基于自适配通信环境的电子信息系统

作者:查重猫     发表时间:2021-04-08 07:03:24   浏览次数:17



  摘要:传统电子信息系统网络通信存在延迟,为解决这一问题,提出基于自适配通信环境的电子信息系统。硬件设计方面,优化系统架构,将总体架构从上到下分为应用层、服务层、中间构件层以及基础资源层,在中间层中加入自适配通信环境中间件,优化通信接口。软件设计方面,优化电子信息抗干扰流程,使电子信息的合成场强达到最大值,建立电子信息调度集,压缩冗余数据特征,得到大规模存储分布空间结构,提高电子信息存储效率。实验结果表明,此次系统缩短了通信时延,提高了信息数据传输速率,通信性能要优于传统系统。

  关键词:自适配通信;电子信息系统;通信接口

  0引言

  电子信息系统主要针对多格式的输入信息,进行采集、加工、上报、传输和检索等服务,实时展现多源信息,并将处理后的信息按需分发给相关用户,在军事领域应用较为广泛,对区域信息进行一体化、综合化集成,发展信息优势,具有重要的现实意义[1]。国外电子信息系统研究较为成熟,在集成设计与分析技术领域,将系统快速原型作为设计目标,应用C4ISR体系结构框架,通过STK设计分析工具,对系统组件进行开发,将建模与仿真作为系统评估的主要手段,根据仿真试验结果,对电子信息系统进行修改和优化,在复杂的开发环境中,通过Rhapsody为集成软件的开发提供支持,分布式协作仿真与评估等功能,以此满足开发环境的一体化需求。国内的电子信息系统研究起步较晚,对开发工具进行划分,将其划分为指控系统的构件化工具集,以及逆向工程工具集,然后无缝集成到网络通信中,提高通信软件的开发质量[2]。在以上理论的基础上,提出一种基于自适配通信环境的电子信息系统,进一步改善传统系统的网络通信功能。

  1电子信息系统设计

  1.1电子信息系统硬件设计

  1.1.1设计系统总体架构

  对系统架构进行优化,采取SOA为核心的技术框架,将服务中间件作为运行支撑,以基础数据库为基础,将基础服务作为系统架构的中心,将总体架构从上到下分为应用层、服务体系层、中间构件层、基础资源层。利用基础资源层,为系统开发提供各种资源,包括基础数据和信息库,控制基础数据不受开发影响,利用文字、程序、图形、框图、文件等形式,对数据进行描述,使基础数据以不同形式储存于资源层中[3]。在中间构件层,对构件接口标准规范进行定义,通过多层消息总线,对运算构件和表现构件进行集成,通过轻量级的构件集成框架,管理构件实体和运行时态,提供系统服务运行的环境,使构件间的信息和功能进行交互,提供运行时所需的核心服务,包括用户管理、安全作业等。将中间构件层划分为消息中间件和集成构件,通过集成构件,实现构件运行管理、组件访问、环境信息集成和构件注册,屏蔽构件的开发、运行以及通信环境,为上层网络通信提供一致的通信方式,综合集成网络通信,实现消息传输和时间统一等功能,以及专用协议转换、通用信息传输和通信代理[4]。利用服务体系层,为应用层提供服务,最后将应用层作为系统架构中服务的消费者,为支撑工具的开发提供支持,通过一致形式,将信息处理产品展现给操作者,集成界面构件,包括各种业务显示、非实时信息显示、实时信息显示[5]。至此完成系统架构的优化。

