CN115049356B - 一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法 - Google Patents

一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于大型设备协同处理技术领域，具体涉及一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法。该方法通过建立包含操作对象、操作步骤、操作人员以及所有权序列、状态与有效时间戳等元素信息的协同操作模型和所有权信息模型，基于不同操作人员的权限等级以及时间戳信息，使不同对象及其属性的所有权通过分级获取和自主释放在多个操作人员之间进行动态分配；当所有权分级获取和自主释放机制失效时，根据系统运行进程的时间戳信息，在每项操作结束后与下一项操作开始前的指定时刻，进行有效的所有权强制释放和分级获取，确保能够及时获取所需的对象及其属性所有权，并对数据信息访问、操作和状态更新进行有效的并发冲突控制。

Description

一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲 突控制方法
技术领域
本发明属于大型设备协同处理技术领域，具体涉及一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法。
背景技术
对于大型复杂装备的协同式虚拟维修训练过程，通常需要多个维修人员或技术部门的协同操作和并发处理，由于维修对象(故障零部件)、维修工具、维修资源(备件、设施等)具有唯一性和独占性，从而导致在开发的大型复杂装备协同式虚拟维修训练系统中，其相应仿真模型及数据信息在并发访问、操作和更新过程中出现冲突和不一致性。为此，需要采用一种可靠、有效的方法对该类协同操作过程中的并发冲突进行及时处理。
与本专利相近的实现方案主要有：1)基于令牌传递的并发冲突控制方法、2)基于权限的并发冲突控制方法、3)基于时间戳机制的并发冲突控制方法和4)基于“多种权限+时间戳”的并发冲突复合控制方法。
对于1)基于令牌传递的并发冲突控制而言，它是最基本的也是通用的实现方法，大多数并发冲突控制过程都涉及到令牌(对象及其属性的所有权)在不同操作人员之间的传递。然而，单一使用该方法时，无法有效地解决协同操作过程中的并发冲突问题，必须配合运用其他的技术手段。
对于2)基于权限的并发冲突控制方法而言，通常根据协同配合规范要求和操作人员技能水平，将其权限按照优先级从低到高依次划分，并在系统各参与角色创建之初，赋予不同角色相应的权限等级，系统根据各操作人员的优先级进行并发操作的控制。当两名以上不同权限操作人员发生并发操作时，系统自动判定各操作人员的优先级，并找出优先级最高者赋予其操作的权限，而其余操作人员的操作请求则被驳回，等操作结束后方可继续提出操作申请。在操作过程中，当有更高权限的操作人员提出操作申请，则当前操作人员操作停止，失去对物体的控制权，获得控制权的操作人员可选择继续当前的操作或使对象状态恢复至上一操作前后再进行操作。然而，如果系统判定出优先级最高者不止一个，以上的方法就不能完成冲突消解，需要进一步采取“时间戳”机制实现并发冲突控制。
对于3)基于时间戳机制的并发冲突控制方法而言，其核心思想就是当优先级相同的操作人员产生并发操作时，系统将根据时间戳机制判定由谁进行操作。具体实现方式为：系统从第一个操作人员进入时开始计时，给每个操作人员申请一个时间戳标记信息，用于记录操作人员的所有权申请时刻，直到最后一个操作人员退出计时结束。当同一优先级的操作人员操作同一对象时，系统根据时间戳的大小来判定赋予谁相应的操作权限，一般由时间戳小的操作人员来执行操作。如果优先级相同且时间戳在允许范围内(考虑到网络传输有延时)相等，系统随机赋予某一操作人员获取所申请的操作权限，其余操作人员则处于操作等待状态或进行其他操作。
对于4)基于“多种权限+时间戳”的并发冲突复合控制方法而言，其主体的实现思路为：当操作人员执行某一项操作动作时，系统首先判断当前是否存在并发操作请求，没有则执行当前操作动作；如果有则利用基于权限的控制方法，选出具有最高优先级的操作人员。如果具有最高优先级的操作人员只有一名，则使其获得所申请的对象所有权；若存在多名，则说明并发冲突依然存在，系统继续利用基于时间戳机制的控制方法，选出发出所有权申请时间戳最小的操作人员。如果不存在多个最小时间戳相同者，则使其获得所申请的对象所有权；若仍存在多个最小时间戳相同者，系统随机赋予其中一名操作人员获取相应的所有权。
