專利名稱：一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智慧城市地理信息服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
傳感網(wǎng)是對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的新方法，它將分布式資源整合為一個(gè)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)、可重構(gòu)可配置的協(xié)同觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。作為一種復(fù)雜觀測(cè)系統(tǒng)，傳感網(wǎng)具有規(guī)模龐大、功能各異、動(dòng)態(tài)分布的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)資源，如何對(duì)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成管理與共享是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。基于節(jié)點(diǎn)元模型構(gòu)建傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息模型，對(duì)于傳感網(wǎng)資源的共享與互操作具有重要意義，有利于建立節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一描述規(guī)范，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的高效管理，從而滿足陸表監(jiān)測(cè)與應(yīng)急響應(yīng)條件下對(duì)傳感網(wǎng)資源配置和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求。國(guó)際地球觀測(cè)組織GEO提出，對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)是一種包含網(wǎng)絡(luò)化對(duì)地觀測(cè)組件、數(shù)據(jù)探測(cè)與處理組件、數(shù)據(jù)交換與分發(fā)組件的集成系統(tǒng)。傳感網(wǎng)作為對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的新方法，提供了使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和應(yīng)用程序接口訪問傳感網(wǎng)資源并獲取觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，隱藏了底層結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通訊細(xì)節(jié)和異構(gòu)的傳感器硬件。傳感網(wǎng)環(huán)境下，基于各類平臺(tái)的空天地傳感器資源、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加工與處理的模型計(jì)算資源以及面向不同觀測(cè)領(lǐng)域和決策支持的應(yīng)用服務(wù)資源統(tǒng)一于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)架構(gòu)下，能夠依據(jù)不同的應(yīng)用需求，構(gòu)建綜合、持續(xù)、協(xié)同的分布式對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)。NASA在2007年舉辦的傳感網(wǎng)先進(jìn)信息系統(tǒng)技術(shù)會(huì)議上指出，傳感網(wǎng)是一種異構(gòu)的、松散耦合的、分布式的節(jié)點(diǎn)集合，節(jié)點(diǎn)間采用一種通信結(jié)構(gòu)進(jìn)行交互，使傳感網(wǎng)表現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立的、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的、可重構(gòu)的觀測(cè)系統(tǒng)。其中，傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)被定義為一個(gè)具備感知、計(jì)算、存儲(chǔ)、管理和通訊等一種或多種功能的獨(dú)立實(shí)體。不同類型的節(jié)點(diǎn)承擔(dān)傳感網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng)的不同角色，通過各自的分工和協(xié)作，共同完成傳感網(wǎng)觀測(cè)任務(wù)。由于傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上是對(duì)傳感網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng)所涉及的各類觀測(cè)、處理與應(yīng)用服務(wù)等資源的聚合與抽象，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和組織，實(shí)際上就是對(duì)傳 感網(wǎng)資源的規(guī)劃與配置。從復(fù)雜信息資源管理系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析，傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的主要特征是具有異構(gòu)性，即不同類型的節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行不同的功能，完成不同的任務(wù)，具有不同的組織結(jié)構(gòu)、通信方式、元數(shù)據(jù)信息和能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。如何對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行全面有效的描述，也是節(jié)點(diǎn)資源建模面臨的一個(gè)問題。由于傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)涉及傳感器、平臺(tái)、節(jié)點(diǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、處理算法、應(yīng)用服務(wù)等多個(gè)方面，建立節(jié)點(diǎn)信息模型就需要從不同角度刻畫節(jié)點(diǎn)的元數(shù)據(jù)信息，而現(xiàn)有的傳感網(wǎng)資源描述模型和元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要側(cè)重某一類型的節(jié)點(diǎn)信息。例如在傳感器與觀測(cè)平臺(tái)方面，美國(guó)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局NIST和電器電子工程師協(xié)會(huì)IEEE聯(lián)合制定了 IEEE1451智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議族，側(cè)重于傳感器接口的標(biāo)準(zhǔn)化。開放地理信息聯(lián)盟OGC提出的SWE傳感網(wǎng)實(shí)施計(jì)劃則包括四個(gè)信息模型與五個(gè)服務(wù)規(guī)范，為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳感器共享與互操作提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的框架。其中，傳感器建模語(yǔ)言SensorML主要關(guān)注于如何描述傳感器和傳感器系統(tǒng)以及有關(guān)測(cè)量的XML表達(dá)，是一種面向處理的應(yīng)用描述語(yǔ)言，不僅支持傳感器基本信息的描述，而且能夠表達(dá)傳感器平臺(tái)、觀測(cè)系統(tǒng)、處理算法等內(nèi)容。2012年，武漢大學(xué)的陳能成與胡楚麗分析了對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星傳感器共享元數(shù)據(jù)需求，建立了傳感器共享八元組元數(shù)據(jù)模型，并利用SensorML進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的形式化表達(dá)，建立了嵌套標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星傳感器信息模型。由于現(xiàn)有的傳感網(wǎng)資源信息模型往往是依據(jù)建模者的主觀認(rèn)識(shí)來確定建模內(nèi)容，且建模方法與工具不一致，無法滿足傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的建模需求，因此需要制定傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并通過統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)信息模型進(jìn)行表達(dá)。