基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,包括步驟:構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架;構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)感器能力表征模型專用元素集;建立對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型與傳感器建模語(yǔ)言的映射;構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型并完成模型實(shí)例化,實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)傳感器信息的共享。本發(fā)明為智慧城市框架內(nèi)對(duì)地觀測(cè)傳感器共享和服務(wù)提供堅(jiān)實(shí)的能力信息基礎(chǔ),可為對(duì)地觀測(cè)傳感器規(guī)劃調(diào)度提供統(tǒng)一表征的能力信息,也可為對(duì)地觀測(cè)傳感器的能力度量提供一致精確指標(biāo)值。
【專利說(shuō)明】基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智慧城市地理空間信息共享和互操作領(lǐng)域,尤其涉及一種基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空天地一體化對(duì)地觀測(cè)網(wǎng)[1]是執(zhí)行地球觀測(cè)任務(wù)的(地理)空間觀測(cè)網(wǎng),它通過(guò)結(jié)合不同平臺(tái)(衛(wèi)星、航空、地面站點(diǎn))的各種對(duì)地觀測(cè)傳感器形成對(duì)地球四大圈層(巖石圏、水圏、大氣圈和生物圏)實(shí)現(xiàn)全球、全天時(shí)、全天候地觀測(cè)。對(duì)地觀測(cè)網(wǎng)是聯(lián)絡(luò)溝通異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)、信息模型和決策之間的橋梁。在對(duì)地觀測(cè)網(wǎng)環(huán)境下,對(duì)地觀測(cè)傳感器的能力信息尤其是其觀測(cè)能力信息在傳感器統(tǒng)ー集成管理、協(xié)同規(guī)劃與調(diào)度等活動(dòng)中起著重要作用。由于對(duì)地觀測(cè)傳感器種類繁多、工作原理多祥,現(xiàn)階段缺乏傳感器能力統(tǒng)ー描述機(jī)制,導(dǎo)致傳感器集成管理困難;同時(shí)現(xiàn)有能力信息描述內(nèi)容無(wú)序、零散、不充分導(dǎo)致應(yīng)急觀測(cè)時(shí)傳感器資源配置不全面、不準(zhǔn)確、不及吋。為保障傳感器集成管理、協(xié)同服務(wù),建立海量異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感能力全面、標(biāo)準(zhǔn)化表征的信息模型是重要的研究課題。
[0003]在傳感器信息模型方面,雖然開(kāi)放地理信息聯(lián)盟(OGC)針對(duì)傳感器系統(tǒng)本身及觀測(cè)后處理過(guò)程描述提出了傳感器建模語(yǔ)言(SensorML) [2],但是其只指定ー個(gè)通用的元數(shù)據(jù)描述框架,沒(méi)有注重傳感器能力特征的表達(dá),模型具體內(nèi)容主觀性大,對(duì)于異構(gòu)、海量的空天地傳感器能力特征表達(dá)有待完善。陳能成等M提出的“八元組”共享框架主要針對(duì)衛(wèi)星傳感器的信息共享與互操作,雖然包含ー些基本字段,但相對(duì)于整個(gè)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域、圍繞傳感器能力的表達(dá)并不全面。
[0004]在傳感器能力信息表達(dá)方面,傳感器能力特征還無(wú)明確定義,尚無(wú)明確針對(duì)傳感器能力特征建模研究,僅有針對(duì)武器、衛(wèi)星系統(tǒng)等資源建摸、效能評(píng)估不完整的指標(biāo)歸納研究[4_7]。這些建模大都只針對(duì)某一專業(yè)領(lǐng)域或一類傳感器系統(tǒng),如天基衛(wèi)星系統(tǒng)、武器系統(tǒng);所考慮的傳感器效能指標(biāo)大都単一、不全面。沒(méi)有一種傳感器能力描述模型能夠滿足空地傳感器全面統(tǒng)ー表達(dá),支持空天地對(duì)地觀測(cè)傳感器快速發(fā)現(xiàn)、協(xié)同規(guī)劃等任務(wù)。
[0005]綜上所述,對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息建模面臨的主要問(wèn)題是:
(1)缺乏傳感器能力信息全面表征體系;
(2)缺乏傳感器能力信息統(tǒng)一表達(dá)方式。
[0006]文中涉及如下參考文獻(xiàn):
[1]李德仁,邵振峰.論天地一體化對(duì)地觀測(cè)網(wǎng)與新地理信息時(shí)代[A].見(jiàn):《中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)第九次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)會(huì)成立50周年紀(jì)念大會(huì)論文集》[C].北京:中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì),2009.[2]Botts, M..0penGIS Sensor Model Language (SensorMLノ Implementationbpecmcation.0pen Geospatia丄 Consortium Inc.1mplementation ^peciiicationOGC 07-000.180pp, 2007.[3」Chen N.and Hu C..A sharable and interoperable meta-model foratmospheric satellite sensors and observations.1EEE Journal Of Selected TopicsIn Applied Earth Observation And Remote Sensing, 2012, 5(5): 1519-1530.[4]冷猛.衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)需求分析方法及其應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),
