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随着技术的发展和对海洋资源的日益重视,产生了许多新的声纳应用需求。而传统的声纳系统在数据管理方面存在诸多问题,如声纳数据间的共享等。采用统一的数据平台,实现对声纳数据的灵活配置和管理,成为现代声纳技术发展的一个趋势。
数据流管理系统处理的是流式数据,所以非常适用于对海量、高频、变频、实时的声纳数据流进行管理。面对声纳应用的海量数据压力,系统必须采用分布式的架构来分担负载。因为声纳数据流的数据处理过程多依赖专用信号处理设备,所以需要由数据流系统完成的处理工作计算复杂度较低。在国内外已有的分布式数据流管理系统研究的基础上,本文设计了一个分布式声纳数据流管理中间件来进行海量、高频和低计算复杂度声纳数据流的处理。该中间件基于CORBA网络通信平台,屏蔽掉了来自不同数据源的数据的多样性,实现了多个声纳应用之间的数据共享,并支持将声纳数据的处理分布在不同计算节点上,提高了系统的处理能力。
论文首先概述了数据流管理与声纳应用领域的研究现状。在此基础上,提出了采用基于CORBA的分布式声纳数据流管理中间件来进行声纳数据流的管理。接下来,本文就分布式声纳数据流管理中间件中的一些关键技术难点进行了分析和探讨,包括声纳查询需求的规范化定义、声纳查询计划的生成、计算任务的分布和数据在计算节点间的路由。因为声纳数据具有海量的特点,所以在进行负载管理时必须将数据传输负载考虑进来。本文对声纳应用中的负载进行了分析与建模,并在已有的Pair-Wise算法基础上提出了一个适用于声纳应用的改进,来解决由计算任务分布而引出的计算节点的负载均衡问题。在本文的最后,设计并实现了一个分布式声纳数据流管理原型系统Nebula,通过对Nebula的测试和分析,验证了架构模型的合理性和相关技术的可行性。