CN103473332A - 一种虚拟试验体系结构的数据档案库 - Google Patents
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Abstract
一种虚拟试验体系结构的数据档案库，本发明涉及虚拟试验体系结构的数据管理技术领域。本发明解决了现有各种体系结构或试验***中的数据库的数据共享不充分、数据更新不及时的问题。本发明分布在虚拟试验体系结构中的多台计算机上，基于数据库服务器和数据档案Web Service服务接口实现；所述数据档案库为四层体系结构，分别为：第一层为数据信息存储层，用于存储虚拟试验体系的所有数据；第二层为组织与服务层，该层采用联合代理服务器实现；第三层为应用层，该层用于为用户提供信息服务；第四层为访问层，该层设置有外部程序接口和浏览器。本发明实现了对试验相关信息的实时、统一存储与管理，确保了试验信息的共享和一致，为HIT-TENA平台正常运行打下了基础。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟试验体系结构的数据管理技术领域。
背景技术
目前，基于体系结构的开发已经称为通用的功能，基于体系结构的开发已经成为通用的工程实践的一部分。一个公共的体系架构，可以有效的促进资源的互操作、重用和组合。因此，虚拟试验***的体系结构也正向分布式、开放式、交互式发展。在建模与仿真领域，美国国防部建立了建模与仿真高层体系结构（High Level Architecture,HLA）。在作战与训练领域，美国通过基础计划2010（FI2010）工程开发了试验训练使能体系结构（Test andTraining Enabling Architecture,TENA）。
在各种体系结构或试验***中，对于仿真数据的管理一直是非常重要的工作。仿真数据是在建模与仿真活动中的各种观察、测量数据，试验运行数据，说明文档，结果报告及元数据（对数据的描述），仿真数据是仿真的成果和核心价值所在，对后续的仿真活动和科研、生产具有极高的参考和指导价值。随着仿真***的增大，涉及到的模型、算法和数据也越来越多，为保证试验信息的共享与同步，必须建立统一的数据档案，用来存储各种仿真数据。
美国国防部于1995年提出的建模与仿***计划中第一次提出了创建建模与仿真资源库（Modeling and Simulation Resource Repository,MSRR）：创建一个分布式的MSRR***，目的是为了方便有效地为建模与仿真提供及时的、校核的和有效的数据、元数据、算法、模型、仿真应用和工具集等，同时提供一些背景信息。同年，美国将数据管理应用于工业领域。2000年，埃克森美孚公司一个油藏资源模拟仿真数据管理***引入使用。此后，不断有新的仿真数据管理的解决方案出现，如MSC公司提出的仿真数据管理解决方案SimManager，ANSYS公司的企业级协同研发平台PERA。
发明内容
本发明解决了现有各种体系结构或试验***中的数据库的数据共享不充分、数据更新不及时的问题。
本发明所述的一种虚拟试验体系结构的数据档案库，该数据档案库分布在虚拟试验体系结构中的多台计算机上，为虚拟试验体系的正常运行提供必要的数据支持；所述数据档案库基于数据库服务器和数据档案Web Service服务接口实现；
所述数据档案库为四层体系结构，所述四层体系结构分别为：
第一层为数据信息存储层，用于存储虚拟试验体系的所有数据，该层由多个数据库和多个数据库服务器实现；
所述数据包括原始数据、试验数据信息、用户信息和日志信息；
所述原始数据包括试验方案信息和试验信息；
所述试验方案信息是指试验人员通过资源应用集成开发环境设计的试验***方案信息，所述试验方案信息包括方案标识信息、方案名称信息、创建时间信息、创建单位信息、单位IP信息、LROM文件信息、方案描述文件信息；
所述试验信息是记录每次试验的相关信息的内容，所述试验信息包括试验标识信息、方案名称信息、试验时间信息、试验单位信息、试验人员信息、备注信息；
所述试验数据信息是在试验过程中收集的数据以及试验后的处理分析总结信息，包括试验标识信息、方案名称信息、文件名信息、文件类型信息、文件存储路径信息、元数据文件信息、备注信息；
