CN110769063B - 智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统 - Google Patents

智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，包括：公有云模块；客户端应用模块；其中，公有云模块包括：通信连接管理模块、云‑客户端应用数据交互模块和仿真测试流程模块。本发明的客户端连接状态管理系统，提出了一种客户端与基于公有云模块的高精度地图管理系统的安全通信握手、互连访问解决方案，实现了多客户端与Restful短连接网关、WebSocket长连接网关的接入支持与连接对象管理机制。系统管理员通过连接对象管理界面，可轻松监控和管理当前VR客户端有多少、有哪些，为后续支持高并发虚拟仿真测试，提供了技术实现基础。

Description

智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统
技术领域
本发明涉及电子信息处理技术领域，特别是涉及一种智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统。
背景技术
随着互联网技术的高度发展，智能化技术的应用越来越普遍。在汽车领模块，“智能汽车”和“模拟仿真系统”的概念已经被大家熟知，但是，至今没有一套连接状态系统，可以拥有好的性能以足够满足数据量大、数据复杂的“智能汽车”和“模拟仿真”技术模块的连接管理需求。现有技术中的智能驾驶模拟仿真系统软件产品不能支撑“智能汽车”和“互联网汽车”技术，缺乏海量场景库的支持，无法存储和使用海量场景数据，无法支持高并发模拟仿真测试。并且，当VR客户端连接到服务器后，虽然有认证鉴权机制，但每个测试用例只对应一个VR客户端，这样测试后生成的测试报告数据不够客观，精确性也不够。而且系统管理员也无法监管当前有多少、有哪些VR客户端正在连接后台服务。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种客户端连接状态管理系统，提出了一种客户端与基于公有云模块的高精度地图管理系统的安全通信握手、互连访问解决方案，实现了多客户端与Restful短连接网关、WebSocket长连接网关的接入支持与连接对象管理机制。系统管理员通过连接对象管理界面，可轻松监控和管理当前VR客户端有多少、有哪些。
特别地，本发明提供了一种智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，包括：
公有云模块，用于实现地图数据文件的编解码以及对应地图数据的操作计算，并将结果通知给客户端应用模块；
客户端应用模块，用于对所述公有云模块的数据进行实时展示、监控并提供可视化界面；
其中，所述公有云模块包括：
通信连接管理模块，用于所述客户端连接状态管理系统缓存中的数据，通过仿真测试流程模块的输入，对数据进行处理，并将处理结果反馈给云-客户端应用数据交互模块；
所述云-客户端应用数据交互模块，用于与所述客户端应用模块进行数据交互，以及对仿真测试流程模块的功能进行调用，并通过授权机制，将数据发送给所述客户端应用模块；
所述仿真测试流程模块，用于管理测试流程实例的生命周期，以及对所述测试流程实例的执行过程进行全程监控和对虚拟车辆进行实时状态监控。
进一步地，所述通信连接管理模块包括：
长连接对象管理模块，用于对用户连接的请求进行审核，并将审核完成的数据写入连接对象缓存模块；
所述连接对象热缓存模块，用于存储用户的状态，地址、特征的相关数据。
进一步地，所述云-客户端应用数据交互模块包括：
长连接授权模块，用于验证使用长连接接入系统的用户是否符合使用该系统权限；
短连接授权模块，用于验证使用短连接接入系统的用户是否符合使用该系统权限；
业务应用MySQL数据库模块，用于存放用户数据，包括接入账号，密码，系统的权限；
WebSocket API Gateway模块，用于控制通过长连接的请求并进行管理分配；
Restful API Gateway模块，用于控制通过短连接的请求并进行管理分配；
S3静态网页脚本，用于存放web浏览页面的数据源码，以供用户访问；
Cognito模块，用于对连接入系统的手机端系统进行权限认证。
进一步地，所述仿真测试流程模块包括：
测试流程实例管理服务模块，用于管理测试流程实例的生命周期；
测试流程监控服务模块，用于对测试流程实例的执行过程进行监控以及对虚拟车辆进行实时状态监控。
