聲納系統(tǒng)自標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交互方法研究

中國船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 朱狄鋒 申屠鎧宇 孔 強(qiáng)

隨著水聲信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代聲納系統(tǒng)的功能日趨強(qiáng)大，數(shù)據(jù)量也越來越龐大，隨之而來的是系統(tǒng)復(fù)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(hù)。

為解決這一痛點(diǎn)，本文從聲納系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的特點(diǎn)出發(fā)，研究自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互應(yīng)用方法，提出了一種應(yīng)用于聲納系統(tǒng)的自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)方法，該系統(tǒng)方法中，我們?cè)O(shè)立數(shù)據(jù)市場(chǎng)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(jìn)行隔離解耦合，數(shù)據(jù)統(tǒng)一由數(shù)市場(chǎng)進(jìn)行管理，交互模式如圖1所示。

圖1 自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互模式圖

在該交互系統(tǒng)中：自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（self-standard data）簡(jiǎn)稱SSD，是一種自帶標(biāo)準(zhǔn)或格式的數(shù)據(jù)體。元數(shù)據(jù)字典是自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)，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(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)市場(chǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)消費(fèi)者根據(jù)元數(shù)據(jù)字典生成數(shù)據(jù)需求模式（自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模式）發(fā)送給數(shù)據(jù)市場(chǎng)，數(shù)據(jù)市場(chǎng)根據(jù)模式選取數(shù)據(jù)，打包發(fā)送給數(shù)據(jù)消費(fèi)者。元數(shù)據(jù)字典應(yīng)用流程如圖2所示。

圖2 元數(shù)據(jù)字典應(yīng)用流程圖

數(shù)據(jù)市場(chǎng)為該交互系統(tǒng)的核心，主要作用是建立獨(dú)立于具體系統(tǒng)之外的數(shù)據(jù)服務(wù)機(jī)制，是數(shù)據(jù)的集散地，在數(shù)據(jù)市場(chǎng)中，設(shè)立數(shù)據(jù)商鋪、市場(chǎng)大廳、數(shù)據(jù)泵、場(chǎng)務(wù)管理等概念。

數(shù)據(jù)商鋪負(fù)責(zé)SSD存儲(chǔ)管理、老化清理、瀏覽查詢等，是數(shù)據(jù)存放的場(chǎng)所，一個(gè)數(shù)據(jù)市場(chǎng)內(nèi)可有多個(gè)數(shù)據(jù)商鋪，數(shù)據(jù)消費(fèi)者可根據(jù)不同需求查詢獲取到數(shù)據(jù)；

市場(chǎng)大廳負(fù)責(zé)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(fèi)者向數(shù)據(jù)市場(chǎng)集裝或解封數(shù)據(jù)的場(chǎng)所。市場(chǎng)大廳還可以根據(jù)數(shù)據(jù)消費(fèi)者的訂閱需求將數(shù)據(jù)推送給訂閱者。

數(shù)據(jù)泵負(fù)責(zé)對(duì)出入市的SSD進(jìn)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(chǎng)務(wù)管理負(fù)責(zé)SSD用戶注冊(cè)、需求公告、主題分類、模式管理、模式創(chuàng)建和維護(hù)，數(shù)據(jù)商鋪目錄管理，出入市SSD查詢維護(hù)，場(chǎng)務(wù)管理是負(fù)責(zé)整個(gè)市場(chǎng)的維護(hù)管理，對(duì)數(shù)據(jù)商鋪和數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，完成對(duì)出入市場(chǎng)的用戶認(rèn)證，同時(shí)也提供對(duì)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(chǎng)，場(chǎng)務(wù)管理隊(duì)入港SSD進(jìn)行身份驗(yàn)證及目錄查詢，通過后在交給市場(chǎng)大廳進(jìn)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(jìn)行存儲(chǔ)和老化清理。自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)入市框圖如圖3所示。

圖3 自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)入市

（2）數(shù)據(jù)出市：數(shù)據(jù)消費(fèi)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(chǎng)，場(chǎng)務(wù)管理認(rèn)證后由市場(chǎng)大廳解析模式，從數(shù)據(jù)商鋪拉取數(shù)據(jù)并進(jìn)行集裝，然后又?jǐn)?shù)據(jù)泵將集裝后的SSD發(fā)送給消費(fèi)者，同時(shí)消費(fèi)者也可向市場(chǎng)訂閱數(shù)據(jù)，市場(chǎng)會(huì)根據(jù)訂閱需求定期將SSD發(fā)送給消費(fèi)者。

同時(shí)，場(chǎng)務(wù)管理可以發(fā)布SSD模式，消費(fèi)者可以查詢市場(chǎng)內(nèi)的SSD模式，如果有需要那么就進(jìn)行訂閱。自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)出市框圖如圖4所示。

圖4 自標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)者有時(shí)候不知道數(shù)據(jù)市場(chǎng)商鋪所存儲(chǔ)的SSD內(nèi)容，可向市場(chǎng)提出SSD瀏覽請(qǐng)求，市場(chǎng)認(rèn)證后由數(shù)據(jù)商鋪“SSD瀏覽查詢”功能相應(yīng)，市場(chǎng)將數(shù)據(jù)商鋪的SSD推送給消費(fèi)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(shí)，場(chǎng)務(wù)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(chǎng)務(wù)管理也可根據(jù)數(shù)據(jù)消費(fèi)者的SSD請(qǐng)求生成SSD模式，然后由“SSD模式管理”模塊進(jìn)行模式發(fā)布，供數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者進(jìn)行查詢選擇，同時(shí)，模式的修改維護(hù)可由數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、消費(fèi)者和場(chǎng)務(wù)管理完成。如圖6所示。

圖6 模式管理圖

結(jié)語：在聲納自標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)據(jù)生產(chǎn)者只負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)推送至數(shù)據(jù)市場(chǎng)，消費(fèi)者按需從數(shù)據(jù)市場(chǎng)拿取數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)一進(jìn)行管理維護(hù)，不依賴特定協(xié)議，可極大的提升聲納系統(tǒng)研發(fā)進(jìn)度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，具有一定實(shí)用價(jià)值。