CN112416628A - 一种基于微服务治理的无人艇软件*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微服务治理的无人艇软件***,所述一种基于微服务治理的无人艇软件***,包括:无人艇应用程序、公共信息服务、载荷设备控制软件、航控软件和避障策略算法;本发明通过在微服务架构基础上引入公共信息服务技术可使无人艇应用程序通过公共信息服务访问底层设备功能,避免了与具体设备的数据传输协议或部署方式形成强绑定,简化了对非标准设备的适配;同时,该无人艇软件***无需对接入的各类设备进行入侵式改造,可以广泛地适配各种现有非标准设备;此外,该无人艇软件***可以有序管理各个微服务的信息交互,进行***功能集合解耦和独立部署,同时支持微服务集合的可扩展性和自适应性。
Description
技术领域
本发明涉及无人艇技术领域,具体涉及一种基于微服务治理的无人艇软件***。
背景技术
无人艇是一种可以在海洋环境下自主航行,同时执行安防巡逻、海洋测绘、海洋环境检测等海上任务的智能化无人平台。无人艇的优点是可以代替人在较恶劣的海洋条件下长时间进行重复性强、危险系数高的工作,明显提高了海洋行业的工作效率,也提升了海上作业的安全系数。现如今,随着国家对海洋行业的重视,无人艇承担的使命任务也变得多样化。为了实现多种功能服务,无人艇软件***设计需要具备良好的服务扩展性和自适应性。中国专利“CN 110316327 A一种模块化无人艇”提出一种采用开放式***、模块化设计的无人艇。即艇上的各***设备均采用模块化设计,根据无人艇任务需求改变或增减设备模块的搭配组合形式,组合成不同功能的模块化无人艇。
虽然模块化的无人艇软件***可以实现功能服务的水平缩放,但为了实现不同的业务需求,模块化无人艇软件***会将一些固定的模块捆绑在一起进行功能服务拓展,不能对服务进行独立扩展。同时,软件***管理难度和软件***信息交互复杂度会随着功能服务的扩张而逐步加大,故软件***难以具备良好的服务扩展性和自适应性。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于微服务治理的无人艇软件***。
为实现以上目的,本发明采用如下技术方案:一种基于微服务治理的无人艇软件***,包括:
无人艇应用程序、公共信息服务、载荷设备控制软件、航控软件和避障策略算法;
其中,所述无人艇应用程序用于根据实际业务逻辑需求通过调用设备访问接口以完成各类业务逻辑计算;
所述公共信息服务用于支持各类微服务消息订阅或发布;
所述载荷设备控制软件用于对各个艇体载荷进行对应控制;
所述航控软件用于根据实际航行需求对艇的航速和艏向进行精准控制;
所述避障策略算法用于根据相关载荷获取的目标障碍物与无人艇的相对位置信息,基于安全避碰的规则给出航速和艏向以重规划航行路线。
可选的,所述无人艇应用程序根据实际业务逻辑需求调用设备访问接口,设备访问接口调用公共信息服务中的底层设备接口,底层设备接口提供对应的底层设备功能。
可选的,还包括:为各个设备引入独立的设备接入代理程序,对设备的底层网络或总线数据的报文进行转换,并以发布模式或订阅模式将底层设备功能接入公共信息服务。
可选的,所述对设备的底层网络或总线数据的报文进行转换,包括:
在原始报文前加上特定的报文标识符;或者,
将所有来源的原始报文转换为统一的格式;或者,
在原始报文中追加构成信息链。
可选的,所述公共信息服务中的发布模式或订阅模式均支持消息按照特定的主题分发和接收。
可选的,所述发布模式包括:发布消息设备节点向公共信息服务发布消息,公共信息服务为订阅消息设备节点推送消息。
可选的,所述订阅模式包括:订阅消息设备节点向公共信息服务发布订阅消息,公共信息服务为订阅消息设备节点推送其订阅的消息。
