CN107104956A - 一种基于用户优先度的遥感分发方法及系统 - Google Patents
一种基于用户优先度的遥感分发方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于用户优先度的遥感分发方法及系统，该方法包括如下步骤：先获取用户信息和用户请求，并验证用户身份；对通过身份验证的用户建立相应的下载任务，加入下载队列；c、对下载队列中的任务进行用户优先度计算并排序，根据下载队列中每个下载任务的用户优先度从高向低依次加入“正在下载”队列和“等待下载”队列，直到“正在下载”队列中的下载任务完成或下一次计算用户优先度后进行重新排序；根据进入“正在下载”队列中的下载任务的用户请求将遥感数据分发给请求用户。还公开了一种采用该方法的遥感分发系统。本发明具有能够稳定快速地接收遥感数据，为用户节省数据分发过程中的等待时间，有利于提高执行效率和稳定性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及遥感技术领域，特别的涉及一种基于用户优先度的遥感分发方法及系统。
背景技术
遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。传统数据分发和遥感分发系统中，对于数据传输模块多采用多线程任务控制方式，即当每一条下载命令请求任务后，系统自动为其创建一条线程处理任务，并使用该线程对数据进行调用。近些年随着传感器技术的不断革新，大范围遥感技术及遥感影像处理技术变得越来越成熟，然而随着数据获取量的大幅度提升，遥感数据的存储和传输的过程面临着如下问题：
1、每次有数据请求被任务监听子模块进行监听后，系统将为创建一条线程，当任务请求在某一时段被大量监听到之后，服务器需要不断创建新的线程，很容易对服务器产生溢出攻击的作用，且造成极大的服务器资源浪费。
2、系统在短时间内集中接收到大量数据请求后，服务器带宽往往无法支撑如此大量的数据流量，极容易造成任务锁死和进程堵塞，容易造成传输过程中数据的丢失、中断，服务器资源的长时间占用等问题。
3、传统分发系统中，当面临集中数据请求任务时，往往无法快速响应紧急的数据请求任务。
因此，如何简化遥感分发任务的操作流程和实现稳定快速的遥感数据接收，为用户节省数据分发过程中的等待时间，提高遥感数据分发系统的执行效率和稳定性是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种操作流程简单，能够稳定快速地接收遥感数据，为用户节省数据分发过程中的等待时间，有利于提高执行效率和稳定性的基于用户优先度的遥感分发方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种基于用户优先度的遥感分发方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、获取数据请求用户的用户信息和用户请求，并根据用户信息对用户身份进行验证；
b、对通过身份验证的用户请求建立相应的下载任务，并加入下载队列中；
c、读取用户信息中所含有的预先分配给用户的用户权限、并监控下载队列中每个下载任务的当前状态和网速，根据每个下载任务对应的用户权限、当前状态和网速，等间隔的计算该下载任务的用户优先度；根据下载队列中每个下载任务的用户优先度从高向低依次开始下载，进入“正在下载”队列，直到预先设定的下载线程数满载，未开始下载的下载任务进入“等待下载”队列，直到“正在下载”队列中的下载任务完成或下一次计算用户优先度后进行重新排序；
d、根据进入“正在下载”队列中的下载任务的用户请求将遥感数据分发给请求用户。
采用上述方法，在接收到用户请求后，先对用户身份进行验证，确认用户具有相应的数据请求权限，避免不具有数据请求权限的数据请求造成网络拥堵。然后对用户请求建立对应的下载任务，进行统一管理，同时对下载线程数进行预先设定，避免每个用户请求到达后都建立下载线程，造成网络拥堵。并根据每个任务的用户权限、状态和网速综合计算用户优先度，优先保证用户权限、状态和网速综合较优的下载任务进入到“正在下载”队列，避免网速较慢、预先分配的用户权限较低或状态较差的下载任务长期占用线程，从而降低分发线程的利用率，提高分发效率。