針對(duì)對(duì)地觀測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域，美國(guó)喬治梅森大學(xué)的狄黎平教授于2009年分析了傳感網(wǎng)的元數(shù)據(jù)需求，指出目前還沒有能完全滿足傳感網(wǎng)資源共享與互操作需求的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)建模面臨的主要問題是:(I)針對(duì)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的不同類型、不同結(jié)構(gòu)、不同工作方式和輸入輸出，目前還沒有能夠?qū)Ξ悩?gòu)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行全面、有效表達(dá)的建模機(jī)制，尚缺乏一種能夠完整描述節(jié)點(diǎn)信息并體現(xiàn)其差異性的節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)模型，以在節(jié)點(diǎn)公共屬性結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上針對(duì)節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性進(jìn)行元數(shù)據(jù)擴(kuò)展；(2)針對(duì)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息描述，目前只有涉及傳感器、觀測(cè)平臺(tái)、處理算法、應(yīng)用服務(wù)等相對(duì)獨(dú)立的信息模型和元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建模對(duì)象單一且方法各異，元數(shù)據(jù)信息不完整、不具體，尚缺乏一種規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的建模方法和工具，無法對(duì)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)在統(tǒng)一的框架下進(jìn)行系統(tǒng)描述。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法。本發(fā)明采用元建模技術(shù)，構(gòu)建了傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，建立了傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)。基于傳感網(wǎng) 異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的管理需求，發(fā)展了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件，提出了一種九元組信息結(jié)構(gòu)的通用元數(shù)據(jù)描述框架，并針對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的差異性對(duì)相關(guān)元數(shù)據(jù)要素進(jìn)行了擴(kuò)展。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1:構(gòu)建傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，建立所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)；步驟2:根據(jù)所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的管理需求，構(gòu)建所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息描述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件；步驟3:基于所述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)，確定通用的元數(shù)據(jù)要素；步驟4:針對(duì)所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的差異性信息，對(duì)其所述的元數(shù)據(jù)要素進(jìn)行擴(kuò)展。作為優(yōu)選，所述的步驟I進(jìn)一步包括以下子步驟:步驟1.1:定義所述的傳感網(wǎng)節(jié)異構(gòu)點(diǎn)元模型的相關(guān)概念，構(gòu)建所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，所述的層次框架具體包括傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)元元模型、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)元模型、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息描述模型和傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)實(shí)例四個(gè)層次框架；所述的層次框架刻畫了所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)兀建模的概念及其關(guān)系，每一層是其上一層的實(shí)例，同時(shí)又是下一層的抽象；
步驟1.2:根據(jù)所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的功能特性，將所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)劃分為感知節(jié)點(diǎn)、處理節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)三類，建立基于所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的傳感網(wǎng)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)；所述的感知節(jié)點(diǎn)指能夠獲取觀測(cè)目標(biāo)屬性值，以搭載在各種平臺(tái)上的傳感器為中心的觀測(cè)資源，主要包括天基衛(wèi)星、空基飛行器與地基車輛或觀測(cè)站點(diǎn)，需要根據(jù)任務(wù)需求通過傳感器規(guī)劃服務(wù)向感知節(jié)點(diǎn)指派觀測(cè)任務(wù)，通過傳感器觀測(cè)服務(wù)獲取感知節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)；所述的處理節(jié)點(diǎn)指能夠?qū)Ω兄?jié)點(diǎn)獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工與處理，生成各種數(shù)據(jù)產(chǎn)品的處理計(jì)算資源，主要包括模型計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、模擬預(yù)測(cè)和專題制圖等處理類型，通過網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)對(duì)外發(fā)布；所述的應(yīng)用節(jié)點(diǎn)指面向不同領(lǐng)域的應(yīng)用服務(wù)資源，負(fù)責(zé)接收用戶請(qǐng)求并根據(jù)處理節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果將數(shù)據(jù)產(chǎn)品返回給用戶，包括完成某個(gè)傳感網(wǎng)應(yīng)用所需要的各類感知節(jié)點(diǎn)的傳感器規(guī)劃服務(wù)和傳感器觀測(cè)服務(wù)、多種應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)等內(nèi)容，形成一種服務(wù)組合，具體涉及信息共享、預(yù)報(bào)預(yù)警、決策支持等領(lǐng)域。作為優(yōu)選,所述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件,包括五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件,其分別為節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)性能元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)構(gòu)件。

