多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合架構(gòu)設(shè)計(jì)

白媛

摘 要 在信息系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的背景下，信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互成為制約信息化發(fā)展的瓶頸。而本文設(shè)計(jì)的多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)架構(gòu)，正是解決了這一痛點(diǎn)。通過(guò)建立科學(xué)高效且可融性強(qiáng)的數(shù)據(jù)組織關(guān)系，在不改變?cè)行畔⑾到y(tǒng)的基礎(chǔ)上，以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)障礙交流。

關(guān)鍵詞 信息孤島;源應(yīng)用系統(tǒng);數(shù)據(jù)交互;數(shù)據(jù)關(guān)系;底層數(shù)據(jù)流

引言

隨著企業(yè)信息化工程技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，很多大型企業(yè)在從事信息化工程建設(shè)事業(yè)發(fā)展初期不需要具備企業(yè)整體規(guī)劃的編制能力，各種小而專(zhuān)的企業(yè)信息化管理功能系統(tǒng)已經(jīng)如同雨后春筍般被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)。

1融合趨勢(shì)下的統(tǒng)一戰(zhàn)略

融合發(fā)展是如何IT在行業(yè)界經(jīng)常受到討論的一個(gè)話題。談到IT與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的硬件融合最早可以追溯到10年前，而現(xiàn)在所謂的硬件融合也就是將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、存儲(chǔ)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行在軟軟硬件上的深度融合，博科科技首席全球市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)官（ceo）johnmchugh將其融合稱(chēng)為硬件融合1.0（convergence1.0）。教授認(rèn)為，今天我們已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入從網(wǎng)絡(luò)到數(shù)據(jù)融合的融合時(shí)代，這一融合時(shí)代的信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合簡(jiǎn)單地講來(lái)說(shuō)就是將有線存儲(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)。博科推出的全球融合安全 解決模式方案技術(shù)是一項(xiàng)創(chuàng)新性的技術(shù)， 期望我們能在未來(lái)5年為全球客戶持續(xù)帶來(lái)更具融合性和安全可值得信賴(lài)的產(chǎn)品服務(wù)。

據(jù)johnmchughu的介紹，brocadeone設(shè)計(jì)具有四個(gè)設(shè)計(jì)方面的最大優(yōu)勢(shì)：一個(gè)就是簡(jiǎn)潔性。它大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、部署、配置，并且將持續(xù)大力支持IT等基礎(chǔ)配套設(shè)施;二十三是企業(yè)投資收益保護(hù)。它優(yōu)點(diǎn)可根據(jù)不同客戶市場(chǎng)現(xiàn)有的多服務(wù)廠商不同基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施需求進(jìn)行組合構(gòu)建，同時(shí)大大提高其客戶總體網(wǎng)絡(luò)擁有率和成本;三優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)建具有高度安全可用、永不存在停頓的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)自動(dòng)設(shè)定易于持續(xù)執(zhí)行運(yùn)營(yíng)、易于運(yùn)行管理和支持彈性運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，它可以支持與日俱增的持續(xù)運(yùn)行管理需求。最后的就是隨時(shí)優(yōu)化您的應(yīng)用，可隨時(shí)優(yōu)化您的客戶機(jī)上現(xiàn)有及未來(lái)的所有應(yīng)用程序。

1.1 數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

（1）系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)頂層設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)工程的第一步，就是如何進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)需求設(shè)計(jì)分析與軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)技術(shù)需求分析定義了整個(gè)系統(tǒng)可以預(yù)期的功能使用，如實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本功能和應(yīng)用性能、運(yùn)行和系統(tǒng)用戶交互特性、安全性、接口、維護(hù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程約束等等，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息融合軟件系統(tǒng)的應(yīng)用特性，在系統(tǒng)進(jìn)行多功能傳感器執(zhí)行數(shù)據(jù)信息融合應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)需求設(shè)計(jì)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以把整個(gè)融合系統(tǒng)從技術(shù)宏觀上來(lái)劃分為三個(gè)組成部分：系統(tǒng)物理數(shù)據(jù)對(duì)象、信息融合對(duì)象和系統(tǒng)認(rèn)知信息對(duì)象，物理信息對(duì)象主要包含各種硬件（包括傳感器執(zhí)行設(shè)備和軟件執(zhí)行中的設(shè)備）和多傳感器執(zhí)行設(shè)備，主要包括各種通用傳感器設(shè)備如激光雷達(dá)、聲吶、esm等，執(zhí)行中的設(shè)備可以根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)來(lái)確定，可能包括移動(dòng)通信信息系統(tǒng)、控制通信系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、導(dǎo)彈和防空武器系統(tǒng)等，信息融合對(duì)象可能是數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的技術(shù)核心，包括一些相應(yīng)的軟件（包括數(shù)據(jù)信息融合處理算法、資源管理調(diào)度與應(yīng)用管理、人機(jī)接口等），在開(kāi)放系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境中，它們被直接置于系統(tǒng)應(yīng)用管理層并通過(guò)應(yīng)用中間件進(jìn)行連接和遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)認(rèn)知信息對(duì)象是作為融合系統(tǒng)中的用戶及其系統(tǒng)相關(guān)決策支持系統(tǒng)[1]。