可选的,当无人艇软件***中有微服务A和微服务B进行信息交互,则公共信息服务中微服务之间的信息交互过程包括:
微服务A向公共信息服务注册订阅信息主题;
微服务B将主题消息发送至公共信息服务;
公共信息服务根据消息的主题将其分发至订阅该主题的微服务。
可选的,载荷设备包括:导航雷达、摄像头、惯导设备、以及光电设备。
可选的,还包括:
雷达接入代理、惯导接入代理、光电接入代理、航控接入代理以及避障策略接入代理;
所送雷达设备通过所述雷达接入代理接入所述公共信息服务中,所述惯导设备通过所述惯导接入代理接入所述公共信息服务中,所述光电设备通过所述光电接入代理接入所述公共信息服务中,所述航控软件通过所述航控接入代理接入所述公共信息服务中,所述避障策略算法通过所述避障策略接入代理接入所述公共信息服务中。
本发明采用以上技术方案,所述一种基于微服务治理的无人艇软件***,包括:无人艇应用程序、公共信息服务、载荷设备控制软件、航控软件和避障策略算法;本发明通过在微服务架构基础上引入公共信息服务技术可使无人艇应用程序通过公共信息服务访问底层设备功能,避免了与具体设备的数据传输协议或部署方式形成强绑定,简化了对非标准设备的适配;同时,该无人艇软件***无需对接入的各类设备进行入侵式改造,可以广泛地适配各种现有非标准设备;此外,该无人艇软件***可以有序管理各个微服务的信息交互,进行***功能集合解耦和独立部署,同时支持微服务集合的可扩展性和自适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种基于微服务治理的无人艇软件***的工作原理结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
图1是本发明一种基于微服务治理的无人艇软件***的工作原理结构示意图。
如图1所示,本发明所述的一种基于微服务治理的无人艇软件***,包括:
无人艇应用程序、公共信息服务、载荷设备控制软件、航控软件和避障策略算法;
其中,所述无人艇应用程序用于根据实际业务逻辑需求通过调用设备访问接口以完成各类业务逻辑计算;
所述公共信息服务用于支持各类微服务消息订阅或发布;
所述载荷设备控制软件用于对各个艇体载荷进行对应控制;
所述航控软件用于根据实际航行需求对艇的航速和艏向进行精准控制;
所述避障策略算法用于根据相关载荷获取的目标障碍物与无人艇的相对位置信息,基于安全避碰的规则给出航速和艏向以重规划航行路线。
进一步的,所述载荷设备包括:导航雷达、摄像头、惯导设备、以及光电设备。
进一步的,还包括:雷达接入代理、惯导接入代理、光电接入代理、航控接入代理以及避障策略接入代理;
所送雷达设备通过所述雷达接入代理接入所述公共信息服务中,所述惯导设备通过所述惯导接入代理接入所述公共信息服务中,所述光电设备通过所述光电接入代理接入所述公共信息服务中,所述航控软件通过所述航控接入代理接入所述公共信息服务中,所述避障策略算法通过所述避障策略接入代理接入所述公共信息服务中。
具体的,导航雷达可发射雷达波实现对于一定范围内目标的探测,无人艇应用程序接收雷达回波图像以及导航雷达发出的目标信息,如航速、航向、方位信息、经纬度信息等;摄像头协助实时显示和监控艇体周围环境,为无人艇应用程序提供环境图像和视频;惯导设备为无人艇应用程序提供艇体的经纬度信息、航速航向信息、艇体姿态信息以及设备状态信息;光电设备能够捕获跟踪视界内的目标,并对目标进行自主识别,无人艇应用程序可接收到光电设备反馈的目标状态及图像信息。
无人艇中不同的载荷设备、软件和策略算法均作为软件***中一个独立的微服务进行部署。此外,本发明在微服务架构的基础上,创新性地引入了公共信息服务。具体地,无人艇应用程序根据实际业务逻辑需求调用设备访问接口,设备访问接口调用公共服务中的底层设备接口,而底层设备接口可提供对应的底层设备功能。