作為優(yōu)選，所述的步驟3進(jìn)一步包括以下子步驟:步驟3.1:基于所述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)，所述的九元組信息結(jié)構(gòu)具體包括標(biāo)識(shí)信息、特征信息、能力信息、質(zhì)量信息、時(shí)空信息、運(yùn)行信息、服務(wù)信息、管理信息和約束信息；所述的九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)可以表達(dá)為:節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)={標(biāo)識(shí)信息，特征信息，能力信息，質(zhì)量信息，時(shí)空信息，運(yùn)行信息，服務(wù)信息，管理信息，約束信息}。其中所述的標(biāo)識(shí)信息和特征信息是所述的節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，所述的能力信息和質(zhì)量信息是所述的節(jié)點(diǎn)性能元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，所述的時(shí)空信息和運(yùn)行信息是所述的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，所述的服務(wù)信息是所述的節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，所述的管理信息和約束信息是所述的節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化；步驟3.2:根據(jù)所述的九元組信息結(jié)構(gòu)，分別確定每類元組包括的通用元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)；其中所述的標(biāo)識(shí)信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括節(jié)點(diǎn)名稱、節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符、節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)級(jí)別等元數(shù)據(jù)要素，所述的特征信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括設(shè)計(jì)功能、適用范圍、核心組件、通信結(jié)構(gòu)等元數(shù)據(jù)要素，所述的能力信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括工作能力、通信能力、存儲(chǔ)能力、資源消耗水平等元數(shù)據(jù)要素，所述的質(zhì)量信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量等元數(shù)據(jù)要素，所述的時(shí)空信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括時(shí)空參考框架、地理位置、時(shí)效性等元數(shù)據(jù)要素，所述的運(yùn)行信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括使用狀態(tài)、故障狀態(tài)等元數(shù)據(jù)要素，所述的服務(wù)信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括服務(wù)名稱、服務(wù)類型、服務(wù)地址、輸入輸出等元數(shù)據(jù)要素，所述的管理信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括聯(lián)系信息、歷史信息、文檔信息等元數(shù)據(jù)要素，所述的約束信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括訪問權(quán)限、法律約束、安全約束等元數(shù)據(jù)要素；步驟3.3:根據(jù)現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型和元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)要素字段、數(shù)據(jù)類型與所述的現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型的元數(shù)據(jù)字段、數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系，即建立所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)要素字段、數(shù)據(jù)類型與現(xiàn)有傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型、傳感器建模語(yǔ)言SensorML以及地理標(biāo)記語(yǔ)言GML等現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型中規(guī)定的相應(yīng)元數(shù)據(jù)字段與數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系，引用已有的元素定義及數(shù)據(jù)類型，提高所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的通用性。對(duì)于所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的可訪問性信息元數(shù)據(jù)要素，其聯(lián)系信息、法律約束、安全性約束分別映射為傳感器信息描述模型中的聯(lián)系組/聯(lián)系列表、權(quán)利、安全性元數(shù)據(jù)字段；對(duì)于所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的時(shí)空信息元數(shù)據(jù)要素，其有效時(shí)間映射為地理標(biāo)記語(yǔ)言中的時(shí)間實(shí)例/時(shí)間段元數(shù)據(jù)字段，其實(shí)際壽命、平均無故障時(shí)間映射為傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型中的數(shù)量屬性元數(shù)據(jù)類型，其地理位置映射為傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型中的位置/向量元數(shù)據(jù)字段；對(duì)于所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的服務(wù)質(zhì)量元數(shù)據(jù)要素，其服務(wù)價(jià)格、服務(wù)響應(yīng)時(shí)間映射為傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型中的數(shù)量屬性元數(shù)據(jù)類型。作為優(yōu)選，所述的步驟4進(jìn)一步包括以下子步驟:步驟4.1:根據(jù)所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性特點(diǎn)，確定具有差異性信息的元數(shù)據(jù)要素，其包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的工作能力與異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量；其中感知節(jié)點(diǎn)的工作能力體現(xiàn)為感知觀測(cè)能力，處理節(jié)點(diǎn)的工作能力體現(xiàn)為處理計(jì)算能力，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的工作能力體現(xiàn)為應(yīng)用服務(wù)的適宜程度；感知節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量體現(xiàn)為觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，處理節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量體現(xiàn)為處理結(jié)果的質(zhì)量；步驟4.2:對(duì)所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力與產(chǎn)品質(zhì)量?jī)深惒町愋砸剡M(jìn)行擴(kuò)展，定義不同類型異構(gòu)節(jié)點(diǎn)需要具體描述的元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)；所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力通用元數(shù)據(jù)要素包括能力類型和能力指標(biāo)，對(duì)于所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力通用元數(shù)據(jù)要素的能力指標(biāo)，擴(kuò)展為觀測(cè)能力指標(biāo)、處理能力指標(biāo)和應(yīng)用能力指標(biāo)；所述的觀測(cè)能力指標(biāo)包括觀測(cè)對(duì)象、觀測(cè)平臺(tái)、傳感器能力，其中傳感器能力又具體涵蓋傳感器類型、覆蓋范圍、觀測(cè)廣度、觀測(cè)深度、觀測(cè)頻度等內(nèi)容；所述的處理能力指標(biāo)包括處理對(duì)象、處理設(shè)備、數(shù)據(jù)處理能力，其中數(shù)據(jù)處理能力又具體涵蓋處理算法、輸入輸出、處理時(shí)間等內(nèi)容；所述的應(yīng)用能力指標(biāo)則包括應(yīng)用領(lǐng)域、適用任務(wù)、服務(wù)設(shè)備。