通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎架構(gòu)及應(yīng)用設(shè)計(jì)

周 宇，尹志鋒，李林峰，周 淦

(中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第六研究所，北京100083)

0 引言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，我國(guó)航天發(fā)射試驗(yàn)任務(wù)已經(jīng)進(jìn)入以數(shù)據(jù)為中心的時(shí)代，高效易擴(kuò)展的數(shù)據(jù)交換、管理是數(shù)據(jù)展示以及數(shù)據(jù)應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。當(dāng)前，航天發(fā)射場(chǎng)的測(cè)發(fā)、測(cè)控、氣象等系統(tǒng)已經(jīng)可以在網(wǎng)絡(luò)中完成數(shù)據(jù)的交互傳遞，且各發(fā)射場(chǎng)均已獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了將各大業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息初步融合的“一體化”試驗(yàn)任務(wù)測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)，但是由于發(fā)射場(chǎng)原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間并沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)劃互聯(lián)、互通，實(shí)現(xiàn)方式方法各異，且在擴(kuò)展性方面存在一定的不足，以及系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)綜合服務(wù)需求各異，與航天發(fā)射場(chǎng)未來(lái)一體化發(fā)展目標(biāo)具有一定差距。

本文通過(guò)總結(jié)發(fā)射場(chǎng)指揮顯示數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程和使用處理需求，提煉了包含數(shù)據(jù)收發(fā)、解析處理、存儲(chǔ)獲取共三大關(guān)鍵要素的發(fā)射場(chǎng)指揮顯示數(shù)據(jù)引擎“服務(wù)簇”，同時(shí)也引入了雙工、日志、網(wǎng)絡(luò)代理等配套服務(wù)。通過(guò)提出的高靈活、可擴(kuò)展、統(tǒng)一服務(wù)的通用數(shù)據(jù)引擎架構(gòu)，定義了標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)間數(shù)據(jù)交互接口，可以有效實(shí)現(xiàn)服務(wù)靈活調(diào)度的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)對(duì)各發(fā)射場(chǎng)內(nèi)外部不同數(shù)據(jù)協(xié)議、流程的高擴(kuò)展支持。系統(tǒng)將有效推進(jìn)我國(guó)航天發(fā)射場(chǎng)指揮顯示系統(tǒng)的“一體化”實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)提出的面向試驗(yàn)任務(wù)指揮顯示的通用數(shù)據(jù)引擎架構(gòu)，本文從總體結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用模式幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

1 航天試驗(yàn)任務(wù)測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)

航天試驗(yàn)任務(wù)測(cè)試發(fā)射指揮監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)稱測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)，是航天發(fā)射任務(wù)指揮的支撐技術(shù)平臺(tái)。測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)的對(duì)象是“航天器的測(cè)試、發(fā)射”，實(shí)現(xiàn)的功能是“指揮”、“監(jiān)控”，即匯集信息、監(jiān)視顯示、輔助決策、指揮調(diào)度[1]。

1.1 綜合指揮顯示信息

航天發(fā)射場(chǎng)測(cè)試發(fā)射指揮員和各專業(yè)專家，通過(guò)指揮監(jiān)控系統(tǒng)顯示的各系統(tǒng)的測(cè)試信息，了解當(dāng)前火箭、衛(wèi)星、航天器以及地面勤務(wù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮測(cè)試發(fā)射進(jìn)程[2-3]。在由航天員參加的發(fā)射任務(wù)中，還需要顯示航天員系統(tǒng)的相關(guān)信息。為此測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)需要匯集的信息包含任務(wù)的進(jìn)程信息、航天器的無(wú)線測(cè)試信息、航天器的下傳測(cè)控信息、運(yùn)載火箭的有線測(cè)試信息、運(yùn)載火箭的遙測(cè)信息、航天員的生理信息、發(fā)射場(chǎng)的氣象信息、發(fā)射場(chǎng)的發(fā)射支持設(shè)備信息、發(fā)射場(chǎng)的通信和測(cè)控系統(tǒng)設(shè)備工作信息以及各關(guān)鍵部位的視頻信息等。先進(jìn)的測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)還將提供運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)發(fā)射支持設(shè)備、待發(fā)段航天員逃逸等故障診斷系統(tǒng)以及任務(wù)進(jìn)程輔助系統(tǒng)，相關(guān)信息也將便于專家和指揮人員更加深入地掌握系統(tǒng)狀態(tài)。