为有效避免应用程序与载荷设备在数据传输层的耦合,引入独立的设备接入代理程序,即对设备的底层网络或总线数据的报文进行转换,并以发布或订阅模式将底层设备功能接入公共信息服务。
具体的,公共信息服务中报文转换的方式有三种,根据不同的需求场景要进行不同的处理。第一种是在原始报文前加上特定的报文标识符,其特点是原始报文数据是无损的,适用于高性能、低延迟的场景。第二种是将所有来源的原始报文转换为统一的格式,特点是原始报文数据会有损失,适合对数据质量要求高的场景。第三种是在原始报文中追加构成信息链,即将原始报文和转换后的每一层报文都进行保留,最终可实现数据处理流程的反向追溯,故适合要求原始数据可溯源的场景。
公共信息服务中发布或订阅模式支持消息按照特定的主题分发和接收。发布模式即为发布消息,是指发布消息设备节点向公共信息服务发布消息,公共信息服务为订阅消息设备节点推送消息。订阅模式即为订阅消息,是指订阅消息设备节点向公共信息服务发布订阅消息,公共信息服务为订阅消息设备节点推送其订阅的消息。发布消息设备节点和订阅消息设备节点无需关心网络的地址、端口等细节,也无需关心信息的来源和去向,打破各设备之间的数据孤岛。
发布模式或订阅模式具体流程如下:
假设***中有微服务A(设备节点A)和微服务B(设备节点B)进行信息交互,则公共信息服务中微服务之间的信息交互过程如下:
(1)微服务A向公共信息服务注册订阅信息主题;
(2)微服务B将主题消息发送至公共信息服务;
(3)公共信息服务根据消息的主题将其分发至订阅该主题的微服务。
微服务B作为发布节点是负责产生数据的对象,可以发布不同数据类型的数据。微服务A作为订阅节点是负责使用数据的对象,接收和应用不同类型的数据。公共信息服务负责路由数据的对象,收集和转发不同类型的数据。微服务A即可以做数据的发布者也可以作为数据的接收者,微服务B与其类似,当微服务A与B进行通信时,公共信息服务首先进行端对端的匹配,在属于同一个域的情况下可以完成数据上的通信。
本发明所述的无人艇软件***通过在微服务架构基础上引入公共信息服务技术可使无人艇应用程序通过公共信息服务访问底层设备功能,避免了与具体设备的数据传输协议或部署方式形成强绑定,进而简化了对非标准设备的适配,如不同的载荷设备、软件和策略算法。同时,此种无人艇软件***无需对接入的各类设备进行入侵式改造,因此可以广泛地适配各种现有非标准设备。此外,该无人艇软件***可以有序管理各个微服务的信息交互,进行***功能集合解耦和独立部署,同时支持微服务集合的可扩展性和自适应性。
本发明根据业务需求在无人艇软件***中应用微服务架构将软件***拆分成多个核心服务,各个服务独立进行部署,使得无人艇软件***具备功能解耦性。
此外,因无人艇软件***的不同微服务之间需进行信息交互,在微服务体系结构的基础上又创新性地引入了公共信息服务技术。无人艇应用程序调用设备访问接口,设备访问接口调用公共信息服务中的底层设备接口,底层设备接口提供对应的底层设备功能。
同时,该无人艇软件***为各个设备引入独立的设备接入代理程序,即对设备的底层网络或总线数据报文进行转换,并以发布模式或订阅模式将底层设备功能接入公共信息服务,避免了与具体设备的数据传输协议或部署方式形成强绑定,简化了对非标准设备的适配。
现有的典型微服务架构会随着微服务的增加使得软件***不同微服务间的信息交互变得十分复杂,增大了软件***的治理复杂度。而本发明应用微服务架构可以将复杂的无人艇软件***分解为一组独立的服务,且服务独立部署在不同进程中,实现***的功能解耦和弹性伸缩。