所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量通用元數(shù)據(jù)要素包括產(chǎn)品類型和質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)于所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量通用元數(shù)據(jù)要素的質(zhì)量指標(biāo)，擴(kuò)展為觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)和處理結(jié)果質(zhì)量指標(biāo)；所述的觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)包括觀測(cè)數(shù)據(jù)集合、觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，其中觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量又具體涵蓋觀測(cè)數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)精確性、數(shù)據(jù)正確性、數(shù)據(jù)一致性等內(nèi)容；所述的處理結(jié)果質(zhì)量指標(biāo)包括處理結(jié)果集合、處理結(jié)果質(zhì)量，其中處理 結(jié)果質(zhì)量又具體涵蓋處理結(jié)果類型、結(jié)果精確性、結(jié)果正確性、結(jié)果一致性等內(nèi)容；步驟4.3:根據(jù)所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息元數(shù)據(jù)要素，建立適用于不同類型異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的特有信息模板。具體包括感知節(jié)點(diǎn)傳感器能力信息模板、處理節(jié)點(diǎn)處理設(shè)備信息模板、應(yīng)用節(jié)點(diǎn)服務(wù)設(shè)備信息模板，感知節(jié)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量信息模板、處理節(jié)點(diǎn)處理結(jié)果質(zhì)量信息模板。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:(I)實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息的統(tǒng)一描述。本發(fā)明構(gòu)建的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模層次框架，具有明確的層次結(jié)構(gòu)，發(fā)展了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件，提出了九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述框架，能夠?qū)鞲芯W(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽、綜合性能、工作狀態(tài)、提供服務(wù)、可訪問性等屬性信息進(jìn)行全面表達(dá)和統(tǒng)一描述，有利于傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息建模與集成管理；(2)支持異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息的表達(dá)。本發(fā)明構(gòu)建的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)要素?cái)U(kuò)展機(jī)制，通過繼承通用元數(shù)據(jù)要素，定義異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息的詳細(xì)內(nèi)容，支持不同對(duì)象、不同格式的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息表達(dá)，提供了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息的描述方法，有利于傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的標(biāo)準(zhǔn)化。


圖1:是本發(fā)明的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建?？傮w流程圖。圖2:是本發(fā)明技的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類體系與基于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的傳感網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖。圖3:是本發(fā)明的九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述框架構(gòu)建示意圖。圖4:是本發(fā)明的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型元數(shù)據(jù)要素UML類圖。圖5:是本發(fā)明的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)字段、數(shù)據(jù)類型與現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型的元數(shù)據(jù)字段、數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系圖。圖6:是本發(fā)明的通用元數(shù)據(jù)要素與異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性要素的擴(kuò)展關(guān)系圖。圖7:是本發(fā)明實(shí)施例提供的特定類型傳感器能力模板要素與異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型元數(shù)據(jù)要素的映射關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
下面以具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明所提出的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，構(gòu)建了傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模層次框架，建立了節(jié)點(diǎn)描述的五類元數(shù)據(jù)構(gòu)件，設(shè)計(jì)了一種九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述框架，并針對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息進(jìn)行了擴(kuò)展。異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的內(nèi)容全面地描述了傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的元數(shù)據(jù)信息，為異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的信息描述提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的元數(shù)據(jù)框架和建模規(guī)范，可以用于傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的信息描述，為傳感網(wǎng)資源的集成管理與共享服務(wù)提供了方法基礎(chǔ)。請(qǐng)見圖1、圖2、圖3、圖5和圖6，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟:步驟1:構(gòu)建傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，建立傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)；其進(jìn)一步包括以下子步驟:步驟1.1:定義傳感網(wǎng)節(jié)異構(gòu)點(diǎn)元模型的相關(guān)概念，構(gòu)建異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，層次框架具體包括傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)元元模型、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)元模型、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息描述模型和傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)實(shí)例四個(gè)層次框架；層次框架刻畫了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的概念及其關(guān)系，每一層是其上一層的實(shí)例，同時(shí)又是下一層的抽象；步驟1.2:根據(jù)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的功能特性，將異構(gòu)節(jié)點(diǎn)劃分為感知節(jié)點(diǎn)、處理節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)三類，建立基于