1.2 “一體化”發(fā)展目標(biāo)

目前航天發(fā)射場(chǎng)指揮決策系統(tǒng)是由大業(yè)務(wù)功能驅(qū)動(dòng)下的多模塊、多系統(tǒng)集成的應(yīng)用系統(tǒng)。指揮監(jiān)控“一體化”是實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)任務(wù)高效、靈活、可靠開(kāi)展的必然發(fā)展路線?！耙惑w化”包括：業(yè)務(wù)分系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示一體化，業(yè)務(wù)分系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用一體化，任務(wù)配置、組件共享一體化，系統(tǒng)部署、升級(jí)、維護(hù)的運(yùn)營(yíng)一體化，以及更進(jìn)一步的各發(fā)射場(chǎng)任務(wù)統(tǒng)一管理一體化。

部分發(fā)射場(chǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有業(yè)務(wù)分系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示一體化，但并未真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的一體化接入，一方面體現(xiàn)在部分?jǐn)?shù)據(jù)展示僅通過(guò)頁(yè)面嵌入方式接入，無(wú)法形成有效的風(fēng)格統(tǒng)一，也無(wú)法對(duì)接入的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理；另一方面也體現(xiàn)在現(xiàn)有數(shù)據(jù)接入方式無(wú)法有效適應(yīng)未來(lái)更加豐富的接入模式，也意味著無(wú)法向監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用(數(shù)據(jù)治理)一體化邁進(jìn)。對(duì)發(fā)射場(chǎng)現(xiàn)有各業(yè)務(wù)分系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造無(wú)疑是條長(zhǎng)遠(yuǎn)而艱巨的發(fā)展道路，當(dāng)前可行且長(zhǎng)遠(yuǎn)的指揮監(jiān)控一體化發(fā)展解決方案將圍繞指揮顯示展開(kāi)，其首要解決的問(wèn)題是構(gòu)建指揮顯示通用數(shù)據(jù)引擎[4]，從而支撐統(tǒng)一的指揮顯示數(shù)據(jù)的接入、存儲(chǔ)、管理與平臺(tái)顯示[5-6]。

2 數(shù)據(jù)引擎架構(gòu)研究

考慮能夠滿足發(fā)射場(chǎng)各類崗位人員的多樣需求以及能夠滿足未來(lái)新的指顯數(shù)據(jù)接入需要，通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎采用“平臺(tái)+組件”的模式來(lái)支持對(duì)航天發(fā)射任務(wù)中指顯數(shù)據(jù)的多類任務(wù)、多個(gè)階段、多種形式的兼容[7-8]。其架構(gòu)研究主要考慮以下兩點(diǎn)：

(1)統(tǒng)籌當(dāng)前需求，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)一體化

結(jié)合發(fā)射場(chǎng)和北京中心的指揮顯示需求以及當(dāng)前指揮顯示相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)情況，統(tǒng)籌考慮各類型發(fā)射任務(wù)，發(fā)射場(chǎng)各業(yè)務(wù)分系統(tǒng)特點(diǎn)，數(shù)據(jù)接入、管理、存儲(chǔ)、顯示需求，實(shí)現(xiàn)一體化。

(2)適應(yīng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，支持?jǐn)U展開(kāi)發(fā)

綜合考慮航天器、運(yùn)載火箭等系統(tǒng)的不斷升級(jí)變化以及發(fā)射場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的新建、改造，數(shù)據(jù)引擎還要具備擴(kuò)展開(kāi)發(fā)支持能力，以組件、輔助工具升級(jí)為主要方式，以平臺(tái)升級(jí)改造為特殊手段，使系統(tǒng)具備長(zhǎng)期適應(yīng)能力。

2.1 開(kāi)放式平臺(tái)

