面向信息化裝備的軟件關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)

胡驍 李浩 張亞琳 李燁 王凱旋

（中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院 北京市 100076）

1 引言

隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，面向信息化裝備的軟件產(chǎn)品的重要性日益凸顯[1]。信息化軟件主要負(fù)責(zé)裝備的態(tài)勢(shì)顯示、任務(wù)調(diào)度、數(shù)據(jù)管理和故障處理，在態(tài)勢(shì)顯示和任務(wù)調(diào)度方面，由于算法較為成熟，不再贅述。本文重點(diǎn)針對(duì)數(shù)據(jù)管理和故障處理的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。在數(shù)據(jù)管理方面[2-5]，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新機(jī)制多采用“定時(shí)器+指定方法”的方式，該方式存在大量無(wú)效數(shù)據(jù)庫(kù)IO 訪問(wèn)和無(wú)效數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行流暢程度與運(yùn)行時(shí)間成反比（主要原因是系統(tǒng)數(shù)據(jù)量持續(xù)增長(zhǎng)）。在故障處理方面[6-9]，傳統(tǒng)的信息匹配機(jī)制多采用“建表+查表”的方式，該方式僅能運(yùn)用純表格化的信息，難以結(jié)合具體故障描述內(nèi)容進(jìn)行智能排查，導(dǎo)致信息匹配的準(zhǔn)確性不高。

針對(duì)數(shù)據(jù)管理方面的問(wèn)題，本文提出了一種基于組件訂閱機(jī)制的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與更新技術(shù)，為系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供了技術(shù)保障。針對(duì)故障處理方面的問(wèn)題，本文提出了一種基于自然語(yǔ)言學(xué)習(xí)的信息智能匹配技術(shù)和一種基于層次分析法的數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)，有效提升了信息匹配的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)處理的正確性。

2 一種基于組件訂閱機(jī)制的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與更新技術(shù)

本技術(shù)由基于綁定操作的組件訂閱器注冊(cè)子技術(shù)、基于基礎(chǔ)框架的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)敏感子技術(shù)和基于組件自動(dòng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)更新子技術(shù)組成，見(jiàn)圖1。

2.1 基于綁定操作的組件訂閱器注冊(cè)子技術(shù)

本子技術(shù)的核心功能是，首先定義組件的基本類型和關(guān)鍵屬性，接著建立組件與數(shù)據(jù)庫(kù)的綁定關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，明確組件與訂閱器的注冊(cè)方式，最終實(shí)現(xiàn)基于綁定操作的組件訂閱器注冊(cè)技術(shù)。

2.1.1 組件基本類型

本文識(shí)別了信息化軟件組件的基礎(chǔ)功能和關(guān)鍵屬性，明確了組件的基本類型，見(jiàn)表1。

由于操作類組件、顯示類中的靜態(tài)文本類組件無(wú)需使用本文中的訂閱機(jī)制，故不再進(jìn)行描述，以下重點(diǎn)針對(duì)顯示類中的動(dòng)態(tài)加載類組件進(jìn)行說(shuō)明，見(jiàn)表2。

2.1.2 組件與數(shù)據(jù)庫(kù)的綁定關(guān)系

本文制定了以“表+列+值（可缺?。睘榛A(chǔ)，以“邏輯處理”為核心的組件與數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一綁定關(guān)系，見(jiàn)表3。

2.1.3 組件與訂閱器的注冊(cè)方式

組件在完成數(shù)據(jù)庫(kù)的綁定后，可申請(qǐng)注冊(cè)至訂閱器，訂閱器自動(dòng)提取組件與數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系（通過(guò)DataConnection 方法）。

完成注冊(cè)后的組件，可隨時(shí)接收訂閱器的觸發(fā)信號(hào)，接收觸發(fā)信號(hào)后，自動(dòng)調(diào)用Update 方法，完成數(shù)據(jù)更新。

訂閱器的工作流程見(jiàn)圖2。

2.2 基于基礎(chǔ)框架的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)敏感子技術(shù)