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的傳感網(wǎng)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)；感知節(jié)點(diǎn)指能夠獲取觀測(cè)目標(biāo)屬性值，以搭載在各種平臺(tái)上的傳感器為中心的觀測(cè)資源，主要包括天基衛(wèi)星、空基飛行器與地基車輛或觀測(cè)站點(diǎn)，需要根據(jù)任務(wù)需求通過傳感器規(guī)劃服務(wù)向感知節(jié)點(diǎn)指派觀測(cè)任務(wù)，通過傳感器觀測(cè)服務(wù)獲取感知節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)；處理節(jié)點(diǎn)指能夠?qū)Ω兄?jié)點(diǎn)獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工與處理，生成各種數(shù)據(jù)產(chǎn)品的處理計(jì)算資源，主要包括模型計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、模擬預(yù)測(cè)和專題制圖等處理類型，通過網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)對(duì)外發(fā)布；應(yīng)用節(jié)點(diǎn)指面向不同領(lǐng)域的應(yīng)用服務(wù)資源，負(fù)責(zé)接收用戶請(qǐng)求并根據(jù)處理節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果將數(shù)據(jù)產(chǎn)品返回給用戶，包括完成某個(gè)傳感網(wǎng)應(yīng)用所需要的各類感知節(jié)點(diǎn)的傳感器規(guī)劃服務(wù)和傳感器觀測(cè)服務(wù)、多種應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)等內(nèi)容，形成一種服務(wù)組合，具體涉及信息共享、預(yù)報(bào)預(yù)警、決策支持等領(lǐng)域。步驟2:根據(jù)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的管理需求，構(gòu)建異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息描述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件；其元數(shù)據(jù)構(gòu)件，包括五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件，其分別為節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)性能元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)構(gòu)件。步驟3:基于元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)，確定通用的元數(shù)據(jù)要素；其進(jìn)一步包括以下子步驟:步驟3.1:基于元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)，九元組信息結(jié)構(gòu)具體包括標(biāo)識(shí)信息、特征信息、能力信息、質(zhì)量信息、時(shí)空信息、運(yùn)行信息、服務(wù)信息、管理信息和約束信息；九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)可以表達(dá)為:節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)={標(biāo)識(shí)信息，特征信息，能力信息，質(zhì)量信息，時(shí)空信息，運(yùn)行信息，服務(wù)信息，管理信息，約束信息}。其中標(biāo)識(shí)信息和特征信息是節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，能力信息和質(zhì)量信息是節(jié)點(diǎn)性能元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，時(shí)空信息和運(yùn)行信息是節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，服務(wù)信息是節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化，管理信息和約束信息是節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)構(gòu)件的細(xì)化；步驟3.2:根據(jù)九元組信息結(jié)構(gòu)，分別確定每類元組包括的通用元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)；其中標(biāo)識(shí)信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括節(jié)點(diǎn)名稱、節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符、節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)級(jí)別等元數(shù)據(jù)要素，特征信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括設(shè)計(jì)功能、適用范圍、核心組件、通信結(jié)構(gòu)等元數(shù)據(jù)要素，能力信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括工作能力、通信能力、存儲(chǔ)能力、資源消耗水平等元數(shù)據(jù)要素，質(zhì)量信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量等元數(shù)據(jù)要素，時(shí)空信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括時(shí)空參考框架、地理位置、時(shí)效性等元數(shù)據(jù)要素，運(yùn)行信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括使用狀態(tài)、故障狀態(tài)等元數(shù)據(jù)要素，服務(wù)信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括服務(wù)名稱、服務(wù)類型、服務(wù)地址、輸入輸出等元數(shù)據(jù)要素，管理信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括聯(lián)系信息、歷史信息、文檔信息等元數(shù)據(jù)要素，約束信息通用元數(shù)據(jù)要素主要包括訪問權(quán)限、法律約束、安全約束等元數(shù)據(jù)要素；步驟3.3:根據(jù)現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型和元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)要素字段、數(shù)據(jù)類型與現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型的元數(shù)據(jù)字段、數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系，即建立傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)要素字段、數(shù)據(jù)類型與現(xiàn)有傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型、傳感器建模語(yǔ)言SensorML以及地理標(biāo)記語(yǔ)言GML等現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型中規(guī)定的相應(yīng)元數(shù)據(jù)字段與數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系，引用已有的元素定義及數(shù)據(jù)類型，提高異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的通用性。對(duì)于傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的可訪問性信息元數(shù)據(jù)要素，其聯(lián)系信息、法律約束、安全性約束分別映射為傳感器信息描述模型中的聯(lián)系組/聯(lián)系列表、權(quán)利、安全性元數(shù)據(jù)字段；對(duì)于傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的時(shí)空信息元數(shù)據(jù)要素，其有效時(shí)間映射為地理標(biāo)記語(yǔ)言中的時(shí)間實(shí)例/時(shí)間段元數(shù)據(jù)字段，其實(shí)際壽命、平均無故障時(shí)間映射為傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型中的數(shù)量屬性元數(shù)據(jù)類型，其地理位置映射為傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型中的位置/向量元數(shù)據(jù) 字段；對(duì)于傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的服務(wù)質(zhì)量元數(shù)據(jù)要素，其服務(wù)價(jià)格、服務(wù)響應(yīng)時(shí)間映射為傳感網(wǎng)通用數(shù)據(jù)模型中的數(shù)量屬性元數(shù)據(jù)類型。