通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎采用“平臺(tái)+組件”的設(shè)計(jì)思想[9-11]，由主框架(平臺(tái))及(可擴(kuò)展)組件構(gòu)成，架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)引擎“平臺(tái)+組件”可擴(kuò)展架構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)組件層：數(shù)據(jù)引擎支持通用組件以及專用組件的接入，以滿足不同任務(wù)、不同類用戶的需求。各類組件是支撐數(shù)據(jù)引擎各項(xiàng)服務(wù)的重要組成部分，負(fù)責(zé)相關(guān)服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)。對(duì)于數(shù)據(jù)引擎而言，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解析服務(wù)，外部數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)，數(shù)據(jù)存取服務(wù)以及雙工、日志、網(wǎng)絡(luò)代理等相關(guān)配套服務(wù)。

(2)服務(wù)層：數(shù)據(jù)引擎的服務(wù)層介于組件層與邏輯層之間，服務(wù)層是對(duì)組件實(shí)現(xiàn)的抽象，是對(duì)系統(tǒng)行為的定義，為業(yè)務(wù)邏輯層提供相關(guān)功能服務(wù)。服務(wù)層將具體的業(yè)務(wù)邏輯需求與具體的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行解耦，使得系統(tǒng)具有較高的可擴(kuò)展性，有利于系統(tǒng)的升級(jí)。

(3)邏輯層：數(shù)據(jù)引擎的邏輯層是整個(gè)平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行的核心，是航天發(fā)射任務(wù)指揮顯示數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)管理邏輯的具體實(shí)現(xiàn)。具體功能包括平臺(tái)初始化、運(yùn)行中數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、服務(wù)調(diào)度等。

(4)交互層：數(shù)據(jù)引擎的交互層是與系統(tǒng)管理者直接交互的窗口。通過(guò)可視化或通信接口的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類服務(wù)的配置、運(yùn)行管理、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能，數(shù)據(jù)引擎響應(yīng)各類事件，驅(qū)動(dòng)各類服務(wù)。

在數(shù)據(jù)引擎的架構(gòu)中，組件是一個(gè)獨(dú)立可替代的模塊，它是對(duì)邏輯的封裝，隱藏了內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，只提供輸入輸出接口。組件化設(shè)計(jì)遵循獨(dú)立、完整、自由組合?！敖M件”式建模的優(yōu)勢(shì)在于將整個(gè)指揮顯示數(shù)據(jù)的接入、管理等化簡(jiǎn)為繁，各組件單獨(dú)開(kāi)發(fā)與測(cè)試，極大降低系統(tǒng)的維護(hù)難度和模塊間的耦合度，并有效地提高系統(tǒng)的復(fù)用性和可擴(kuò)展性，滿足一體化指揮監(jiān)控系統(tǒng)快速靈活的服務(wù)要求。

2.2 數(shù)據(jù)引擎服務(wù)定義及使用

通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎的通用化依賴于數(shù)據(jù)引擎內(nèi)部各類服務(wù)(組件)的標(biāo)準(zhǔn)接口以及服務(wù)調(diào)度的管理實(shí)現(xiàn)。而各類服務(wù)之間的標(biāo)準(zhǔn)接口主要依賴于一種能夠在各服務(wù)間進(jìn)行流轉(zhuǎn)的通用數(shù)據(jù)表達(dá)方式。在通用指顯數(shù)據(jù)引擎中，各類服務(wù)的接口主要依賴于定義為“通用數(shù)據(jù)包”的數(shù)據(jù)組織進(jìn)行信息傳遞。

2.2.1 通用數(shù)據(jù)包類

通用數(shù)據(jù)包是一種可直接在各服務(wù)間流轉(zhuǎn)的通用數(shù)據(jù)組織表達(dá)，各類服務(wù)將根據(jù)服務(wù)屬性配置以及通用數(shù)據(jù)包的各類屬性完成相關(guān)服務(wù)提供。通用數(shù)據(jù)包屬性如表1所示。

表1 通用數(shù)據(jù)包屬性

2.2.2 外部數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)