目前，基于权限分配的方法越来越广泛地被应用到各类协同式操作训练仿真系统的并发冲突控制中，但是在实际应用中也有多种不同的实现方式，主要包括：1)单一操作人员权限法；2)以操作人员权限法为基础，结合其他方法进行复合控制。此外，针对操作人员权限的分配时机，又可以将其划分为整项任务操作前的权限预先分配和任务操作过程中的权限随即分配；而针对操作人员权限的分配方式，又可以分为任务操作前的一次分配和任务操作过程中的动态分配。
但是现有的实现方案中，通常在某项操作任务开始前，系统会根据操作任务的具体需求和不同操作人员的技能水平将不同权限等级进行预先分配。当某项操作任务开始执行之后，直至整项任务结束，操作人员的权限等级将不再改变。当多个操作人员同时申请对同一对象进行操作时，系统将根据操作人员的权限等级情况，将对象所有权(即操作权)赋予具有最高权限等级的操作人员。待当前操作动作完成或整项操作任务结束后，由系统负责收回操作人员所拥有的对象所有权。所以，对于具有相同权限等级的多个操作人员的并发冲突，并不能够有效地做出及时处理，需要采用其他措施进行配合处理，也缺乏灵活性，不能在系统运行中进行实时的动态调整，容易导致系统运行的卡滞而引起操作任务的出错和失败。
发明内容
针对现有的协同操作方法对于具有相同权限等级的多个操作人员的并发冲突无法有效及时处理，不能进行实时动态调整，易造成系统运行卡滞引起操作任务出错的缺陷和问题，本发明提供一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，包括以下步骤：
步骤一、将复杂的操作过程按照操作任务集、操作任务、操作工序、操作工步和操作动作的层次化结构进行划分；
步骤二、选择操作对象Ai(1≤i≤a)进行协同操作；
步骤三、确定操作任务Mi及n个操作动作oij(1≤j≤n)；
步骤四、确定l个操作人员[s1，…，sl]及权限等级和任务分工；
步骤五、配置对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)；
步骤六、获取并解析当前操作对象aik的协同操作信息(1≤k≤r)，获取或配置操作人员sl的权限等级和具体操作信息，若承担对象aik的操作任务；则判断是否拥有aik或其他相关属性所有权；
(一)若拥有aik或其他相关属性所有权，判断对象aik或其他相关属性所有权是否冲突；
Ⅰ.若对象aik或其他相关属性所有权不冲突，
(Ⅰ)获取并更新对象aik或其他相关属性所有权起始获取时间戳信息，然后根据具体操作内容，单人或多人协同执行对象aik的操作任务；若对象aik的操作任务完成，则获取对象aik或其他相关属性所有权的自主释放时间戳信息，自主释放对象aik或其他相关属性所有权；
A、若所有权自主释放成功，则判断是否达到自主释放时间戳时刻；
a、若达到自主释放时间戳时刻，则判断是否达到强制释放时间戳时刻；达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成；
①若对象Ai的操作任务完成，则判断既定的多个操作任务是否全完成，全完成则结束协同操作并停止事件及消息处理，反之则选择下一操作任务为当前操作任务，i＝i+1，重新获取并解析当前操作对象aik的协同操作信息进入后续步骤；
②若对象Ai的操作任务未完成，则选取Ai中下一操作对象为当前操作对象(即选取k＝k+1)，循环进行步骤二至六；
b、若未达到自主释放时间戳时刻，则更新对象aik或其相关的属性所有权的自主释放时间戳信息；随后再判断是否达到强制释放时间戳时刻；达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成，进行步骤①和②；
B、若所有权自主释放不成功，则判断是否达到强制释放时间戳时刻，达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成，继续步骤①和②；
Ⅱ.若对象aik或其他相关属性所有权冲突，则协商获取对象aik或与自身操作相关的属性所有权，判断是否存在更高权限等级的申请者或协商者，
(a)若存在更高权限等级的申请者或协商者，则批准更高权限等级申请者或协商者的所有权请求，进行操作(Ⅰ)；
(b)若不存在更高权限等级的申请者或协商者，则判断是否存在相同权限等级的申请者或协商者；
(1)若存在相同权限等级的申请者或协商者，则对比多个申请者所有权获取请求发起时间戳信息，判断请求发起时间戳是否最早；
若发起时间戳最早则批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)，反之则拒绝当前申请者或协商者的相关所有权获取请求；
(2)若不存在相同权限等级的申请者或协商者，批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)；
