[发明专利]一种声纳数据流管理中间件的实时调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件声纳系统，尤其涉及一种声纳数据流管理中间件的实时调度方法。

背景技术

由于声纳系统中阵元的数目比较多，在高精度采样条件下使得整个系统需要实时传输的数据量会非常大。声纳系统中，需要实现每个阵元的数据对所有应用端自由开放，固定数据管理模式显然无法满足要求。因此，采用声纳实时数据流管理中间件的核心要求是实时性和开放性，一方面，开放性要求中间件具有模块化的结构以及相应的标准和规范，关键问题在于声纳数据流规范的定义以及管理交换模式的选择；另一方面，实时性主要体现在通信时数据的调度延时。声纳系统的实时性能取决于数据流实时通信机制，如果要求声纳系统拥有较高的实时通信效率和网络传输吞吐率，需要采用合适的数据流实时通信机制，其中数据流实时调度方法是最为关键的一环，直接影响了中间件的交互性能以及整个声纳系统的实时特性。

以太网的核心调度方法CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，载波监听多路访问/冲突检测方法)是一种争用型的介质访问控制方法，其基本思想是当一个节点要发送数据时，首先监听信道，如果信道空闲就发送数据，并继续监听；如果在数据发送过程中监听到了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段随机的时间后，重新开始尝试发送数据。CSMA/CD的优点在于原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。缺点是网络传输数据的时延具有随机性，数据传输有可能经历不可预见的延时，甚至长时间无法发送的情况，无法提供时间相关的服务传输的保证。因此，这种方式不适合于实时数据的传输。

而RTCC(Real Time Communication Control，实时通信控制方法)是一种总线型硬实时调度方法，适合于大数据量实时传输系统。根据声纳应用需求，在数据量越大的时候，RTCC的速率越接近于直接传输，实时性能越好；在稳定性方面，RTCC基本和直接传输一致。因此相比于以太网下的CSMA/CD方法，RTCC结合PUSH模式更加适合声纳数据流管理中间件的调度，拥有更好的实时性能。

由于数据流管理中间件的处理对象主要是分布式的声纳数据流，因此，需要结合分布式系统以及声纳数据流的特点进行系统构建。同时，RTCC实时通信方法也需要根据声纳数据流管理中间件的面向分布式系统以及声纳数据流特点进行相应的改进，保留RTCC方法大数据量、硬实时传输的特性，增加适合声纳数据流调度的方法内容，以适合分布式声纳数据流的调度模块，满足声纳数据流管理中间件实时性和开放性的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有实时可控性的声纳实时数据流管理中间件的实时调度方法，为软件声纳系统提供较高的实时通信效率和网络传输吞吐率；终端在线加入、通道端数据源重要级调整、动态调度以及路由节点连接故障的自动调整等方法的采用，实现了系统的开放性和灵活配置；并且能够为不同的声纳数据流提供无缝、可扩展、稳定的调度和传输。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种声纳数据流管理中间件的实时调度方法，在RTCC基础上，面向分布式系统并对声纳数据流进行了改进，可以称之为DAW-RTCC(Distributed Adaptive Weight-Real Time Communication Control，分布式自适应权值调整实时通信控制方法)，DAW-RTCC在保留了RTCC实时传输大数据量数据的特性时，增加了针对声纳数据流调度的内容，主要包括三部分的改进：主控站(Central Controller，简称CC)选举方法的改进、调度表生成方法的改进和预调度分析方法的改进。

1、DAW-RTCC中的CC选举方法

声纳数据流管理中间件的处理对象有两类：CC和终端(Remote Terminal，简称RT)，CC主要负责控制整个网络的运行，RT是进行数据交互的对象；RT又可以分为通道端(Channel，简称CHA)和应用端(Application，简称APP)；CHA指数据源端，APP是数据消费/处理端，在特定的情况下，如果有二次应用需求，APP也变成CHA。

CC选举的目标在于根据CHA、APP的分布信息以及距离向量，选举出最优的CC，在DAW-RTCC中的CC选举方法，其遵循的原则有两条：一是选举出的CC在逻辑上与CHA和APP区分开；二是CC在调度中与各节点的通信延时最小。

2、DAW-RTCC中的调度表生成方法