CN110572283B - 机载平台服务交互接力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种机载平台服务交互接力控制系统，旨在提供一种实现复杂运行环境下的服务消费者动态迁移与协同交互的控制机制。本发明通过下述技术方案予以实现：接力平台端周期性的向全局平台资源调度管理单元上报资源运行状态；交班控制单元根据自身平台位置、服务提供端平台位置、通信链路状态、平台运行意图以及服务消费者上报的故障信息，判断是否需要进行服务消费者迁移，当通信链路不佳、故障超过限定阈值或者平台距离超出有效通信范围时触发迁移操作，并发送接力平台申请；交班控制单元获取全局平台资源调度管理单元返回的接力平台端信息，并与接力控制单元协同实现运行状态数据同步以及对服务提供者的控制交接，实现服务消费者的迁移。

Description

机载平台服务交互接力控制系统

技术领域

本发明涉及一种对动态复杂运行环境下的机载平台服务交互进行接力控制的系统，主要应用于航空机载平台以及无人机集群中动态运行的节点间基于面向服务架构进行交互时的控制方法设计与开发领域。

背景技术

机载平台作为当前最主要、最灵活的对抗装备，通常由多种复杂电子系统组成，为了适应各种复杂的应用需求以及动态的运行环境，机载平台内部各个子系统以及多平台之间的分布式交互与协同等都需要借助开放式系统架构的设计方法作为支撑。面向服务架构是一具有模块性、封装性、松耦合性和可复用性等特征的架构，能够将应用程序的不同功能单元通过规范化的协议实现服务接口封装、自动化发现以及交互访问。在面向服务架构的具体实现过程中，服务接口采用中立的方式进行定义，并独立于实现服务的具体硬件平台、操作系统和编程语言，从而使得构建在各种系统中的服务可以使用统一和通用的方式进行交互。借助服务描述标准、数据交互协议以及基础平台软件，系统设计与开发人员可以根据需求对松散耦合的服务组件进行分布式部署、组合和使用，从而提升对需求更改的敏捷反映能力，降低系统集成和维护开销成本，因此面向服务架构已成为分布式系统开发的重要参考架构。面向服务架构的灵活性、可扩展性等特征使其在互联网领域广泛应用，成为了分布式应用系统开发的重要参考架构，同时也在机载领域中得到了广泛关注。然而，互联网环境中的服务消费者、服务提供者以及服务注册中心通常位于固定的计算单元中，彼此之间具有稳定、可靠的网络运行环境，机载环境中服务所在的平台节点位置、资源状态、运动轨迹等则处于高速动态变化的过程中，不同的外部环境可能会导致服务提供者与服务消费者所在平台之间通信带宽的不佳，甚至产生通信中断的情况，不同的运行轨迹还可能使得平台之间的距离超出有效通信范围，从而给面向服务架构实现过程中的服务交互过程带来很大挑战。

目前的服务交互主要采用远程过程调用(Remote Procedure Call，RPC)或者Restful 两种形式实现，其中RPC机制是一种通过网络从远程计算机程序请求服务的交互调用机制，使得远程过程(服务)调用更加简单透明，RPC框架负责屏蔽底层的传输方式(TCP或者 UDP)、序列化方式(XML/JSON/二进制)和通信细节，消费者只需要知道服务提供者的位置信息，以及提供的远程服务接口即可，交互双方无需关心具体的底层网络协议、通信细节和调用过程。目前已有多种RPC交互调用实现框架，如thrift、gRPC等。借助RPC框架，可以自动根据接口定义语言(Interface Definition Language,IDL)等服务描述文件生成服务提供端和消费端的桩程序，桩程序内部实现了支持两端基本交互功能的消息封包、解包以及协议处理等操作，这样服务消费者在获取服务的IDL描述文件后就可以很容易地调用该服务。Restful是另外一种实现服务端和客户端交互的架构风格。Restful风格的服务接口将应用程序状态和功能抽象为资源，并向客户端公开，对于每个资源都使用统一资源定位符 (Universal Resource Identifier，URI)得到一个唯一的地址。所有的资源都共享统一的接口，以便在服务端和客户端之间传输状态。对于资源的操作，使用了标准的HTTP方法，比如 GET、PUT、POST和DELETE等实现对资源的操作。

为了进一步解决交互过程中服务消费者与服务提供者地址绑定的问题，面向服务架构中引入了服务注册中心机制，以实现服务消费者和服务提供者的解耦，避免服务交互过程中的地址信息硬编码问题。服务注册中心能够对服务提供者所提供的服务进行注册存储，并提供订阅查询功能，为服务消费者返回满足需求的服务提供者列表。借助服务注册中心，服务提供者运行时先向服务注册中心进行注册，服务消费者则向服务注册中心订阅所需服务，服务注册中心根据注册和订阅信息，向服务消费者推送满足需要的服务提供者列表，服务消费者根据得到的服务提供者列表进行服务选择，然后进行服务调用，服务消费者无需与特定的服务提供者绑定，从而可以实现服务提供者和服务消费者的灵活对接。通过服务注册中心将分布式系统内的各个服务统一管理起来，为分布式系统应用内部的服务发布、使用流程和管理提供了有效地优化途径。为了进一步提升服务交互运行的可靠性，互联网环境下分布式服务框架还提供了完善的服务容错机制，用于处理由于网络故障以及计算节点负载较高时导致的服务无法正常运行等问题。另外，分布式服务框架中服务提供方通常具有多个副本，用来实现负载均衡，以保证高负载情况下可以有效的为服务消费者提供服务。当服务消费方与服务提供方之间的通信出现故障，或者当服务消费方检测到服务提供者不正常时，可以通过负载均衡策略以及集群容错策略选择其他的服务提供者，保证服务交互过程的正常运行，从而确保系统的正常工作。