(二)若未拥有aik或其他相关属性所有权，则请求获取对象aik或与自身操作相关的属性所有权，判断是否存在更高权限等级的申请者或协商者，
(a)若存在更高权限等级的申请者或协商者，批准更高权限等级申请者或协商者的所有权请求，进行操作(Ⅰ)；
(b)若不存在更高权限等级的申请者或协商者，是否存在相同等级权限的申请者或协商者；
(1)若存在相同权限等级的申请者或协商者，则对比多个申请者所有权获取请求发起时间戳信息，判断请求发起时间戳是否最早，最早则批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)，反之则拒绝当前申请者或协商者的相关所有权获取请求；
(2)若不存在相同权限等级的申请者或协商者，批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)。
上述的基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，所述对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)为：
上述的基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，对象Ai的协同操作过程信息模型的构建方法为：
(1)根据操作任务的层次化结构，对于任一操作任务Mi(1≤i≤a，a为该任务集中操作任务的总数)，将操作任务Mi表示为由n个操作动作oij(1≤j≤n)所组成的集合，
Mi＝[oi1,…,oij,…,oin]T(1≤j≤n) (1)
将操作任务Mi所对应的整体对象Ai表示为由r个操作对象aik(1≤k≤r)组成的集合，
Ai＝[ai1,…,aik,…,air]T(1≤k≤r) (2)
根据完成操作任务Mi所需的l个操作人员[s1，…，sl]T动态协作完成操作任务Mi中的n个操作动作，则将l个操作人员对应的权限等级表示为[sp1，…，spl]T，
(2)构建操作对象aik与所需操作动作序列及操作人员之间的协同操作模型COM(aik)，
式中：aik为操作对象；为操作对象所需的操作动作；sk为操作人员序列；spk为操作人员序列所对应的权限等级；
(3)不同操作人员在对任一操作对象aik进行操作时，获取aik全部或部分属性的所有权以便进行访问、修改和更新等操作，构建任一操作对象aik可建立其总体或所有属性的所有权集合，
式中：AOik为操作对象aik的属性所有权集合，kt为aik所有属性的总数量；
并根据AOik的使用状态建立操作对象aik的所有属性所有权的使用状态集合，
(4)对操作对象aik对应的操作动作序列 所对应的各对象属性所有权/>设置合理的时间戳信息，并在此基础上确定不同对象及其属性所有权的有效时间段，建立操作对象aik的所有属性所有权的时间戳信息集合，
式中：和/>分别表示对象属性所有权/>的起始获取时间、自主释放时间和强制释放时间，它们均是由事件时间戳或仿真时间戳与特定时间间隔组成；
(5)将操作对象aik总体或所有属性的所有权集合、操作对象aik的所有属性所有权的使用状态集合以及操作对象aik的所有属性所有权的时间戳信息集合进行联合建立操作对象aik的属性所有权信息模型AOIik；
(6)综合考虑各属性所有权与操作动作序列及其相应操作人员之间相互关系，结合协同操作模型COM(aik)和AOIik将AOIik中与执行同一操作动作相关的属性所有权根据所需操作人员的数量整合为相对独立的属性所有权组，将AOIik改进为其不同元素组的集合AOIGik，
式中，各元素均为相对独立的属性所有权信息向量组，也是属于AOIik的不同子集，但各属性所有权信息向量组的不同组成元素可根据具体操作动作需求而拥有相同的元素；各元素下标/>为所需操作动作对应的操作人员编号；
(7)将COM(aik)和AOIGik进行联合，得到aik协同操作过程中对象、动作、人员、所有权等要素相互关系的信息模型COIM(aik)；
(8)将aik协同操作过程中对象、动作、人员、所有权等要素相互关系的信息模型COIM(aik)与式(1)(2)联合得到对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)，
细化分解后即得到
