普适环境下服务发现的语义支持机制

随着计算能力和通信能力的增强，计算设备所占用的体积也越来越小，各种新形态的传感器、移动设备及无线网络设备日趋普及。这极大地促进了以无线、移动和嵌入式设备为基础的普适计算模式的形成和发展。普适环境下的服务发现机制可使得用户能够使用各种移动设备无缝的、随时随地的共享和访问各种服务信息。 普适环境中的网络异构性和动态性，以及服务的多样性和异构性，均对服务发现提出了新的挑战。目前学术界和工业界在服务发现方面进行了不少的探索和研究，当前的一些服务发现协议或系统比如SLP、UPnP、INS等，一般基于语法的方法描述服务，主要关注服务的功能性需求，但基于关键字来匹配请求和服务描述，在普适环境下常常会导致较差的匹配结果。 针对服务发现在普适环境中的新需求，本文基于XML定义了一种轻量级的服务语义建模语言SML，SML定义了丰富的数据类型，以模板和属性的方式定义各领域的实体，可以表达丰富的语义知识；同时，本文以轻量级的推理引擎Jess为依托，将用服务建模语言定义的各应用领域的服务模板和语义知识自动转换成Jess的推理规则和事实。本文定义了一种类似XPath的服务查询语言规范，并在支持精确匹配的基础上，提出了服务的近似匹配策略，提供了各种的近似计算规则。鉴于不同用户对服务的各属性有不同的偏好程度，还提出了基于用户偏好的服务匹配策略。动态的上下文信息是服务匹配过程的重要考虑因素。本文以Jess规则来匹配服务和用户的上下文，选择适合于用户当前情况的服务。对服务各种QoS的描述支持也是服务语义建模语言提供的功能之一，为此，本文还提出了一种基于Pareto最优的服务选择策略，根据服务的QoS以及服务与请求的匹配程度来选择Pareto最优的服务。本文的上述工作已实现到服务发现系统Service CatalogNet Extended中。

OnceCluster：一种易扩展WEB应用服务器集群框架的设计与实现

随着Internet的迅速发展，大型的企业信息化系统以及以B2C和C2C等模式为代表的电子商务领域的应用逐渐成为当今软件技术的主流趋势和竞争焦点。在该领域，作为信息系统基础平台的应用服务器面临极大的负载压力，通过应用服务器集群系统来扩展平台的计算能力是目前业界重要的研究课题。 然而，目前广泛适用的应用服务器集群系统尚存在一些不足，一方面，集群架构缺乏静态可扩展性。用户无法根据当前的网络状态和软硬件环境，灵活的配置集群系统所需的底层通讯框架以及负载平衡算法。另一方面，集群系统缺乏动态可扩展性。目前的集群框架无法根据当前负载的大小动态地伸缩规模，在高负载时无法提供足够的计算能力，而在负载低时，会产生空闲节点造成资源浪费。 针对集群系统的动态扩展需求，本文提出了一种易扩展的集群框架：OnceCluster，并针对该框架的设计以及实现过程当中遇到的相关技术问题展开研究和讨论。 首先，本文对当今主流的J2EE应用服务器集群的现状进行了分析，总结几种主要集群架构的特点，并在此基础上提出了一种易扩展的集群架构：OnceCluster。该架构研究主要包括三部分：高效易扩展的负载平衡器，易扩展的集群基础设施，以及集群成员动态扩展机制。 其次，本文分别针对OnceCluster的三个主要组成部分的设计与实现进行阐述。在负载平衡器部分，本文研究了负载平衡器的实现方式和负载平衡算法的设计，分析了影响负载平衡器性能的关键问题，并在此基础之上设计并实现了灵活易插拔的负载平衡器框架，该框架利用XML结构化对象模型和Java虚拟机的运行时动态绑定机制，实现了一个基于的IoC的对象生成机制，并基于该机制实现了组通讯管理模块，负载平衡算法模块和线程池模块。在集群基础设施部分，本文研究了集群系统和应用服务器之间交互关系，集群信息状态同步和失效恢复机制，并设计与实现了一种可灵活替换的集群基础设施通讯框架。在集群成员动态扩展机制部分，本文通过研究了一种分布式的集群成员管理机制，及时侦测集群成员的存活信息及负载状态，自动的启动或关闭集群成员，对集群规模进行动态地伸缩。 论文的研究成果已经应用于中国科学院软件研究所自主研发的基于J2EE规范的应用服务器OnceAS当中，目前，OnceAS已成功用于电子政务，电子商务和ERP系统等领域。

Ajax与WebGIS的集成研究

WebGIS是利用互联网来扩展和完善地理信息系统的一项应用技术,是GIS发展的一个重要方向。Ajax是异步JavaScript和XML技术的组合。本文介绍了地理空间信息网络服务,探讨了Ajax与WebGIS的集成模式,并以Google Maps为例,详细分析了Ajax与WebGIS集成的具体方法。