目前的面向服务架构实现技术在应对机载平台高动态复杂运行场景下的服务交互时还存在诸多不足，包括：

1、缺乏对大范围跨通信区域的服务交互过程的支撑机制：机载平台通常处于大范围高机动运行状态下，各平台具有不同的飞行任务轨迹，从而容易导致服务提供者与消费者之间的交互出现中断。目前的服务交互机制缺乏针对平台运行轨迹及通信链路所导致的服务消费者和提供者之间无法正常交互的解决机制，因此需要一种能够对服务消费者程序进行动态部署调整，以提升服务交互过程对大范围高机动运行场景适应能力的机制。

2、缺乏动态运行环境下服务消费者对特定服务提供者连续控制的支撑机制：机载环境中，对于提供特定功能且所在平台处于动态运行中的服务提供者，以及仅有特定平台部署的服务提供者，经常需要服务消费者能够持续捕获并对其进行控制。目前的服务交互机制中主要通过对服务提供者进行选择来保证服务交互的正常运行，还缺乏一种对服务消费者的动态部署或调整来实现服务交互过程正常运行的机制，因此需要一种能够实现服务消费者功能程序的自动复制与部署，以满足动态运行环境下对特定服务提供者连续交互控制的机制。

3、缺乏对高动态环境下的服务交互过程协同交接控制机制：机载平台动态运行场景下，为了实现服务消费者对服务提供者的连续接力控制，需要在两个机载平台上运行的服务消费者程序之间，实现对服务提供者的交互过程协同交接。目前的服务交互机制还缺乏能够支撑不同平台之间服务消费者程序的信息同步，并实现与服务提供者交互的交接控制机制，因此需要一种服务交互过程协同交接控制机制，通过对多个机载平台上运行的服务消费者程序的彼此协同，实现对同一服务提供者的控制权交接。

发明内容

本发明的目的针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种能够通过自动感知并预判服务消费者和服务提供者所在平台的运行状态对服务交互过程的影响，实现服务消费者的接力部署平台选择、程序迁移，实现当前服务消费者及迁移后形成的接班服务消费者之间数据同步以及对服务提供者的控制接力，并能够适应高动态复杂运行环境的机载平台服务交互接力控制系统，以克服现有面向服务架构实现过程中缺乏对大范围跨通信区域的服务交互过程的支撑机制，缺乏动态运行环境下服务消费者对特定服务提供者连续控制的支撑机制，缺乏对高动态环境下的服务交互过程协同交接控制机制的问题。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种机载平台服务交互接力控制系统，包括：设置在交班平台端的服务消费者和完成服务消费者交班控制功能的交班控制单元，设置在接力平台端的服务消费者和实现服务消费者接力控制功能的接力控制单元，与上述交班控制单元和接力控制单元进行通信，管理全局所有接力平台端的资源运行状态的平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元，以及为交班平台端和接力平台端的服务消费者提供服务功能的服务平台端的服务提供者，其特征在于：交班平台端的交班控制单元根据自身所在平台的位置信息、服务消费者绑定的服务提供者所在平台的位置、通信链路状态、平台运行意图以及服务消费者上报的故障信息，判断是否需要进行服务消费者迁移，当通信链路状态不佳、故障信息超过限定阈值或者预测平台的运行范围将超出有效通信范围时则触发迁移操作，并向平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元发送接力平台申请；平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元根据系统中所有平台当前的空闲资源状态信息、平台位置信息、以及服务提供者所在的服务平台端的位置信息，为交班平台端的服务消费者分配新的接力运行平台，并向交班控制单元返回接力平台端地址信息；接力平台端的接力控制单元周期性的向全局平台资源调度管理单元发送平台运行状态信息，同时通过与交班平台端的交班控制单元协同，实现交班平台端的服务消费者程序的迁移，并在接力平台端部署相同的服务消费者，通过与交班控制单元实现服务消费者运行状态数据同步，以及对服务提供者的控制权接管，从而实现服务消费者程序从交班平台端到接力平台端的接力运行；服务平台端的服务提供者为服务消费者提供服务，服务平台端运行过程中根据来自不同平台的服务消费者提供服务，对服务消费者平台切换过程无感知。

本发明相比于现有技术具有如下特点及有益效果：

本发明中的服务消费者在运行过程中，通过交班控制单元内置的服务状态记录单元实现运行状态数据的记录，并向交班逻辑主控单元上报服务消费者程序运行过程中的故障统计信息，另外需要对外提供启动、停止等接口，接力控制系统通过简单标准化的交互命令接口实现对服务消费者的控制，对服务消费者的业务逻辑侵入性较低，服务提供者在运行过程中只需要响应服务消费者的指令控制，对服务消费者的迁移过程也无感知，从而可以较容易的实现现有服务提供者和服务消费者程序到本发明平台的改造，提升系统的使用便利性。

