声纳系统自标准化数据交互方法研究

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 朱狄锋 申屠铠宇 孔 强

随着水声信号处理技术的快速发展，现代声纳系统的功能日趋强大，数据量也越来越庞大，随之而来的是系统复杂度和数据交互的压力大幅提升，各声纳产品的采集数据五花八门，在传统的数据交互系统中，具有三要素：数据生产方、数据接收方、和数据通信协议，三者紧密耦合，缺一不可，交互协议在各种产品之间没有继承性，使得开发者需要投入大量的精力和成本用于协议的制定和维护。

为解决这一痛点，本文从声纳系统数据交互的特点出发，研究自标准数据交互应用方法，提出了一种应用于声纳系统的自标准数据交互系统方法，该系统方法中，我们设立数据市场作为数据集散中心，将数据生成方与数据接收方进行隔离解耦合，数据统一由数市场进行管理，交互模式如图1所示。

图1 自标准数据交互模式图

在该交互系统中：自标准数据（self-standard data）简称SSD，是一种自带标准或格式的数据体。元数据字典是自标准数据交互的基础，是用来描述系统内所有需要传输的数据的名称、类型、长度等的集合，框定了所有传输的数据。在进行数据交互时，数据生产者根据字典为数据添加描述信息，该步骤为数据自标准化，数据市场负责数据存储，数据消费者根据元数据字典生成数据需求模式（自标准数据模式）发送给数据市场，数据市场根据模式选取数据，打包发送给数据消费者。元数据字典应用流程如图2所示。

图2 元数据字典应用流程图

数据市场为该交互系统的核心，主要作用是建立独立于具体系统之外的数据服务机制，是数据的集散地，在数据市场中，设立数据商铺、市场大厅、数据泵、场务管理等概念。

数据商铺负责SSD存储管理、老化清理、浏览查询等，是数据存放的场所，一个数据市场内可有多个数据商铺，数据消费者可根据不同需求查询获取到数据；

市场大厅负责SSD出入市，SSD解析，SSD推送订阅，SSD集装，从数据商铺拉取SSD，推送SSD到数据商铺，是数据生产者和数据消费者向数据市场集装或解封数据的场所。市场大厅还可以根据数据消费者的订阅需求将数据推送给订阅者。

数据泵负责对出入市的SSD进行接收与推送，是专门抽取数据的部件，可集中可分散，分为数据提取泵和数据推送泵；

场务管理负责SSD用户注册、需求公告、主题分类、模式管理、模式创建和维护，数据商铺目录管理，出入市SSD查询维护，场务管理是负责整个市场的维护管理，对数据商铺和数据进行分类管理，完成对出入市场的用户认证，同时也提供对SSD模式的查询浏览等。

以下从数据入市，数据出市、数据浏览查询和模式管理几方面描述工作流程：

（1）数据入市：数据生产者将SSD发送到数据市场，场务管理队入港SSD进行身份验证及目录查询，通过后在交给市场大厅进行SSD解析，然后交由数据泵将数据传输给数据商铺，由数据商铺进行存储和老化清理。自标准数据入市框图如图3所示。

图3 自标准数据入市

（2）数据出市：数据消费者根据数据元字典选取需要的数据形成SSD模式，将模式发送到数据市场，场务管理认证后由市场大厅解析模式，从数据商铺拉取数据并进行集装，然后又数据泵将集装后的SSD发送给消费者，同时消费者也可向市场订阅数据，市场会根据订阅需求定期将SSD发送给消费者。

同时，场务管理可以发布SSD模式，消费者可以查询市场内的SSD模式，如果有需要那么就进行订阅。自标准数据出市框图如图4所示。

图4 自标准数据出市

（3）数据浏览查询：在系统中，数据消费者有时候不知道数据市场商铺所存储的SSD内容，可向市场提出SSD浏览请求，市场认证后由数据商铺“SSD浏览查询”功能相应，市场将数据商铺的SSD推送给消费者。数据浏览查询示意图如图5所示。

图5 数据浏览查询示意图

（4）模式管理：在数据交互时，场务管理可根据数据生产者上传的数据提炼出SSD模式，场务管理也可根据数据消费者的SSD请求生成SSD模式，然后由“SSD模式管理”模块进行模式发布，供数据生产者和消费者进行查询选择，同时，模式的修改维护可由数据生产者、消费者和场务管理完成。如图6所示。

图6 模式管理图

结语：在声纳自标准数据交互系统内，数据生产者只负责将数据推送至数据市场，消费者按需从数据市场拿取数据，所有的数据由数据市场统一进行管理维护，不依赖特定协议，可极大的提升声纳系统研发进度和系统稳定性，具有一定实用价值。