所述用户信息包括用户名信息、用户密码信息、用户单位信息、用户角色信息；
所述用户角色信息包括角色ID信息和角色名称信息，所述用户角色信息中的角色有三种，分别为：高级管理员、普通管理员和游客，与角色相对应的是用户的权限；每个用户信息中包含一个或多个用户角色信息；
所述日志信息包括：试验档案运行所出现的错误，包括日志标识、日志数据；
第二层为组织与服务层，该层采用联合代理服务器实现，该层用于读取第一层的数据，并对所述数据进行组织规范后提供给第三层使用；还用于对来自第三层的数据进行组织规范后，存储至第一层；
第三层为应用层，该层用于为用户提供信息服务；该层使用第二层提供的数据档案服务进行HIT-TENA数据档案管理器的构建，并根据第四层的指令获取相应数据信息；
第四层为访问层，该层设置有外部程序接口和浏览器，所述外部程序接口用于与数据采集器或者中间件等外部程序连接；浏览器用于为用户提供访问数据的接口，实现用户通过浏览器获取用户需要的信息。
所述第一层中的数据库是相关数据库、多媒体数据库、面向对象的数据库或持久存储装置。
所述第一层中的多个数据库服务器分别与多个数据库一一对应，用于对相应的数据库中的数据进行存储管理。
所述数据采用数据表的形式存储，所述数据表包括用户信息表、试验方案信息表、试验信息表、试验数据信息表和用户角色表，每个用户信息表与一个用户角色表对应，每个用户信息表与一个试验方案信息表对应，每个试验方案信息表与试验数据信息表相对应。
所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器用于实现对HIT-TENA数据档案的管理和控制，并使用图形化的用户接口，进而实现用户与数据档案的信息交互。
所述图形化的用户接口用于提供查看、备份、恢复、删除和管理数据档案中所有试验方案信息、试验数据及试验元数据信息，所述试验元数据是用于定义试验数据格式的数据，试验数据是指试验过程中收集的数据信息。
所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器采用B/S三层架构体系，并以网页的形式呈现给用户。
所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器包括试验方案及数据的上传模块、试验方案及数据的检索模块、试验方案及数据的管理模块；所述试验方案及数据的管理模块用于实现数据删除、数据更新、用户管理、数据库管理、和日志管理。
所述试验方案及数据的上传模块包括文件上传模块和表格上传模块，所述文件上传模块用于将文件形式的数据直接写入数据库；所述表格上传模块用于设置数据库连接，然后将表格形式的数据表拷贝到数据档案数据库中，同时将相关信息存入试验数据信息表中。
所述第四层采用基于B/S（浏览器/服务器）模式的服务端程序实现，该层中的外部程序接口能够实现直接访问第二层，并享有第二层提供的数据服务；该层中的浏览器用于访问第三层，通过第三层访问数据档案中的基本信息。
本发明所述的数据档案库及数据档案管理方法是基于下述HIT-TENA体系结构实现的，所述HIT-TENA体系结构参见图1所示，它包括HIT-TENA资源应用单元、HIT-TENA公共设施单元、HIT-TENA基础工具单元和HIT-TENA辅助工具单元，其中：
HIT-TENA辅助工具单元，用于为HIT-TENA资源应用单元提供资源应用集成开发环境，还用于为HIT-TENA资源应用单元提供管理模块；所述管理模块包括综合显示模块、数据分析与处理支持模块和综合环境支持软件模块；
建立及相应管理，使用HIT-TENA工具能够快速建立应用，HIT-TENA工具使HIT-TENA能够高效的工作并平滑的过渡到HIT-TENA应用。
HIT-TENA资源应用单元，用于根据HIT-TENA试验对象提供相应的试验资源，例如：针对虚拟试验对象提供虚拟试验资源，针对半实物试验提供半实物试验资源，针对实物试验提供实物试验资源；还用于针对HIT-TENA试验对象，显示或监控***通常是针对具体试验任务，使用各种HIT-TENA辅助工具在公共设施的基础上建立的试验***。HIT-TENA资源应用是组成试验***的基本单位。资源应用由试验***开发人员建立，并配置到每个节点去执行试验过程所需的所有重要功能。
