基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的设计与实现

摘要

互联网技术的迅猛发展，以其极大的便利性不断融入各种生产和生活环境中，而协同设计尤其是当前学术研究领域的热点话题。协同设计等相关技术从早期就已经进入复杂的生产环境中，并凭借其便捷的设计部署方案与丰富的数据信息传递方式，使得多厂商之间协同工作完成大型工程项目。但是，大型项目生产环境具有特殊的复杂性与内在的不确定性，一般数据平台在对数据传输方式与信息的服务质量支持上存在明显缺陷。因此，国际对象管理组织(OMG)提出了基于数据分发服务(DDS)的一般性规范，对解决上述问题有深远意义。
　　本文基于数据分发服务的基础上，结合飞机协同设计相关背景，设计并实现了基于 DDS的飞机协同设计数据分发系统。论文的主要工作如下：（1）结合飞机协同设计相关背景及数据，验证数据分发系统的可实施性。深入分析数据分发服务相关基础设施、标准、开发者文档和源码组织模块与体系结构。综合国内外研究现状，熟悉飞机协同设计环境下特点和适应性规则。（2）对数据分发系统进行需求分析，设计主要功能模块和改进模块。依据需求分析结果进行系统的总体架构设计和流程设计。（3）设计并实现基于JSON数据交换格式的飞机协同设计应用适配器。针对原始基于 XML应用适配器的各项特点进行深入分析，为了改进其编解码与存储造成的过多性能消耗，提出了基于JSON的应用适配器来解决异构系统中数据传输方式不统一的问题。（4）设计并实现基于压缩布隆过滤器(CBF)和服务质量(QoS)兼容的自动发现算法。深入研究数据分发服务中发布订阅的自动发现机制，采用更适用于飞机协同设计环境下的CBF，利用其替代原始过滤器，有效地降低了网络中传输的数据量，减缓了内存的消耗；运用更少的hash函数，降低了计算的复杂度。同时，可以获得更小的虚警率，提高了主题信息的匹配率。此外，添加 QoS策略兼容性判定的设计与实现，极大地提高了主题的匹配率。（5）实现基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的主要功能，其中包括增加、删除、修改和展示主题信息等基础功能和基于JSON的应用适配器组件与改进的自动发现算法模块。
　　现阶段，本文基本实现了针对飞机协同设计环境下，基于DDS的数据分发系统，并应用相关数据进行测试和实验。实验结果表明，在对原始系统各方面的优化与改善中都取得了良好的性能提升。

目录

声明

缩略词

第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要工作

1.4论文组织结构

第二章 基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的设计

2.1基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的需求分析

2.2基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的总体架构设计

2.3基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的流程设计

2.4数据分发服务（DDS）关键技术

2.5本章小结

第三章 基于JSON数据交换格式的飞机协同设计应用适配器

3.1简介

3.2基于XML的飞机协同设计适配器模型

3.3基于JSON的飞机协同设计适配器模型

3.4实验结果与分析

3.5本章小结

第四章 基于CBF和QoS兼容的自动发现算法

4.1自动发现算法

4.2基于Bloom Filter的自动发现算法

4.3基于QoS兼容策略的Compressed Bloom Filter自动发现算法

4.4 实验

4.5本章小结

第五章 基于DDS的飞机协同设计数据分发系统的实现

5.1开发环境简介

5.2发布订阅过程简介

5.3发布过程实现

5.4订阅过程实现

5.5网络通信中异构系统数据格式适配器的设计与实现

5.6 DDS发布/订阅中自动发现算法的设计与实现

5.7测试实验与系统分析

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2未来研究工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文