本发明的有益效果：本发明在系统运行初始时刻或各项操作任务执行前，对各项操作任务进行层次化划分，将其划分为若干个操作工序，每个操作工序又划分为若干个操作工步，每个操作工步又划分为若干个操作步骤，并根据不同操作人员的技能水平进行任务分配；并建立不同操作步骤所对应被操作对象的所有权信息模型。在整个任务操作过程中，根据任务划分层级和协同操作需求，对各操作人员的权限等级进行随即动态分配，同时基于各自所拥有的权限等级以及发起所有权请求的时间戳信息，使不同对象及其属性的所有权能够通过分级获取和自主释放机制在多个操作人员之间进行动态分配；此外，根据系统运行进程的时间戳信息，当所有权分级获取和自主释放机制失效时，根据不同对象所有权的各自有效时间段，在每项操作结束后与下一项操作开始前的指定时刻，进行有效的所有权强制释放和分级获取。从而，确保多个操作人员能够及时获取所需的对象及其属性所有权，并对协同操作过程中的数据信息访问、操作和状态更新进行有效的并发冲突控制。通过操作人员对所拥有所有权的主动释放与系统的强制回收相结合，能够有效地提高所有权分配的时效性和可靠性，减少系统的数据信息通信量。
附图说明
图1为本发明操作任务层次化结构示意图。
图2为系统时间推进流程示意图。
图3为协同操作与事件及消息处理实现流程示意图。
具体实施方式
现有基于操作人员权限的并发冲突控制方法，通常在系统运行之前或者某项操作任务开始前，就会将各操作人员的权限等级进行预先设定和一次性分配，在整个任务操作过程中，各操作人员的权限等级也固定不变，从而会导致由于权限等级选择所引起的进程悬挂、时间消耗和操作迟滞等问题，大大降低了操作人员权限法的实际效果发挥，使得多个操作人员进行协同操作时的并发冲突无法得到及时有效地控制。针对现有方法所存在的缺点，本发明提出一种基于对象所有权动态分配和时效限制的协同操作并发冲突控制方法，其目的正是在对不同操作人员的操作任务进行划分的基础上，根据任务划分层级和协同操作需求，在整个任务操作过程中对各操作人员的权限等级进行随即动态分配。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明涉及的术语：
1)对象所有权(Object Ownership)：类似C++编程语言中的对象所有权概念。但此处侧重指实体对象及其附带属性的归属权，所有权具有唯一性和独占性，同一时刻，同一对象或其同一属性只能被一个所有者拥有，但其多个不同属性可以被多个所有者拥有。其主要活动过程包括：对象所有权请求、对象所有权请求获取、对象所有权请求转移、对象所有权请求使用、对象所有权请求释放。在实际应用研究中，也有研究者将所有权称为令牌。
2)时间戳(Timestamp)：一个能表述一份数据在某个特定时间之前已经存在的、完整的、可验证的数据，通常是一个字符序列，唯一地标识某一刻的时间。本发明中主要是指仿真过程中的时间序列标识，用于标记某事件发生的具体时刻。
3)并发冲突(Concurrent Conflict)：当多个操作人员节点同一时刻对同一对象或其同一属性进行并发访问、操作时，会因为所有权的唯一性和独占性，导致不同节点数据信息及状态更新时的不一致和冲突。
实施例1：本实施例提供一种协同操作过程信息模型COIM(Ai)，
该模型的构建过程如下：
对于一项操作任务的全过程而言，它是由多个操作工序按照一定的规范通过有机组合而成；不同操作工序又由相应的多个操作工步通过有序组合而成；每一个操作工步又是由单个或是多个具有不同内涵的操作动作组成。由此可见，操作动作是一项操作任务的基本组成单位，操作任务则确定了其所需要进行和完成的全部操作动作。为了能够有效地控制协同操作过程中多个人员的并发冲突，实现多个操作人员之间的有序协同配合，本实施例提供一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，其具体实施方案为：
(1)将复杂的操作过程按照操作任务集、操作任务、操作工序、操作工步和操作动作等层次化结构进行划分，如图1所示，便于对多个操作人员进行相应操作内容的有序分配。其中操作动作是最基本的组成单元。
(2)根据操作任务的层次化结构，对于任一操作任务Mi(1≤i≤a，a为某一任务集中操作任务的总数)所确定的实施内容可以看作是由层次化的操作动作序列所组成的集合，若操作任务Mi中包含n个操作动作oij(1≤j≤n)，则可以将Mi描述为由oij为元素所组成的集合：
Mi＝[oi1,…,oij,…,oin]T(1≤j≤n) (1)
(3)对于操作任务Mi所对应的整体对象Ai，可以看作是由层次化的操作对象序列所组成的集合，即Ai作为整体，其所有的组成部分构成了层次化的操作对象序列。若Ai中有r个操作对象aik(1≤k≤r)，则可以将Ai描述为以aik为元素的集合：
Ai＝[ai1,…,aik,…,air]T(1≤k≤r) (2)
操作任务Mi中的n个操作动作oij(1≤j≤n)是针对Ai中的r个操作对象aik(1≤k≤r)进行的，对于任一操作对象aik而言，其所需的操作动作不少于1项，所以有n≥r。