2011.[5]張棟.天基信息系統(tǒng)的資源建模與能力計(jì)算方法研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2007.[6]賀勇軍.面向效能優(yōu)化的復(fù)雜多衛(wèi)星系統(tǒng)綜合建模與仿真方法研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2004.[7]馮書(shū)興.衛(wèi)星系統(tǒng)綜合效能分析研究[J].控制與決策,2003,18(6):740-743。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明提出了一種基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,該方法可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息全面和廣泛共享。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息的共享方法,包括步驟:
步驟I,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架;
步驟2,根據(jù)對(duì)地觀測(cè)傳感器分類和規(guī)定的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專用元素集;
步驟3,基于傳感器建模語(yǔ)言和通用數(shù)據(jù)類型,建立對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架與傳感器建模語(yǔ)言的映射,并構(gòu)建具體專用表征元素與通用數(shù)據(jù)類型的映射;
步驟4,根據(jù)具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例的類型,基于該具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例所屬傳感器類型對(duì)應(yīng)的傳感器能力表征模型,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型;
步驟5,根據(jù)建立的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,基于傳感器建模語(yǔ)言實(shí)例化對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,完成對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享。
[0009]作為優(yōu)選,上述步驟I進(jìn)一步包括以下子步驟:
步驟1.1,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器協(xié)同與規(guī)劃調(diào)度過(guò)程和場(chǎng)景剖析,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求;
步驟1.2,依據(jù)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,構(gòu)建以觀測(cè)能力為核心的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架。
[0010]所述的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架為“五元組”框架,具體包括對(duì)地觀測(cè)傳感器的“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”、“環(huán)境適應(yīng)能力”以及“觀測(cè)感知能力”五項(xiàng)能力表征元組。
[0011 ] 所述的“觀測(cè)感知能力”能力表征元組進(jìn)一步包括與“觀測(cè)廣度”有關(guān)的觀測(cè)感知能力表征子元組、與“觀測(cè)深度”有關(guān)的觀測(cè)感知能力表征子元組和與“觀測(cè)頻度”有關(guān)的觀測(cè)感知能力子元組。
[0012]作為優(yōu)選,上述步驟2進(jìn)一步包括以下子步驟:
步驟2.1,根據(jù)已有傳感器分類,考慮對(duì)地觀測(cè)傳感器特性,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)用分類體系; 步驟2.2,規(guī)定對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,以對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架為核心,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專用元素集。
[0013]所述的對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)用分類體系包括不同層次的攝影成像傳感器、掃描成像傳感器、雷達(dá)成像傳感器、非成像遙感傳感器及原位傳感器。
[0014]作為優(yōu)選,上述步驟3進(jìn)ー步包括以下子步驟:
