基于CORBA命名服務(wù)的海上拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)命名設(shè)計(jì)

阮福明 張昊楠 胡廣浩 趙希昉 崔燾

（中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部 天津市 300451）

海洋油氣勘探中，拖纜地震作業(yè)是主要勘探方式之一，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，主要由拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)作業(yè)進(jìn)行規(guī)劃及控制，該系統(tǒng)功能復(fù)雜，軟硬件交互數(shù)據(jù)量大，種類(lèi)多，需配置作業(yè)參數(shù)及作業(yè)設(shè)備，規(guī)劃作業(yè)路徑，進(jìn)行高精度導(dǎo)航定位，監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)，控制采集、震源、鳥(niǎo)控等多套系統(tǒng)協(xié)調(diào)作業(yè)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度較大。中海油田服務(wù)股份有限公司近年來(lái)對(duì)拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)研究，形成了二維和三維拖纜導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品，已投入多個(gè)工區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用[1][2]。本文提出了一種基于CORBA 命名服務(wù)來(lái)構(gòu)建綜合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)命名及交互的方法，實(shí)際驗(yàn)證表明，該方法可較好地滿足拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部以及同其他作業(yè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互及進(jìn)程間通信的要求。

1 拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)及命令控制簡(jiǎn)介

拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件及導(dǎo)航采集與控制箱體兩部分構(gòu)成。拖纜勘探作業(yè)時(shí)，綜合導(dǎo)航系統(tǒng)需要通過(guò)導(dǎo)航控采集與控制箱體的串口及網(wǎng)絡(luò)通信等方式接入多類(lèi)設(shè)備，包括2-3 套的差分全球定位系統(tǒng)、1 套相對(duì)全球定位系統(tǒng)、2 組船舶測(cè)深儀、1 套水速儀、2-3套電羅經(jīng)、雷達(dá)AIS、氣槍激發(fā)數(shù)據(jù)、及水下拖纜控制與定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)（每條拖纜上掛載多個(gè)水平鳥(niǎo)、聲學(xué)鳥(niǎo)、羅經(jīng)鳥(niǎo)、聲速鳥(niǎo)、水速鳥(niǎo)等）等總計(jì)超過(guò)10 多種共計(jì)數(shù)百個(gè)傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對(duì)接入的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解算，進(jìn)行導(dǎo)航定位，并通過(guò)特定的時(shí)序，輸出槍控頭端到震源控制系統(tǒng)，并控制激發(fā)震源，收到震源返回的TimeBreak 脈沖信號(hào)及傳回的氣槍激發(fā)數(shù)據(jù)后，合并產(chǎn)生采集頭段，輸出到拖纜采集系統(tǒng)，同時(shí)也可觸發(fā)控制拖纜采集系統(tǒng)采集地震數(shù)據(jù)，觸發(fā)控制控制拖纜控制與定位系統(tǒng)采集水鳥(niǎo)數(shù)據(jù)。各數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或RS232、RS422 串口，遵循相應(yīng)的通信協(xié)議同導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行交互。系統(tǒng)數(shù)據(jù)及控制結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

勘探作業(yè)中導(dǎo)航系統(tǒng)的定位信號(hào)及各系統(tǒng)關(guān)系如圖2 所示。

2 CORBA命名服務(wù)在綜合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 CORBA簡(jiǎn)介

CORBA(Common ObjectRequest Broker Architecture 公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)),是一個(gè)為簡(jiǎn)化跨平臺(tái)應(yīng)用而提出的規(guī)范，其獨(dú)立于軟硬件平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和編程語(yǔ)言，支持異構(gòu)的分布式計(jì)算環(huán)境和不同編程語(yǔ)言間的對(duì)象重用。Corba 可以作為不同平臺(tái)應(yīng)用間信息傳遞的中間件，通過(guò)引入經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的有效的框架結(jié)構(gòu)和通信手段，使應(yīng)用者聚焦業(yè)務(wù)邏輯方面的實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需關(guān)注通信的細(xì)節(jié)。CORBA 在銀行、航空、制造、軍事和電信等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[3]。

圖1：綜合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)與控制結(jié)構(gòu)圖

圖2：地震勘探船定位信號(hào)及各系統(tǒng)關(guān)系圖

圖3：命名服務(wù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信結(jié)構(gòu)圖

2.2 基于CORBA命名服務(wù)的導(dǎo)航系統(tǒng)命名設(shè)計(jì)