(4)对于操作任务Mi中的任一操作动作oij(1≤j≤n)，其所需的操作人员不少于1人，即针对Ai所进行的n个操作动作中，某些操作动作需要多个操作人员协同配合完成。若完成操作任务Mi所需的操作人员数量为l(l≥2)，则l个操作人员[s1，…，sl]T动态协作完成操作任务Mi中的n个操作动作。l个操作人员对应的权限等级分别为[sp1，…，spl]T，各元素的相应赋值为[Priority,High,Medium,Low]中某一变量，在优先级上Priority>High>Medium>Low，但不同操作人员的权限等级通常不同也可以相同。
虽然l个操作人员之间的协作关系随着操作对象的改变而不停变化，且不同时刻其承担的操作任务和需完成的操作动作也不相同，但围绕任一具体操作对象aik(1≤k≤r)，多个操作人员之间的协作关系不变。为此，可建立操作对象aik与所需操作动作序列及操作人员之间的协同操作模型COM(aik)，
(5)从协同操作模型COM(aik)中可以看出：操作对象aik所需的操作动作序列为它是操作任务Mi的一个子集，相应的操作动作序号为[k1,…,ke]，k1和ke则分别为当前操作动作序列的第一个和最后一个操作动作序号，均为相对确定的数值，这些操作动作序号取值随k(1≤k≤r)的取值而变化；同时各个操作动作则由相应的操作人员序列/> 分别协同承担完成，操作人员序列所对应的权限等级为/> 对应的下标/>为相应操作动作所需的操作人员编号，其取值范围为[1,l](l≥1)。
这些操作人员的具体组成及其权限等级的相应赋值，是从操作人员集合[s1，…，sl]T及其权限等级集合[sp1，…，spl]T中根据实际操作内容及动作预先分配或是动态分配的，具有一定的不确定性和重复性，所以相应的下标需要以数组矩阵形式/>进行储存，从而描述执行不同操作动作时所需操作人员及其权限等级可能相同的情况。/>
(6)不同操作人员在对任一操作对象aik进行操作时，就需要获取aik全部或部分属性的所有权以便进行访问、修改和更新等操作，对于任一操作对象aik可建立其总体或所有属性的所有权集合：
其中，AOik为操作对象aik的属性所有权集合，kt为aik所有属性的总数量。AOik中各元素及总数量kt与aik所承担的信息交互和状态更新任务相关，但与操作对象aik所需的操作动作序列 或相应操作人员 之间不存在一一对应关系，这是因为aik所需的各操作动作通常会涉及多个属性所有权，并需要将其分配至对应的单个或多个操作人员。
(7)对于AOik的kt个元素而言，均有“空闲(Free)”和“占用(Occupied)”两种互斥的使用状态，根据AOik的描述形式，则可建立操作对象aik的所有属性所有权的使用状态集合：
AOSik与AOik中各元素分别一一对应，用于描述不同属性所有权的当前使用状态，用bool型的0和1来分别表示“空闲”状态和“占用”状态，也反映了属性所有权能否进行获取的前提条件。初始状态下，OSik中各元变为素取值均为0，既反映各属性所有权均为“空闲”状态可被获取，当某一属性所有权被分配至某一操作人员进行相应操作时其状态变为“占用”，相应取值由0变为1。
(8)操作对象aik对应的操作动作序列 所对应的各对象属性所有权/>均需要设置合理的时间戳信息，并在此基础上确定不同对象及其属性所有权的有效时间段，才能更好地对其进行分级获取和自主释放以及特殊状态下的强制释放，确保多个操作人员能够及时获取所需对象及其属性所有权。根据AOik的描述形式，则可建立操作对象aik的所有属性所有权的时间戳信息集合：
AOTik中各组成元素为3维行向量数组，由组成；/>和/>分别表示对象属性所有权的起始获取时间、自主释放时间和强制释放时间，它们均是由事件时间戳(或仿真时间戳)与特定时间间隔组成。通常情况下，/>为当前操作开始前的某一时刻，/>为当前操作结束后的某一时刻，/>为/>之后且早于下一次所有权获取操作的某一时刻。从仿真运行时间轴上进行先后排序，则有/>早于/>早于/>
(9)上述公式(4)、(5)和(6)分别描述了操作对象aik属性所有权的名称序列、使用状态和有效时间戳等信息，将其进行联合可建立操作对象aik的属性所有权信息模型AOIik：
其中，AOIik各组成元素均为5维行向量数组，AOIik的行数则由kt来决定。
(10)为了减少AOIik的行数并降低其描述复杂度，在综合考虑各属性所有权与操作动作序列及其相应操作人员之间相互关系的基础上，结合协同操作模型COM(aik)和AOIik的描述内容和形式，可将AOIik中与执行同一操作动作相关的属性所有权，根据所需操作人员的数量整合为相对独立的属性所有权组，则可以将AOIik改进描述为其不同元素组的集合AOIGik：
式(8)中，各元素均为相对独立的属性所有权信息向量组，也是属于AOIik的不同子集，但各属性所有权信息向量组的不同组成元素可根据具体操作动作需求而拥有相同的元素；各元素下标为所需操作动作对应的操作人员编号。