本子技術(shù)的核心功能是，建立基礎(chǔ)框架與數(shù)據(jù)庫(kù)和訂閱器的交互關(guān)系，具體包括：

（1）建立基礎(chǔ)框架與數(shù)據(jù)庫(kù)的唯一接口關(guān)系，本接口關(guān)系主要是實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一管理，避免數(shù)據(jù)庫(kù)被未知的方式更改；

（2）建立基礎(chǔ)框架與訂閱器的唯一接口關(guān)系，本接口關(guān)系主要是自動(dòng)捕獲基礎(chǔ)框架與數(shù)據(jù)庫(kù)中“表+列+值”的更新關(guān)系，并將更新關(guān)系自動(dòng)路由至訂閱器。

本技術(shù)的工作流程見(jiàn)圖3。

2.3 基于組件自動(dòng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)更新子技術(shù)

本子技術(shù)的核心功能是，制定組件的Update 方法，并在組件IsTriggered 屬性置位時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行，完成數(shù)據(jù)更新。

本技術(shù)的工作流程見(jiàn)圖4。

3 一種基于自然語(yǔ)言學(xué)習(xí)的信息智能匹配技術(shù)

圖1：一種基于組件訂閱機(jī)制的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與更新技術(shù)

圖2：訂閱器工作流程

圖3：基于基礎(chǔ)框架的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)敏感子技術(shù)的工作流程

圖4：基于組件自動(dòng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)更新子技術(shù)的工作流程

本技術(shù)由基于自然語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)建模子技術(shù)、關(guān)鍵詞匹配子技術(shù)和特征向量關(guān)聯(lián)子技術(shù)組成，見(jiàn)圖5。

3.1 基于自然語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)建模子技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)基于自然語(yǔ)言的關(guān)鍵詞匹配技術(shù)，對(duì)故障庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，見(jiàn)表4～表5，其中，表4 為故障庫(kù)整體目錄結(jié)構(gòu)，表5 為第五級(jí)第四部分展開(kāi)后內(nèi)容。

3.2 關(guān)鍵詞匹配子技術(shù)

關(guān)鍵詞匹配子技術(shù)的工作流程如下：

（1）根據(jù)確定的故障代碼，選取給定的關(guān)鍵詞（表5 中的關(guān)鍵詞1～關(guān)鍵詞N）；

（2）針對(duì)每一個(gè)給定的關(guān)鍵詞，采用基于滑動(dòng)窗口的關(guān)鍵詞匹配技術(shù)，獲取每一個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)；

（3）建立N 維向量，分別記錄N 個(gè)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)。

3.3 特征向量關(guān)聯(lián)子技術(shù)

特征向量關(guān)聯(lián)子技術(shù)的工作流程如下：

（1）采用關(guān)鍵詞匹配子技術(shù)，生成本次故障的特征向量＜x1,x2,x3,...,xn>；

（2）將本次故障的特征向量＜x1,x2,x3,...,xn>與故障庫(kù)中的已解決故障的自然語(yǔ)言對(duì)應(yīng)的特征向量逐一作差，生成偏差向量＜?x1,?x2,?x3,...,?xn>；

（4）將偏差向量模長(zhǎng)|X|與其對(duì)應(yīng)的成功匹配次數(shù)進(jìn)行加權(quán)，求取最終匹配值；

（5）將最終匹配值按從小到大順序排列。

4 一種基于層次分析法的數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)

本技術(shù)由建立層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造成對(duì)比較矩陣、層次單排序及一致性檢驗(yàn)和計(jì)算最終匹配結(jié)果組成，見(jiàn)圖6。

結(jié)合故障設(shè)備代碼、故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容、故障發(fā)生前工作內(nèi)容和其它描述信息，利用層次分析法，對(duì)已確定范圍內(nèi)的故障原因及解決措施所對(duì)應(yīng)的故障庫(kù)第五級(jí)中的相關(guān)信息進(jìn)行智能匹配，并在此基礎(chǔ)上，將其對(duì)應(yīng)的故障原因及解決措施按匹配程度進(jìn)行展現(xiàn)。

4.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

層次結(jié)構(gòu)模型分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，見(jiàn)圖7，其中，目標(biāo)層為計(jì)算故障庫(kù)第五級(jí)相關(guān)信息的匹配程度；準(zhǔn)則層為故障設(shè)備、故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容、故障發(fā)生前工作內(nèi)容和其它描述信息；方案層為故障庫(kù)第五級(jí)相關(guān)信息。