數(shù)據(jù)引擎支持外部系統(tǒng)接口配置綁定對(duì)應(yīng)的外部數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)，當(dāng)外部數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)接收到所綁定接口接收到的數(shù)據(jù)后，生成一個(gè)通用數(shù)據(jù)包，并填充數(shù)據(jù)包管理標(biāo)識(shí)、接口標(biāo)識(shí)信息，提交給平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理以及服務(wù)調(diào)度。當(dāng)需要數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)將源碼向外轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，從通用數(shù)據(jù)包中取出數(shù)據(jù)包原始數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)需要對(duì)數(shù)據(jù)包原始數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵字段替換等處理時(shí)，則需要實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)的二次開(kāi)發(fā)，并需要向數(shù)據(jù)引擎暴露相關(guān)配置接口(詳見(jiàn)第2.2.5節(jié))。

2.2.3數(shù)據(jù)解析服務(wù)

數(shù)據(jù)引擎支持外部系統(tǒng)接口綁定對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)解析服務(wù)，數(shù)據(jù)引擎在收到外部數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)提交的通用數(shù)據(jù)包時(shí)，根據(jù)接口標(biāo)識(shí)信息獲取接口所綁定的數(shù)據(jù)解析服務(wù)，并將通用數(shù)據(jù)包交由數(shù)據(jù)解析服務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。數(shù)據(jù)解析服務(wù)根據(jù)所綁定/內(nèi)置的解析規(guī)則，將通用數(shù)據(jù)包中的源碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，轉(zhuǎn)換為解析后的數(shù)據(jù)集，并填充到通用數(shù)據(jù)包中。當(dāng)接口有校驗(yàn)配置時(shí)，在解析前進(jìn)行校驗(yàn)，并填充通用數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)字段對(duì)。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)引擎僅作為數(shù)據(jù)分發(fā)使用時(shí)，通常不需要調(diào)用數(shù)據(jù)解析服務(wù)，這種情況下，數(shù)據(jù)引擎直接將通用數(shù)據(jù)包交由數(shù)據(jù)收發(fā)及存取服務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)。

對(duì)于數(shù)據(jù)引擎而言，數(shù)據(jù)解析服務(wù)以讀寫方式操作通用數(shù)據(jù)包，而數(shù)據(jù)存取服務(wù)、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)以只讀方式操作數(shù)據(jù)包，也即數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)需在數(shù)據(jù)解析服務(wù)完成后進(jìn)行，并可以并行進(jìn)行。而通用數(shù)據(jù)包的銷毀則由數(shù)據(jù)引擎平臺(tái)來(lái)進(jìn)行管理。

2.2.4 數(shù)據(jù)存取服務(wù)

數(shù)據(jù)引擎支持外部系統(tǒng)接口綁定對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存取服務(wù)，數(shù)據(jù)引擎在進(jìn)行數(shù)據(jù)解析后，根據(jù)接口所綁定的數(shù)據(jù)解析服務(wù)，將通用數(shù)據(jù)包交由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)根據(jù)所配置/內(nèi)置的存儲(chǔ)規(guī)則，將通用數(shù)據(jù)包中的源碼或解析后的數(shù)據(jù)集進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2.5 服務(wù)插件擴(kuò)展屬性配置

數(shù)據(jù)引擎對(duì)各類服務(wù)提供相關(guān)配置功能，其一方面依賴于對(duì)各類服務(wù)的核心功能抽象，另一方面也依賴各類服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)引擎平臺(tái)的通用性，主要依賴于相關(guān)服務(wù)基本接口的通用性。

以數(shù)據(jù)存取服務(wù)為例，對(duì)于測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)而言，通常需要支持兩類數(shù)據(jù)存取服務(wù)，一類為源碼存儲(chǔ)，需要配置文件存儲(chǔ)根目錄等信息；另一類為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，需要配置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)地址、用戶名、密碼、驅(qū)動(dòng)等信息。顯然數(shù)據(jù)引擎需要兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)的子類來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)進(jìn)行配置管理區(qū)分。而所有數(shù)據(jù)存取服務(wù)均可配置容量告警這一屬性?？紤]未來(lái)出現(xiàn)新的指顯數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，數(shù)據(jù)引擎可能需要為新引入的數(shù)據(jù)存取服務(wù)，并需要提供更多的配置接口給用戶，在數(shù)據(jù)引擎各類服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)接口中，均包含“獲取額外配置項(xiàng)”以及“應(yīng)用額外配置項(xiàng)”的接口，當(dāng)服務(wù)需要非標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)，需要各服務(wù)實(shí)現(xiàn)以上兩個(gè)接口。數(shù)據(jù)引擎將通過(guò)“獲取額外配置項(xiàng)”接口獲取相關(guān)服務(wù)非標(biāo)準(zhǔn)配置需求，并提供人機(jī)交互窗口，將配置結(jié)果使用“應(yīng)用額外配置項(xiàng)”接口交由對(duì)應(yīng)服務(wù)進(jìn)行初始化。

