專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，涉及一種衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，特別涉及一種能夠?qū)πl(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真與處理的分布式組件平臺(tái)， 屬高光譜遙感領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高光譜技術(shù)的發(fā)展是過(guò)去二十多年中人類(lèi)在對(duì)地觀(guān)測(cè)方面所取得的重大技術(shù)突破之一，是當(dāng)前遙感的前沿技術(shù)。高光譜技術(shù)獲取的圖像信息包含了豐富的空間和光譜信息，在地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、植被、環(huán)境、城市、軍事、水文、大氣等方面都有巨大的應(yīng)用前景。基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)能夠通過(guò)航空高光譜遙感數(shù)據(jù)仿真衛(wèi)星高光譜遙感數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，為數(shù)據(jù)處理方法的開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)源，為在數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程中提高數(shù)據(jù)質(zhì)量提供方法，為遙感系統(tǒng)指標(biāo)優(yōu)化提供依據(jù)，既為前期遙感器指標(biāo)優(yōu)化提供了依據(jù)，又提高了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。本發(fā)明的系統(tǒng)屬于大型分布式協(xié)同工作軟件系統(tǒng)。在開(kāi)放分布式系統(tǒng)模型中已經(jīng)形成了幾種具有代表性的主流技術(shù)，對(duì)象管理組織OMG提出CORBA標(biāo)準(zhǔn)；Microsoft提出的 C0M/DC0M;SUN公司提出的Java/RMI ；以及目前流行的Web Service。CORBA屬于緊耦合的分布式解決方案，在易用性上略顯不足，在使用時(shí)需要通過(guò)額外的軟件庫(kù)來(lái)支持和控制，要求參與通信和計(jì)算的各個(gè)節(jié)點(diǎn)必須在各自的機(jī)器上裝載特定的軟件。同時(shí)，CORBA僅僅是一種技術(shù)規(guī)范，各公司的產(chǎn)品都不完全相同，有大量的命令集必須熟悉，缺乏高效開(kāi)發(fā)工具來(lái)建立組件產(chǎn)品。Web Service技術(shù)屬于一種松耦合的分布式解決方案，以B/S接口為基礎(chǔ)，其目標(biāo)是構(gòu)筑一個(gè)平臺(tái)無(wú)關(guān)、語(yǔ)言無(wú)關(guān)的通用技術(shù)層，然而，由于其有過(guò)多的服務(wù)提供環(huán)節(jié)，使得效率低下。COM (Component Obiect Model，組件對(duì)象模型)/DCOM (Distributed Component Object Model，分布式組件對(duì)象模型)屬于一種高效的分布式解決方案，提供了進(jìn)程內(nèi)組件 (DLL)和進(jìn)程外組件(EXE)兩種解決方案。組件可以單機(jī)運(yùn)行，也可以運(yùn)行在分布式系統(tǒng)中。同時(shí)，COM對(duì)象是建立在二進(jìn)制可執(zhí)行代碼的基礎(chǔ)上，是語(yǔ)言無(wú)關(guān)的，這一特性使不同編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的組件對(duì)象進(jìn)行交互成為可能。DCOM是指分布式COM組件，使其跨越機(jī)器的邊界，使得COM組件能以一種位置透明的方式提供遠(yuǎn)程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，針對(duì)高光譜成像數(shù)據(jù)仿真、數(shù)據(jù)質(zhì)量預(yù)測(cè)、指標(biāo)優(yōu)化分析、面向具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理等全鏈路仿真及應(yīng)用過(guò)程中的專(zhuān)業(yè)需求，本發(fā)明旨在滿(mǎn)足高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用過(guò)程中流程化、可擴(kuò)展、 可定制的需要，同時(shí)，提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理過(guò)程，提高衛(wèi)星的使用效率。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下
1. 一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，該平臺(tái)打造了三層體系結(jié)構(gòu)，即基礎(chǔ)層，控制層，顯示層。其中基礎(chǔ)層為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)支持，通過(guò)統(tǒng)一編碼進(jìn)行組件管理和邏輯控制；控制層提供數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)管理和控制服務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)服務(wù)和控制服務(wù)；顯示層則是空間數(shù)據(jù)計(jì)算和展示，它由顯示、管理和計(jì)算等功能構(gòu)成。該平臺(tái)包括兩類(lèi)組件調(diào)度控制中心組件和上層應(yīng)用組件。調(diào)度控制中心組件是整個(gè)平臺(tái)的管理者，包含了基礎(chǔ)層和控制層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制整個(gè)數(shù)據(jù)仿真和應(yīng)用處理的流程，并同步其他組件協(xié)同工作；上層應(yīng)用組件，以星型方式與調(diào)度控制中心組件連接，為顯示層，主要實(shí)現(xiàn)計(jì)算和仿真衛(wèi)星軌道，模擬仿真高光譜數(shù)據(jù)以及輻射校正和幾何校正等功能。