进一步地，所述客户端应用模块采用电视大屏端模块、智能手机端模块、PC端模块和浏览器web端模块中的一种或多种。
进一步地，所述公有云模块和所述客户端应用模块之间采用GPB作为通信协议。
进一步地，所述客户端应用模块与所述云-客户端应用数据交互模块采用WebSocket长连接方式和/或HttpRestful短连接方式交互。
本发明的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，提出了一种客户端与基于公有云模块的高精度地图管理系统的安全通信握手、互连访问解决方案，实现了多客户端与Restful短连接网关、WebSocket长连接网关的接入支持与连接对象管理机制。系统管理员通过连接对象管理界面，可轻松监控和管理当前VR客户端有多少、有哪些，为后续支持高并发虚拟仿真测试，提供了技术实现基础。
该智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统在设计上，可以同时启动对应一个场景用例的多个测试流程实例，然后每个VR客户端可以连接不同的测试流程实例，这样测试后每个VR客户端生成的测试数据报告结果可能不同，再进行对比分析和综合评价，更具有客观性和精确性。另外，同一个VR客户端也可以同时连接多个测试流程实例，其目的是对于多个测试流程实例的并行，进行实时监控和过程可视。最后，同一个测试流程实例，也可以被多个VR客户端同时连接，其目的是每个VR终端用户可以方便的进行自己的虚拟仿真测试和效果评价，具有很好的用户体验。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明实施例的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统的工作原理图。
附图标记：
客户端连接状态管理系统100；
通信连接管理模块10；长连接对象管理模块11；连接对象热缓存模块12；
云-客户端应用数据交互模块20；长连接授权模块21；短连接授权模块22；业务应用MySQL数据库模块23；WebSocket API Gateway模块24；Restful API Gateway模块25；S3静态网页脚本26；Cognito模块27；
仿真测试流程模块30；测试流程实例管理服务模块31；测试流程监控服务模块32；
客户端应用模块40。
具体实施方式
参见图1，本发明的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统100主要由公有云模块和客户端应用模块40组成，其中，公有云模块可以采用AWS公有云，公有云模块可以用于实现地图数据文件的编解码以及对应地图数据的操作计算，并将结果通知给客户端应用模块40。客户端应用模块40可以用于对公有云模块的数据进行实时展示、监控并提供可视化界面。
公有云模块主要由通信连接管理模块10、云-客户端应用数据交互模块20和仿真测试流程模块30组成，其中，通信连接管理模块10可以用于管理系统缓存中的数据，通过仿真测试流程模块30的输入，对数据进行处理，并将处理结果反馈给云-客户端应用数据交互模块20。云-客户端应用数据交互模块20可以用于与客户端应用模块40进行数据交互，以及对仿真测试流程模块30的功能进行调用，并通过授权机制，将数据发送给客户端应用模块40。仿真测试流程模块30可以用于管理测试流程实例的生命周期，以及对测试流程实例的执行过程进行全程监控和对虚拟车辆进行实时状态监控。仿真测试流程模块30主要由测试流程实例管理服务模块31和测试流程监控服务模块32组成，测试流程实例管理服务模块31，用于管理测试流程实例的生命周期(启动测试、暂停测试、停止测试等)。测试流程监控服务模块32可以用于对测试流程实例的执行过程进行监控以及对虚拟车辆进行实时状态监控(车辆行驶的各种状态数据显示和绘图)。
客户端应用模块40可以采用电视大屏端模块、智能手机端模块、PC端模块和浏览器web端模块中的一种或多种。也就是说，客户端应用模块40可以采用电视大屏VR应用、智能手机VR应用、PCVR应用和浏览器Web应用。公有云模块和客户端应用模块40之间采用GPB作为通信协议。通信协议采用GPB((Google Protocol Buffer))有如下优点：性能方面(数据体积小、序列化速度快、传输速度快)，使用方面(使用简单、维护成本低、向后兼容性好、加密性好)，使用范围方面(跨平台、跨语言、可扩展性好)。客户端应用模块40与云-客户端应用数据交互模块20采用WebSocket长连接方式和/或HttpRestful短连接方式交互。