(2)HIT-TENA公共设施：HIT-TENA公共设施是实现快速构建HIT-TENA应用的基础软件子***，包括HIT-TENA中间件、HIT-TENA资源仓库和HIT-TENA数据档案。
(3)HIT-TENA基础工具：HIT-TENA基础工具是为管理HIT-TENA公共设施和HIT-TENA基础资源而开发的应用程序，主要包括：资源封装工具，资源仓库管理器，数据档案管理器，HIT-TENA网关，数据采集器。
本发明是基于HIT/TENA的体系结构，实现对HIT-TENA中数据档案的构建方法。
本发明所述的虚拟试验体系结构的数据档案库是一个高性能、分布式、按时序组织的数据库，并实现了对试验相关信息的实时、统一存储与管理，确保了试验信息的共享和一致，为HIT-TENA平台正常运行打下了基础。
附图说明
图1是HIT/TENA的体系结构的结构示意图，图中线条表示基于中间件的消息调用传递；线条表示双向数据传输；线条
表示单项数据传输；线条
表示构件过程。
图2是本申请所述的HIT-TENA数据档案的四层体系结构示意图。
图3是数据档案E-R图，该图中的“1”、“N”和“M”均表示数字，该图表示：角色对应的信息有：色名和角色标识，1个角色可以拥有N个用户，每个用户对应的信息有用户名，每个用户、用户密码和用户单位，每个用户可以对应有M个管理功能，每个管理功能可以对应N个试验方案，每个试验方案包含的信息有：方案名称、方案标识、创建时间、创建单位和单位名称，每个试验方案可以拥有N个试验，每个试验所包含的信息有：试验单位、试验人员、试验时间和试验标识，每个试验可以对应有N组试验数据，每组实验数据包含的信息有：文件名、文件类型、文件路径和元数据。
图4为数据库表的统一视图。
图5表示各种角色的用户权限说明
具体实施方式
具体实施方式一、本实施方式所述的一种虚拟试验体系结构的数据档案库分布在虚拟试验体系结构中的多台计算机上，为虚拟试验体系的正常运行提供必要的数据支持；所述数据档案库基于数据库服务器和数据档案Web Service服务接口实现，
所述数据档案库为四层体系结构，所述四层体系结构分别为：
第一层为数据信息存储层，用于存储虚拟试验体系的所有数据，该层由多个数据库和多个数据库服务器实现；
所述数据包括原始数据、试验数据信息、用户信息和日志信息；
所述原始数据包括试验方案信息和试验信息；
所述试验方案信息是指试验人员通过资源应用集成开发环境设计的试验***方案信息，所述试验方案信息包括方案标识信息、方案名称信息、创建时间信息、创建单位信息、单位IP信息、LROM文件信息、方案描述文件信息；
所述试验信息是记录每次试验的相关信息的内容，所述试验信息包括试验标识信息、方案名称信息、试验时间信息、试验单位信息、试验人员信息、备注信息；
所述试验数据信息是在试验过程中收集的数据以及试验后的处理分析总结信息，包括试验标识信息、方案名称信息、文件名信息、文件类型信息、文件存储路径信息、元数据文件信息、备注信息；
所述用户信息包括用户名信息、用户密码信息、用户单位信息、用户角色信息；
所述用户角色信息包括角色ID信息和角色名称信息，所述用户角色信息中的角色有三种，分别为：高级管理员、普通管理员和游客，与角色相对应的是用户的权限；每个用户信息中包含一个或多个用户角色信息；
所述日志信息包括：试验档案运行所出现的错误，包括日志标识、日志数据；
第二层为组织与服务层，该层采用联合代理服务器实现，该层用于读取第一层的数据，并对所述数据进行组织规范后提供给第三层使用；还用于对来自第三层的数据进行组织规范后，存储至第一层；
第三层为应用层，该层用于为用户提供信息服务；该层使用第二层提供的数据档案服务进行HIT-TENA数据档案管理器的构建，并根据第四层的指令获取相应数据信息；
第四层为访问层，该层设置有外部程序接口和浏览器，所述外部程序接口用于与数据采集器或者中间件等外部程序连接；浏览器用于为用户提供访问数据的接口，实现用户通过浏览器获取用户需要的信息。