步驟4:針對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的差異性信息，對(duì)其元數(shù)據(jù)要素進(jìn)行擴(kuò)展。其進(jìn)一步包括以下子步驟:步驟4.1:根據(jù)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性特點(diǎn)，確定具有差異性信息的元數(shù)據(jù)要素，其包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的工作能力與異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量；其中感知節(jié)點(diǎn)的工作能力體現(xiàn)為感知觀測(cè)能力，處理節(jié)點(diǎn)的工作能力體現(xiàn)為處理計(jì)算能力，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的工作能力體現(xiàn)為應(yīng)用服務(wù)的適宜程度；感知節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量體現(xiàn)為觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，處理節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量體現(xiàn)為處理結(jié)果的質(zhì)量；步驟4.2:對(duì)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力與產(chǎn)品質(zhì)量?jī)深惒町愋砸剡M(jìn)行擴(kuò)展，定義不同類型異構(gòu)節(jié)點(diǎn)需要具體描述的元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)；異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力通用元數(shù)據(jù)要素包括能力類型和能力指標(biāo)，對(duì)于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力通用元數(shù)據(jù)要素的能力指標(biāo)，擴(kuò)展為觀測(cè)能力指標(biāo)、處理能力指標(biāo)和應(yīng)用能力指標(biāo)；觀測(cè)能力指標(biāo)包括觀測(cè)對(duì)象、觀測(cè)平臺(tái)、傳感器能力，其中傳感器能力又具體涵蓋傳感器類型、覆蓋范圍、觀測(cè)廣度、觀測(cè)深度、觀測(cè)頻度等內(nèi)容；處理能力指標(biāo)包括處理對(duì)象、處理設(shè)備、數(shù)據(jù)處理能力，其中數(shù)據(jù)處理能力又具體涵蓋處理算法、輸入輸出、處理時(shí)間等內(nèi)容；應(yīng)用能力指標(biāo)則包括應(yīng)用領(lǐng)域、適用任務(wù)、服務(wù)設(shè)備。異構(gòu)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量通用元數(shù)據(jù)要素包括產(chǎn)品類型和質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量通用元數(shù)據(jù)要素的質(zhì)量指標(biāo)，擴(kuò)展為觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)和處理結(jié)果質(zhì)量指標(biāo)；觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)包括觀測(cè)數(shù)據(jù)集合、觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，其中觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量又具體涵蓋觀測(cè)數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)精確性、數(shù)據(jù)正確性、數(shù)據(jù)一致性等內(nèi)容；處理結(jié)果質(zhì)量指標(biāo)包括處理結(jié)果集合、處理結(jié)果質(zhì)量，其中處理結(jié)果質(zhì)量又具體涵蓋處理結(jié)果類型、結(jié)果精確性、結(jié)果正確性、結(jié)果一致性等內(nèi)容；步驟4.3:根據(jù)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息元數(shù)據(jù)要素，建立適用于不同類型異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的特有信息模板。具體包括感知節(jié)點(diǎn)傳感器能力信息模板、處理節(jié)點(diǎn)處理設(shè)備信息模板、應(yīng)用節(jié)點(diǎn)服務(wù)設(shè)備信息模板，感知節(jié)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量信息模板、處理節(jié)點(diǎn)處理結(jié)果質(zhì)量信息模板。下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例針對(duì)的是洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，它是一種面向洪水監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)的特定領(lǐng)域傳感網(wǎng)，通過整合各類觀測(cè)平臺(tái)和傳感器，對(duì)洪水發(fā)展演變過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，通過分布式計(jì)算和高效融合處理，為洪水應(yīng)急響應(yīng)提供聚焦服務(wù)和決策支持。基于洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)的資源特點(diǎn)與管理需求，構(gòu)建傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型，實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)流程如下:步驟1:構(gòu)建傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模層次框架，建立異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類體系與基于節(jié)點(diǎn)的傳感網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；其具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟:步驟1.1:基于洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)，構(gòu)建異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的總體框架和層次結(jié)構(gòu)，分為傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元元模型、傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型、傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息描述模型和洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)實(shí)例四層。異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元元模型層定義了洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模所涉及的概念包括節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)信息模型、節(jié)點(diǎn)實(shí)例，它們的關(guān)系是層層細(xì)化，不同層次代表了傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的不同抽象級(jí)別，節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)是節(jié)點(diǎn)元數(shù)據(jù)構(gòu)件的實(shí)例化，節(jié)點(diǎn)實(shí)例是異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息模型的實(shí)例化；步驟1.2:針對(duì)洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)的特點(diǎn)與任務(wù)，其異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分為感知節(jié)點(diǎn)、處理節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)三大類。