本发明提供的方法是在微服务体系结构的基础上引入了公共信息服务技术。无人艇应用程序通过公共信息服务访问底层设备功能,并为各个设备引入独立的设备接入代理程序,以发布模式或订阅模式将底层设备功能接入公共信息服务,避免了与具体设备的数据传输协议或部署方式形成强绑定。本发明的无人艇软件***能有效避免应用程序与载荷设备在数据传输层的耦合,使得软件***中不同微服务间的消息交互更加有序。
本发明提供的无人艇软件***还可以实现软件***功能集合解耦和独立部署,同时有效支持微服务集合的可扩展性,方便新的微服务接入***以及移除现有微服务,进而实现无人艇***的自适应性。
可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于微服务治理的无人艇软件***,其特征在于,包括:
无人艇应用程序、公共信息服务、载荷设备控制软件、航控软件和避障策略算法;
其中,所述无人艇应用程序用于根据实际业务逻辑需求通过调用设备访问接口以完成各类业务逻辑计算;
所述公共信息服务用于支持各类微服务消息订阅或发布;
所述载荷设备控制软件用于对各个艇体载荷进行对应控制;
所述航控软件用于根据实际航行需求对艇的航速和艏向进行精准控制;
所述避障策略算法用于根据相关载荷获取的目标障碍物与无人艇的相对位置信息,基于安全避碰的规则给出航速和艏向以重规划航行路线。
2.根据权利要求1所述的无人艇软件***,其特征在于,所述无人艇应用程序根据实际业务逻辑需求调用设备访问接口,设备访问接口调用公共信息服务中的底层设备接口,底层设备接口提供对应的底层设备功能。
3.根据权利要求2所述的无人艇软件***,其特征在于,还包括:
为各个设备引入独立的设备接入代理程序,对设备的底层网络或总线数据的报文进行转换,并以发布模式或订阅模式将底层设备功能接入公共信息服务。
4.根据权利要求3所述的无人艇软件***,其特征在于,所述对设备的底层网络或总线数据的报文进行转换,包括:
在原始报文前加上特定的报文标识符;或者,
将所有来源的原始报文转换为统一的格式;或者,
在原始报文中追加构成信息链。
5.根据权利要求3所述的无人艇软件***,其特征在于,所述公共信息服务中的发布模式或订阅模式均支持消息按照特定的主题分发和接收。
6.根据权利要求3所述的无人艇软件***,其特征在于,
所述发布模式包括:发布消息设备节点向公共信息服务发布消息,公共信息服务为订阅消息设备节点推送消息。
7.根据权利要求3所述的无人艇软件***,其特征在于,
所述订阅模式包括:订阅消息设备节点向公共信息服务发布订阅消息,公共信息服务为订阅消息设备节点推送其订阅的消息。
8.根据权利要求3所述的无人艇软件***,其特征在于,当无人艇软件***中有微服务A和微服务B进行信息交互,则公共信息服务中微服务之间的信息交互过程包括:
微服务A向公共信息服务注册订阅信息主题;
微服务B将主题消息发送至公共信息服务;
公共信息服务根据消息的主题将其分发至订阅该主题的微服务。
9.根据权利要求1-8任一项所述的无人艇软件***,其特征在于,载荷设备包括:导航雷达、摄像头、惯导设备、以及光电设备。
10.根据权利要求9所述的无人艇软件***,其特征在于,还包括:
雷达接入代理、惯导接入代理、光电接入代理、航控接入代理以及避障策略接入代理;
所送雷达设备通过所述雷达接入代理接入所述公共信息服务中,所述惯导设备通过所述惯导接入代理接入所述公共信息服务中,所述光电设备通过所述光电接入代理接入所述公共信息服务中,所述航控软件通过所述航控接入代理接入所述公共信息服务中,所述避障策略算法通过所述避障策略接入代理接入所述公共信息服务中。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210226 |