具体来说，本发明的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统100，在做2D地图加载、显示、编辑、保存以及3D地图效果查看时，客户端应用模块40与公有云模块中的云-客户端应用数据交互模块20可以采用HttpRestful短连接方式交互。在执行测试用例的过程中，客户端应用模块40加载和渲染高精度地图数据，定期接收公有云模块下发的虚拟车辆环境感知、高精度定位和行为决策等数据，并实时更新渲染界面，客户端应用模块40与公有云模块(也称为云平台)采用WebSocket长连接方式交互。
客户端连接状态管理系统100可以启动同一个场景用例的多个测试实例Instance，让多个VR客户端同时通过WebSocket上线，每个VR客户端连接一个测试实例Instance，以实现高并发效果，这样高并发测试完成后，每个测试实例会生成一个测试统计分析报告，综合评价后更具有客观性和精确性。另外，同一个VR客户端也可以通过WebSocket同时连接多个不同场景用例的测试实例，即对多场景测试实例进行同时虚拟仿真可视化监控。
根据本发明的一个实施例，参见图1，通信连接管理模块10主要由长连接对象管理模块11和连接对象热缓存模块12组成，其中，长连接对象管理模块11可以用于对用户连接的请求进行审核，并将审核完成的数据写入连接对象缓存模块。连接对象热缓存模块12可以用于存储用户的状态，地址、特征的相关数据。
云-客户端应用数据交互模块20主要由长连接授权模块21、短连接授权模块22、业务应用MySQL数据库模块23、WebSocket API Gateway模块24、Restful API Gateway模块25、S3静态网页脚本26和Cognito模块27组成。其中，长连接授权模块21可以用于验证使用长连接接入系统的用户是否符合使用该系统权限。短连接授权模块22可以用于验证使用短连接接入系统的用户是否符合使用该系统权限。业务应用MySQL数据库模块23可以用于存放用户数据，包括接入账号，密码，系统的权限。WebSocket API Gateway模块24可以用于控制通过长连接的请求并进行管理分配。Restful API Gateway模块25可以用于控制通过短连接的请求并进行管理分配。S3静态网页脚本26可以用于存放web浏览页面的数据源码，以供用户访问。Cognito模块27可以用于对连接入系统的手机端系统进行权限认证。
具体来说，参加图1，在本发明的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统100中，Web静态网页脚本文件存于该域的S3中，由客户端浏览器调用下载和渲染界面；
客户端登录认证鉴权，通过Amazon Cognito(Cognito模块27)来实现，AmazonCognito提供用户池和身份池，用户池为应用程序提供注册和登录选项的用户目录，身份池提供AWS凭证以向用户授予对其他AWS服务的访问权限。
客户端-云短连接身份认证通道是：客户端-Restful API Gateway-短连接授权方Lambda-MySQL DB。Lambda授权方(短连接授权模块22)是一种API Gateway功能，该功能使用Lambda函数来控制对API的访问。当客户端向服务端的API方法之一发出请求时，APIGateway将调用该Lambda授权方，从而采用有效策略作为输出。
提供使用基于请求参数的Lambda授权方和自定义的业务应用MySQL数据库(业务应用MySQL数据库模块23)来完成用户的身份认证检查，并在授权方设备中开启缓存策略，用户访问Rest网关的剩余生存时间是1小时。如果用户访问Rest网关超过时长上限，需要用户重新登录系统。
客户端-云长连接身份认证通道是：客户端-WebSocket API Gateway-长连接授权方Lambda-MySQL DB。用户访问WebSocket网关的剩余生存时间可以是2小时。如果用户访问WebSocket网关超过时长上限，需要用户重新登录系统。
VR客户端首次与WebSocket网关建立长连接时，需要携带用户ID、密码一旦授权方认证用户身份通过，将数据写入通信连接管理模块10的连接对象热缓存模块12，仿真测试流程模块30的后续测试流程实例运行后，周期性地向连接的VR客户端推送数据。当VR客户端与WebSocket网关断开长连接后，将调用一个集成请求的长连接对象管理Lambda(长连接对象管理模块11)来清理连接对象热缓存模块12中的相关数据记录。
