面向无人艇控制系统的数据分发服务质量技术研究
发布时间：2021-12-22 16:49
无人水面艇简称无人艇,是一个集成多种复杂任务的水上开放式平台,其发展趋向于模块化、集成化和智能化。无人水面艇集成多个任务子系统,每个子系统间,硬件设备和软件应用存在差异,数据的格式和携带的任务级别各不相同,无人水面艇内异构数据信息在交互过程中的服务质量需求不容忽视。考虑无人水面艇的分布式体系结构,本研究将数据分发服务用于集成无人艇分布式系统,提出发布/订阅模型作为无人水面艇的数据分发模型,着重研究控制系统和其它功能子系统在数据信息交互过程中的服务质量需求,为具体需求提供了相应的解决方案,提升艇内数据信息按需交互的能力,构建无人水面艇的“总线型”数据分发模型。本文的主要工作如下:基于无人水面艇分布式体系结构,阐述了为控制无人水面艇的行为,其控制系统和受控子系统间需实时进行数据信息交互。明确参与控制流程的数据信息在交互过程中的服务质量需求,分为主要需求和其他需求。主要需求有实时性需求和可靠性需求,其他需求有双机热备无缝切换需求、历史数据存储管理需求、自主排障需求、数据生命期限管理需求和系统资源动态管理需求。顺应无人水面艇“模块化”和“集成化”的发展现状,子系统间应保持松散耦合的关系。研究分...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．２?ＤＤＳ基础功能组成??Ｆｉｇ．?３．２?ＤＤＳ?Ｂａｓｉｃ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??－１６－??
明发布／订阅模型的优势，并基于发布／订阅模型提出无人艇“总线型”??数据分发模型。??３．?２．１数据分发模型概述??随着网络通信技术的发展，数据分发模型历经了点对点模型、客户端／服务器模型、??分布式对象模型和发布订阅模型［４２］。??（１）?点对点模型??最早出现的点对点模型其一对一的通信模式使其应用范围有很大的局限性。??（２）?客户端／服务器模型??客户端／服务器采用一对多的通信模式，包括一个服务器和两个以上个数的客户端，??是早期大多数分布式系统采用的数据分发模型，如图３．３所示。与传统的分时共享模式??和资源共享模式相比，该模型优化了网络利用率，降低了网络流量，通过隔离应用程序??和其处理的数据信息，使数据具有更强的独立性［４３１。尽管解决了一对一的扩展要求，但??随着客户端数量的增加，服务器的工作负荷也随之增加，丐多个客户端向服务器发送请??求时，服务器平均响应时间延长，此时出现性能瓶颈，甚至单点失效的情况。????［客户端??客户端１???／??请??服务器??客户端???????客户端??＞－?－ｉ??图３．３客户端／服务器模型??Ｆｉｇ．?３．３?Ｃｌｉｅｎｔ?／?ｓｅｒｖｅｒ?ｍｏｄｅｌ??－１７－??
型在性能优缺点??保持统一，请求－应答的模式不能满足实时性需求，也不能根据不同数据流类型进行按??需数据分发。??（４）?发布／订阅模型??历经消息传递、远程调用、通知模型、元组空间和消息队列，最终由ＨＬＡ提出发??布／订阅模型。发布／订阅模型中的角色分为发布者和订阅者，双方交互数据信息叫做事??件。参与者在发布／订阅模型中担任的角色有三种情况，分别是发布者、订阅者和兼任二??者身份。该数据分发模型中的参与者只发布数据或订阅数据，并且采用匿名通信方式［４５］。??发布／订阅模型如图３．４所示。匿名通信是指，无论发布者还是订阅者，都无需了解整个??网络中其他参与者的个数和地址等具体信息。基于该模型的数据信息交互提倡以数据为??中心的思想，即只关心正确的数据在正确的时间交付给正确的接收者，简称“３Ｒ”原则。??相比于其他数据分发模型，发布／订阅模型在时间、空间和数据流三个方面实现完全解耦??合。完全解耦合是数据分发模型衍化的最终目标。??ｆ?＼????订阅者??订阅者＼??＼?、发布者Ｙ??Ａｎ????￣—■？订阅者??Ｖ?－Ａ??图３．４发布／订阅模型??Ｆｉｇ．?３．４?Ｐｕｂｌｉｓｈ／ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ?ｍｏｄｅｌ??３．?２．?２发布／订阅模型的解耦特性??发布／订阅模式是人们追求分布式系统完全解耦的产物，通信模型从紧密耦合到单方??面解耦合，再到完全解耦合［４６］。具体的解耦合特性体现在三个方面，时间解耦合、空间??解耦合和数据流解耦合。??－１８－??