（2）融合系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件需求主要從輸入數(shù)據(jù)的約束、功能需求和性能需求幾個(gè)方面來(lái)考慮，完成軟件需求分析與設(shè)計(jì)后，把軟件項(xiàng)進(jìn)一步提煉為軟件構(gòu)件。具體地，就是把數(shù)據(jù)融合過(guò)程分解為多個(gè)融合節(jié)點(diǎn)，用一個(gè)融合樹(shù)來(lái)表示，數(shù)據(jù)融合就在不同的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，融合樹(shù)的結(jié)構(gòu)依賴(lài)于硬件分配通信、軟件控制、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、平臺(tái)分布等的約束。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)軟件約束和硬件約束：平臺(tái)一致性：通信帶寬：處理器性能;多任務(wù)分配等等，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的定性定量性能，確保滿足整個(gè)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的需求。

把整個(gè)軟件系統(tǒng)提煉出四大類(lèi)（主要的對(duì)象類(lèi)），在軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，可根據(jù)具體要求，進(jìn)一步展開(kāi)各個(gè)類(lèi)對(duì)象間的關(guān)系，采用面問(wèn)對(duì)象的UMIL建模語(yǔ)言，用不同的視圖建立系統(tǒng)的需求模型（用例圖）、結(jié)構(gòu)模型（類(lèi)圖、對(duì)象圖）、行為過(guò)程模型（組織狀態(tài)圖、活動(dòng)過(guò)程圖、順序過(guò)程圖、合作過(guò)程圖）和任務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程模型（狀態(tài)組伴活動(dòng)圖、配置圖）等。

傳感器類(lèi)獲取來(lái)自環(huán)境的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由融合節(jié)點(diǎn)提供的融合接口接收，一個(gè)融合節(jié)點(diǎn)可接收多個(gè)傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)融合節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理和分發(fā)，并通過(guò)連接接口把融合節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)主干網(wǎng)相連，節(jié)點(diǎn)對(duì)接是嚴(yán)格的一對(duì)一關(guān)系;用戶類(lèi)請(qǐng)求并使用數(shù)據(jù)，通過(guò)通知接口把數(shù)據(jù)提供給用戶，這是一個(gè)一對(duì)多的關(guān)系;傳感器調(diào)度與管理類(lèi)主要負(fù)責(zé)傳感器平臺(tái)功能的控制，定位接口在全局傳感器分配中起到了重要作用.

進(jìn)一步可展開(kāi)各個(gè)類(lèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從融合樹(shù)來(lái)看，就是一直展開(kāi)到樹(shù)的末梢，此時(shí)可設(shè)計(jì)該節(jié)點(diǎn)需要完成的功能，如時(shí)空對(duì)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和估計(jì)，選擇相應(yīng)的算法，并進(jìn)行程序編寫(xiě)結(jié)語(yǔ)多傳感器數(shù)據(jù)融合領(lǐng)域由于涉及面廣、難度大、應(yīng)用廣泛，相關(guān)研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的對(duì)象，但多集中在對(duì)融合算法的研究，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究沒(méi)有更大的進(jìn)展，為了提高數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的可重用性，本文基于面向?qū)ο蟮脑?，借鑒軟件系統(tǒng)工程的方法，提出一個(gè)規(guī)范化設(shè)計(jì)思想和方法，即進(jìn)行系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)時(shí)，拋開(kāi)傳統(tǒng)的面向數(shù)據(jù)和功能方法，以系統(tǒng)為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)遵循軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)步驟、根據(jù)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的特性來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)，采用一個(gè)形式化的分析對(duì)象間的分析方法UML，和在系統(tǒng)層對(duì)信息流進(jìn)行仿真的數(shù)學(xué)工具Petri網(wǎng)，確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性和一致性，消除不同人員對(duì)不同系統(tǒng)甚至同一系統(tǒng)理解的歧義性，真正實(shí)現(xiàn)代碼和結(jié)構(gòu)的重用。

2結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)建立分布式的政務(wù)大數(shù)據(jù)融合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同來(lái)源、不同結(jié)構(gòu)、不同類(lèi)型、不同格式的數(shù)據(jù)融合和關(guān)聯(lián)，為政府部門(mén)之間共享和公眾提供政務(wù)資源公開(kāi)服務(wù)提供支撐，為創(chuàng)新注入新動(dòng)力，推動(dòng)城市進(jìn)一步的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊靜字，鄒水革，劉雷健，等.戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，1994：63.