。

1電子信息系統設計

1.1電子信息系統硬件設計

1.1.1設計系統總體架構

對系統架構進行優化，采取SOA為核心的技術框架，將服務中間件作為運行支撐，以基礎數據庫為基礎，將基礎服務作為系統架構的中心，將總體架構從上到下分為應用層、服務體系層、中間構件層、基礎資源層。利用基礎資源層，為系統開發提供各種資源，包括基礎數據和信息庫，控制基礎數據不受開發影響，利用文字、程序、圖形、框圖、文件等形式，對數據進行描述，使基礎數據以不同形式儲存于資源層中。在中間構件層，對構件接口標準規范進行定義，通過多層消息總線，對運算構件和表現構件進行集成，通過輕量級的構件集成框架，管理構件實體和運行時態，提供系統服務運行的環境，使構件間的信息和功能進行交互，提供運行時所需的核心服務，包括用戶管理、安全作業等。將中間構件層劃分為消息中間件和集成構件，通過集成構件，實現構件運行管理、組件訪問、環境信息集成和構件注冊，屏蔽構件的開發、運行以及通信環境，為上層網絡通信提供一致的通信方式，綜合集成網絡通信，實現消息傳輸和時間統一等功能，以及專用協議轉換、通用信息傳輸和通信代理。利用服務體系層，為應用層提供服務，最后將應用層作為系統架構中服務的消費者，為支撐工具的開發提供支持，通過一致形式，將信息處理產品展現給操作者，集成界面構件，包括各種業務顯示、非實時信息顯示、實時信息顯示。至此完成系統架構的優化。

1.1.2基于自適配通信環境優化系統通信接口

在總體架構的中間構件層中，利用自適配通信環境這一主機基礎設施中間件，對電子信息的網絡接口進行優化，簡化系統進程間的通信。在底層網絡通信中，加入自適配通信環境中間件，接收處理網絡傳輸的目標信息，充分發揮網絡傳輸的事件驅動特性，利用自適配通信環境提供公共接口，處理網絡連接的I/O事件，使系統通過中間件在接口間進行通信。通信接口采用UDP協議采集數據，對I/O事件進行監視，使自適配通信環境應用Wrapper Facade模式，接收實時轉播的數據。調用自適配通信環境中間件的登記對象，設置組播地址和端口號，使登記對象加入不同的組播地址，保持端口號相同，對電子信息數據進行接收。數據接收后，通過掛鉤方式處理網絡報文，解析網路報文協議標識，對不同類型的報文進行區分，最后使網絡接口更新電子信息數據，通知用戶界面。當網絡傳輸存在長時間不通信的目標報文時，利用自適配通信環境反應器，登記I/O事件，判斷報文到達時間是否超時，當判斷為超時事件，則根據上一次收到位置，自動推算報文的當前位置，對目標報文進行定位，再次接收后轉入網絡報文接口，對信息數據進行處理。至此完成基于自適配通信環境中間件，系統通信接口的優化。

1.2電子信息系統軟件設計

1.2.1設計電子信息抗干擾流程

在系統硬件設計完畢的基礎上，設計電子信息抗干擾流程，排除數據傳輸過程中的干擾信號。首先改變電子信息的傳輸信號，對傳輸信號的發射頻率進行合理調控，減小電子信號的干擾程度。然后利用擴頻技術，對傳輸信號進行調節，由于電流會改變設備總電阻，對系統正常運作造成影響，因此降低接地線自身帶有的抗阻，使地線抗阻僅由電阻和電感兩部分組成，當電阻值較大時，避免電流在線路中受到阻礙。最后采用固態功率合成技術，預估傳輸信號到達的相位，計算距離相位一定距離處的場強，對各個單元信號的場強進行疊加，得到傳輸信號的分布式干擾源，利用矩量法，對干擾信號進行耦合求解，控制傳輸信號到接收點的相位皆為0，使合成場強的幅值達到最大值。分布式干擾下的耦合傳輸函數為：

1.2.2提高電子信息存儲效率

接收傳輸的信息數據，采用負載均衡控制理論，提高信息存儲密度。設置信息特征調度條件，建立電子信息的調度集，在存儲空間中，獲取電子信息存儲的任務調度向量，根據電子信息系統的應用環境，得到信息相應的用戶偏好程度，組建多用戶規則調度集，對電子信息的適應度函數進行計算，將其作為電子信息的自適應特征，從而對信息存儲的規則集屬性進行分類。其分類目標函數x為：

x=（t+1）cTwζ（2）

公式中，t為存儲開銷，c為電子信息傳輸閾值，T為信息數據規則集的規模，w為權重系數，ζ為調度信息的傳輸時長。針對不同類別的電子信息，設置存儲節點，對信息存儲密度進行最大化處理，使存儲空間負載均衡，滿足特征調度條件。對調度的電子信息進行散布輸出，得到冗余數據的特征子集，進而壓縮處理冗余數據，針對剩余的電子信息數據，校驗其特征約束，得到大規模的存儲分布空間結構。在此基礎上，按照時間序列，對信息數據進行空間重構，根據最近鄰點的聯合概率，分布重組信息數據，將大規模信息流映射至相空間中，獲得信息最優特征分解條件。最后對特征集合進行輸出，實現電子信息的聚類處理，得到若干個數據塊，將數據塊關聯至緩存空間區域，提高電子信息數據的存儲效率。至此完成系統軟件設計，結合硬件設計和軟件設計，完成基于自適配通信環境的電子信息系統設計。

2實驗論證分析

將此次設計系統與傳統系統進行對比實驗，比較兩種電子信息系統的通信性能。部署兩種系統的測試環境，使每臺計算機通過網絡與其他計算機相連，網絡環境為帶寬100M/s的局域網，計算機配置為WindowsXP系統，內存為1G，主頻1.90GHz。使用實時模擬信號源，模擬實時數據信源，控制實時數據產生的批量和速率，將實時數據顯示工具部署在客戶端主機上，通過圖形的方式顯示在終端。利用網絡協議對產生數據進行切片，設置socket緩沖區，避免兩個系統發送數據產生阻塞。在不同時間段，啟動模擬信號源和分發服務，發送不同長度數據，將信息數據產生速率設定為60報/s，發送報文數量10000次為一個樣本空間，設置數據報文長度為1000byte。測試可得兩種系統的信息數據到達率都為100%，記錄報文序號、發送時間和接收時間，得到系統傳輸信息的延時均值，對比結果見表1所列。

當發送報文數量不同時，設計系統延遲時間要少于傳統系統，平均延時為16.9ms，而傳統系統平均延時為24.7ms，信息數據的傳輸延時縮短了7.8ms。在第一組實驗的基礎上，設置發送報文數量為10000，改變傳輸數據長度，測試兩種系統的傳輸速率，對比結果見表2所列。

當數據長度不同時，設計系統傳輸速率要大于傳統系統，平均傳輸速率為8.11M/s，傳統系統平均傳輸速率為5.25M/s，傳輸速率提高了2.86M/s。綜上所述，此次設計系統利用自適配通信環境構件，處理傳輸數據的網絡報文，縮短了信息傳輸時延，提高了傳輸速率，信息傳輸更加高效，其通信性能要優于傳統系統，進一步提高了信息傳輸性能。

3結束語

此次設計系統充分發揮了自適配通信環境構件的優勢，提高了電子信息傳輸速率，縮短了數據延遲時間。但此次設計系統仍存在不足，線程間通信機制有待完善，在今后的研究中，會給系統添加安全模塊，合理使用ACE的并發能力，提高系統的安全性和并發性。