以洪水汛情 預(yù)報(bào)任務(wù)為例，其感知環(huán)節(jié)所需數(shù)據(jù)分別來自于水文站、氣象站等地面節(jié)點(diǎn)；這些數(shù)據(jù)作為處理環(huán)節(jié)的輸入，基于預(yù)報(bào)模型和專題制圖處理，得到汛情預(yù)報(bào)結(jié)果作為輸出；應(yīng)用環(huán)節(jié)以處理輸出作為最終產(chǎn)品，通過汛情預(yù)報(bào)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，向用戶提供汛情預(yù)報(bào)信息。對(duì)汛情預(yù)報(bào)各階段涉及的感知、處理和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)建立信息模型。感知節(jié)點(diǎn)主要描述水文站、氣象站的屬性、性能和狀態(tài)信息；處理節(jié)點(diǎn)主要描述預(yù)報(bào)模型、制圖處理及其輸入輸出信息；應(yīng)用節(jié)點(diǎn)則描述采用何種方式將最終產(chǎn)品以服務(wù)的形式發(fā)送給用戶。步驟2:根據(jù)傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的管理需求，構(gòu)建異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息描述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件。從傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)管理的角度出發(fā)，洪水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的可用性取決于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能特性、節(jié)點(diǎn)針對(duì)不同洪水觀測(cè)任務(wù)的綜合性能、某個(gè)時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)接口以及節(jié)點(diǎn)的管理權(quán)限。因此異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)構(gòu)件可以概括為節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)綜合性能元數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)等五類；對(duì)于洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)，以汛情預(yù)報(bào)觀測(cè)任務(wù)為例，其涉及的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)類型包括氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星等多種天基感知節(jié)點(diǎn)，和水文站、水位站、氣象站等多個(gè)地基感知節(jié)點(diǎn)；為了對(duì)洪水態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，需要水體指數(shù)計(jì)算、淹沒范圍預(yù)測(cè)等多種處理過程，分別由不同的數(shù)據(jù)處理中心提供；為了將汛情預(yù)報(bào)結(jié)果提供給用戶，還需要汛情信息共享與發(fā)布等應(yīng)用服務(wù)，由洪水監(jiān)測(cè)應(yīng)用服務(wù)中心提供；對(duì)這些異構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，首先需要考慮節(jié)點(diǎn)的具體標(biāo)識(shí)符號(hào)、功能特性、通信結(jié)構(gòu)等固有屬性信息，以區(qū)分衛(wèi)星、地面站、數(shù)據(jù)處理中心的類型，將其概括為節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)構(gòu)件。為了對(duì)多種可用的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選，需要考慮節(jié)點(diǎn)的綜合性能和所處狀態(tài)，綜合性能分別從節(jié)點(diǎn)能力和節(jié)點(diǎn)質(zhì)量?jī)煞矫孢M(jìn)行比較，可以概括為節(jié)點(diǎn)性能元數(shù)據(jù)構(gòu)件；所處狀態(tài)從節(jié)點(diǎn)的地理位置、時(shí)效性、運(yùn)行情況等角度進(jìn)行比較，可以概括為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)構(gòu)件。由于傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)資源，必須通過特定的服務(wù)方式對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問，因此需要描述節(jié)點(diǎn)的服務(wù)接口信息，可以概括為節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)構(gòu)件。最后，不同節(jié)點(diǎn)隸屬于不同的管理部門和機(jī)構(gòu)，是否可用會(huì)受法律與安全等因素的制約，因此需要考慮節(jié)點(diǎn)的可訪問性信息，可以概括為節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)構(gòu)件。

步驟3:基于五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述框架，確定通用的元數(shù)據(jù)要素；其具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟:步驟3.1:根據(jù)步驟2構(gòu)建的五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件做進(jìn)一步細(xì)化，將洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的信息描述構(gòu)件定義為一種九元組信息結(jié)構(gòu)，包括標(biāo)識(shí)信息、特征信息、時(shí)空信息、能力信息、質(zhì)量信息、服務(wù)信息、運(yùn)行信息、管理信息和約束信息。節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽構(gòu)件包括節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)信息與特征信息，節(jié)點(diǎn)性能構(gòu)件包括能力信息和質(zhì)量信息，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)構(gòu)件包括時(shí)空信息和運(yùn)行信息，節(jié)點(diǎn)服務(wù)構(gòu)件包括服務(wù)信息，節(jié)點(diǎn)可訪問性構(gòu)建包括管理信息與約束信息；步驟3.2:根據(jù)步驟3.1建立的九元組信息結(jié)構(gòu)，分別確定每類元組包括的元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)。對(duì)于洪水監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)描述內(nèi)容，以常用的MODIS傳感器所在的Terra衛(wèi)星感知節(jié)點(diǎn)為例，標(biāo)識(shí)信息中節(jié)點(diǎn)名稱為Terra衛(wèi)星，節(jié)點(diǎn)類型為感知節(jié)點(diǎn)；特征信息中設(shè)計(jì)功能為數(shù)據(jù)觀測(cè)，核心組件為中分辨率成像光譜儀M0DIS、云與地球輻射能量系統(tǒng)CERES、多角度成像光譜儀MISR、先進(jìn)星載熱輻射與反射輻射計(jì)ASTER、對(duì)流層污染測(cè)量?jī)xMOPITT ;能力信息中工作能力為各傳感器的觀測(cè)性能指標(biāo)，通信能力為Terra衛(wèi)星的通信性能指標(biāo)；質(zhì)量信息中產(chǎn)品質(zhì)量為MODIS等傳感器數(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，服務(wù)質(zhì)量為Terra衛(wèi)星的規(guī)劃服務(wù)和Terra衛(wèi)星數(shù)據(jù)的觀測(cè)服務(wù)的質(zhì)量指標(biāo)；時(shí)空信息中地理位置指當(dāng)前Terra衛(wèi)星所在的經(jīng)緯度和高度，時(shí)效性表現(xiàn)為Terra衛(wèi)星的有效工作時(shí)間；運(yùn)行信息中使用狀態(tài)、故障狀態(tài)、資源消耗狀態(tài)分別描述了 Terra衛(wèi)星的故障情況、能源消耗量；服務(wù)信息中主要描述了 Terra衛(wèi)星規(guī)劃服務(wù)和數(shù)據(jù)觀測(cè)服務(wù)的服務(wù)名稱、輸入輸出參數(shù)、服務(wù)地址與訪問方式；管理信息中主要記錄了 Terra衛(wèi)星日常維護(hù)控制的管理機(jī)構(gòu)等聯(lián)系信息；約束信息中主要反映了 Terra衛(wèi)星的訪問權(quán)限和可能的法律、安全約束條件。傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型九元組結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述框架中，包括Text文本型、Quantity數(shù)值型、Category枚舉型、Time時(shí)間型和ComplexType復(fù)雜型等五種數(shù)據(jù)類型，請(qǐng)見圖4，為本發(fā)明的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型元數(shù)據(jù)要素UML類圖，UML類圖中的類和屬性的含義如表I所不:表I傳 感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型UML類圖中類和屬性的含義