  1.1.2基于自适配通信环境优化系统通信接口

  在总体架构的中间构件层中,利用自适配通信环境这一主机基础设施中间件,对电子信息的网络接口进行优化,简化系统进程间的通信。在底层网络通信中,加入自适配通信环境中间件,接收处理网络传输的目标信息,充分发挥网络传输的事件驱动特性,利用自适配通信环境提供公共接口,处理网络连接的I/O事件,使系统通过中间件在接口间进行通信。通信接口采用UDP协议采集数据,对I/O事件进行监视,使自适配通信环境应用WrapperFacade模式,接收实时转播的数据[6]。调用自适配通信环境中间件的登记对象,设置组播地址和端口号,使登记对象加入不同的组播地址,保持端口号相同,对电子信息数据进行接收。数据接收后,通过挂钩方式处理网络报文,解析网路报文协议标识,对不同类型的报文进行区分,最后使网络接口更新电子信息数据,通知用户界面。当网络传输存在长时间不通信的目标报文时,利用自适配通信环境反应器,登记I/O事件,判断报文到达时间是否超时,当判断为超时事件,则根据上一次收到位置,自动推算报文的当前位置,对目标报文进行定位,再次接收后转入网络报文接口,对信息数据进行处理。至此完成基于自适配通信环境中间件,系统通信接口的优化。

  1.2电子信息系统软件设计

  1.2.1设计电子信息抗干扰流程

  在系统硬件设计完毕的基础上,设计电子信息抗干扰流程,排除数据传输过程中的干扰信号。首先改变电子信息的传输信号,对传输信号的发射频率进行合理调控,减小电子信号的干扰程度。然后利用扩频技术,对传输信号进行调节,由于电流会改变设备总电阻,对系统正常运作造成影响,因此降低接地线自身带有的抗阻,使地线抗阻仅由电阻和电感两部分组成,当电阻值较大时,避免电流在线路中受到阻碍。最后采用固态功率合成技术,预估传输信号到达的相位,计算距离相位一定距离处的场强,对各个单元信号的场强进行叠加,得到传输信号的分布式干扰源,利用矩量法,对干扰信号进行耦合求解,控制传输信号到接收点的相位皆为0,使合成场强的幅值达到最大值。

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  1.2.2提高电子信息存储效率

  接收传输的信息数据,采用负载均衡控制理论,提高信息存储密度。设置信息特征调度条件,建立电子信息的调度集,在存储空间中,获取电子信息存储的任务调度向量,根据电子信息系统的应用环境,得到信息相应的用户偏好程度,组建多用户规则调度集,对电子信息的适应度函数进行计算,将其作为电子信息的自适应特征,从而对信息存储的规则集属性进行分类。

  2实验论证分析

  将此次设计系统与传统系统进行对比实验,比较两种电子信息系统的通信性能。部署两种系统的测试环境,使每台计算机通过网络与其他计算机相连,网络环境为带宽100M/s的局域网,计算机配置为WindowsXP系统,内存为1G,主频1.90GHz。使用实时模拟信号源,模拟实时数据信源,控制实时数据产生的批量和速率,将实时数据显示工具部署在客户端主机上,通过图形的方式显示在终端。利用网络协议对产生数据进行切片,设置socket缓冲区,避免两个系统发送数据产生阻塞。在不同时间段,启动模拟信号源和分发服务,发送不同长度数据,将信息数据产生速率设定为60报/s,发送报文数量10000次为一个样本空间,设置数据报文长度为1000byte。测试可得两种系统的信息数据到达率都为100%,记录报文序号、发送时间和接收时间,得到系统传输信息的延时均值,对比结果见表1所列。

  当发送报文数量不同时,设计系统延迟时间要少于传统系统,平均延时为16.9ms,而传统系统平均延时为24.7ms,信息数据的传输延时缩短了7.8ms。在第一组实验的基础上,设置发送报文数量为10000,改变传输数据长度,测试两种系统的传输速率,对比结果见表2所列。

  当数据长度不同时,设计系统传输速率要大于传统系统,平均传输速率为8.11M/s,传统系统平均传输速率为5.25M/s,传输速率提高了2.86M/s。综上所述,此次设计系统利用自适配通信环境构件,处理传输数据的网络报文,缩短了信息传输时延,提高了传输速率,信息传输更加高效,其通信性能要优于传统系统,进一步提高了信息传输性能。

  3结束语

  此次设计系统充分发挥了自适配通信环境构件的优势,提高了电子信息传输速率,缩短了数据延迟时间。但此次设计系统仍存在不足,线程间通信机制有待完善,在今后的研究中,会给系统添加安全模块,合理使用ACE的并发能力,提高系统的安全性和并发性。——论文作者:谢玉林,刘永平

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