2.3 數(shù)據(jù)引擎工作原理

通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎基于“平臺(tái)+組件”的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)，在平臺(tái)服務(wù)調(diào)度的組織下，實(shí)現(xiàn)指揮顯示數(shù)據(jù)的接入、解析、存儲(chǔ)、分發(fā)及實(shí)時(shí)管理的全流程調(diào)度[12]。數(shù)據(jù)引擎的服務(wù)調(diào)度具體實(shí)現(xiàn)依賴于監(jiān)聽(tīng)者/觀察者方式，以外部系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)為例，當(dāng)接收/獲取到一組外部數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生相關(guān)事件，而通過(guò)對(duì)相關(guān)接口的配置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、解析、統(tǒng)計(jì)以及存儲(chǔ)相關(guān)組件對(duì)其事件進(jìn)行響應(yīng)[13-14]。

通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎主要涉及的交互及相關(guān)處理如下，其工作原理示意如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)引擎工作原理示意

(1)外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)：外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括中心機(jī)系統(tǒng)、火箭測(cè)試系統(tǒng)、地面系統(tǒng)等系統(tǒng)，相關(guān)系統(tǒng)主要通過(guò)組播、可靠連接、網(wǎng)站訪問(wèn)等方式提供各類系統(tǒng)業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)引擎通過(guò)加載相關(guān)收發(fā)及解析組件實(shí)現(xiàn)外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接入及轉(zhuǎn)換。

(2)各類指揮顯示軟件：數(shù)據(jù)引擎為各類指揮顯示類軟件提供數(shù)據(jù)支持服務(wù)，數(shù)據(jù)引擎提供數(shù)據(jù)訂閱、數(shù)據(jù)查詢以及數(shù)據(jù)分發(fā)三種數(shù)據(jù)支持子服務(wù)。其中無(wú)論是數(shù)據(jù)訂閱[15]、查詢還是分發(fā)，數(shù)據(jù)引擎與各類指揮顯示軟件均采用統(tǒng)一的接口以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)定義。數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)定義在單一的域中唯一，其中域可使用發(fā)射場(chǎng)、任務(wù)ID等進(jìn)行定義。

(3)其他同域數(shù)據(jù)引擎：引擎間通信主要實(shí)現(xiàn)指揮顯示數(shù)據(jù)的分發(fā)、交互以及可能出現(xiàn)單點(diǎn)故障時(shí)的數(shù)據(jù)恢復(fù)、熱備等，對(duì)于不同的數(shù)據(jù)引擎應(yīng)用模式(詳見(jiàn)第3節(jié))，引擎間通信內(nèi)容略有區(qū)別。

(4)存儲(chǔ)系統(tǒng)：數(shù)據(jù)引擎將內(nèi)外部接收處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，并為指揮顯示軟件提供數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。

(5)管理維護(hù)及控制接口：數(shù)據(jù)引擎配置管理維護(hù)與控制接口，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)任務(wù)信息系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控管理。

3 數(shù)據(jù)引擎應(yīng)用模式

航天試驗(yàn)任務(wù)指揮顯示數(shù)據(jù)引擎需要綜合考慮現(xiàn)有發(fā)射場(chǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)情況以及當(dāng)前軟硬件環(huán)境，指顯數(shù)據(jù)引擎能夠支持集中式、分布式（及單點(diǎn)式）以及混合式三種試驗(yàn)任務(wù)指揮顯示數(shù)據(jù)接入模式。其中混合式應(yīng)用模式僅需現(xiàn)有環(huán)境做部分資源調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也是更好支持發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)指揮監(jiān)控系統(tǒng)向落實(shí)“一體化”邁進(jìn)的一種應(yīng)用模式。

