附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的流程圖。
[0018]圖2為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中ORMMP結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中協(xié)議rou圖。
[0021 ]圖5為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中協(xié)議時(shí)序圖。
[0022]圖6為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中逆向判斷流程圖。
[0023]圖7為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中宏指令XML表示圖。
[0024]圖8為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中XML與編碼結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖9為本發(fā)明一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中重疊分段頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]本發(fā)明涉及一種開放式船載遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象為各個(gè)測(cè)控設(shè)備(采集設(shè)備)，需要在遠(yuǎn)端(監(jiān)控中心)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和指標(biāo)測(cè)試，具體過(guò)程為:
第一步、設(shè)計(jì)二層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)開放性、好可擴(kuò)展性由于監(jiān)控對(duì)象種類多、監(jiān)控對(duì)象模式多、監(jiān)控目標(biāo)和要求不同，以及監(jiān)控對(duì)象經(jīng)常發(fā)生升級(jí)、功能擴(kuò)展等變化，構(gòu)建的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)必須具有開放性強(qiáng)、可擴(kuò)展性好的特點(diǎn)，如圖2所示。按照對(duì)象位置，結(jié)合分層體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)技術(shù)支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分為二層，即監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)層和監(jiān)控管理業(yè)務(wù)層，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)層由集控中心、各個(gè)采集設(shè)備組成，其中采集設(shè)備包含各個(gè)設(shè)備和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(包括微波網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)源、頻譜儀、示波器)，主要完成:對(duì)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并進(jìn)行跟蹤反饋;能夠接收來(lái)自管理業(yè)務(wù)層的控制指令，控制設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作，并及時(shí)反饋執(zhí)行情況;能夠接收來(lái)自管理業(yè)務(wù)層的測(cè)試指令，通過(guò)設(shè)置儀器和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并反饋測(cè)試結(jié)果;將設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；按照約定協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。監(jiān)控管理業(yè)務(wù)層由監(jiān)測(cè)服務(wù)器組成，主要任務(wù):對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和控制;發(fā)送設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)控制指令，改變?cè)O(shè)備狀態(tài);及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀態(tài)，便于人員及早處理;發(fā)送測(cè)試指令，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)估;對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，便于事后處理。
[0028]由于系統(tǒng)按照邏輯層次進(jìn)行劃分，分布較為靈活，層間通過(guò)網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)交互，各層獨(dú)立內(nèi)聚性強(qiáng)，層間耦合度低。
