聲納系統(tǒng)自標準化數(shù)據(jù)交互方法研究

中國船舶重工集團公司第七一五研究所 朱狄鋒 申屠鎧宇 孔 強

隨著水聲信號處理技術的快速發(fā)展，現(xiàn)代聲納系統(tǒng)的功能日趨強大，數(shù)據(jù)量也越來越龐大，隨之而來的是系統(tǒng)復雜度和數(shù)據(jù)交互的壓力大幅提升，各聲納產(chǎn)品的采集數(shù)據(jù)五花八門，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)中，具有三要素：數(shù)據(jù)生產(chǎn)方、數(shù)據(jù)接收方、和數(shù)據(jù)通信協(xié)議，三者緊密耦合，缺一不可，交互協(xié)議在各種產(chǎn)品之間沒有繼承性，使得開發(fā)者需要投入大量的精力和成本用于協(xié)議的制定和維護。

為解決這一痛點，本文從聲納系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的特點出發(fā)，研究自標準數(shù)據(jù)交互應用方法，提出了一種應用于聲納系統(tǒng)的自標準數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)方法，該系統(tǒng)方法中，我們設立數(shù)據(jù)市場作為數(shù)據(jù)集散中心，將數(shù)據(jù)生成方與數(shù)據(jù)接收方進行隔離解耦合，數(shù)據(jù)統(tǒng)一由數(shù)市場進行管理，交互模式如圖1所示。

圖1 自標準數(shù)據(jù)交互模式圖

在該交互系統(tǒng)中：自標準數(shù)據(jù)（self-standard data）簡稱SSD，是一種自帶標準或格式的數(shù)據(jù)體。元數(shù)據(jù)字典是自標準數(shù)據(jù)交互的基礎，是用來描述系統(tǒng)內(nèi)所有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的名稱、類型、長度等的集合，框定了所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在進行數(shù)據(jù)交互時，數(shù)據(jù)生產(chǎn)者根據(jù)字典為數(shù)據(jù)添加描述信息，該步驟為數(shù)據(jù)自標準化，數(shù)據(jù)市場負責數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)消費者根據(jù)元數(shù)據(jù)字典生成數(shù)據(jù)需求模式（自標準數(shù)據(jù)模式）發(fā)送給數(shù)據(jù)市場，數(shù)據(jù)市場根據(jù)模式選取數(shù)據(jù)，打包發(fā)送給數(shù)據(jù)消費者。元數(shù)據(jù)字典應用流程如圖2所示。

圖2 元數(shù)據(jù)字典應用流程圖

數(shù)據(jù)市場為該交互系統(tǒng)的核心，主要作用是建立獨立于具體系統(tǒng)之外的數(shù)據(jù)服務機制，是數(shù)據(jù)的集散地，在數(shù)據(jù)市場中，設立數(shù)據(jù)商鋪、市場大廳、數(shù)據(jù)泵、場務管理等概念。

數(shù)據(jù)商鋪負責SSD存儲管理、老化清理、瀏覽查詢等，是數(shù)據(jù)存放的場所，一個數(shù)據(jù)市場內(nèi)可有多個數(shù)據(jù)商鋪，數(shù)據(jù)消費者可根據(jù)不同需求查詢獲取到數(shù)據(jù)；

市場大廳負責SSD出入市，SSD解析，SSD推送訂閱，SSD集裝，從數(shù)據(jù)商鋪拉取SSD，推送SSD到數(shù)據(jù)商鋪，是數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)消費者向數(shù)據(jù)市場集裝或解封數(shù)據(jù)的場所。市場大廳還可以根據(jù)數(shù)據(jù)消費者的訂閱需求將數(shù)據(jù)推送給訂閱者。

數(shù)據(jù)泵負責對出入市的SSD進行接收與推送，是專門抽取數(shù)據(jù)的部件，可集中可分散，分為數(shù)據(jù)提取泵和數(shù)據(jù)推送泵；

場務管理負責SSD用戶注冊、需求公告、主題分類、模式管理、模式創(chuàng)建和維護，數(shù)據(jù)商鋪目錄管理，出入市SSD查詢維護，場務管理是負責整個市場的維護管理，對數(shù)據(jù)商鋪和數(shù)據(jù)進行分類管理，完成對出入市場的用戶認證，同時也提供對SSD模式的查詢?yōu)g覽等。

以下從數(shù)據(jù)入市，數(shù)據(jù)出市、數(shù)據(jù)瀏覽查詢和模式管理幾方面描述工作流程：

（1）數(shù)據(jù)入市：數(shù)據(jù)生產(chǎn)者將SSD發(fā)送到數(shù)據(jù)市場，場務管理隊入港SSD進行身份驗證及目錄查詢，通過后在交給市場大廳進行SSD解析，然后交由數(shù)據(jù)泵將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)商鋪，由數(shù)據(jù)商鋪進行存儲和老化清理。自標準數(shù)據(jù)入市框圖如圖3所示。

圖3 自標準數(shù)據(jù)入市

（2）數(shù)據(jù)出市：數(shù)據(jù)消費者根據(jù)數(shù)據(jù)元字典選取需要的數(shù)據(jù)形成SSD模式，將模式發(fā)送到數(shù)據(jù)市場，場務管理認證后由市場大廳解析模式，從數(shù)據(jù)商鋪拉取數(shù)據(jù)并進行集裝，然后又數(shù)據(jù)泵將集裝后的SSD發(fā)送給消費者，同時消費者也可向市場訂閱數(shù)據(jù)，市場會根據(jù)訂閱需求定期將SSD發(fā)送給消費者。

同時，場務管理可以發(fā)布SSD模式，消費者可以查詢市場內(nèi)的SSD模式，如果有需要那么就進行訂閱。自標準數(shù)據(jù)出市框圖如圖4所示。

圖4 自標準數(shù)據(jù)出市

（3）數(shù)據(jù)瀏覽查詢：在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)消費者有時候不知道數(shù)據(jù)市場商鋪所存儲的SSD內(nèi)容，可向市場提出SSD瀏覽請求，市場認證后由數(shù)據(jù)商鋪“SSD瀏覽查詢”功能相應，市場將數(shù)據(jù)商鋪的SSD推送給消費者。數(shù)據(jù)瀏覽查詢示意圖如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)瀏覽查詢示意圖

（4）模式管理：在數(shù)據(jù)交互時，場務管理可根據(jù)數(shù)據(jù)生產(chǎn)者上傳的數(shù)據(jù)提煉出SSD模式，場務管理也可根據(jù)數(shù)據(jù)消費者的SSD請求生成SSD模式，然后由“SSD模式管理”模塊進行模式發(fā)布，供數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費者進行查詢選擇，同時，模式的修改維護可由數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、消費者和場務管理完成。如圖6所示。

圖6 模式管理圖

結語：在聲納自標準數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)據(jù)生產(chǎn)者只負責將數(shù)據(jù)推送至數(shù)據(jù)市場，消費者按需從數(shù)據(jù)市場拿取數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)市場統(tǒng)一進行管理維護，不依賴特定協(xié)議，可極大的提升聲納系統(tǒng)研發(fā)進度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，具有一定實用價值。