(11)将COM(aik)和AOIGik进行联合，可以得到aik协同操作过程中对象、动作、人员、所有权等要素相互关系的信息模型COIM(aik)：
将式(9)与式(1)、(2)进行联合，则可以得到对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)：
将式(10)细化分解后，即为：
(12)公式(10)和(11)中，操作动作序列 对等于操作任务Mi＝[oi1,…,oij,…,oin]T(1≤j≤n)，但为了描述Ai中任一操作对象aik(1≤k≤r)的相应任务可能需要多个操作动作、多个操作人员协同配合完成，对应的序号11,…,1j,…,k1,…,ke,…,r1…,re则反映了操作任务Mi针对操作对象序列[ai1,…,aik,…,air]的协同操作动作分布及数量情况，且满足11＝1，re＝n，/>
COIM(Ai)描述了操作任务Mi及其整体操作对象Ai的各类信息描述和数据结构，在应用系统设计开发时，可以将层次化的操作任务集、操作任务及其包含的操作工序、操作工步和操作动作等相关信息，按照COIM(Ai)的信息描述和数据结构进行存储、访问与编辑，从而形成系统级的数据信息库文件，用于协同操作过程的对象所有权动态分配与时效限制、并发冲突决策与控制。
实施例2：本实施例提供一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，下面对该方法内容进行描述。
本实施例是基于操作对象的所有权信息模型和协同操作过程信息模型，根据任务划分层级和协同操作需求，在协同操作过程中对各操作人员的权限等级进行随即动态分配或调整，进而根据不同操作人员所拥有的权限等级以及发起所有权请求的时间戳信息，使不同对象及其属性的所有权能够通过分级获取和自主释放机制在多个操作人员之间进行动态分配。同时根据系统运行进程的时间戳信息，当所有权分级获取和自主释放机制失效时，根据不同对象所有权的有效时间段，在每项操作结束后与下一项操作开始前的指定时刻，进行有效的所有权强制释放和分级获取，确保多个操作人员能够及时获取所需的对象及其属性所有权，并对协同操作过程中的数据信息访问、操作和状态更新进行有效的并发冲突控制。其系统运行时间推进流程如图2所示，包括以下内容：
S1、设置起始时刻t＝T0，
S2、请求以步长ts推进运行时间，处理内外部事件及消息，允许运行时间推进至t+ts时刻，更新当前运行时刻为t＝t+ts，
判断系统是否结束运行，
若否，循环S2；
若是，删除并清空内外部事件及消息，系统运行时间停止推进。
协同操作与事件及消息处理实现流程如图3所示，具体内容如下。
步骤一、将复杂的操作过程按照操作任务集、操作任务、操作工序、操作工步和操作动作的层次化结构进行划分；
步骤二、选择操作对象Ai(1≤i≤a)进行协同操作；
步骤三、确定操作任务Mi及n个操作动作oij(1≤j≤n)；
步骤四、确定l个操作人员[s1，…，sl]及权限等级和任务分工；
步骤五、配置对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)；
步骤六、获取并解析当前操作对象aik的协同操作信息(1≤k≤r)，具体包括获取或配置操作人员sl的权限等级和具体操作信息，判断是否承担对象aik的操作任务；若是，则判断是否拥有aik或其他相关属性所有权；
(一)若拥有aik或其他相关属性所有权，判断对象aik或其他相关属性所有权是否冲突；
Ⅰ.若对象aik或其他相关属性所有权不冲突，
(Ⅰ)获取并更新对象aik或其他相关属性所有权起始获取时间戳信息，然后根据具体操作内容，单人或多人协同执行对象aik的操作任务；若对象aik的操作任务完成，则获取对象aik或其他相关属性所有权的自主释放时间戳信息，自主释放对象aik或其他相关属性所有权；
A、若所有权自主释放成功，则判断是否达到自主释放时间戳时刻；
a、若达到自主释放时间戳时刻，则判断是否达到强制释放时间戳时刻；达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成；
①若对象Ai的操作任务完成，则判断既定的多个操作任务是否全完成，全完成则结束协同操作并停止事件及消息处理，反之则选择下一操作任务为当前操作任务，i＝i+1，重新获取并解析当前操作对象aik的协同操作信息进入后续步骤；
②若对象Ai的操作任务未完成，则选取Ai中下一操作对象为当前操作对象(即选取k＝k+1)，循环进行步骤二至六。
b、若未达到自主释放时间戳时刻，则更新对象aik或其相关的属性所有权的自主释放时间戳信息；随后再判断是否达到强制释放时间戳时刻；达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成，进行步骤①和②。