本实施方式采用基于角色的权限控制（Role Based Access Control,RBAC）模型进行权限管理。RBAC是基于“用户-角色-许可”的设计思想，一个用户可以拥有多个角色、一个角色可以拥有多个许可。由于用户的权限与角色关联，而角色又与用户关联，从而实现了用户与权限的分离，可以方便的实现对用户的权限管理。
管理员在添加用户时，为用户设置了不同的角色，便对应了不同的权限。图5对不同角色的用户权限进行了说明。
本实施方式中的第二层规定了信息计划的统一，主要负责“联合多数据库”。所述第二层采用联合代理服务器实现，该服务器用于管理原始数据用以统一格式或者计划，它们是“联合的”，通过互相通信共享第一层存储的原始数据来组织信息，提供基于WebService的标准服务供其它应用软件访问虚拟试验体系结构的数据档案库。
数据档案主要是存储试验各个阶段产生的数据信息，包括试验前规划的试验方案信息、试验过程中收集的数据和试验后的处理分析总结信息，并对这些信息进行管理，同时对数据档案用户进行管理，第三层就是实现上述功能。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第一层中的数据库是相关数据库、多媒体数据库、面向对象的数据库或持久存储装置。
具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第一层中的多个数据库服务器分别与多个数据库一一对应，用于对相应的数据库中的数据进行存储管理。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述数据采用数据表的形式存储，所述数据表包括用户信息表、试验方案信息表、试验信息表、试验数据信息表和用户角色表，每个用户信息表与一个用户角色表对应，每个用户信息表与一个试验方案信息表对应，每个试验方案信息表与试验数据信息表相对应。
本实施方式中所述的数据表的设计方法为：
首先采用数据档案E-R图的形式表达原始数据，该种表达是一种采用实体-关联的方法表示数据的方式，获得的E-R图参见图3所示，由该图可以看出，每个用户拥有一个角色，不同角色拥有不同的权限，每个角色可以拥有多个用户，用户可以对试验方案进行管理，每个试验方案又对应着多个试验，每个试验对应着多份试验数据。同时，每个实体如用户、试验方案等又具有自身的属性，像用户的属性为用户名、用户密码、用户单位等。通过将上述E-R图中每一个实体信息转化为关系模式，原实体的属性构成了新的关系模型的属性，原实体的主键转化为关系模型的主键实现逻辑结构设计。转换完成后，进行物理结构设计，即获得数据库表的设计，最终得到的数据库表的统一视图如图4所示。
具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器用于实现对HIT-TENA数据档案的管理和控制，并使用图形化的用户接口，进而实现用户与数据档案的信息交互。
具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式五所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述图形化的用户接口用于提供查看、备份、恢复、删除和管理数据档案中所有试验方案信息、试验数据及试验元数据信息，所述试验元数据是用于定义试验数据格式的数据，试验数据是指试验过程中收集的数据信息。
具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式一所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器采用B/S三层架构体系，并以网页的形式呈现给用户。
具体实施方式八、本实施方式是对具体实施方式一所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器包括试验方案及数据的上传模块、试验方案及数据的检索模块、试验方案及数据的管理模块；所述试验方案及数据的管理模块用于实现数据删除、数据更新、用户管理、数据库管理、和日志管理。