命名服務(wù)是CORBA 較為常用的服務(wù)，其本質(zhì)是將名字與CORBA 對(duì)象引用綁定，通過(guò)名字與CORBA 對(duì)象引用之間建立映射關(guān)系。一個(gè)名字對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)象引用，一個(gè)對(duì)象引用可以對(duì)應(yīng)多個(gè)名字。命名服務(wù)可以不需要知道對(duì)象的物理位置，通過(guò)名字即可獲取該對(duì)象的引用，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)透明[4]。

綜合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)類(lèi)型有原始數(shù)據(jù)、處理過(guò)的數(shù)據(jù)、控制類(lèi)型數(shù)據(jù)等，由任何一節(jié)點(diǎn)（進(jìn)程）產(chǎn)生，保存到數(shù)據(jù)服務(wù)器，各節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)服務(wù)器交互。通過(guò)命名服務(wù)可方便的實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。以系統(tǒng)配置模塊為例，配置信息主要有：自動(dòng)命名、設(shè)備參數(shù)配置、電纜配置等三個(gè)主要子模塊，以自動(dòng)命名說(shuō)明，自動(dòng)命名定義了各設(shè)備的前綴以及命名寬度等命名規(guī)則，通過(guò)一次配置實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)所有設(shè)備的的自動(dòng)命名。進(jìn)程間數(shù)據(jù)操作如下圖，界面管理進(jìn)程、數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)程、接口進(jìn)程、自動(dòng)命名等進(jìn)程存在數(shù)據(jù)交互。CORBA 命名服務(wù)實(shí)現(xiàn)了該過(guò)程。命名服務(wù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

自動(dòng)命名伺服接口ScnAutoNameServant.idl，定義了獲取、更新命名規(guī)則的方法：

綜合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)端，實(shí)現(xiàn)了IScnAutoNameServant 接口，編譯后的文件自動(dòng)添加_i 后綴，IScnAutoNameServant _i.h 文件：

Corba 命名服務(wù)建立及調(diào)用過(guò)程：

（1）初始化orb。

（2）將名字幫定到命名環(huán)境。

（3）綁定對(duì)象引用。

（4）獲得對(duì)象引用。

就綜合導(dǎo)航系統(tǒng)而言，服務(wù)端CORBA 初始化及建立命名服務(wù)方法：

pIScnAutoNameRule->init( ptrORB, ptrPOA, ptrSubPOA, "DSN", "ScnAutoNameCfgServant" ) )，pIScnAutoNameRule 為idl 編譯后的類(lèi)的指針，DSN/ ScnAutoNameCfgServant 為定義的名字，同樣，客戶端首先引用idl 接口的聲明文件，獲取服務(wù)端的對(duì)象引用，

IScnAutoNameCfgMgrServant_var _varScnAutoNameRule；

然后實(shí)現(xiàn)了獲取遠(yuǎn)程對(duì)象的方法，getRemoteObj()，CORBA 初始化過(guò)程不詳述，聲明名字：

至此，客戶端即可直接使用服務(wù)器端的對(duì)象，并操作服務(wù)器端定義的方法，如：m_varScnAutoNameRule->queryAutoNameRule( varsAutoNameRule, errorCode )。在客戶端本地“透明”地操作服務(wù)器端對(duì)象。

這樣，只需按照CORBA 基本編程過(guò)程按照步驟建立命名服務(wù)，使得不同進(jìn)程間通信變得很容易，通過(guò)名字獲取對(duì)象引用，不同進(jìn)程，只要獲取了客戶端定義的名字，通過(guò)名字建立CORBA 對(duì)象的一一映射關(guān)系，即可操作客戶端對(duì)象，獲取客戶端對(duì)象定義的方法和數(shù)據(jù)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)“透明”，且避免了常規(guī)socket 等通信方式定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的復(fù)雜性，大大減少了編程工作量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文利用CORBA 技術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建了綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的基本通訊架構(gòu)，利用CORBA 命名服務(wù)滿足了整個(gè)系統(tǒng)所有設(shè)備的的自動(dòng)命名要求，且避免了常規(guī)Socket 等通信方式定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的復(fù)雜度，減少了編程工作量，將命名服務(wù)與CORBA 通知服務(wù)相結(jié)合，可完成整個(gè)拖纜綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的通信架構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。