權(quán)利要求
1.一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:構(gòu)建傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，建立所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)； 步驟2:根據(jù)所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的管理需求，構(gòu)建所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息描述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件； 步驟3:基于所述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)，確定通用的元數(shù)據(jù)要素； 步驟4:針對(duì)所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的差異性信息，對(duì)其所述的元數(shù)據(jù)要素進(jìn)行擴(kuò)展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述的步驟I進(jìn)一步包括以下子步驟: 步驟1.1:定義所述的傳感網(wǎng)節(jié)異構(gòu)點(diǎn)元模型的相關(guān)概念，構(gòu)建所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元建模的層次框架，所述的層次框架具體包括傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)元元模型、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)元模型、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息描述模型和傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)實(shí)例四個(gè)層次框架； 步驟1.2:根據(jù)所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的功能特性，將所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)劃分為感知節(jié)點(diǎn)、處理節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)三類，建立基于所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的傳感網(wǎng)分類體系與系統(tǒng)架構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件，包括五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件，其分別為節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)性能元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)元數(shù)據(jù)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)服務(wù)元數(shù)據(jù)構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)可訪問性元數(shù)據(jù)構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述的步驟3進(jìn)一步包括以下子步驟: 步驟3.1:基于所述的元數(shù)據(jù)構(gòu)件，定義九元組信息結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述結(jié)構(gòu)，所述的九元組信息結(jié)構(gòu)具體包括標(biāo)識(shí)信息、特征信息、能力信息、質(zhì)量信息、時(shí)空信息、運(yùn)行信息、服務(wù)信息、管理信息和約束信息； 步驟3.2:根據(jù)所述的九元組信息結(jié)構(gòu)，分別確定每類元組包括的通用元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)； 步驟3.3:根據(jù)現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型和元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的元數(shù)據(jù)要素字段、數(shù)據(jù)類型與所述的現(xiàn)有傳感網(wǎng)資源信息模型的元數(shù)據(jù)字段、數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述的步驟4進(jìn)一步包括以下子步驟: 步驟4.1:根據(jù)所述的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性特點(diǎn)，確定具有差異性信息的元數(shù)據(jù)要素，其包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的工作能力與異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量； 步驟4.2:對(duì)所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)工作能力與產(chǎn)品質(zhì)量?jī)深惒町愋砸剡M(jìn)行擴(kuò)展，定義不同類型異構(gòu)節(jié)點(diǎn)需要具體描述的元數(shù)據(jù)要素及其數(shù)據(jù)類型、約束條件和出現(xiàn)次數(shù)； 步驟4.3:根據(jù)所述的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)差異性信息元數(shù)據(jù)要素，建立適用于不同類型異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的特有信息模板。
全文摘要
本發(fā)明涉及智慧城市地理信息服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的構(gòu)建方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)缺乏有效描述手段且信息模型不統(tǒng)一的問題，構(gòu)建了傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型，提出了五種元數(shù)據(jù)構(gòu)件和九元組結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)信息描述框架，擴(kuò)展了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息的元數(shù)據(jù)要素。比較現(xiàn)有的傳感網(wǎng)資源信息模型與管理模式，本發(fā)明中傳感網(wǎng)異構(gòu)節(jié)點(diǎn)元模型的內(nèi)容全面地描述了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的元數(shù)據(jù)信息，為異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的信息描述提供了一種通用的元模型框架和建模規(guī)范，為異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一管理和精確發(fā)現(xiàn)提供了支持，證明它是傳感網(wǎng)資源管理中一種有利于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)建模的比較實(shí)用可靠的方法。
文檔編號(hào)G06F17/30GK103235855SQ20131015147
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者陳能成, 王珂, 肖長(zhǎng)江 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)