具体实施方式九、本实施方式是对具体实施方式八所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述试验方案及数据的上传模块包括文件上传模块和表格上传模块，所述文件上传模块用于将文件形式的数据直接写入数据库；所述表格上传模块用于设置数据库连接，然后将表格形式的数据表拷贝到数据档案数据库中，同时将相关信息存入试验数据信息表中。
虚拟试验体系结构的数据档案库采集的数据有两种存储形式，所述两种存储形式分别为：文件形式和表格形式。
所述虚拟试验体系结构的数据档案库采集的数据在存储数据之前生成试验数据元数据，对应数据的存储形式所述试验元数据有两种形式，分别为文件形式和数据库表形式。
具体实施方式十、本实施方式是对具体实施方式一所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第四层采用基于B/S（浏览器/服务器）模式的服务端程序实现，该层中的外部程序接口能够实现直接访问第二层，并享有第二层提供的数据服务；该层中的浏览器用于访问第三层，通过第三层访问数据档案中的基本信息。
本发明将现有建模与仿真高层体系结构HLA和试验训练使能体系结构TENA相相结合形成全新的分布式虚拟试验体系结构HLA/TENA。
在仿真领域，基于HLA的仿真技术的发展很大程度上促进了仿真数据管理，而TENA体系结构的核心便是由TENA中间件、TENA仓库、TENA数据档案组成的TENA公共设施部分。TENA仓库主要实现靶场资源的存储和管理，而TENA数据档案则是对逻辑操作相关联的数据的存储和管理。本申请的HIT/TENA中设计了数据档案，能够实现存储和管理仿真试验各个阶段所产生的数据的功能。
本发明所述的数据档案是基于Web服务设计的，具体设计思路为：
通过HIT-TENA体系结构可以看出，数据档案需要与体系中的各种工具进行信息交换，如：资源应用集成开发使用数据档案提供的试验方案存取服务实现试验方案的读取和存储；数据分析与处理软件使用试验数据查询服务获取试验数据相关信息，使用试验数据存储服务将处理后的结果信息存入数据档案中；数据采集器使用试验数据存储服务将试验数据信息存入数据档案中，并可使用试验数据查询服务获取试验数据相关信息进行数据回放。因此数据档案需要提供相应的接口服务供HIT-TEN体系结构中的各种工具使用。
根据W3C对于Web服务的定义，“Web Service是一种被URL识别的软件应用，它的接口和绑定能被定义、描述和发现，为支持资源，支持通过因特网协议交换的基于消息与其他软件代理直接交互”。Web服务是解决应用程序之间相互通信的一项技术。Web Service是描述一系列操作的接口，使用标准的、规范的XML描述接口。这一描述中包括了与服务交互所需要的全部细节，包括消息格式、传输协议、和服务位置，而对外的接口中隐藏了服务实现的细节，仅提供一系列可执行操作，这些操作独立于软、硬件平台和编写服务所使用的编程语言。因此Web服务的主要设计便是对接口中的操作函数进行设计。
通过功能对数据档案Web接口中的操作函数进行分类，分类表格如表1所示，并列举了部分函数。
表1数据档案Web接口中的操作函数分类
。
Claims (10)
1.一种虚拟试验体系结构的数据档案库，该数据档案库分布在虚拟试验体系结构中的多台计算机上，为虚拟试验体系的正常运行提供必要的数据支持；所述数据档案库基于数据库服务器和数据档案Web Service服务接口实现，
其特征在于，所述数据档案库为四层体系结构，所述四层体系结构分别为：
第一层为数据信息存储层，用于存储虚拟试验体系的所有数据，该层由多个数据库和多个数据库服务器实现；
所述数据包括原始数据、试验数据信息、用户信息和日志信息；
所述原始数据包括试验方案信息和试验信息；
所述试验方案信息是指试验人员通过资源应用集成开发环境设计的试验***方案信息，所述试验方案信息包括方案标识信息、方案名称信息、创建时间信息、创建单位信息、单位IP信息、LROM文件信息、方案描述文件信息；
所述试验信息是记录每次试验的相关信息的内容，所述试验信息包括试验标识信息、方案名称信息、试验时间信息、试验单位信息、试验人员信息、备注信息；
所述试验数据信息是在试验过程中收集的数据以及试验后的处理分析总结信息，包括试验标识信息、方案名称信息、文件名信息、文件类型信息、文件存储路径信息、元数据文件信息、备注信息；