本发明采用交班逻辑主控单元获取服务消费者程序运行过程中的故障统计信息，以感知服务消费者的交互故障，另外结合平台间的通信链路状态以及平台的运动轨迹信息，实时自动判断是否需要进行服务消费者迁移，当感知服务交互状态不佳或者预测可能出现交互故障时自动触发进行迁移，并控制发起服务消费者的接力平台申请和迁移过程，服务消费者在运行过程中无需关注该过程，从而提供了一种自动感知机载动态运行环境状态并触发服务消费者动态迁移的机制，以确保机载高动态环境下服务交互的正常运行。

本发明采用平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元来记录接力平台端周期性上报平台的当前的资源运行状态，从而管理整个系统中所有接力平台端的平台状态和物理资源信息，借助全局平台资源调度管理单元通过对系统中所有接班平台的运行状态等信息的统一管理，并根据交班平台的申请信息进行接力平台的综合选择与判断，有助于实现接力平台的最优选择，从而实现服务消费者接力的部署优化，提升服务交互的可靠性。

本发明借助交班平台端的交班控制单元、接力平台端的接力控制单元和平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元组成的机载平台服务交互接力控制系统，对现有的面向服务框架进行扩展，自动实现服务消费者程序的接力平台端的选择以及从交班平台到接力平台之间的跳转、状态数据的同步以及接力命令的协同交互操作，服务消费者在运行的过程中无需关注接力平台的申请和迁移过程，从而提供了一种灵活的服务交互过程协同交接控制机制，以支撑高动态大范围跨通信区域环境下的服务交互，并且也能够支撑对特定服务提供者的连续控制。对于高动态运行环境下的服务交互，能够通过灵活的、低侵入的服务消费者跨平台动态跳转支撑机制和协同交接控制机制，实现可靠有效的服务交互保障。

本发明适用于高动态环境中服务消费者需要对特定服务提供者进行连续控制条件下的面向服务架构的服务交互机制设计，可以广泛的应用于如航空机载平台、无人机平台集群间基于分布式服务框架进行协同任务系统开发时的服务交互过程的设计与开发领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明机载平台服务交互接力控制系统的组成结构示意图。

图2是图1的机载平台服务交互接力控制系统的运行示意图。

图3是图1交班控制单元触发服务交班的处理流程图。

图4是图1服务交互接力控制的处理流程图。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的一个最佳实施例中，一种机载平台服务交互接力控制系统，包括：设置在交班平台端的服务消费者和完成服务消费者交班控制功能的交班控制单元，设置在接力平台端的服务消费者和实现服务消费者接力控制功能的接力控制单元，与上述交班控制单元和接力控制单元进行通信，管理全局所有接力平台端的资源运行状态的平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元，以及为交班平台端和接力平台端的服务消费者提供服务功能的服务平台端的服务提供者。交班平台端的交班控制单元根据自身所在平台的位置信息、服务消费者绑定的服务提供者所在平台的位置、通信链路状态、平台运行意图以及服务消费者上报的故障信息，判断是否需要进行服务消费者迁移，当通信链路状态不佳、故障信息超过限定阈值或者预测平台的运行范围将超出有效通信范围时则触发迁移操作，并向平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元发送接力平台申请；平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元根据系统中所有平台当前的空闲资源状态信息、平台位置信息、以及服务提供者所在的服务平台端的位置信息，为交班平台端的服务消费者分配新的接力运行平台，并向交班控制单元返回接力平台端地址信息；接力平台端的接力控制单元周期性的向全局平台资源调度管理单元发送平台运行状态信息，同时通过与交班平台端的交班控制单元协同，实现交班平台端的服务消费者程序的迁移，并在接力平台端部署相同的服务消费者，通过与交班控制单元实现服务消费者运行状态数据同步，以及对服务提供者的控制权接管，从而实现服务消费者程序从交班平台端到接力平台端的接力运行；服务平台端的服务提供者为服务消费者提供服务，服务平台端运行过程中根据来自不同平台的服务消费者提供服务，对服务消费者平台切换过程无感知。

平台资源管控端包括：与交班控制单元内的接力平台申请单元、接力控制单元内的平台运行状态管理单元相连的全局平台资源调度管理单元。全局平台资源调度管理单元接收来自平台运行状态管理单元上报的接力平台端的平台位置及资源状态信息，存储和管理整个系统中所有接力平台端的平台状态和物理资源信息。

接力平台端的接力控制单元周期性的向全局平台资源调度管理单元上报平台当前的资源运行状态。全局平台资源调度管理单元接收来自交班控制单元内的接力平台申请单元提交的接力申请信息，根据交班平台端位置、服务消费者程序的资源需求信息、服务提供者所在服务平台端的位置信息、以及目前系统中所有的接力平台端的位置和物理资源状态信息进行接力平台分配，判断是否存在满足位置和服务消费者所需资源开销需求的接力平台，如果存在则确定为服务消费者的接力平台，并通过接力平台端的平台运行状态管理单元锁定资源，同时向交班平台端的接力平台申请单元返回分配的接力平台端地址信息；如果不存在则向交班平台端的接力平台申请单元返回失败信息，即当前不存在满足需求的接力平台。

交班平台端包括：与平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元相连的交班控制单元、与交班控制单元内的交班逻辑主控单元和服务状态记录单元相连的服务消费者。交班控制单元包括：围绕交班逻辑主控单元连接的接力平台申请单元、通信链路状态评估单元、平台意图分析单元、服务接力命令发送控制单元，连接程序可执行体仓库的程序主体迁移发送单元、以及连接服务运行状态数据发送单元的服务状态记录单元。