步驟3.1,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,將能力表征元組分別映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言的“性能組”和“特征組”;
步驟3.2,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,采用SWE通用數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)具體專用表征元素的映射。
[0015]所述的將能力表征元組分別映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言的“性能組”和“特征組”具體為:
將“觀測(cè)感知能力”能力表征元組映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“性能組”,將“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”和“環(huán)境適應(yīng)能力”下的具體專用表征元素映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“特征組”。
[0016]作為優(yōu)選,上述步驟4進(jìn)ー步包括以下子步驟:
步驟4.1,根據(jù)具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例的存檔資料、元數(shù)據(jù)資料及規(guī)格說(shuō)明,填充該具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例所屬傳感器類型對(duì)應(yīng)的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專有元素集;
步驟4.2,通過(guò)向?qū)浇?,分塊、分層次構(gòu)建基于傳感器能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息模型。
[0017]作為優(yōu)選,上述步驟5進(jìn)ー步包括以下子步驟:
步驟5.1,借助傳感器建模語(yǔ)言中元數(shù)據(jù)組件構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架;
步驟5.2,根據(jù)具體專用表征元素與通用數(shù)據(jù)類型的映射,對(duì)各具體專用表征元素進(jìn)行表達(dá),實(shí)例化對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型。
[0018]
本發(fā)明為智慧城市框架內(nèi)對(duì)地觀測(cè)傳感器共享和服務(wù)提供監(jiān)視的能力信息基礎(chǔ),可為傳感器規(guī)劃調(diào)度提供統(tǒng)ー表征的能力信息(觀測(cè)覆蓋范圍、分辨率、精度等),也可為傳感器的能力度量提供一致精確指標(biāo)值。
[0019]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
(I)實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息的全面共享。
[0020]構(gòu)建了對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型“五元組”通用框架及五大類型傳感器能力表征專用元素集,通過(guò)存儲(chǔ)計(jì)算能力、通信傳輸能力、能量續(xù)航能力、環(huán)境適應(yīng)能力以及觀測(cè)感知能力清晰地表征傳感器能力的各個(gè)方面;形成的五大類型傳感器能力表征專用元素集可實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)、海量對(duì)地觀測(cè)傳感器多祥化表征需求,實(shí)現(xiàn)傳感器能力信息的全面共享。
[0021](2)實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息的統(tǒng)一共享。
[0022]采用應(yīng)用較為廣泛的傳感器建模語(yǔ)言及SWE通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式化表達(dá),通過(guò)建立傳感器能力表征模型與傳感器建模語(yǔ)言的映射關(guān)系,形成標(biāo)準(zhǔn)的XML文件,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息統(tǒng)ー表達(dá),有利于傳感器能力表征模型的標(biāo)準(zhǔn)化,達(dá)到異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器的統(tǒng)一化共享。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明方法的一種【具體實(shí)施方式】流程圖;
圖2是對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用“五元組”框架;
圖3是對(duì)地觀測(cè)傳感器觀測(cè)感知能力的“三維度”示意圖;
圖4是對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)用分類體系示意圖;
圖5是對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式示意圖;
圖6是攝影成像類型傳感器專用元素集擴(kuò)展示意圖;
圖7是傳感器能力表征模型向?qū)ЫA鞒淌疽鈭D;
圖8是【具體實(shí)施方式】中建立的傳感器能力表征模型實(shí)例整體結(jié)構(gòu)及“觀測(cè)感知能力”片段。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明的基本思路為:
構(gòu)建以觀測(cè)能力為核心的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用“五元組”框架;發(fā)展傳感器能力表征專用元素集;建立傳感器能力表征體系與傳感器建模語(yǔ)言的映射關(guān)系;根據(jù)具體傳感器類型構(gòu)建基于能力表征的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,并基于傳感器建模語(yǔ)言實(shí)例化完成對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)全面和統(tǒng)一的異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息的共享,為實(shí)現(xiàn)傳感器資源集成管理、協(xié)同規(guī)劃等應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
[0025]本實(shí)施例以掃描類型衛(wèi)星傳感器實(shí)例MODIS為例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施流程,見(jiàn)圖1,包括如下步驟:
步驟I,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架。
[0026]步驟1.1,從對(duì)地觀測(cè)傳感器協(xié)同與規(guī)劃調(diào)度過(guò)程和場(chǎng)景剖析,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,所述的能力表征核心需求包括最重要的觀測(cè)能力表征需求和其他關(guān)系到對(duì)地觀測(cè)傳感器正常運(yùn)行、規(guī)劃調(diào)度過(guò)程的存儲(chǔ)、計(jì)算、通信、傳輸?shù)确矫娴哪芰Ρ碚餍枨蟆?br>
[0027]觀測(cè)能力表征需求重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)方面:一是能不能觀測(cè),即觀測(cè)的范圍問(wèn)題和邊界問(wèn)題;二是觀測(cè)效果,即觀測(cè)的程度問(wèn)題和深度問(wèn)題;三是觀測(cè)速度或觀測(cè)可重復(fù)性,即可看成觀測(cè)的時(shí)效性問(wèn)題和重復(fù)性問(wèn)題。此外還有對(duì)地觀測(cè)傳感器計(jì)算存儲(chǔ)、通信傳輸、能量續(xù)航、環(huán)境適應(yīng)等方面能力表征需求,這些能力直接關(guān)系到對(duì)地觀測(cè)傳感器的正常運(yùn)行、規(guī)劃調(diào)度等過(guò)程。
[0028]步驟1.2,依據(jù)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,構(gòu)建以觀測(cè)能力為核心的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用“五元組”框架,見(jiàn)圖2。
[0029]“五元組”框架具體包括對(duì)地觀測(cè)傳感器的“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”、“環(huán)境適應(yīng)能力”及“觀測(cè)感知能力”?!按鎯?chǔ)計(jì)算能力”主要指對(duì)地觀測(cè)傳感器上嵌入式處理器和存儲(chǔ)器的性能,主要指標(biāo)有處理機(jī)位數(shù)(16/ 32位)、存儲(chǔ)容量、flash資源、定位處理、同步通信功能等。“通信傳輸能力”主要指對(duì)地觀測(cè)傳感器完成網(wǎng)絡(luò)接入、通信以及數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的能力,主要參數(shù)有通信/接ロ協(xié)議、實(shí)時(shí)-非實(shí)時(shí)通信類型、上傳下載帶寬、傳輸速率、信令時(shí)延等?!澳芰坷m(xù)航能力”主要指對(duì)地觀測(cè)傳感器能夠持續(xù)運(yùn)行的能量、壽命情況,指標(biāo)有供電方式、持續(xù)工作時(shí)間、電流電壓、功耗、工作壽命、平均無(wú)故障時(shí)間等?!碍h(huán)境適應(yīng)能力”是指對(duì)地觀測(cè)傳感器能夠適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境的程度,表征元素有運(yùn)行溫度范圍、運(yùn)行濕度范圍、耐壓、防護(hù)等級(jí)等。“觀測(cè)感知能力”為對(duì)地觀測(cè)傳感器測(cè)量觀測(cè)目標(biāo)對(duì)象的能力,如測(cè)量范圍、測(cè)量分辨率、測(cè)量精度、測(cè)量頻率等,其是對(duì)地觀測(cè)傳感器的最關(guān)鍵的能力。
[0030]步驟1.3,對(duì)于“觀測(cè)感知能力”,根據(jù)歸納的“三維度”特性將“觀測(cè)感知能力”進(jìn)一歩劃分為“觀測(cè)廣度”、“觀測(cè)深度”和“觀測(cè)頻度”。
[0031]對(duì)于核心的“觀測(cè)感知能力”,根據(jù)歸納的“三維度”特性進(jìn)ー步劃分,見(jiàn)圖3。“三維度”包括“觀測(cè)廣度”、“觀測(cè)深度”和“觀測(cè)頻度”。其中,“廣度”即事物的范圍,此處“廣度”是廣義上的“廣度”概念,表示對(duì)地觀測(cè)傳感器觀測(cè)的橫向尺度,一切有關(guān)傳感器時(shí)間、空間、頻譜等觀測(cè)范圍界限的參數(shù)都可以視為廣度元素,決定傳感器能不能觀測(cè)、觀測(cè)的范圍有多大,例如,觀測(cè)對(duì)象類型、量程范圍、頻譜類型、覆蓋范圍、視場(chǎng)角等決定了傳感器的觀測(cè)廣度;“深度”是傳感器觀測(cè)的縱向尺度,即一切有關(guān)于表征傳感器觀測(cè)精細(xì)程度的元素都可以視為感知深度元素,決定傳感器觀測(cè)的好不好,例如測(cè)量精度、測(cè)量誤差、空間分辨率、光譜分辨率、輻射精度等;“頻度”概念為引申的與時(shí)間變量有關(guān)的傳感器能力表征方面,即傳感器觀測(cè)的時(shí)間尺度,是評(píng)價(jià)傳感器觀測(cè)時(shí)效性的重要考慮因素,常見(jiàn)的頻度指標(biāo)有時(shí)間分辨率、采樣周期、響應(yīng)時(shí)間等。