本文编号：3546738
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．２?ＤＤＳ基础功能组成??Ｆｉｇ．?３．２?ＤＤＳ?Ｂａｓｉｃ?ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??－１６－??
明发布／订阅模型的优势，并基于发布／订阅模型提出无人艇“总线型”??数据分发模型。??３．?２．１数据分发模型概述??随着网络通信技术的发展，数据分发模型历经了点对点模型、客户端／服务器模型、??分布式对象模型和发布订阅模型［４２］。??（１）?点对点模型??最早出现的点对点模型其一对一的通信模式使其应用范围有很大的局限性。??（２）?客户端／服务器模型??客户端／服务器采用一对多的通信模式，包括一个服务器和两个以上个数的客户端，??是早期大多数分布式系统采用的数据分发模型，如图３．３所示。与传统的分时共享模式??和资源共享模式相比，该模型优化了网络利用率，降低了网络流量，通过隔离应用程序??和其处理的数据信息，使数据具有更强的独立性［４３１。尽管解决了一对一的扩展要求，但??随着客户端数量的增加，服务器的工作负荷也随之增加，丐多个客户端向服务器发送请??求时，服务器平均响应时间延长，此时出现性能瓶颈，甚至单点失效的情况。????［客户端??客户端１???／??请??服务器??客户端???????客户端??＞－?－ｉ??图３．３客户端／服务器模型??Ｆｉｇ．?３．３?Ｃｌｉｅｎｔ?／?ｓｅｒｖｅｒ?ｍｏｄｅｌ??－１７－??
型在性能优缺点??保持统一，请求－应答的模式不能满足实时性需求，也不能根据不同数据流类型进行按??需数据分发。??（４）?发布／订阅模型??历经消息传递、远程调用、通知模型、元组空间和消息队列，最终由ＨＬＡ提出发??布／订阅模型。发布／订阅模型中的角色分为发布者和订阅者，双方交互数据信息叫做事??件。参与者在发布／订阅模型中担任的角色有三种情况，分别是发布者、订阅者和兼任二??者身份。该数据分发模型中的参与者只发布数据或订阅数据，并且采用匿名通信方式［４５］。??发布／订阅模型如图３．４所示。匿名通信是指，无论发布者还是订阅者，都无需了解整个??网络中其他参与者的个数和地址等具体信息。基于该模型的数据信息交互提倡以数据为??中心的思想，即只关心正确的数据在正确的时间交付给正确的接收者，简称“３Ｒ”原则。??相比于其他数据分发模型，发布／订阅模型在时间、空间和数据流三个方面实现完全解耦??合。完全解耦合是数据分发模型衍化的最终目标。??ｆ?＼????订阅者??订阅者＼??＼?、发布者Ｙ??Ａｎ????￣—■？订阅者??Ｖ?－Ａ??图３．４发布／订阅模型??Ｆｉｇ．?３．４?Ｐｕｂｌｉｓｈ／ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ?ｍｏｄｅｌ??３．?２．?２发布／订阅模型的解耦特性??发布／订阅模式是人们追求分布式系统完全解耦的产物，通信模型从紧密耦合到单方??面解耦合，再到完全解耦合［４６］。具体的解耦合特性体现在三个方面，时间解耦合、空间??解耦合和数据流解耦合。??－１８－??
本文编号：3546738
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