服务状态记录单元实时记录交班平台端的服务消费者的运行状态数据，服务消费者程序自身为无状态的，其所有状态信息均存储在服务状态记录单元内部。交班控制单元内的通信链路状态评估单元用于对服务消费者所在的交班平台与服务提供者所在的服务平台端之间的链路状态进行评估，平台意图分析单元用于分析服务消费者所在的交班平台端与服务提供者所在的服务提供端的运行轨迹。

服务消费者周期性的将与服务平台端的服务提供者交互过程中的故障信息上报给交班逻辑主控单元；交班逻辑主控单元周期性的调用通信链路状态评估单元获取交班平台端与服务平台端之间的通信链路状态，并调用平台意图分析单元获取交班平台端与服务平台端的飞行运行轨迹。交班逻辑主控单元对获取的交互故障信息、通信链路状态评估信息、平台位置及飞行轨迹信息等进行分析，实时判断是否需要触发服务消费者迁移。如果服务消费者上报的交互故障数量超过限定阈值，或者交班平台端与服务平台端的通信链路不佳、或者交班平台端的飞行轨迹和服务平台端的飞行轨迹在接下来的时间可能会导致两者的位置超出有效通信距离时，则触发服务消费者进行平台迁移，避免服务消费者和服务提供者之间的交互断开的问题。服务消费者程序的迁移由其所在平台的交班控制单元发起。

交班逻辑主控单元调用接力平台申请单元，向平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元申请接力平台，寻找可以进行服务消费者接力部署运行的平台，如果全局平台资源调度管理单元返回失败，则周期性的进行申请，当超过最大申请次数时，则由于不存在有效的服务消费者接力运行平台，从而导致触发迁移失败，否则根据全局平台资源调度管理单元返回的接力平台端地址信息，进行服务消费者迁移。

程序可执行体仓库中存储交班平台端可能需要进行迁移的服务消费者程序的可执行体；当需要进行服务消费者迁移时，交班逻辑主控单元调用程序主体迁移发送单元，从程序可执行体仓库中，读取对应于需要进行迁移的服务消费者程序的可执行体，并将可执行体发送到接力控制单元内部的程序主体迁移接收单元，从而完成服务消费者可执行体的迁移。交班逻辑主控单元调用服务运行状态数据发送单元读取存储在服务状态记录单元内部的服务消费者的运行状态数据，并将数据发送到所分配的接力平台端的接力控制单元内部的服务运行状态数据接收单元，从而完成服务消费者运行状态数据的迁移。交班逻辑主控单元通过调用服务接力命令发送控制单元实现与接力平台端对于服务消费者交班控制命令的交互，以及服务消费者对于服务提供者控制权的交接，最后由接力平台端运行的服务消费者程序实现对服务提供者的控制，并由交班逻辑主控单元控制交班平台端的服务消费者释放对服务提供者的控制权，并停止服务消费者程序的运行。

接力平台端包括：与平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元相连的接力控制单元、与接力控制单元内的接力逻辑主控单元、状态数据临时记录单元和程序主体迁移接收单元相连的服务消费者。接力控制单元包括：与全局平台资源调度管理单元进行通信的平台运行状态管理单元，连接交班平台端的程序主体迁移发送单元，并与程序可执行体仓库、服务消费者和接力逻辑主控单元进行通信的程序主体迁移接收单元，与接力逻辑主控单元以及交班平台端的服务接力命令发送控制单元进行通信的服务接力命令接收控制单元，与接力逻辑主控单元以及交班平台端的服务运行状态数据发送单元进行通信的服务运行状态数据接收单元，连接在服务运行状态数据接收单元与状态数据临时记录单元之间，同时与接力逻辑主控单元进行通信的状态数据转换及处理单元，以及与接力逻辑主控单元进行通信的通信链路建立单元。

平台运行状态管理单元管理接力平台端的平台状态及资源分配信息，并周期性的向平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元上报接力平台端的信息，同时接收来自全局平台资源调度管理单元的资源分配需求，并为服务消费者程序的接力运行分配资源，供服务消费者接力运行。

程序主体迁移接收单元接收来自交班平台端的程序主体迁移发送单元发送来的需要进行迁移的服务消费者程序可执行体，并根据从平台运行状态管理单元获取所分配的资源实现服务消费者程序的重新部署，同时将服务消费者程序可执行体存储到程序可执行体仓库中，供服务消费者程序的多次接力迁移使用，在完成服务消费者可执行体的接收后，程序主体迁移接收单元向接力逻辑主控单元发送完成命令。服务运行状态数据接收单元接收来自交班控制单元内的服务运行状态数据发送单元发送的服务消费者运行状态数据，并将数据发往状态数据转换及处理单元，根据接力平台端的位置等信息进行数据的转换处理，并将处理后的数据存入状态数据临时记录单元，完后服务运行状态数据接收单元和状态数据转换及处理单元分别向接力逻辑主控单元发送完成命令。在接收到完成命令后，接力逻辑主控单元通过调用服务接力命令接收控制单元，获取由交班控制单元的服务接力命令发送控制单元发送的服务提供者的位置信息，然后接力逻辑主控单元调用通信链路建立单元，建立接力平台端与服务提供者所在的服务平台端的通信链路，接力逻辑主控单元向重新部署的服务消费者发送启动命令，以启动迁移后的服务消费者程序，服务消费者程序从数据状态临时记录单元内部加载数据，实现与交班平台端的服务消费者相同的运行状态并启动运行。接力逻辑主控单元通过服务接力命令接收控制单元与交班控制单元内部的服务接力命令发送控制单元进行控制权命令交接，实现交班平台端的服务消费者对服务提供者控制权的释放，并由接力平台端的服务消费者实现对服务提供者控制权的接管，最终实现在接力平台端重新部署的服务消费者与服务提供者之间的有效交互。