通信连接管理模块10包括长连接对象管理Lambda(长连接对象管理模块11)和连接对象热缓存Redis(连接对象热缓存模块12)组成。客户端与WebSocket网关建立长连接握手后，Lambda长连接授权方会把测试流程数据写入缓存中。然后Web管理客户端就可以通过长连接对象管理Lambda查询连接对象热缓存Redis数据记录，并显示所有在线的客户端。最后当VR客户端与WebSocket网关断开连接时，通过长连接对象管理Lambda来清理连接缓存中的数据记录。
通过以上方案，所有客户端通过与AWS公有云的Restful网关建立短连接实现登录功能。当客户端是Web应用时，用户通过浏览器访问存储静态网页脚本Amazon S3(S3静态网页脚本26)，然后浏览器来渲染界面。当客户端应用模块40为终端客户机(包括电视大屏、智能移动终端、PC机)，首先渲染GUI界面，然后调用AWS的Cognito进行系统级鉴权。当客户端应用模块40为VR终端时，AWS的Cognito将返回访问令牌。VR应用客户端发送登录认证请求给Restful API Gateway，进行业务级登录认证时，将Token作为一个重要参数，同时携带用户账号信息。而Web浏览器客户端直接发送用户账号给Restful API Gateway，同时调用短连接授权方函数。
短连接授权方函数会根据获取到的参数信息，查询业务应用数据库MySQL(业务应用MySQL DB模块)，得到返回的用户信息查询结果集对用户身份进行有效性检查。将结果返回给Restful API Gateway，最后反馈给客户端。客户端根据身份认证的判断结果做处理，当身份不合法时重新定向到登录界面；当身份合法时，进入主界面。
客户端与WebSocket API Gateway建立长连接，需要首先进行用户身份登录认证，当身份合法时，进入主界面。当客户端与云平台建立长连接成功后，客户端用户发送获取测试流程实例列表请求给WebSocket API Gateway，同时请求给测试流程实例管理服务模块31，将得到返回的测试流程实例查询结果集，最终返回给客户端。客户端渲染GUI界面并显示查询数据列表。
VR客户端主动与WebSocket网关断开长连接，会关闭本地Socket长连接并通知WebSocket API Gateway,并触发断开连接事件。通过调用长连接对象管理函数(长连接对象管理Lambda)，从连接对象热缓存Redis(连接对象热缓存模块12)中删除相应的数据。
客户端Web应用断开VR客户端实现断开长连接，客户端Web应用发送查询VR客户端在线连接列表请求给Restful API Gateway调用长连接对象管理函数。通过查询连接对象热缓存Redis中的所有记录得到返回的查询结果集后将查询结果集返回给Restful APIGateway，最终将查询结果集响应给客户端Web应用。客户端Web应用渲染GUI界面并显示查询结果列表。客户端Web应用，发送切断动作请求给Restful API Gateway，Rest APIGateway调用长连接对象管理函数断开长连接。
客户端Web应用停止测试流程实现断开长连接，客户端Web应用发送相应请求给Restful API Gateway，Restful API Gateway转发“停止测试流程实例”事件给测试流程实例管理服务模块31用于停止该测试流程实例。然后调用长连接对象管理函数，在连接对象热缓存Redis中，查询对应的信息将结果返回，长连接对象管理函数，到缓存中删除对应的记录并断开VR客户端长连接。
测试结束后将断开VR客户端的长连接，测试用例模块结束测试后调用长连接对象管理函数。
长连接对象管理函数，在缓存Redis查询到对应的信息并根据结果确定是否删除Redis中对应的记录，最终断开VR客户端的长连接。
总而言之，本发明的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统100，提出了一种客户端与基于公有云模块的高精度地图管理系统的安全通信握手、互连访问解决方案，实现了多客户端与Restful短连接网关、WebSocket长连接网关的接入支持与连接对象管理机制。系统管理员通过连接对象管理界面，可轻松监控和管理当前VR客户端有多少、有哪些，为后续支持高并发虚拟仿真测试，提供了技术实现基础。