进一步的，所述步骤c中，用户优先度的计算及排序具体采用如下步骤：
c1、建立用户优先度的多属性评估的属性集合A＝[a1,a2,a3,a4]，其中a1为预先分配给用户的用户权限值、a2为当前网速、a3为请求的遥感数据中当前未下载的遥感数据的大小、a4为下载任务在“等待队列”中的时长；建立与属性集合A相对应的权重向量集W＝[w1,w2,w3,w4]，其中w1,w2,w3,w4为分别与a1,a2,a3,a4相对应的权重值；
c2、建立当前下载队列中下载任务的集合L＝[l1,l2,l3,l4,...,ln]，其中l1～ln分别表示当前下载队列中的n个下载任务，则下载任务的集合L中的每一个下载任务所对应评估矩阵为其中a1n～a4n为集合L中的下载任务ln所对应的属性在集合A中各属性的评估值；
c3、则用户优先度向量为D＝[d1,d2,d3,d4,...,dn]，其中dn为集合L中的下载任务ln所对应的用户优先度；根据步骤c1和c2可知：
属性集合A中每个属性的平均权重采用如下公式进行计算：
其中，表示属性集合A中第j个属性的平均权重，k代表权重变化次数，aij表示属性集合中第A个属性第i次权重变化时的权重值，再计算原始权重的偏移值设
对集合A＝[a1,a2,a3,a4]进行统一归一化处理得到属性集合A中第j个属性的新的权重wj，即：
根据基于动态变化的权重值带入算式(1)中便可得到最终的优先等级结果，从而确定该遥感分发任务的数据处理优先等级。
一种基于用户优先度的遥感分发系统，其特征在于，包括用于获取遥感数据的数据接收子系统、用于储存获得的遥感数据的数据存储子系统、用于对用户请求的遥感数据进行分发的数据分发子系统以及多个客户端；所述客户端用于发送请求用户的用户信息以及用户请求；
所述数据分发子系统包括协同任务子模块、任务监听子模块、队列任务子模块和后端处理子模块；
所述协同任务子模块用于接收所述客户端发送的用户信息以及用户请求，将接收到的用户信息发送至所述后端处理子模块中，并接收所述后端处理子模块返回的用户验证信息，然后根据用户验证信息将接收到的用户请求发送到所述队列任务子模块中，并接收所述队列任务子模块返回的遥感数据，然后将接收到的遥感数据返回发出对应用户请求的客户端；
所述任务监听子模块用于监控所述协同任务子模块接收到的用户请求以及用户信息，以及对所述队列任务子模块中各任务的队列状态进行监控，并定时间隔地根据监控的用户请求、用户信息以及各自的队列状态，计算各用户的实时优先度并发送给队列任务子模块；
所述队列任务子模块用于接收所述协同任务子模块发送的用户请求并建立队列任务，然后根据所述任务监听子模块发送的各用户的实时优先度对任务进行排序，将优先度较高的队列任务加入下载队列中，在下载线程满载时，将优先度较低的线程移出下载队列，放入等待队列中，直到下一次队列任务的排序；
所述后端处理子模块用于监听所述队列任务子模块中的活动任务的用户请求，根据该用户请求向所述数据存储子系统获取遥感数据，并将获取到的遥感数据返回给所述队列任务子模块中的对应任务。
综上所述，本发明具有能够稳定快速地接收遥感数据，为用户节省数据分发过程中的等待时间，有利于提高执行效率和稳定性等优点。
附图说明
图1为本发明系统的实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1所示，一种基于用户优先度的遥感分发系统，包括用于获取遥感数据的数据接收子系统1、用于储存获得的遥感数据的数据存储子系统2、用于对用户请求的遥感数据进行分发的数据分发子系统3以及多个客户端4；所述客户端4用于发送请求用户的用户信息以及用户请求；
所述数据分发子系统3包括协同任务子模块31、任务监听子模块32、队列任务子模块33和后端处理子模块34；
所述协同任务子模块31用于接收所述客户端4发送的用户信息以及用户请求，将接收到的用户信息发送至所述后端处理子模块34中，并接收所述后端处理子模块34返回的用户验证信息，然后根据用户验证信息将接收到的用户请求发送到所述队列任务子模块33中，并接收所述队列任务子模块33返回的遥感数据，然后将接收到的遥感数据返回发出对应用户请求的客户端4；
