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普适环境中M/S体系结构多主体中间件研究与实践

倪凯  
【摘要】: 地理信息系统(GIS)从诞生开始,其发展就与计算机科学紧密联系,也可以说计算机科学的发展推动着地理信息科学的发展。伴随计算环境的变化,GIS也经历了主机计算、C/S计算、B/S计算这几个发展阶段。目前,互联网与移动通信的发展,使人类正在进入以移动互联网为中心的移动信息时代,传统的计算方式必须改变,一种新的计算体系结构的出现是历史的必然。 随着无线通讯网络和互联网技术的飞速发展,移动通信设备已经大量普及,人们需要在任何时候、任何地点访问所需的信息,空间信息移动服务结合空间信息服务和移动定位服务里两方面的技术,对传统地理信息系统提出了挑战。 空间信息移动服务是处在可变环境中的信息服务,设备在空间上是移动的,在时间上是移动的,并且在移动的过程中随时需要获取新的空间信息。空间信息移动服务主要涉及到无线通信技术、嵌入式技术、计算机技术、空间信息技术等几个方面,因此,要实现空间信息移动服务必须有相应的技术和理论作为前导。 主体技术人工智能和计算机软件领域的一种新兴的技术,是计算机科学的研究重点之一,也是分布式计算系统的研究重点。主体是在分布式环境下持续自主运行的计算实体,具有主动性、交互性、反应性、自主性等特点,一方面,主体技术为全面准确地研究分布计算系统提供了合理的概念模型,另一方面,主体技术为空间信息移动服务的建设提供了一个全新的概念和方法。 本文立足于主体技术应用于空间信息移动服务,通过对主体的结构模型分析,建立基于多主体中间件,为空间信息移动服务提供一种智能化的解决方案。论文的核心是对M/S体系结构多主体中间件的体系结构、计算模型进行了探索与实践。论文的主要工作和创新点如下: (1)M/S体系结构的提出:在普适计算环境理论的基础上,论文全面分析了GIS计算环境的变化,依据普适GIS内涵,我们提出M/S体系结构的概念,该计算结构是普适计算环境下一种全新的软件架构,是基于无线网络的B/S体系结构扩展,主要由移动终端、无线互联网络,服务器组成,该结构包含移动通信技术、互联网技术和移动定位技术,可以实现灵活、复杂的分布式计算。 (2)多主体中间件模型:通过对多主体系统的体系结构的分析,论文对多主体之间的合作求解进行了分析讨论。基于多主体技术,及其合作求解的基础上,我们设计一个多主体中间件模型,对其结构、逻辑层次、工作流程等进行分析,同时,依据FIPA国际标准,对该多主体中的接口、通信、协作等关键技术进行研究并实现。该多主体中间件模型为中间件的系统构造带来了一种新的思维模式。 (3)移动GIS四层结构模型:针对移动GIS中移动客户端的特点,无线互联网通讯结构,以及移动GIS逻辑事物的内容及关系,参考OSI网络协议参考模型,我们提出一个移动GIS四层结构,该结构顶层是客户应用层,中间是由功能应用层和业务逻辑层组成,底层为数据层。该结构规范M/S体系结构各层的业务关系,确定了每一层的功能逻辑。在本文中,中间层通过智能主体中间件来实现。 (4)反应式主体结构:论文通过对主体的知识和信念进行讨论,分析了比较流行的主体结构及程序框架,针对传统反应式主体的不足,提出了一种反应式的主体模型,该反应式主体最大的特点是本身拥有行为规则,拥有知识库与推理机对信息进行分析与过滤,可以实现反应式主体的自学习与自适应。 (5)移动巡检应用实践:电力巡检管理是一个大型的信息化系统,它包括桌面和移动两大场景,包括GIS、GPS、PDA嵌入式开发、异构数据管理等多种新兴技术。本文通过对移动GIS模型结构的分析,设计了基于M/S体系结构的移动巡检框架,通过我们研究的多主体中间件,实现了系统的定位服务、移动服务和应用服务,对电力巡检管理及移动GIS应用具有重要的实践意义。 基于多主体的空间信息移动服务是一个崭新的研究领域,其研究与发展不仅对传统观念和传统技术带来极大的冲击,同时也将对地理信息系统、分布式计算、移动互联网等的发展产生深远影响。本文对普适环境中M/S体系结构多主体中间件进行了研究和相关实践,其中疏漏、偏颇之处在所难免,敬请不吝指正。


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