服务平台端包括：与交班平台端的服务消费者、接力平台端的服务消费者进行通信的服务提供者。在实现服务消费者动态迁移之前，服务提供者为交班平台端的服务消费者提供具体服务功能，当触发交班平台端的服务消费者迁移后，交班平台端内的服务消费者释放对服务平台端的服务提供者的控制权，由接力平台端的服务消费者接受对服务平台端的服务提供者的控制权，此时，服务平台端内的服务提供者为接力平台端的服务消费者提供服务功能。服务平台端内的服务提供者在运行过程中对服务消费者的动态迁移无感知，其仅负责接受来自服务消费者的交互命令，执行具体的服务功能，并向服务消费者返回服务结果，而不关心服务消费者所在的具体运行平台，即运行在交班平台端还是接力平台端。

在可选的实施例中，机载平台服务交互接力控制系统对服务消费者程序具有低侵入性，对于服务提供者程序无侵入。服务消费者程序除了与服务提供者进行交互通信外，还需要通过标准接口与交班控制单元和接力控制单元进行交互通信。在交班平台端，服务消费者程序通过交班控制单元提供的数据记录接口将运行状态数据存储到服务状态记录单元，并通过调用交班逻辑主控单元提供的问题上报接口，向交班逻辑主控单元上报交互故障信息，此外，服务消费者具有停止命令接口，交班逻辑主控单元通过停止命令接口停止交班平台端服务消费者程序的运行。在接力平台端，服务消费者程序按照接力控制单元提供的数据加载接口读取状态数据临时记录单元内的数据，从而具备与交班平台端的服务消费者相同的运行状态，此外，服务消费者还具有启动命令接口，接力逻辑主控单元通过启动命令接口启动迁移后的服务消费者，并向服务消费者程序传入服务提供者的地址，服务消费者启动后，实现与服务平台端的服务提供者之间的交互过程。服务消费者程序需要按照上述约束提供标准化的启动、停止接口，并按照交班平台控制单元和接力控制单元提供的数据记录接口、数据加载接口实现运行状态数据的存储与加载，以及交班逻辑主控单元提供的问题上报接口上报交互故障信息，除此之外，对于服务消费者的处理业务逻辑无侵入。机载平台服务交互接力控制系统对服务提供者程序无影响，服务提供者按照接收到的服务消费者的命令进行响应处理，无需关注服务消费者的迁移过程，以及发起交互命令的服务消费者所处的平台位置。

在可选的实施例中，由交班控制单元和接力控制单元自动完成服务消费者程序的迁移，并实现服务消费者程序在接力平台端的重新部署，服务消费者程序自身无需关注迁移过程。在交班平台端，服务消费者在运行的过程中，周期性的向交班逻辑主控单元上报交互故障信息，交班逻辑主控单元同时结合从通信链路状态评估单元获取的通信链路质量信息和从平台意图分析单元获取的飞行轨迹预判信息，判断是否需要进行服务消费者程序迁移，当服务消费者上报的交互故障信息超过限定阈值，或者通信链路质量不佳以及飞行轨迹可能导致交班平台端和服务平台端的位置超出有效通信距离时，则触发服务消费者程序的自动迁移，如果需要进行迁移，则由交班逻辑主控单元依次调用接力平台申请单元向全局平台资源调度管理单元申请接力平台，调用程序主体迁移发送单元完成服务消费者程序可执行体的迁移，调用服务运行状态数据发送单元完成服务消费者运行状态数据的同步，调用服务接力命令发送控制单元完成与接力平台端的接力命令交互，并由接力平台端的接力控制单元实现迁移服务消费者程序的在接力平台端的加载部署、运行及对服务提供者的接力交互控制。服务消费者程序在运行过程中无需关注具体的迁移过程，整体过程由交班控制单元、接力控制单元和平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元自动完成。

在可选的实施例中，对于需要在机载高动态复杂运行场景中需要进行动态接力的平台端部署交班控制单元，在能够进行服务消费者接力运行的平台端部署接力控制单元，在一个计算能力较强的机载平台部署全局平台资源调度管理单元。对于运行服务消费者程序的节点，同时在交班控制单元中的程序可执行体仓库中存储服务消费者程序可执行体。由交班控制单元、接力控制单元、平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元构成的机载平台服务交互接力控制系统可以作为服务交互机制的附加组件，通过分析服务消费者上报的交互故障信息，并结合运行场景信息，实现服务消费者的在多个平台之间的多次动态迁移及跳转，达到服务消费者程序对服务提供者有效接力控制的目的，从而提升面向服务架构的服务交互机制对于机载平台高动态等复杂运行场景的适应能力。

参阅图2。在可选的实施例中，机载平台服务交互接力控制系统包含：具有交班控制单元和探测服务消费者的机载平台A，具有接力控制单元的机载平台B、机载平台C,具有探测服务提供者的机载平台D，具有全局平台资源调度管理单元的机载平台F，其中全局平台资源调度管理单元和各平台上的交班控制单元、接力控制单元构成了机载平台服务交互接力控制系统，交班控制单元所在平台上的服务消费者通过机载平台服务交互接力控制系统实现动态迁移，以及对服务提供者的接替控制。如果机载平台上具有服务消费者，则需要在该平台上部署交班控制单元；如果机载平台上能够实现服务消费者的接力运行，则在该平台上部署接力控制单元。各平台上的交班控制单元和接力控制单元都与全局平台资源调度管理单元连接。