[0029]其核心為接口標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)議通用化，所謂接口標(biāo)準(zhǔn)化就是所有采控設(shè)備與集控中心間采用網(wǎng)絡(luò)接口，對(duì)于某些僅提供串口的采控設(shè)備通過(guò)串口服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)化，對(duì)于通用儀器(信號(hào)源、頻譜儀)采用GPIB轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)器件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，其通信模式為各個(gè)設(shè)備主動(dòng)上報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)給集控中心；協(xié)議通用化就是針對(duì)數(shù)據(jù)量大、信息內(nèi)容多變以及數(shù)據(jù)傳輸安全而設(shè)計(jì)的一種格式化幀結(jié)構(gòu)，為此設(shè)計(jì)了開放式遠(yuǎn)程監(jiān)控協(xié)議(0RMMP)。
[0030]第二步、設(shè)計(jì)ORMMP通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)通信雙方報(bào)文的管理高效
設(shè)計(jì)協(xié)議的目的就是定義一個(gè)統(tǒng)一的接口和通信規(guī)則，使得監(jiān)控中心可以便利實(shí)現(xiàn)對(duì)采控設(shè)備的監(jiān)視和控制，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的高效管理，而且便于減少采控設(shè)備變化或升級(jí)所帶來(lái)的改造影響，其構(gòu)成如圖3所示。ORMMP協(xié)議框架主要包括監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)SMEI(Structure of Monitor Equipment Informat1n)、監(jiān)控參數(shù)信息庫(kù)MPIEKMonitorParameter Informat1n Base)和ORMMP協(xié)議組成，監(jiān)控設(shè)備信息結(jié)構(gòu)SMEI用于表征各個(gè)采控設(shè)備的標(biāo)識(shí)，用于定義ORMMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)和技術(shù)支持系統(tǒng)中管理對(duì)象的格式，從而區(qū)分多個(gè)設(shè)備;監(jiān)控參數(shù)信息庫(kù)MPIB是對(duì)監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行定義，便于有效地進(jìn)行管理，它是一個(gè)管理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)集合。
[0031]從圖3可知，該遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)最底層是網(wǎng)絡(luò)接口層為網(wǎng)卡，第二層網(wǎng)絡(luò)層使用的是IP協(xié)議，第三層傳輸層采用的是UDP協(xié)議，最上層為ORMMP協(xié)議。ORMMP協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文主要由傳輸報(bào)頭、公共ORMMP首部、Order首部以及變量部分組成，其PDU結(jié)構(gòu)如圖4所示。傳輸報(bào)頭與底層協(xié)議有關(guān)，本系統(tǒng)采用TCP/IP模型，則傳輸報(bào)頭包括IP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包；公共ORMMP首部包括版本號(hào)、組合變量數(shù)、SMEI編碼、時(shí)間戳，版本號(hào)為I字節(jié)的協(xié)議版本編號(hào)，組合變量數(shù)為2字節(jié)的變量個(gè)數(shù)，SMEI編碼為3字節(jié)的設(shè)備編碼，時(shí)間戳為2字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)間編碼;Order首部包括類型標(biāo)識(shí)、差錯(cuò)校驗(yàn)和長(zhǎng)度，類型標(biāo)識(shí)為I字節(jié)的指令編碼(信息幀一00、控制指令一01或測(cè)試指令--02)，差錯(cuò)校驗(yàn)為2字節(jié)的變量部分CRC校驗(yàn)結(jié)果，長(zhǎng)度為2字節(jié)的變量部分長(zhǎng)度。ORMMP的數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)容就是UDP數(shù)據(jù)報(bào)的變量部分內(nèi)容，也是IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分內(nèi)容，它享受傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)。為了適應(yīng)不同種類設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)格式，在確定數(shù)據(jù)報(bào)文的簡(jiǎn)單和精確的基礎(chǔ)上，還充分考慮了數(shù)據(jù)包的擴(kuò)展與開放，可通過(guò)設(shè)定的可變長(zhǎng)字段來(lái)滿足不同格式數(shù)據(jù)的打包、封裝，而數(shù)據(jù)部分則放在變量部分的報(bào)文中，其變量辨識(shí)通過(guò)MPIB進(jìn)行。