所述任务监听子模块32用于监控所述协同任务子模块31接收到的用户请求以及用户信息，以及对所述队列任务子模块33中各任务的队列状态进行监控，并定时间隔地根据监控的用户请求、用户信息以及各自的队列状态，计算各用户的实时优先度并发送给队列任务子模块33；
所述队列任务子模块33用于接收所述协同任务子模块31发送的用户请求并建立队列任务，然后根据所述任务监听子模块32发送的各用户的实时优先度对任务进行排序，将优先度较高的队列任务加入下载队列中，在下载线程满载时，将优先度较低的线程移出下载队列，放入等待队列中，直到下一次队列任务的排序；
所述后端处理子模块34用于监听所述队列任务子模块33中的活动任务的用户请求，根据该用户请求向所述数据存储子系统2获取遥感数据，并将获取到的遥感数据返回给所述队列任务子模块33中的对应任务。
其中，所述数据接收子系统1还包括数据采集模块、数据接收监听模块和数据上报模块，所述数据采集模块用于对网络上存在的数据进行获取和下载操作，所述数据接收监听模块用于对数据采集模块中采集的数据进行实时监听；数据上报模块用于对手动采集的数据进行数据上报和整理。
这样，数据接收子系统可以通过自动和手动的方式获取遥感要数据，其中自动获取的方式可以设定特定URL和API地址进行定频接入下载数据。手动更新的方式则通过设定卫星参数、经纬度坐标和上传图像包等方式上传遥感数据。
所述数据存储子系统包括数据存储子模块和数据通讯子模块，所述数据通讯子模块用于控制数据传输与接入过程中数据的通讯流程，保证系统数据分发和存储工作的稳定正常进行。
具体实施时，该系统还包括用于对系统信息、系统配置及用户权限等内容进行管理和配置的系统管理子系统，该系统管理子系统还可以用于查看任务进程，管理系统日志，以及负责系统的统一调度和数据分发内容的控制。
在用户请求数据和遥感数据进行分发的过程中，存在大量的高并发命令和系统资源占用等情况，因此，所述数据存储子模块采用多数据中心形式，通过划分出若干个磁盘阵列空间，并设定每个磁盘空间允许接入的通道数，来减少系统资源的占用。在数据通信和遥感图像传输任务当中因为每一个下载数据的线程的产生和销毁都会造成系统运算量的上升，且因为通常服务器带宽处于有限情况，所以在充分考虑用户体验的情况下系统采用优先权限单线程处理的方式，当用户申请遥感数据请求时，后台子系统将调用用户相关数据，并验证用户身份和权限等级，判断用户是否有优先下载权限，如果是优先用户且服分发子系统中没有剩余网络下载资源时，优先用户可通过优先权限进行下载。同时任务监听子模块也会实时对下载进程中的任务进行判断，对其中下载进行，下载等待，下载超时等状态进行实时判断和状态调整，以此来保证网络资源的有效利用和智能化传输。
在遥感数据传输和接收过程当中，任务监听在模块会实时对任务队列状态进行监听，当出现任务异常以及高优先级任务插入时，启动不同控制策略，保障分发任务的有序，稳定进行。
其中，遥感数据的具体分发控制流程为：协同任务子模块接收到客户端的用户请求和用户信息后，将用户信息发送至后端处理子模块中进行验证，一旦验证通过，则将用户请求发送到队列任务子模块中。队列任务子模块接收到协同任务子模块发送的用户请求并建立新的队列任务。任务监听子模块对队列任务子模块中各任务的队列状态、用户请求以及用户信息进行实时监控，并计算各任务的实时优先度并发送给队列任务子模块。队列任务子模块根据各任务的实时优先度由高向低进行排序，将实时优先度较高的队列任务依次加入“正在下载”队列中，直到下载线程满载，并将其他队列任务放入“等待下载”队列中，直到下一次接收到任务监听子模块计算的实时优先度，再进行重新排序。后端处理子模块通过监听队列任务子模块中处于“正在下载”队列的任务(即活动任务)中的用户请求，并根据该用户请求向数据存储子系统获取遥感数据，并将获取到的遥感数据返回给队列任务子模块中的对应任务。队列任务子模块将后端处理子模块返回的遥感数据发送给协同任务子模块，并有协同任务子模块将该遥感数据返回给发出对应用户请求的客户端。
即为如下步骤：a、获取数据请求用户的用户信息和用户请求，并根据用户信息对用户身份进行验证；