机载平台A上的探测服务消费者绑定到机载平台D上的探测服务提供者，对其提供的服务进行交互调用。探测服务消费者将交互过程中的故障信息实时上报给交班控制单元，交班控制单元也通过内置的通信链路状态评估单元对机载平台A和机载平台D之间的通信链路进行评估，平台意图分析单元对机载平台A和机载平台D的各自运行意图进行分析，如果交互过程故障超过限定阈值、通信链路不佳或者飞行轨迹可能会导致通信中断时，则触发机载平台A上的探测服务消费者进行迁移。

机载平台B和机载平台C上的接力控制单元周期性的向机载平台F中的全局平台资源调度管理单元上报自身平台的状态及资源信息，全局平台资源调度管理单元记录了系统中能够进行服务接力的平台的全局运行状态信息。

当机载平台A上的交班控制单元检测到需要触发探测服务消费者进行迁移时，首先向机载平台F中的全局平台资源调度管理单元申请接力平台，全局平台资源调度管理单元根据目前系统中所有接力平台，即机载平台B和机载平台C的运行状态信息、资源使用情况，探测服务消费者对资源的需求信息、以及当前探测服务提供者所在的机载平台D的位置信息，为机载平台A上的探测服务消费者分配接力平台，并向机载平台A上的交班控制单元返回接力平台信息，假设为机载平台B，接下来将在机载平台A和机载平台B之间实现探测服务消费者程序的动态迁移运行，以及对机载平台D上的探测服务提供者的接力交互控制。

机载平A上的交班控制单元接收到机载平台F上的全局平台资源调度管理单元返回的接力平台B的信息后，开始执行探测服务消费者的迁移过程。首先机载平台A上的交班控制单元与机载平台B上的接力控制单元进行探测服务消费者程序可执行体的迁移过程，如果机载平台B中的程序可执行体仓库中包含了探测服务消费者可执行体，则直接加载该可执行体，否则进行可执行程序迁移；然后，机载平台A上的交班控制单元将内部记录的探测服务消费者的服务运行状态数据同步到机载平台B的接力控制单元内部，并实现接力控制命令的交互，从而在机载平台B上运行一个新的探测服务消费者副本，并获取对机载平台D上的探测服务提供者的接力控制权，而机载平台A上的探测服务消费者程序释放对机载平台D上的探测服务提供者控制权，从而实现探测服务消费者由机载平台A到机载平台B的动态迁移，并实现对机载平台D上的探测服务提供者的接力交互控制。

机载平台A上的探测服务消费者对迁移过程无感知，当出现交互故障过多、通信链路不佳或者平台的运动轨迹可能导致超出有效通信范围时，由机载平台服务交互接力控制系统自动进行接力平台选择，以及程序可执行体的迁移、交互命令的协同。在实现探测服务消费者迁移的过程中，机载平台D上的探测服务提供者对此过程无感知，自动响应来自平台A，以及迁移后的机载平台B上的探测服务消费者程序的交互调用。因此，通过机载平台服务交互接力控制系统可以在高动态的运行环境下，通过服务消费者在不同的机载平台之间的动态跳转，实现对特殊或关键的服务提供者的动态接力控制，从而提升了面向服务架构的服务交互机制对于高动态、大范围运动场景的支撑能力。

参阅图3。交班平台端的交班控制单元触发服务交班的处理流程如下：

T1：交班控制单元内的交班逻辑主控单元获取服务消费者上报的交互故障信息，完后转至 T4；

T2：交班控制单元内的交班控制单元实时评估服务消费者所在的交班平台端与服务提供者所在的服务平台端之间的通信链路质量，完后转至T5；

T3：交班控制单元内的交班控制单元周期性的预测服务消费者所在的交班平台端与服务提供者所在的服务平台端的飞行运动轨迹，完后转至T6；

T4：交班控制单元内的交班逻辑主控单元判断服务消费者上报的交互故障信息数量是否超过限定阈值，否则转至T1继续获取交互故障信息，是则转至T7触发执行服务消费者迁移处理逻辑流程；

T5：交班控制单元内的交班逻辑主控单元判断通信链路质量是否不佳，否则转至T2继续评估通信链路质量，是则转至T7触发执行服务消费者迁移处理逻辑流程；

T6：交班控制单元内的交班逻辑主控单元判断交班平台端和服务平台端的飞行运动轨迹是否会导致超出通信范围，否则转至T3继续进行飞行轨迹预测，是则转至T7触发执行服务消费者迁移处理逻辑流程；

T7：交班控制单元内的交班逻辑主控单元触发进行服务消费者迁移，从而实现对服务提供者的接力交互控制。

参阅图4。服务交互接力控制的处理流程如下：

S1：交班控制单元内部的交班逻辑主控单元通过接力平台申请单元向平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元发起接力平台申请；

S2：全局平台资源调度管理单元根据系统中所有接力平台端上报的资源运行状态、服务提供者所在平台的位置、服务消费者的资源需求等信息，判断是否存在满足要求的接力平台端，如果不存在则结束，服务消费者迁移失败，存在则继续；