[0032]步驟2,根據(jù)對(duì)地觀測(cè)傳感器分類和規(guī)定的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專用元素集。
[0033]步驟2.1,根據(jù)已有傳感器分類,考慮對(duì)地觀測(cè)傳感器特性,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)用分類體系,見(jiàn)圖4。
[0034]首先,將傳感器劃分為兩大類:遙感傳感器(星載、機(jī)載等非接觸傳感器)和原位傳感器(陸表、海洋等直接觀測(cè)傳感器)。對(duì)于遙感傳感器,根據(jù)實(shí)際關(guān)注的重點(diǎn)以及現(xiàn)有遙感系統(tǒng)狀況,將其抽取為四大類:成像類型的攝影類型、掃描類型、雷達(dá)類型以及非成像類型遙感傳感器;對(duì)于原位傳感器,由于原位觀測(cè)對(duì)象、觀測(cè)機(jī)制等差異都非常大,很難從某一角度、用幾個(gè)類型劃分所有的原位傳感器,將其統(tǒng)一歸為ー個(gè)基類,即“基本原位傳感器類型”,在此基礎(chǔ)上可對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)各種類型的地面?zhèn)鞲衅鞅碚?。至此,本?shí)用分類包括不同層次的攝影成像、掃描成像、雷達(dá)成像、非成像遙感以及原位等五大類型傳感器。
[0035]步驟2.2,規(guī)定能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,以對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型“五元組”框架為核心,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集,形成攝影成像、掃描成像、雷達(dá)成像、非成像遙感以及原位五大類型傳感器能力表征專用元素集。
[0036]圖5為對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,以傳感器能力表征模型“五元組”框架為核心,構(gòu)建傳感器能力表征專用元素集,形成攝影成像、掃描成像、雷達(dá)成像、非成像遙感以及原位五大類型傳感器能力表征專用元素集。圖6顯示了攝影成像類型傳感器專用元素集擴(kuò)展示意圖,位于中心部分的是通用“五元組”框架,向外發(fā)散形成具體類型的專用元素集,外圍這些元素就是最原子層次表征元素,即具體專用表征元素。
[0037]步驟3,基于傳感器建模語(yǔ)言和通用數(shù)據(jù)類型,建立對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架與傳感器建模語(yǔ)言的映射,并構(gòu)建能力表征元組下具體專用表征元素與通用數(shù)據(jù)類型的映射。
[0038]步驟3.1,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,將“觀測(cè)感知能力”映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“性能組”,將“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”和“環(huán)境適應(yīng)能力”映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“特征組”。
[0039]傳感器建模語(yǔ)言中元數(shù)據(jù)組中的“性能組”主要用來(lái)記錄與傳感器輸出相關(guān)的參數(shù),如量程、分辨率、重訪周期等;“特征組”主要用來(lái)記錄傳感器的其他物理特征,如物理尺寸、能耗、壽命等。基于能力表征模型,將“觀測(cè)感知能力”映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“性能組”,將“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”、“環(huán)境適應(yīng)能力”等映射進(jìn)入“特征組”;
步驟3.2,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,采用傳感網(wǎng)實(shí)施計(jì)劃(SWE)通用數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)具體專用表征元素的標(biāo)準(zhǔn)映射表達(dá)。
[0040]基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,采用SWE通用數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)能力表征元素的映射,具體為:采用SWE通用數(shù)據(jù)類型中的簡(jiǎn)單類型(數(shù)量類型、文本類型、計(jì)數(shù)類型、類別類型、時(shí)間類型等)和復(fù)雜類型(向量、曲線等)對(duì)具體的能力表征元素進(jìn)行映射。
[0041]步驟4,根據(jù)具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例的類型,基于該具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例所屬傳感器類型對(duì)應(yīng)的傳感器能力表征模型,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型;