所述用户信息包括用户名信息、用户密码信息、用户单位信息、用户角色信息；
所述用户角色信息包括角色ID信息和角色名称信息，所述用户角色信息中的角色有三种，分别为：高级管理员、普通管理员和游客，与角色相对应的是用户的权限；每个用户信息中包含一个或多个用户角色信息；
所述日志信息包括：试验档案运行所出现的错误，包括日志标识、日志数据；
第二层为组织与服务层，该层采用联合代理服务器实现，该层用于读取第一层的数据，并对所述数据进行组织规范后提供给第三层使用；还用于对来自第三层的数据进行组织规范后，存储至第一层；
第三层为应用层，该层用于为用户提供信息服务；该层使用第二层提供的数据档案服务进行HIT-TENA数据档案管理器的构建，并根据第四层的指令获取相应数据信息；
第四层为访问层，该层设置有外部程序接口和浏览器，所述外部程序接口用于与数据采集器或者中间件等外部程序连接；浏览器用于为用户提供访问数据的接口，实现用户通过浏览器获取用户需要的信息。
2.根据权利要求1所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述第一层中的数据库是相关数据库、多媒体数据库、面向对象的数据库或持久存储装置。
3.根据权利要求1所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述第一层中的多个数据库服务器分别与多个数据库一一对应，用于对相应的数据库中的数据进行存储管理。
4.根据权利要求1所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述数据采用数据表的形式存储，所述数据表包括用户信息表、试验方案信息表、试验信息表、试验数据信息表和用户角色表，每个用户信息表与一个用户角色表对应，每个用户信息表与一个试验方案信息表对应，每个试验方案信息表与试验数据信息表相对应。
5.根据权利要求1所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器用于实现对HIT-TENA数据档案的管理和控制，并使用图形化的用户接口，进而实现用户与数据档案的信息交互。
6.根据权利要求5所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述图形化的用户接口用于提供查看、备份、恢复、删除和管理数据档案中所有试验方案信息、试验数据及试验元数据信息，所述试验元数据是用于定义试验数据格式的数据，试验数据是指试验过程中收集的数据信息。
7.根据权利要求1所述的虚拟试验体系结构的数据档案库的进一步限定，本实施方式中，所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器采用B/S三层架构体系，并以网页的形式呈现给用户。
8.根据权利要求1所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述第三层中的HIT-TENA数据档案管理器包括试验方案及数据的上传模块、试验方案及数据的检索模块、试验方案及数据的管理模块；所述试验方案及数据的管理模块用于实现数据删除、数据更新、用户管理、数据库管理、和日志管理。
9.根据权利要求8所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述试验方案及数据的上传模块包括文件上传模块和表格上传模块，所述文件上传模块用于将文件形式的数据直接写入数据库；所述表格上传模块用于设置数据库连接，然后将表格形式的数据表拷贝到数据档案数据库中，同时将相关信息存入试验数据信息表中。
10.根据权利要求1所述的所述的虚拟试验体系结构的数据档案库，其特征在于，所述第四层采用基于B/S模式的服务端程序实现，该层中的外部程序接口能够实现直接访问第二层，并享有第二层提供的数据服务；该层中的浏览器用于访问第三层，通过第三层访问数据档案中的基本信息。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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