S3：全局平台资源调度管理单元为交班平台端的服务消费者程序分配接力平台，并将接力平台信息返给交班控制单元内的接力平台申请单元；

S4：交班控制单元内的程序主体迁移发送单元与接力控制单元内的程序主体迁移接收控制单元实现服务消费者程序可执行体从交班平台端到接力平台端的迁移；

S5：交班控制单元内的服务运行状态数据发送单元与接力控制单元内的服务运行状态数据接收单元实现服务消费者程序运行状态数据从交班平台端到接力平台端的同步；

S6：接力控制单元内的状态数据转换及处理单元将接收到的同步数据进行处理及转换后存入状态数据临时记录单元内部；

S7：接力平台端的接力逻辑主控单元启动接力部署后的服务消费者程序，服务消费者从接力控制单元内部的状态数据临时记录单元读取运行状态数据并开始运行；

S8：交班控制单元内的服务接力命令发送控制单元和接力控制单元内的服务接力命令接收控制单元进行交接班命令交互，实现接力平台端的服务消费者对服务平台端的服务提供者的控制，交班平台端的服务消费者停止运行，从而最终完成服务消费者程序的迁移，以及对服务提供者的接力交互控制。

本发明尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种机载平台服务交互接力控制系统，应用于航空机载平台，包括：设置在交班平台端的服务消费者和完成服务消费者交班控制功能的交班控制单元，设置在接力平台端的服务消费者和实现服务消费者接力控制功能的接力控制单元，与上述交班控制单元和接力控制单元进行通信，管理全局所有接力平台端的资源运行状态的平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元，以及为交班平台端和接力平台端的服务消费者提供服务功能的服务平台端的服务提供者，其特征在于：交班控制单元根据自身所在平台的位置信息、服务消费者绑定的服务提供者所在平台的位置、通信链路状态、平台运行意图，以及服务消费者上报的故障信息，判断是否需要进行服务消费者迁移，当通信链路状态不佳时，交班控制单元内置的交班逻辑主控单元从通信链路状态评估单元获取通信链路质量，且判断服务消费者上报的交互故障信息数量是否超过限定阈值，若故障信息超过限定阈值，则触发执行服务消费者迁移处理逻辑流程，否则继续获取交互故障信息，和/或从平台意图分析单元获取飞行轨迹预判信息，若飞行轨迹导致交班平台端和服务平台端间的位置超出有效通信距离，则触发服务消费者程序自动迁移；交班控制单元内的接力平台申请单元向全局平台资源调度管理单元发送接力平台申请，全局平台资源调度管理单元根据控制系统中所有平台当前的空闲资源状态信息、平台位置信息、以及服务提供者所在的服务平台端的位置信息，判断是否存在满足需求的接力平台，是则为交班平台端的服务消费者分配新的接力运行平台，并向交班控制单元返回接力平台端地址信息；接力控制单元周期性的向全局平台资源调度管理单元发送平台运行状态信息，同时通过交班控制单元协同，实现交班平台端的服务消费者程序的迁移，在接力平台端部署相同的服务消费者，并进行服务消费者程序运行状态数据同步和服务运行状态数据的处理及转换，启动接力平台端的消费者程序，进行服务接力命令协同，由接力平台端的服务消费者接管对服务提供者的控制权，交班平台端的服务消费者停止运行，完成服务消费者程序的迁移，以及对服务提供者的接力交互控制，从而实现服务消费者程序从交班平台端到接力平台端的接力运行。

2.如权利要求1所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：接力控制单元周期性的向全局平台资源调度管理单元上报平台当前的资源运行状态；全局平台资源调度管理单元接收来自交班控制单元内的接力平台申请单元提交的接力申请信息，根据交班平台端位置、服务消费者程序的资源需求信息、服务提供者所在服务平台端的位置信息、以及目前系统中所有的接力平台端的位置和物理资源状态信息进行接力平台分配，判断是否存在满足位置和服务消费者所需资源开销需求的接力平台，如果存在则确定为服务消费者的接力平台，并通过接力平台端的平台运行状态管理单元锁定资源，同时向交班平台端的接力平台申请单元返回分配的接力平台端地址信息；如果不存在则向交班平台端的接力平台申请单元返回失败信息，即当前不存在满足需求的接力平台。

3.如权利要求1所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：交班平台端包括：与平台资源管控端的全局平台资源调度管理单元相连的交班控制单元、与交班控制单元内的交班逻辑主控单元和服务状态记录单元相连的服务消费者；交班控制单元包含围绕交班逻辑主控单元连接的接力平台申请单元、通信链路状态评估单元、平台意图分析单元、服务接力命令发送控制单元，连接程序可执行体仓库的程序主体迁移发送单元、以及连接服务运行状态数据发送单元的服务状态记录单元；服务消费者程序的迁移由其所在平台的交班控制单元发起；交班逻辑主控单元调用接力平台申请单元，向全局平台资源调度管理单元申请接力平台，寻找可以进行服务消费者接力部署运行的平台，如果全局平台资源调度管理单元返回失败，则周期性的进行申请，当超过最大申请次数时，则由于不存在有效的服务消费者接力运行平台，从而导致触发迁移失败，否则根据全局平台资源调度管理单元返回的接力平台端地址信息，进行服务消费者迁移；通信链路状态评估单元对服务消费者所在的交班平台与服务提供者所在的服务平台端之间的链路状态进行评估，平台意图分析单元分析服务消费者所在的交班平台端与服务提供者所在的服务提供端的运行轨迹；交班逻辑主控单元调用程序主体迁移发送单元，从程序可执行体仓库中，读取对应于需要进行迁移的服务消费者程序的可执行体，并将可执行体发送到接力控制单元内部的程序主体迁移接收单元，从而完成服务消费者可执行体的迁移；服务状态记录单元实时记录交班平台端的服务消费者的运行状态数据，其所有状态信息均存储在服务状态记录单元内部；交班逻辑主控单元通过调用服务接力命令发送控制单元实现与接力平台端对于服务消费者交班控制命令的交互，以及服务消费者对于服务提供者控制权的交接，最后由接力平台端运行的服务消费者程序实现对服务提供者的控制，并由交班逻辑主控单元控制交班平台端的服务消费者释放对服务提供者的控制权，并停止服务消费者程序的运行。

