一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台的制作方法.docx

一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台的制作方法专利名称：一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台的制作方法技术领域：本发明是一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，涉及一种卫星数据处理平台，特别涉及一种能够对卫星高光谱数据进行实时仿真与处理的分布式组件平台， 属高光谱遥感领域背景技术：高光谱技术的发展是过去二十多年中人类在对地观测方面所取得的重大技术突破之一，是当前遥感的前沿技术高光谱技术获取的图像信息包含了丰富的空间和光谱信息，在地质、农业、植被、环境、城市、军事、水文、大气等方面都有巨大的应用前景基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台能够通过航空高光谱遥感数据仿真卫星高光谱遥感数据并进行预处理，为数据处理方法的开发和评价提供数据源，为在数据预处理过程中提高数据质量提供方法，为遥感系统指标优化提供依据，既为前期遥感器指标优化提供了依据，又提高了卫星数据的应用效率本发明的系统属于大型分布式协同工作软件系统在开放分布式系统模型中已经形成了几种具有代表性的主流技术，对象管理组织OMG提出CORBA标准；Microsoft提出的 C0M/DC0M;SUN公司提出的Java/RMI ；以及目前流行的Web Service。

CORBA属于紧耦合的分布式解决方案，在易用性上略显不足，在使用时需要通过额外的软件库来支持和控制，要求参与通信和计算的各个节点必须在各自的机器上装载特定的软件同时，CORBA仅仅是一种技术规范，各公司的产品都不完全相同，有大量的命令集必须熟悉，缺乏高效开发工具来建立组件产品Web Service技术属于一种松耦合的分布式解决方案，以B/S接口为基础，其目标是构筑一个平台无关、语言无关的通用技术层，然而，由于其有过多的服务提供环节，使得效率低下COM (Component Obiect Model，组件对象模型)/DCOM (Distributed Component Object Model，分布式组件对象模型)属于一种高效的分布式解决方案，提供了进程内组件 (DLL)和进程外组件(EXE)两种解决方案组件可以单机运行，也可以运行在分布式系统中同时，COM对象是建立在二进制可执行代码的基础上，是语言无关的，这一特性使不同编程语言开发的组件对象进行交互成为可能DCOM是指分布式COM组件，使其跨越机器的边界，使得COM组件能以一种位置透明的方式提供远程应用发明内容本发明的目的是提供一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，针对高光谱成像数据仿真、数据质量预测、指标优化分析、面向具体应用的数据处理等全链路仿真及应用过程中的专业需求，本发明旨在满足高光谱数据仿真及应用过程中流程化、可扩展、 可定制的需要，同时，提高卫星数据的应用效率，简化数据处理过程，提高卫星的使用效率。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下1. 一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，该平台打造了三层体系结构，即基础层，控制层，显示层其中基础层为系统结构和数据提供基础支持，通过统一编码进行组件管理和逻辑控制；控制层提供数据传输、网络管理和控制服务，实现远程通信、数据服务和控制服务；显示层则是空间数据计算和展示，它由显示、管理和计算等功能构成该平台包括两类组件调度控制中心组件和上层应用组件调度控制中心组件是整个平台的管理者，包含了基础层和控制层，负责协调和控制整个数据仿真和应用处理的流程，并同步其他组件协同工作；上层应用组件，以星型方式与调度控制中心组件连接，为显示层，主要实现计算和仿真卫星轨道，模拟仿真高光谱数据以及辐射校正和几何校正等功能1)调度控制中心组件调度控制中心组件用以控制各个上层应用组件之间的消息传递与协同工作调度控制中心组件包含两个模块系统信息监视模块和远端应用组件控制模块 利用COM技术，系统信息监视模块直接负责启动和监控各个上层应用组件，获得远端计算机的实时系统信息，并为用户提供基本的监管和控制功能，如关机、重启、断开连接等；远端应用组件控制模块实现调度控制中心组件对在远端计算机上运行的各个上层应用组件的控制，通过socket通信，远端应用组件控制模块与远端计算机之间实现同步控制。