4.2 構(gòu)造成對(duì)比較矩陣

成對(duì)比較矩陣用于描述本層所有因素針對(duì)上一層某一因素的相對(duì)重要性，成對(duì)比較矩陣的元素aij用1-9 標(biāo)度方法給出，見(jiàn)表6。

表1：組件的基本類型

表2：顯示類中的動(dòng)態(tài)加載類組件的關(guān)鍵屬性和方法

表3：組件與數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一綁定關(guān)系

表4：故障庫(kù)整體目錄結(jié)構(gòu)

表5：第五級(jí)第四部分內(nèi)容

假設(shè)如下標(biāo)度關(guān)系：

（1）故障設(shè)備：故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容=1:5；

（2）故障設(shè)備：故障發(fā)生前工作內(nèi)容=1:2；

（3）故障設(shè)備：其它描述信息=1:3；

（4）故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容：故障發(fā)生前工作內(nèi)容=5:1；

（5）故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容：其它描述信息=3:1；

（6）故障發(fā)生前工作內(nèi)容：其它描述信息=1:3。

因此，成對(duì)比較矩陣A 如下所示：

4.3 層次單排序及一致性檢驗(yàn)

說(shuō)明：隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 見(jiàn)表7。

因此，成對(duì)比較矩陣A 的不一致程度在容許范圍內(nèi)，可用其歸一化特征向量作為權(quán)向量，即X 為權(quán)向量。

表6：aij 的1-9 標(biāo)度方法

表7：隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

4.4 計(jì)算最終匹配結(jié)果

經(jīng)專家討論，確定如下計(jì)算方法：

（1）針對(duì)故障設(shè)備、故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容和故障發(fā)生前工作內(nèi)容，若本次故障信息與歷史故障信息中對(duì)應(yīng)部分信息一致，則該部分匹配程度為1.0，否則匹配程度為0.0；

（2）針對(duì)其他描述信息，直接采用“一種基于自然語(yǔ)言學(xué)習(xí)的信息智能匹配技術(shù)”的匹配結(jié)果，排名第一的匹配程度為1.0，排名第二的匹配程度為0.8，排名第三的匹配程度為0.6，排名第四的匹配程度為0.4，排名第五的匹配程度為0.2，其他為0.0；

（3）故障庫(kù)第五級(jí)某條記錄的最終匹配值為：故障設(shè)備匹配程度*0.1296+故障發(fā)生時(shí)工作內(nèi)容匹配程度*0.8893+故障發(fā)生前工作內(nèi)容匹配程度*0.1836+其它信息匹配程度*0.3982；

（4）按最終匹配值由大到小的順序，對(duì)故障庫(kù)第五級(jí)相關(guān)信息進(jìn)行排序。

圖5：一種基于自然語(yǔ)言學(xué)習(xí)的信息智能匹配技術(shù)

圖6：一種基于層次分析法的數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)

圖7：層次結(jié)構(gòu)模型

5 結(jié)論

針對(duì)信息化軟件在數(shù)據(jù)管理方面存在的問(wèn)題，本文提出了一種基于組件訂閱機(jī)制的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與更新技術(shù)，通過(guò)基于綁定操作的組件訂閱器注冊(cè)子技術(shù)、基于基礎(chǔ)框架的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)敏感子技術(shù)和基于組件自動(dòng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)更新子技術(shù)的有機(jī)融合，大幅提升了軟件的運(yùn)行效率；針對(duì)信息化軟件在故障處理方面存在的問(wèn)題，本文提出了一種基于自然語(yǔ)言學(xué)習(xí)的信息智能匹配技術(shù)，通過(guò)基于自然語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)建模子技術(shù)、關(guān)鍵詞匹配子技術(shù)和特征向量關(guān)聯(lián)子技術(shù)的有機(jī)融合，顯著提升了信息匹配的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于層次分析法的數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)，通過(guò)建立層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造成對(duì)比較矩陣、層次單排序及一致性檢驗(yàn)和計(jì)算最終匹配結(jié)果的有機(jī)融合，大幅提高了數(shù)據(jù)處理的正確性。