步驟4.1,根據(jù)MODIS衛(wèi)星傳感器的具體傳感器的存檔資料、元數(shù)據(jù)資料及規(guī)格說(shuō)明等填充掃描類型遙感傳感器能力表征模型專有元素集;傳感器“觀測(cè)感知能力”主要有觀測(cè)廣度元素、觀測(cè)深度元素和觀測(cè)頻度元素。
[0042]上述觀測(cè)廣度元素可包括MODIS傳感器詳細(xì)觀測(cè)波段特征(如:波段名稱、波段類型、波段寬度、地面分辨率)、掃描類型(如:擺掃式)、成像幅寬(如:2230km)等。上述觀測(cè)深度元素可包括量化位數(shù)(如:12bit)、地面分辨率(如:250-1000m)等。上述觀測(cè)頻度元素可包括重訪周期(如:0.25d)、重復(fù)周期(如:16d)等。
[0043]步驟4.2,通過(guò)向?qū)浇?,分塊、分層次完成基于傳感器能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型構(gòu)建。
[0044]見(jiàn)圖7,首先,完成核心的“觀測(cè)感知能力”部分,其又分為“廣度”、“深度”、“頻度”三個(gè)子方面。隨后,依次完成“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”以及“環(huán)境適應(yīng)能力”等部分模型建立。
[0045]步驟5,根據(jù)建立的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,基于傳感器建模語(yǔ)言實(shí)例化對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,完成對(duì)地觀測(cè)傳感器信息。
[0046]步驟5.1,根據(jù)傳感器建模語(yǔ)言的構(gòu)建模式,借助傳感器建模語(yǔ)言中的“標(biāo)示組”、“分類組”、“特征組”、“能力組”等元數(shù)據(jù)組件構(gòu)建傳感器能力表征模型“五元組”框架;
步驟5.2,根據(jù)具體專用表征元素與SWE通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的映射關(guān)系,遵循SWE通用數(shù)據(jù)模型編碼規(guī)范對(duì)各具體專用表征元素進(jìn)行表達(dá),實(shí)例化對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型。最后得到圖8所示的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型實(shí)例整體結(jié)構(gòu)及“觀測(cè)感知能力”片段,通過(guò)此全面、標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的模型實(shí)例實(shí)現(xiàn)傳感器信息的通用、廣泛共享。
[0047]至此,即完成MODIS衛(wèi)星傳感器從能力表征模型建立、模型表達(dá)、模型實(shí)例化的全過(guò)程,此模型涵蓋了傳感器以觀測(cè)能力為核心的各方面的能力信息,并借助傳感器建模語(yǔ)言統(tǒng)一形式化表達(dá),實(shí)現(xiàn)了對(duì)異構(gòu)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息的全面表征、統(tǒng)一表達(dá),使傳感器能力信息得到全面、廣泛共享,為實(shí)現(xiàn)傳感器資源集成管理、協(xié)同規(guī)劃等應(yīng)用奠定信息模型基礎(chǔ)。
[0048] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代,但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于,包括步驟: 步驟I,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架; 步驟2,根據(jù)對(duì)地觀測(cè)傳感器分類和規(guī)定的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專用元素集; 步驟3,基于傳感器建模語(yǔ)言和通用數(shù)據(jù)類型,建立對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架與傳感器建模語(yǔ)言的映射,并構(gòu)建具體專用表征元素與通用數(shù)據(jù)類型的映射; 步驟4,根據(jù)具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例的類型,基于該具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例所屬傳感器類型對(duì)應(yīng)的傳感器能力表征模型,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型; 步驟5,根據(jù)建立的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,基于傳感器建模語(yǔ)言實(shí)例化對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型,完成對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享。
2.如權(quán)利要求1所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 所述的步驟I進(jìn)ー步包括子步驟: 步驟1.1,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器協(xié)同與規(guī)劃調(diào)度過(guò)程和場(chǎng)景剖析,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求; 步驟1.2,依據(jù)對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征核心需求,構(gòu)建以觀測(cè)能力為核心的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架。