本组件的基本工作流程如图4所示2)上层应用组件上层应用组件是实现各类处理高光谱数据的具体功能的系统基本组件上层应用组件包含三个组件卫星轨道计算和仿真组件，高光谱数据模拟组件和高光谱数据预处理组件1)卫星轨道计算及仿真组件是计算并生成轨道参数的上层应用组件，其基本功能是卫星轨道参数计算根据用户设计的轨道参数进行轨道计算，能够获得在地心地固坐标系下的卫星位置坐标和速度矢量卫星轨道计算及仿真组件主要包含卫星轨道参数计算模块和星下位置地图显示模块两部分其中，在卫星轨道参数计算模块中，根据用户设计的轨道参数轨道长半轴a、 轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω、航天器过近地点时间τ、真近角点f进行轨道计算，能够获得在地心地固坐标系下的卫星位置坐标和速度矢量具体流程如下首先，确定轨道坐标系与地心坐标之间的关系，根据航天器在轨道坐标系中的位置(r，f)，计算其在地心坐标系中的位置矢量r= (X，Y，Z)T权利要求1.一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，其特征在于所述的平台包括两个部分调度控制中心组件和上层应用组件，上层应用组件进一步包含卫星轨道计算和仿真组件、高光谱数据模拟组件和高光谱数据预处理三个组件，上层应用组件以星型方式与调度控制中心组件连接；(1)调度控制中心组件调度控制中心组件用以控制上层应用组件之间的消息传递与协同工作；调度控制中心组件包含两个模块系统信息监视模块和应用组件远程控制模块；利用COM技术，系统信息监视模块直接负责启动和监控应用组件远程控制模块，获得远端计算机的实时系统信息， 并为用户提供基本的监管和控制功能；通过socket通信，应用组件远程控制模块与远端计算机之间实现同步控制；(2)上层应用组件上层应用组件是系统具体应用的功能实现，提供对高光谱数据的处理和仿真，包括成像卫星轨道仿真，高光谱数据模拟以及高光谱数据预处理；上层应用组件受控于调度控制中心组件，通过接收和传递调度控制中心组件的同步信号，实现各个组件之间的同步控制；其中，卫星轨道计算及仿真组件的功能是卫星轨道参数计算，根据用户设计的轨道参数进行轨道计算，能够获得在地心地固坐标系下的卫星位置坐标和速度矢量；卫星轨道计算及仿真组件包括卫星轨道参数计算模块和星下位置地图显示模块两部分；其中，高光谱数据模拟组件负责根据用户需求设定的成像参数并利用来自卫星高光谱影像数据生成模拟高光谱传感器返回值数据，具体包括辐射传输计算、遥感器成像模拟、仿真过程和结果显示；其中，高光谱数据预处理组件用于将1级数据计算转化为2级数据，并加以几何校正， 输出真正可用的商业化数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，其特征在于该平台采用分布式组件动态集成机制，分布式组件动态集成机制是一种松耦合结构， 通过使用面向高光谱遥感的分布式动态集成语言，使得各功能组件均可独立运行于不同的计算机上，通过网络通信实现各组件之间的消息交互；在平台系统内，该机制可以使系统具备良好的可扩展特性和稳定的同步数据处理能力，实现对不同组件的动态增减和配置3.根据权利要求1所述的一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，其特征在于该平台采用一种平台组件间同步控制技术，通过星下点位置信息提供高可靠性、可实时监测的同步机制，实现成像卫星轨道和姿态、数据仿真、数据应用处理之间的数据同步； 上层应用组件分别向调度控制中心组件发起连接，并同时将自己的主机信息以心跳的形式向调度控制中心组件发送，发送成功后，调度控制中心组件激活与之相对应的功能；通过调度控制中心组件向轨道类上层应用组件发送轨道参数和计算命令，该上层应用组件定时返回星下点位置给调度控制中心组件，调度控制中心组件以此为同步信号向其他组件发送， 藉此保证各组件间的同步控制4.根据权利要求1所述的一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，其特征在于该平台采用一种组件内三层网络通信机制，该机制基于三层结构模式设计，该结构模式包含三个部分应用层，数据链路层，物理层；其中，应用层处于最上层，数据链路层处于应用层与物理层之间，物理层处于最下层，形成层叠结构其中，应用层负责产生组件间的全时不间断的同步消息信号，数据链路层负责消息从应用层到物理层的传递，物理层服务于socket数据传递，实现数据包发送。

全文摘要一种基于分布式组件的高光谱数据仿真及应用平台，包括以下四点(1)以组件方式集成调度控制中心组件与上层应用组件到一个统一平台中，并完成对各个组件的管理控制；(2)采用分布式组件动态集成机制，提供从调度控制中心对系统的工作状态和方式的灵活设置；(3)采用组件间同步控制技术，通过星下点位置信息提供了一种高可靠性、可实时监测的同步机制，实现卫星轨道和姿态、数据仿真、数据应用处理之间的数据同步；(4)采用调度控制中心组件内的三层应用网络通信机制，实现通信数据安全稳定的传输本发明具有高可扩展性和稳定性，各个组件独立运行，通过组件的动态扩展，实现应用组件的自由增减，能灵活用于高光谱数据仿真及应用处理。