[0032]由于UDP是非面向連接的不可靠傳輸協(xié)議，使用它作為傳輸層，無(wú)論使用那種協(xié)議，協(xié)議本身并不能保證傳輸?shù)目煽啃?，而是需要程序部分進(jìn)行校驗(yàn)，比如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備普遍使用的SNMP協(xié)議，就是按照TCP/IP協(xié)議規(guī)定對(duì)報(bào)文是否丟失作出判斷，其指令起始端為監(jiān)控中心，對(duì)于雙向指令采用在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)是否獲得應(yīng)答幀能行處理，而單項(xiàng)指令采用輪詢方式處理，相對(duì)程序編制較為復(fù)雜。本專利采用了另一種“逆向”確認(rèn)方式進(jìn)行判斷，即集控中心為起始端，其時(shí)序如圖5所示。集控中心與采集設(shè)備間是由采集設(shè)備主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)，集控中心根據(jù)IP和端口進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別，并將數(shù)據(jù)放入緩存。集控中心與監(jiān)控中心間分為單項(xiàng)指令和雙向指令，雙向指令是由集控中心發(fā)送數(shù)據(jù)包，等待監(jiān)控中心應(yīng)答，一旦收到應(yīng)答幀，進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，正確則發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)包，如果等待30秒沒(méi)有收到應(yīng)答，則進(jìn)行重新發(fā)送，在連續(xù)6次發(fā)送數(shù)據(jù)幀，沒(méi)有返回應(yīng)答情況，發(fā)送報(bào)警信息，數(shù)據(jù)停發(fā);而單項(xiàng)指令為設(shè)置或測(cè)試指令，是由監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)包，通過(guò)返回包進(jìn)行確認(rèn)，為保證數(shù)據(jù)安全必須建立特定安全機(jī)制進(jìn)行保證。
[0033]第三步，設(shè)計(jì)二層安全機(jī)制，實(shí)現(xiàn)通信雙方的信息交互安全
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸安全是必須考慮的問(wèn)題，特別是對(duì)該遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)，主要原因是傳輸信息包含大量的涉密信息，而且中間包含無(wú)線環(huán)節(jié)，必須采用必要的加密手段進(jìn)行信息處理。本專利采用了二層數(shù)據(jù)加密方法，流程如圖5所示。第一層為用戶登錄校驗(yàn)，集控中心本地產(chǎn)生隨機(jī)密鑰(3個(gè)byte)，按照?qǐng)D4編制握手幀，具體定義為:版本號(hào)定義為44，SMEI定義為本地端口號(hào)與隨機(jī)密鑰異或后的值，請(qǐng)求標(biāo)識(shí)為00，效驗(yàn)和長(zhǎng)度為版本號(hào)與隨機(jī)密鑰異或后的值，沒(méi)有變量部分，集控中心不停發(fā)送此握手信息；監(jiān)控中心接收到握手信號(hào)，按照遠(yuǎn)控端口號(hào)對(duì)SMEI進(jìn)行解析得到密鑰，再以密鑰解析版本號(hào)，如正確返回應(yīng)答幀，幀結(jié)構(gòu)的類型標(biāo)識(shí)設(shè)為FF;集控中心收到，并判斷正確后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，監(jiān)控中心收到驗(yàn)證后返回原幀作為應(yīng)答幀，依次循環(huán)。第二層為數(shù)據(jù)加密，對(duì)于需要進(jìn)行加密的參數(shù)使用隨機(jī)密鑰加密，形成變量部分，再對(duì)整個(gè)變量部分進(jìn)行CRC校驗(yàn)、長(zhǎng)度計(jì)算和組合變量數(shù)賦值，形成完成數(shù)據(jù)包，其中加密參數(shù)的判斷通過(guò)MPIB編碼確定;在解析中，可見有多種判決條件可以利用，SMEI可以確定采控設(shè)備類型，類型標(biāo)識(shí)可以確定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型，CRC校驗(yàn)、長(zhǎng)度計(jì)算和組合變量數(shù)決定了變量部分的組成形式，通過(guò)簡(jiǎn)單循環(huán)、利用MPIB就可以解析出全部變量。
[0034]第四步，設(shè)計(jì)協(xié)議描述方式，實(shí)現(xiàn)信息幀的結(jié)構(gòu)化編排
1、協(xié)議描述就是以一種特定的方法將協(xié)議的定義、時(shí)序、語(yǔ)義、語(yǔ)法等信息鮮明表征，便于用戶直觀對(duì)協(xié)議進(jìn)行了解。本專利就是利用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML，實(shí)現(xiàn)對(duì)ORMMP協(xié)議的描述，S卩ORMMP協(xié)議的格式與內(nèi)容存儲(chǔ)為XML文件形式，通過(guò)讀取定義好的XML文件，來(lái)獲取用于形成數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)信息，并用于數(shù)據(jù)解析處理用。
[0035]由于系統(tǒng)多、分系統(tǒng)復(fù)雜，采用按照系統(tǒng)分類，對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)分別用不同的XML文件來(lái)表示，XML文件名與SMEI編碼——對(duì)應(yīng)，XML的格式如圖6，XML文件中對(duì)應(yīng)的參數(shù)