B、若所有权自主释放不成功，则判断是否达到强制释放时间戳时刻，达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成，进行步骤①和②；
Ⅱ.若对象aik或其他相关属性所有权冲突，则协商获取对象aik或与自身操作相关的属性所有权，判断是否存在更高权限等级的申请者或协商者；
(a)若存在更高权限等级的申请者或协商者，则批准更高权限等级申请者或协商者的所有权请求，进行操作(Ⅰ)。
(b)若不存在更高权限等级的申请者或协商者，则判断是否存在相同权限等级的申请者或协商者；
(1)若存在相同权限等级的申请者或协商者，则对比多个申请者所有权获取请求发起时间戳信息，判断请求发起时间戳是否最早；
若发起时间戳最早则批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)，反之则拒绝当前申请者或协商者的相关所有权获取请求；
(2)若不存在相同权限等级的申请者或协商者，批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)。
(二)若未拥有aik或其他相关属性所有权，则请求获取对象aik或与自身操作相关的属性所有权，判断是否存在更高权限等级的申请者或协商者，
(a)若存在更高权限等级的申请者或协商者，批准更高权限等级申请者或协商者的所有权请求，进行操作(Ⅰ)。
(b)若不存在更高权限等级的申请者或协商者，是否存在相同等级权限的申请者或协商者；
(1)若存在相同权限等级的申请者或协商者，则对比多个申请者所有权获取请求发起时间戳信息，判断请求发起时间戳是否最早，最早则批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)，反之则拒绝当前申请者或协商者的相关所有权获取请求；
(2)若不存在相同权限等级的申请者或协商者，批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将复杂的操作过程按照操作任务集、操作任务、操作工序、操作工步和操作动作的层次化结构进行划分；
步骤二、选择操作对象Ai(1≤i≤a)进行协同操作；
步骤三、确定操作任务Mi及n个操作动作oij(1≤j≤n)；
步骤四、确定l个操作人员[s1，…，sl]及权限等级和任务分工；
步骤五、配置对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)；
步骤六、获取并解析当前操作对象aik的协同操作信息(1≤k≤r)，获取或配置操作人员sl的权限等级和具体操作信息，若承担对象aik的操作任务；则判断是否拥有aik或其他相关属性所有权；
(一)若拥有aik或其他相关属性所有权，判断对象aik或其他相关属性所有权是否冲突；
Ⅰ.若对象aik或其他相关属性所有权不冲突，
(Ⅰ)获取并更新对象aik或其他相关属性所有权起始获取时间戳信息，然后根据具体操作内容，单人或多人协同执行对象aik的操作任务；若对象aik的操作任务完成，则获取对象aik或其他相关属性所有权的自主释放时间戳信息，自主释放对象aik或其他相关属性所有权；
A、若所有权自主释放成功，则判断是否达到自主释放时间戳时刻；
a、若达到自主释放时间戳时刻，则判断是否达到强制释放时间戳时刻；达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成；
①若对象Ai的操作任务完成，则判断既定的多个操作任务是否全完成，全完成则结束协同操作并停止事件及消息处理，反之则选择下一操作任务为当前操作任务，重新获取并解析当前操作对象aik的协同操作信息进入后续步骤；
②若对象Ai的操作任务未完成，则选取Ai中下一操作对象为当前操作对象，循环进行步骤二至六；
b、若未达到自主释放时间戳时刻，则更新对象aik或其相关的属性所有权的自主释放时间戳信息；随后再判断是否达到强制释放时间戳时刻；达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成，进行步骤①和②；
B、若所有权自主释放不成功，则判断是否达到强制释放时间戳时刻，达到强制释放时间戳时刻，则强制释放对象aik或其相关的属性所有权并存储相应时间戳信息，然后判断对象Ai的操作任务是否完成，继续步骤①和②；
Ⅱ.若对象aik或其他相关属性所有权冲突，则协商获取对象aik或与自身操作相关的属性所有权，判断是否存在更高权限等级的申请者或协商者，
(a)若存在更高权限等级的申请者或协商者，则批准更高权限等级申请者或协商者的所有权请求，进行操作(Ⅰ)；
(b)若不存在更高权限等级的申请者或协商者，则判断是否存在相同权限等级的申请者或协商者；