b、对通过身份验证的用户请求建立相应的下载任务，并加入下载队列中；
c、读取用户信息中所含有的预先分配给用户的用户权限、并监控下载队列中每个下载任务的当前状态和网速，根据每个下载任务对应的用户权限、当前状态和网速，等间隔的计算该下载任务的用户优先度；根据下载队列中每个下载任务的用户优先度从高向低依次开始下载，进入“正在下载”队列，直到预先设定的下载线程数满载，未开始下载的下载任务进入“等待下载”队列，直到“正在下载”队列中的下载任务完成或下一次计算用户优先度后进行重新排序；
d、根据进入“正在下载”队列中的下载任务的用户请求将遥感数据分发给请求用户。
采用上述方法，在接收到用户请求后，先对用户身份进行验证，确认用户具有相应的数据请求权限，避免不具有数据请求权限的数据请求造成网络拥堵。然后对用户请求建立对应的下载任务，进行统一管理，同时对下载线程数进行预先设定，避免每个用户请求到达后都建立下载线程，造成网络拥堵。并根据每个任务的用户权限、状态和网速综合计算用户优先度，优先保证用户权限、状态和网速综合较优的下载任务进入到“正在下载”队列，避免网速较慢、预先分配的用户权限较低或状态较差的下载任务长期占用线程，从而降低分发线程的利用率，提高分发效率。
其中，所述步骤c中，用户优先度的计算及排序具体采用如下步骤：
c1、建立用户优先度的多属性评估的属性集合A＝[a1,a2,a3,a4]，其中a1为预先分配给用户的用户权限值、a2为当前网速、a3为请求的遥感数据中当前未下载的遥感数据的大小、a4为下载任务在“等待队列”中的时长；建立与属性集合A相对应的权重向量集W＝[w1,w2,w3,w4]，其中w1,w2,w3,w4为分别与a1,a2,a3,a4相对应的权重值，其初始值由人工设定，后期通过公式进行循环迭代进行修正；
c2、建立当前下载队列中下载任务的集合L＝[l1,l2,l3,l4,...,ln]，其中l1～ln分别表示当前下载队列中的n个下载任务，则下载任务的集合L中的每一个下载任务所对应评估矩阵为其中a1n～a4n为集合L中的下载任务ln所对应的属性在集合A中各属性的评估值；
c3、则用户优先度向量为D＝[d1,d2,d3,d4,...,dn]，其中dn为集合L中的下载任务ln所对应的用户优先度；根据步骤c1和c2可知：
属性集合A中每个属性的平均权重采用如下公式进行计算：
其中，表示属性集合A中第j个属性的平均权重，k代表权重变化次数，aij表示属性集合中第A个属性第i次权重变化时的权重值，再计算原始权重的偏移值设
对集合A＝[a1,a2,a3,a4]进行统一归一化处理得到属性集合A中第j个属性的新的权重wj，即：
根据基于动态变化的权重值带入算式(1)中便可得到最终的优先等级结果，从而确定该遥感分发任务的数据处理优先等级。
运行实例：该遥感分发系统采用C#+APS.NET技术开发，使用SQLSERVER操作任务库，部署在Windows平台下的IIS服务器中，以WebService服务的方式与后端子系统、磁盘阵列、通讯子系统进行消息通信，任务控制模块作为协同任务子系统的核心功能，在协同任务子系统启动时自动执行队列控制流程，其功能链接系统各个模块，保证遥感数据分发任务的实时高效进行。在实际运行环境中，划分出30个数据分发服务器，设置最高30个遥感数据分发队列线程，可以保证对板块中心的平均分配。在遥感分发任务自动监听策略上，后端监听模块每隔30秒可对队列任务执行一次超时检测，并设置超时阈值为3分钟。同时可通过系统服务器日志对任务控制模块进行流程和运行情况的检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于用户优先度的遥感分发方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、获取数据请求用户的用户信息和用户请求，并根据用户信息对用户身份进行验证；
b、对通过身份验证的用户请求建立相应的下载任务，并加入下载队列中；