支持协作的轻量级模板语言的设计与实现

为了提高Web开发中前后台开发人员之间的协作效率,提出并实现了一种新的Web表示层模板语言。该语言通过对XHTML语言进行的扩展,加入了一组特定的动态属性,使得采用该技术的页面代码既可在浏览器中直接显示静态内容,也可在应用服务器环境下呈现动态内容。通过兼顾双方的开发习惯和工具要求,该语言为前后台工程师提供了一个协作开发的统一表示层语言,可以有效地降低他们之间开发协作成本。

笔式用户界面敏捷开发工具及其应用

笔式用户界面软件是 Post-WIMP用户界面的一种主要形式，在普适计算环境下有着广泛的应用。笔式用户界面敏捷开发工具用可视化的方法支持用户界面的快速设计、减少手动开发的工作量，从而提高系统的开发效率。同时笔式用户界面软件敏捷开发工具还可以满足用户的个性化需求。具体来说，笔式用户界面敏捷开发工具就是通过场景和 UI 编辑来对用户需求建模并且通过 UI 来形象地展示。笔式用户界面软件敏捷开发工具采用基于场景设计的开发方法，设计结果形成 XML 格式的文档，通过解析这些 XML 文档自动生成基于 PBOP 平台的 C 代码。它可以将用户的业务逻辑层和系统应用层有效地分离，使得设计人员能够专注于业务逻辑和系统呈现，开发人员能够专注于具体应用逻辑的实现。 本文用到的主要理论与方法有：敏捷开发方法、模型驱动（MDA）开发方法、基于场景的设计方法、笔式用户界面PGIS范式、UI 形式化描述方法、代码生成模板。 本文通过对基于场景设计方法的研究分析，设计并实现了支持场景设计方法的场景设计工具。该工具将软件用户界面场景以图形形式展示给设计人员来发掘用户对软件用户界面的需求，同时又通过形式化的描述方法描述了场景的结构，使得代码生成工具能够根据场景形式化描述生成相应代码。通过定义笔式用户界面 PGIS 范式和它的形式化描述语言，使得 UI 编辑工具能够方便用户界面设计人员设计用户个性化的用户界面外观，并且形式化的描述语言能够方便代码生成工具生成笔式用户界面 UI 相关的代码结构。实践表明，笔式用户界面敏捷开发工具可以提高笔式用户界面软件的开发效率。 本文的主要工作有： 1、研究敏捷开发方法和 MDA 开发方法并提出通过实现 MDA 工具来实践敏捷开发方法。通过 MDA 工具来建立平台无关模型和平台相关模型之间的映射，帮助开发人员快速构建需求模型和搭建程序框架。 2、通过场景设计方法对用户的业务逻辑进行建模。通过场景树和状态迁移图的图形化表示帮助开发人员理解用户需求，通过场景的形式化描述方便代码生成工具抽取业务流程信息。 3、设计并实现了场景 UI 编辑器。通过场景 UI 编辑器可以直观地呈现应用系统的用户界面，并且通过修改 UI 属性可以满足用户对用户界面外观的个性化需求。引入了场景 UI 的形式化描述语言来帮助代码生成工具生成用户界面程序。 4、设计并实现了代码生成工具。通过解析场景形式化描述语言和场景 UI 形式化描述语言，抽取出有用信息，并通过定义好的程序模板将这些信息填入模板,从而提高了应用系统的开发效率。 5、以笔式 Email 系统作为一个应用实例串联使用笔式用户界面敏捷开发工具的流程。在此基础上介绍了几个实际的开发系统使用笔式用户界面敏捷开发工具设计的情况，以及对笔式用户界面敏捷开发工具未来的应用和改进做了展望。 关键词：笔式用户界面；用户界面设计工具；场景设计方法；UI 形式化描述与编辑；代码生成

IBC模型在Web安全体系中的应用研究

针对目前基于公钥证书的PKI体系所固有的网络开销大,证书往来过于频繁等缺点,提出并分析了基于身份加密体系(IBC体系)的认证架构和互动模型,说明了IBC模型相对于PKI体系结构的优缺点。针对XML签名和XML加密这两个Web-Security核心协议,比较了使用X.509公钥证书体系和IBC无证书方式在SOAP协议中的实现方式。证明了在保证信息安全的同时,使用IBC模型可以大幅降低网络传输内容,提高了SOA体系的效率和可扩展性。

笔式界面软件快速开发工具

笔式界面软件快速开发工具Visual PBAP(pen-based application)Creator可以根据用户的个性化需求快速设计和开发相应软件,缩短开发周期。一方面,Visual PBAP Creator通过场景和UI编辑方便开发人员和用户确定需求;另一方面,自动生成代码可以缩短开发周期。Visual PBAP Creator以笔式操作平台为软件平台,采用基于场景设计的开发方法,设计结果形成XML格式的文档,通过解析这些XML文档最终生成C代码。实践表明,VisualPBAP Creator可以提高笔式界面软件的开发效率。

采用了剪枝优化的子类型关系判定算法

静态类型化XML处理语言为处理XML数据提供了新的途径,但现有的此类语言大多数效率较低.研究此类语言的一个重要问题——子类型关系的判定,并使用剪枝优化策略对XDuce的子类型关系判定算法进行优化.实验数据显示,优化后算法的执行效率平均提高20%.该策略具有普遍性,对所有使用类似算法的静态类型化XML处理语言都有效.