(1)若存在相同权限等级的申请者或协商者，则对比多个申请者所有权获取请求发起时间戳信息，判断请求发起时间戳是否最早；若发起时间戳最早则批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)，反之则拒绝当前申请者或协商者的相关所有权获取请求；
(2)若不存在相同权限等级的申请者或协商者，批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)；
(二)若未拥有aik或其他相关属性所有权，则请求获取对象aik或与自身操作相关的属性所有权，判断是否存在更高权限等级的申请者或协商者，
(a)若存在更高权限等级的申请者或协商者，批准更高权限等级申请者或协商者的所有权请求，进行操作(Ⅰ)；
(b)若不存在更高权限等级的申请者或协商者，是否存在相同等级权限的申请者或协商者；
(1)若存在相同权限等级的申请者或协商者，则对比多个申请者所有权获取请求发起时间戳信息，判断请求发起时间戳是否最早，最早则批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)，反之则拒绝当前申请者或协商者的相关所有权获取请求；
(2)若不存在相同权限等级的申请者或协商者，批准当前申请者或协商者的所有权获取请求，进行操作(Ⅰ)。
2.根据权利要求1所述的基于对象所有权动态分配与时效限制的协同操作并发冲突控制方法，其特征在于：对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)的构建方法包括以下步骤：
(1)根据操作任务的层次化结构，对于任一操作任务Mi(1≤i≤a，a为该任务集中操作任务的总数)，将操作任务Mi表示为由n个操作动作oij(1≤j≤n)所组成的集合，
Mi＝[oi1,…,oij,…,oin]T (1≤j≤n) (1)
将操作任务Mi所对应的整体对象Ai表示为由r个操作对象aik(1≤k≤r)组成的集合，
Ai＝[ai1,…,aik,…,air]T (1≤k≤r) (2)
根据完成操作任务Mi所需的l个操作人员[s1，…，sl]T动态协作完成操作任务Mi中的n个操作动作，则将l个操作人员对应的权限等级表示为[sp1，…，spl]T；
(2)构建操作对象aik与所需操作动作序列及操作人员之间的协同操作模型COM(aik)，
式中：aik为操作对象；为操作对象所需的操作动作；sk为操作人员序列；spk为操作人员序列所对应的权限等级；对应的下标/>为相应操作动作所需的操作人员编号，其取值范围为[1,l](l≥1)；
(3)不同操作人员在对任一操作对象aik进行操作时，获取aik全部或部分属性的所有权以便进行访问、修改和更新等操作，构建任一操作对象aik可建立其总体或所有属性的所有权集合，
式中：AOik为操作对象aik的属性所有权集合，kt为aik所有属性的总数量；
并根据AOik的使用状态建立操作对象aik的所有属性所有权的使用状态集合，
(4)对操作对象aik对应的操作动作序列 所对应的各对象属性所有权/>设置合理的时间戳信息，并在此基础上确定不同对象及其属性所有权的有效时间段，建立操作对象aik的所有属性所有权的时间戳信息集合
式中：和/>分别表示对象属性所有权/>的起始获取时间、自主释放时间和强制释放时间，它们均是由事件时间戳或仿真时间戳与特定时间间隔组成；
(5)将操作对象aik总体或所有属性的所有权集合、操作对象aik的所有属性所有权的使用状态集合以及操作对象aik的所有属性所有权的时间戳信息集合进行联合建立操作对象aik的属性所有权信息模型AOIik，
(6)综合考虑各属性所有权与操作动作序列及其相应操作人员之间相互关系，结合协同操作模型COM(aik)和AOIik将AOIik中与执行同一操作动作相关的属性所有权根据所需操作人员的数量整合为相对独立的属性所有权组，将AOIik改进为其不同元素组的集合AOIGik，
式中，各元素均为相对独立的属性所有权信息向量组，也是属于AOIik的不同子集，但各属性所有权信息向量组的不同组成元素可根据具体操作动作需求而拥有相同的元素；各元素下标/>为所需操作动作对应的操作人员编号；
(7)将COM(aik)和AOIGik进行联合，得到aik协同操作过程中对象、动作、人员、所有权等要素相互关系的信息模型COIM(aik)，
(8)将aik协同操作过程中对象、动作、人员、所有权等要素相互关系的信息模型COIM(aik)与式(1)(2)联合得到对象Ai的协同操作过程信息模型COIM(Ai)，
细化分解后即得到：
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