c、读取用户信息中所含有的预先分配给用户的用户权限、并监控下载队列中每个下载任务的当前状态和网速，根据每个下载任务对应的用户权限、当前状态和网速，等间隔的计算该下载任务的用户优先度；根据下载队列中每个下载任务的用户优先度从高向低依次开始下载，进入“正在下载”队列，直到预先设定的下载线程数满载，未开始下载的下载任务进入“等待下载”队列，直到“正在下载”队列中的下载任务完成或下一次计算用户优先度后进行重新排序；
d、根据进入“正在下载”队列中的下载任务的用户请求将遥感数据分发给请求用户。
2.如权利要求1所述的基于用户优先度的遥感分发方法，其特征在于，所述步骤c中，用户优先度的计算及排序具体采用如下步骤：
c1、建立用户优先度的多属性评估的属性集合A＝[a1,a2,a3,a4]，其中a1为预先分配给用户的用户权限值、a2为当前网速、a3为请求的遥感数据中当前未下载的遥感数据的大小、a4为下载任务在“等待队列”中的时长；建立与属性集合A相对应的权重向量集W＝[w1,w2,w3,w4]，其中w1,w2,w3,w4为分别与a1,a2,a3,a4相对应的权重值；
c2、建立当前下载队列中下载任务的集合L＝[l1,l2,l3,l4,...,ln]，其中l1～ln分别表示当前下载队列中的n个下载任务，则下载任务的集合L中的每一个下载任务所对应评估矩阵为其中a1n～a4n为集合L中的下载任务ln所对应的属性在集合A中各属性的评估值；
c3、则用户优先度向量为D＝[d1,d2,d3,d4,...,dn]，其中dn为集合L中的下载任务ln所对应的用户优先度；根据步骤c1和c2可知：
属性集合A中每个属性的平均权重采用如下公式进行计算：
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其中，表示属性集合A中第j个属性的平均权重，k代表权重变化次数，aij表示属性集合中第A个属性第i次权重变化时的权重值，再计算原始权重的偏移值设
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对集合A＝[a1,a2,a3,a4]进行统一归一化处理得到属性集合A中第j个属性的新的权重wj，即：
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根据基于动态变化的权重值带入算式(1)中便可得到最终的优先等级结果，从而确定该遥感分发任务的数据处理优先等级。
3.一种基于用户优先度的遥感分发系统，其特征在于，包括用于获取遥感数据的数据接收子系统(1)、用于储存获得的遥感数据的数据存储子系统(2)、用于对用户请求的遥感数据进行分发的数据分发子系统(3)以及多个客户端(4)；所述客户端(4)用于发送请求用户的用户信息以及用户请求；
所述数据分发子系统(3)包括协同任务子模块(31)、任务监听子模块(32)、队列任务子模块(33)和后端处理子模块(34)；
所述协同任务子模块(31)用于接收所述客户端(4)发送的用户信息以及用户请求，将接收到的用户信息发送至所述后端处理子模块(34)中，并接收所述后端处理子模块(34)返回的用户验证信息，然后根据用户验证信息将接收到的用户请求发送到所述队列任务子模块(33)中，并接收所述队列任务子模块(33)返回的遥感数据，然后将接收到的遥感数据返回发出对应用户请求的客户端(4)；
所述任务监听子模块(32)用于监控所述协同任务子模块(31)接收到的用户请求以及用户信息，以及对所述队列任务子模块(33)中各任务的队列状态进行监控，并定时间隔地根据监控的用户请求、用户信息以及各自的队列状态，计算各用户的实时优先度并发送给队列任务子模块(33)；
所述队列任务子模块(33)用于接收所述协同任务子模块(31)发送的用户请求并建立队列任务，然后根据所述任务监听子模块(32)发送的各用户的实时优先度对任务进行排序，将优先度较高的队列任务加入下载队列中，在下载线程满载时，将优先度较低的线程移出下载队列，放入等待队列中，直到下一次队列任务的排序；
所述后端处理子模块(34)用于监听所述队列任务子模块(33)中的活动任务的用户请求，根据该用户请求向所述数据存储子系统(2)获取遥感数据，并将获取到的遥感数据返回给所述队列任务子模块(33)中的对应任务。
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