该智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统100在设计上，可以同时启动对应一个场景用例的多个测试流程实例，然后每个VR客户端可以连接不同的测试流程实例，这样测试后每个VR客户端生成的测试数据报告结果可能不同，再进行对比分析和综合评价，更具有客观性和精确性。另外，同一个VR客户端也可以同时连接多个测试流程实例，其目的是对于多个测试流程实例的并行，进行实时监控和过程可视。最后，同一个测试流程实例，也可以被多个VR客户端同时连接，其目的是每个VR终端用户可以方便的进行自己的虚拟仿真测试和效果评价，具有很好的用户体验。
需要说明的是，上述的各个模块所使用的硬件环境都是独立的。在物理上，是否使用了同一个硬件环境，对用户来讲是透明的，这也是云计算环境的一个特点。即，上述各个模块可以是设置在一个硬件设备上的软件功能模块，也可以设置在不同的硬件设备上。在使用时，系统管理员首先通过web后台管理界面对已经注册登记的用户进行配置，客户终端只要通过认证鉴权和安全握手验证，即可和云平台交互。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，包括：公有云模块，用于实现地图数据文件的编解码以及对应地图数据的操作计算，并将结果通知给客户端应用模块；客户端应用模块，用于对所述公有云模块的数据进行实时展示、监控并提供可视化界面；其特征在于，所述公有云模块包括：
通信连接管理模块，用于所述客户端连接状态管理系统缓存中的数据，通过仿真测试流程模块的输入，对数据进行处理，并将处理结果反馈给云-客户端应用数据交互模块；
所述仿真测试流程模块，用于管理系统缓存中的数据，以及对测试流程实例的执行过程进行全程监控和对虚拟车辆进行实时状态监控；
所述云-客户端应用数据交互模块，用于与所述客户端应用模块进行数据交互，以及对仿真测试流程模块的功能进行调用，并通过授权机制，将数据发送给所述客户端应用模块，所述云-客户端应用数据交互模块包括：
WebSocket API Gateway模块，用于控制通过长连接的请求并进行管理分配；
Restful API Gateway模块，用于控制通过短连接的请求并进行管理分配；
S3静态网页脚本，用于存放web浏览页面的数据源码，以供用户访问；
Cognito模块，用于对连接入系统的手机端系统进行权限认证。
2.根据权利要求1所述的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，其特征在于，所述通信连接管理模块包括：
长连接对象管理模块，用于对用户连接的请求进行审核，并将审核完成的数据写入连接对象热缓存模块；
所述连接对象热缓存模块，用于存储用户的状态，地址、特征的相关数据。
3.根据权利要求1所述的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，其特征在于，所述云-客户端应用数据交互模块包括：
长连接授权模块，用于验证使用长连接接入系统的用户是否符合使用该系统的权限；
短连接授权模块，用于验证使用短连接接入系统的用户是否符合使用该系统的权限；
业务应用MySQL数据库模块，用于存放用户数据，包括接入账号，密码，系统的权限。
4.根据权利要求1所述的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，其特征在于，所述仿真测试流程模块包括：
测试流程实例管理服务模块，用于管理测试流程实例的生命周期；
测试流程监控服务模块，用于对测试流程实例的执行过程进行监控以及对虚拟车辆进行实时状态监控。
5.根据权利要求1所述的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，其特征在于，
所述客户端应用模块采用电视大屏端模块、智能手机端模块、PC端模块和浏览器web端模块中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，其特征在于，
所述公有云模块和所述客户端应用模块之间采用GPB作为通信协议。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的智能驾驶虚拟仿真云平台的客户端连接状态管理系统，其特征在于，
所述客户端应用模块与所述云-客户端应用数据交互模块采用WebSocket长连接方式和/或HttpRestful短连接方式交互。
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