4.如权利要求1所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：服务平台端包括：与交班平台端的服务消费者、接力平台端的服务消费者进行通信的服务提供者，在实现服务消费者动态迁移之前，服务提供者为交班平台端的服务消费者提供具体服务功能，当触发交班平台端的服务消费者迁移后，交班平台端内的服务消费者释放对服务平台端的服务提供者的控制权，由接力平台端的服务消费者接受对服务平台端的服务提供者的控制权，服务平台端内的服务提供者为接力平台端的服务消费者提供服务功能；在交班平台端，服务消费者程序通过交班控制单元提供的数据记录接口将运行状态数据存储到服务状态记录单元，并通过调用交班逻辑主控单元提供的问题上报接口，向交班逻辑主控单元上报交互故障信息；在接力平台端，服务消费者程序按照接力控制单元提供的数据加载接口读取状态数据临时记录单元内的数据，从而具备与交班平台端的服务消费者相同的运行状态。

5.如权利要求3所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：服务消费者周期性的将与服务平台端的服务提供者交互过程中的故障信息上报给交班逻辑主控单元；交班逻辑主控单元周期性的调用通信链路状态评估单元获取交班平台端与服务平台端之间的通信链路状态，并调用平台意图分析单元获取交班平台端与服务平台端的飞行运行轨迹。

6.如权利要求3所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：程序可执行体仓库中存储交班平台端需要进行迁移的服务消费者程序的可执行体；交班逻辑主控单元调用服务运行状态数据发送单元读取存储在服务状态记录单元内部的服务消费者的运行状态数据，并将数据发送到所分配的接力平台端的接力控制单元内部的服务运行状态数据接收单元，从而完成服务消费者运行状态数据的迁移。

7.如权利要求1所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：接力控制单元包括：与全局平台资源调度管理单元进行通信的平台运行状态管理单元，连接交班平台端的程序主体迁移发送单元，并与程序可执行体仓库、服务消费者和接力逻辑主控单元进行通信的程序主体迁移接收单元，与接力逻辑主控单元以及交班平台端的服务接力命令发送控制单元进行通信的服务接力命令接收控制单元，与接力逻辑主控单元以及交班平台端的服务运行状态数据发送单元进行通信的服务运行状态数据接收单元，连接在服务运行状态数据接收单元与状态数据临时记录单元之间，同时与接力逻辑主控单元进行通信的状态数据转换及处理单元，以及与接力逻辑主控单元进行通信的通信链路建立单元；程序主体迁移接收单元接收来自交班平台端的程序主体迁移发送单元发送来的需要进行迁移的服务消费者程序可执行体，并根据从平台运行状态管理单元获取所分配的资源实现服务消费者程序的重新部署，同时将服务消费者程序可执行体存储到程序可执行体仓库中，供服务消费者程序的多次接力迁移使用，在完成服务消费者可执行体的接收后，程序主体迁移接收单元向接力逻辑主控单元发送完成命令；在接收到完成命令后，接力逻辑主控单元调用服务接力命令接收控制单元，获取服务接力命令发送控制单元发送的服务提供者的位置信息，然后调用通信链路建立单元建立接力平台端与服务提供者所在的服务平台端的通信链路，向重新部署的服务消费者发送启动命令，启动迁移后的服务消费者程序，服务消费者程序从数据状态临时记录单元内部加载数据，实现与交班平台端的服务消费者相同的运行状态并启动运行。

8.如权利要求1所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：在交班平台端，服务消费者程序通过交班控制单元提供的数据记录接口将运行状态数据存储到服务状态记录单元，并通过调用交班逻辑主控单元提供的问题上报接口，向交班逻辑主控单元上报交互故障信息，此外，服务消费者具有停止命令接口，交班逻辑主控单元通过停止命令接口停止交班平台端服务消费者程序的运行；在接力平台端，服务消费者程序按照接力控制单元提供的数据加载接口读取状态数据临时记录单元内的数据，从而具备与交班平台端的服务消费者相同的运行状态，此外，服务消费者还具有启动命令接口，接力逻辑主控单元通过启动命令接口启动迁移后的服务消费者，并向服务消费者程序传入服务提供者的地址，服务消费者启动后，实现与服务平台端的服务提供者之间的交互过程。

9.如权利要求1所述的机载平台服务交互接力控制系统，其特征在于：对于需要在机载高动态复杂运行场景中需要进行动态接力的平台端部署交班控制单元，在能够进行服务消费者接力运行的平台端部署接力控制单元，在一个机载平台部署全局平台资源调度管理单元；对于运行服务消费者程序的节点，同时在交班控制单元中的程序可执行体仓库中存储服务消费者程序可执行体。

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