(1)調(diào)度控制中心組件調(diào)度控制中心組件用以控制各個(gè)上層應(yīng)用組件之間的消息傳遞與協(xié)同工作。調(diào)度控制中心組件包含兩個(gè)模塊系統(tǒng)信息監(jiān)視模塊和遠(yuǎn)端應(yīng)用組件控制模塊。 利用COM技術(shù)，系統(tǒng)信息監(jiān)視模塊直接負(fù)責(zé)啟動(dòng)和監(jiān)控各個(gè)上層應(yīng)用組件，獲得遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)信息，并為用戶(hù)提供基本的監(jiān)管和控制功能，如關(guān)機(jī)、重啟、斷開(kāi)連接等；遠(yuǎn)端應(yīng)用組件控制模塊實(shí)現(xiàn)調(diào)度控制中心組件對(duì)在遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各個(gè)上層應(yīng)用組件的控制，通過(guò)socket通信，遠(yuǎn)端應(yīng)用組件控制模塊與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)同步控制。本組件的基本工作流程如圖4所示。(2)上層應(yīng)用組件上層應(yīng)用組件是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)處理高光譜數(shù)據(jù)的具體功能的系統(tǒng)基本組件。上層應(yīng)用組件包含三個(gè)組件衛(wèi)星軌道計(jì)算和仿真組件，高光譜數(shù)據(jù)模擬組件和高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理組件。1)衛(wèi)星軌道計(jì)算及仿真組件是計(jì)算并生成軌道參數(shù)的上層應(yīng)用組件，其基本功能是衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算。根據(jù)用戶(hù)設(shè)計(jì)的軌道參數(shù)進(jìn)行軌道計(jì)算，能夠獲得在地心地固坐標(biāo)系下的衛(wèi)星位置坐標(biāo)和速度矢量。衛(wèi)星軌道計(jì)算及仿真組件主要包含衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算模塊和星下位置地圖顯示模塊兩部分。其中，在衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算模塊中，根據(jù)用戶(hù)設(shè)計(jì)的軌道參數(shù)軌道長(zhǎng)半軸a、 軌道偏心率e、軌道傾角i、升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω、近地點(diǎn)幅角ω、航天器過(guò)近地點(diǎn)時(shí)間τ、真近角點(diǎn)f進(jìn)行軌道計(jì)算，能夠獲得在地心地固坐標(biāo)系下的衛(wèi)星位置坐標(biāo)和速度矢量。具體流程如下首先，確定軌道坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)之間的關(guān)系，根據(jù)航天器在軌道坐標(biāo)系中的位置(r，f)，計(jì)算其在地心坐標(biāo)系中的位置矢量r= (X，Y，Z)T。
權(quán)利要求
1.一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，其特征在于所述的平臺(tái)包括兩個(gè)部分調(diào)度控制中心組件和上層應(yīng)用組件，上層應(yīng)用組件進(jìn)一步包含衛(wèi)星軌道計(jì)算和仿真組件、高光譜數(shù)據(jù)模擬組件和高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理三個(gè)組件，上層應(yīng)用組件以星型方式與調(diào)度控制中心組件連接；(1)調(diào)度控制中心組件調(diào)度控制中心組件用以控制上層應(yīng)用組件之間的消息傳遞與協(xié)同工作；調(diào)度控制中心組件包含兩個(gè)模塊系統(tǒng)信息監(jiān)視模塊和應(yīng)用組件遠(yuǎn)程控制模塊；利用COM技術(shù)，系統(tǒng)信息監(jiān)視模塊直接負(fù)責(zé)啟動(dòng)和監(jiān)控應(yīng)用組件遠(yuǎn)程控制模塊，獲得遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)信息， 并為用戶(hù)提供基本的監(jiān)管和控制功能；通過(guò)socket通信，應(yīng)用組件遠(yuǎn)程控制模塊與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)同步控制；(2)上層應(yīng)用組件上層應(yīng)用組件是系統(tǒng)具體應(yīng)用的功能實(shí)現(xiàn)，提供對(duì)高光譜數(shù)據(jù)的處理和仿真，包括成像衛(wèi)星軌道仿真，高光譜數(shù)據(jù)模擬以及高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理；上層應(yīng)用組件受控于調(diào)度控制中心組件，通過(guò)接收和傳遞調(diào)度控制中心組件的同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)組件之間的同步控制；其中，衛(wèi)星軌道計(jì)算及仿真組件的功能是衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算，根據(jù)用戶(hù)設(shè)計(jì)的軌道參數(shù)進(jìn)行軌道計(jì)算，能夠獲得在地心地固坐標(biāo)系下的衛(wèi)星位置坐標(biāo)和速度矢量；衛(wèi)星軌道計(jì)算及仿真組件包括衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算模塊和星下位置地圖顯示模塊兩部分；其中，高光譜數(shù)據(jù)模擬組件負(fù)責(zé)根據(jù)用戶(hù)需求設(shè)定的成像參數(shù)并利用來(lái)自衛(wèi)星高光譜影像數(shù)據(jù)生成模擬高光譜傳感器返回值數(shù)據(jù)，具體包括輻射傳輸計(jì)算、遙感器成像模擬、仿真過(guò)程和結(jié)果顯示；其中，高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理組件用于將1級(jí)數(shù)據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)化為2級(jí)數(shù)據(jù)，并加以幾何校正， 