3.如權(quán)利要求2所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 所述的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架為“五元組”框架,具體包括對(duì)地觀測(cè)傳感器的“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”、“環(huán)境適應(yīng)能力”以及“觀測(cè)感知能力”五項(xiàng)能力表征元組。
4.如權(quán)利要求3所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 所述的“觀測(cè)感知能力”能力表征元組進(jìn)ー步包括與“觀測(cè)廣度”有關(guān)的觀測(cè)感知能力表征子元組、與“觀測(cè)深度”有關(guān)的觀測(cè)感知能力表征子元組和與“觀測(cè)頻度”有關(guān)的觀測(cè)感知能力子元組。
5.如權(quán)利要求1所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 步驟2進(jìn)ー步包括子步驟: 步驟2.1,根據(jù)已有傳感器分類,考慮對(duì)地觀測(cè)傳感器特性,構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)用分類體系; 步驟2.2,規(guī)定對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征專用元素集擴(kuò)展模式,以對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架為核心,構(gòu)建各類對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專用元素集。
6.如權(quán)利要求5所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 所述的對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)用分類體系包括不同層次的攝影成像傳感器、掃描成像傳感器、雷達(dá)成像傳感器、非成像遙感傳感器及原位傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,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,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,將能力表征元組分別映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言的“性能組”和“特征組”; 步驟3.2,基于對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架,采用SWE通用數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)具體專用表征元素的映射。
8.如權(quán)利要求7所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 所述的將能力表征元組分別映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言的“性能組”和“特征組”具體為: 將“觀測(cè)感知能力”能力表征元組映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“性能組”,將“存儲(chǔ)計(jì)算能力”、“通信傳輸能力”、“能量續(xù)航能力”和“環(huán)境適應(yīng)能力”下的具體專用表征元素映射進(jìn)入傳感器建模語(yǔ)言中的“特征組”。
9.如權(quán)利要求1所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在 于: 所述的步驟4進(jìn)一步包括子步驟: 步驟4.1,根據(jù)具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例的存檔資料、元數(shù)據(jù)資料及規(guī)格說(shuō)明,填充該具體對(duì)地觀測(cè)傳感器實(shí)例所屬傳感器類型對(duì)應(yīng)的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型專有元素集; 步驟4.2,通過(guò)向?qū)浇?,分塊、分層次構(gòu)建基于傳感器能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器能力信息模型。
10.如權(quán)利要求1所述的基于能力表征模型的對(duì)地觀測(cè)傳感器信息共享方法,其特征在于: 所述的步驟5進(jìn)一步包括子步驟: 步驟5.1,借助傳感器建模語(yǔ)言中元數(shù)據(jù)組件構(gòu)建對(duì)地觀測(cè)傳感器能力表征模型通用框架; 步驟5.2,根據(jù)具體專用表征元素與通用數(shù)據(jù)類型的映射,對(duì)各具體專用表征元素進(jìn)行表達(dá),實(shí)例化對(duì)地觀測(cè)傳感器信息模型。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103559393SQ201310523033
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】陳能成, 李佳, 胡楚麗 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)