3.1 集中式應(yīng)用模式

數(shù)據(jù)引擎集中式應(yīng)用模式的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在外部顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)在集中的機(jī)器上完成數(shù)據(jù)匯集、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)等工作，而用戶顯示終端主要為系統(tǒng)使用人員提供多元的數(shù)據(jù)顯示并提供各類人機(jī)交互的接口，集中式應(yīng)用模式如圖3(a)所示。

在集中式應(yīng)用模式下，一般采用一組互為熱備的高性能服務(wù)器作為數(shù)據(jù)引擎的承載機(jī)器。通過(guò)這種方式，可以減輕用戶顯示終端的處理壓力，并可以有效保障內(nèi)外部系統(tǒng)的解耦，方便保障系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)的一致性。但另一方面，集中式應(yīng)用模式在擴(kuò)展性支持方面較弱，同時(shí)對(duì)集中式節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)依賴較高。

3.2 分布式/單點(diǎn)式應(yīng)用模式

數(shù)據(jù)引擎分布式/單點(diǎn)式應(yīng)用模式的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在外部顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)直接在各用戶顯示終端上完成數(shù)據(jù)匯集、處理、存儲(chǔ)等工作，顯示終端同時(shí)為系統(tǒng)使用人員提供多元的數(shù)據(jù)顯示并提供各類人機(jī)交互的接口，分布式/單點(diǎn)式應(yīng)用模式如圖3(b)所示。

在分布式應(yīng)用模式下，各顯示終端均配置完整的數(shù)據(jù)引擎，在單節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響其他終端用戶使用。分布式應(yīng)用架構(gòu)對(duì)用戶顯示終端計(jì)算性能有一定的要求，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上存在一定的冗余，同時(shí)由于缺乏集中的分發(fā)處理，數(shù)據(jù)一致性以及內(nèi)部數(shù)據(jù)差異化分發(fā)較弱。

3.3 混合式應(yīng)用模式

數(shù)據(jù)引擎混合式應(yīng)用模式的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在外部顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)可以差異化地在各用戶顯示終端上完成數(shù)據(jù)匯集、處理、存儲(chǔ)等工作，同時(shí)在集中的節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)任務(wù)的全量數(shù)據(jù)管理，顯示終端可以直接為系統(tǒng)使用人員提供多元的數(shù)據(jù)顯示并提供各類人機(jī)交互的接口，也可依賴于集中節(jié)點(diǎn)完成全量數(shù)據(jù)的查詢?；旌鲜綉?yīng)用模式如圖3(c)所示。

圖3 數(shù)據(jù)引擎應(yīng)用模式

混合式應(yīng)用模式下，在集中節(jié)點(diǎn)部署完整配置的數(shù)據(jù)引擎，而在各指顯終端，可以通過(guò)組件的靈活組合配置及不同需求，部署差異化配置的數(shù)據(jù)引擎。在正常運(yùn)行情況下，指顯終端可以快速地從本地獲取所需數(shù)據(jù)，同時(shí)由于差異化的部署可以在一定程度上降低對(duì)指顯終端的計(jì)算性能需求，而在終端異?；蛐枰~外的數(shù)據(jù)時(shí)，可向集中節(jié)點(diǎn)部署的數(shù)據(jù)引擎請(qǐng)求相關(guān)數(shù)據(jù)。除滿足基本試驗(yàn)任務(wù)指顯數(shù)據(jù)需求保障的情況下，在數(shù)據(jù)一致性、擴(kuò)展性方面均存在一定的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎將發(fā)射場(chǎng)指揮顯示數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)等功能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ?、可替代的服?wù)構(gòu)件，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一接口的基礎(chǔ)上，以“搭積木”的方式靈活構(gòu)建出目前和未來(lái)所需的數(shù)據(jù)治理平臺(tái)。

該架構(gòu)有效解決了各發(fā)射場(chǎng)內(nèi)外部協(xié)議不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)接入難以及數(shù)據(jù)應(yīng)用擴(kuò)展性差的問(wèn)題。目前，該通用指揮顯示數(shù)據(jù)引擎架構(gòu)已成功應(yīng)用于某指揮顯示系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)航天發(fā)射場(chǎng)的信息“一體化”發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值。