輸出真正可用的商業(yè)化數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，其特征在于該平臺(tái)采用分布式組件動(dòng)態(tài)集成機(jī)制，分布式組件動(dòng)態(tài)集成機(jī)制是一種松耦合結(jié)構(gòu)， 通過(guò)使用面向高光譜遙感的分布式動(dòng)態(tài)集成語(yǔ)言，使得各功能組件均可獨(dú)立運(yùn)行于不同的計(jì)算機(jī)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)各組件之間的消息交互；在平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)，該機(jī)制可以使系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展特性和穩(wěn)定的同步數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同組件的動(dòng)態(tài)增減和配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，其特征在于該平臺(tái)采用一種平臺(tái)組件間同步控制技術(shù)，通過(guò)星下點(diǎn)位置信息提供高可靠性、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)成像衛(wèi)星軌道和姿態(tài)、數(shù)據(jù)仿真、數(shù)據(jù)應(yīng)用處理之間的數(shù)據(jù)同步； 上層應(yīng)用組件分別向調(diào)度控制中心組件發(fā)起連接，并同時(shí)將自己的主機(jī)信息以心跳的形式向調(diào)度控制中心組件發(fā)送，發(fā)送成功后，調(diào)度控制中心組件激活與之相對(duì)應(yīng)的功能；通過(guò)調(diào)度控制中心組件向軌道類(lèi)上層應(yīng)用組件發(fā)送軌道參數(shù)和計(jì)算命令，該上層應(yīng)用組件定時(shí)返回星下點(diǎn)位置給調(diào)度控制中心組件，調(diào)度控制中心組件以此為同步信號(hào)向其他組件發(fā)送， 藉此保證各組件間的同步控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，其特征在于該平臺(tái)采用一種組件內(nèi)三層網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，該機(jī)制基于三層結(jié)構(gòu)模式設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)模式包含三個(gè)部分應(yīng)用層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層；其中，應(yīng)用層處于最上層，數(shù)據(jù)鏈路層處于應(yīng)用層與物理層之間，物理層處于最下層，形成層疊結(jié)構(gòu)其中，應(yīng)用層負(fù)責(zé)產(chǎn)生組件間的全時(shí)不間斷的同步消息信號(hào)，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)消息從應(yīng)用層到物理層的傳遞，物理層服務(wù)于socket數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包發(fā)送。
全文摘要
一種基于分布式組件的高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用平臺(tái)，包括以下四點(diǎn)(1)以組件方式集成調(diào)度控制中心組件與上層應(yīng)用組件到一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)中，并完成對(duì)各個(gè)組件的管理控制；(2)采用分布式組件動(dòng)態(tài)集成機(jī)制，提供從調(diào)度控制中心對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和方式的靈活設(shè)置；(3)采用組件間同步控制技術(shù)，通過(guò)星下點(diǎn)位置信息提供了一種高可靠性、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星軌道和姿態(tài)、數(shù)據(jù)仿真、數(shù)據(jù)應(yīng)用處理之間的數(shù)據(jù)同步；(4)采用調(diào)度控制中心組件內(nèi)的三層應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定的傳輸。本發(fā)明具有高可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性，各個(gè)組件獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)組件的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用組件的自由增減，能靈活用于高光譜數(shù)據(jù)仿真及應(yīng)用處理。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102436531SQ20111038055
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者婁晨, 李娜, 江澄, 盛浩, 賈國(guó)瑞, 趙慧潔 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)