基于模型驱动的实时数据发布系统研究与应用

流程企业生产过程反映了企业的工艺路线、资源配置及其制造能力，生产过程的稳定运行影响着产品生命周期的各个阶段，因此进行生产过程的实时监控非常必要。生产过程中的大量装置所包含的静态数据和实时的动态数据构成了生产过程监控的数据基础，因此实现生产过程的实时监控依赖于基于装置对象的生产过程的快速配置。 本文以国家高技术研究发展计划（863计划）课题“面向全流程多尺度的综合自动化集成应用平台”为背景，针对流程企业生产过程监控的具体需求，研究并开发了基于模型驱动的实时数据发布系统，实现了基于装置对象的生产过程的快速配置。论文主要工作如下： 1.给出了基于数据驱动机制的装置对象描述模型，建立了面向流程企业生产过程的装置资源库。在此基础上给出了一种基于装置对象描述模型的生产过程快速配置方法。 2.针对流程企业生产过程监控的具体需求，引入XML-QL与复合事件的时序逻辑模型，提出了一个基于XML和复合事件的发布/订阅模型，给出了基于订阅树的复合事件匹配算法。最后在生产过程模型的基础上设计了一个实时数据发布框架。 3.基于.NET平台，设计开发了基于装置对象模型驱动的实时数据发布系统，并基于某石化企业的核心数据进行了应用验证，取得了良好的效果。 关键词：生产过程监控；模型驱动；发布/订阅；复合事件

空间数据管理与维护系统设计

空间数据管理和维护技术是卫星数据应用系统的关键技术之一，对于推动卫星数据应用的发展有不可或缺的重要意义。本文在分析数据管理的各种先进技术的基础上，设计了卫星地面应用系统中的数据管理维护解决方案；讨论了该解决方案的具体设计实现。主要工作有：一、 系统架构：本文设计了层次式的系统架构，将系统从上到下分为数据应用层、数据访问接口层、逻辑数据层、物理数据层等，并对各层之间的功能和之间的交互做了明确定义。二、 数据统一访问：本文设计了数据访问接口层，向下层负责操作逻辑数据，向上层用户提供一个易用的统一的数据访问接口。该接口层屏蔽了底层数据格式和存储等差异，支持数据的统一存取，提供透明的数据访问，降低了系统之间的耦合度。三、 数据操作实现：本文基于XML设计了数据用户和数据管理维护系统之间数据交换的格式。在数据访问接口层实现了从XML格式请求到SQL语句（或文件API调用）的转换逻辑以实现各种数据操作请求，提高了系统可扩展性。论文还设计了多种数据安全方法相结合的数据安全策略，提高了系统中数据的安全性。数据管理维护系统的开发和测试过程表明，该方案基本满足卫星地面应用系统中数据管理和维护的需求。

基于HLA的仿真模型管理方法研究

“仿真是一种基于模型的活动”，任何仿真系统都不能离开模型的支持，如果每次开发新的系统都要重新建立模型，费时费力。随着仿真系统的日益复杂，导致仿真模型的结构也日趋复杂，模型管理亦日趋繁琐。因此，研究一种有效的模型管理方法，对于方便模型重用，提高开发效率有着重要的意义。实现对模型的有效管理，首先需要明确管理对象，然后把模型有条理的分类并且规范的描述出来，最后把模型存储在数据库中，供用户重用。论文首先在HLA联邦开发执行过程的基础上，分析和完善了HLA仿真建模体系，明确了HLA仿真中模型的层次；然后总结了现有的模型分类方法，从方便模型统一管理的角度，提出了一种可扩展的模型分类方法；引入了元数据和XML技术，实现了对模型的规范化描述；根据课题研究目的，提出了仿真模型管理系统的设计目标，并设计了系统的体系结构、功能模块和数据结构；最后，综合应用数据库、VC++等技术，实现了模型存储、模型的增、删、改、查以及用户管理等功能，实现了对于模型的统一管理。

Research on storing raster metadata in spatial database

Storage of raster metadata is a key topic in spatial database. Although there are a few of abstract standards on raster metadata, there is not implement standard about it. This paper concludes three storage models implemented in current spatial databases and discusses their advantages and disadvantages. After that analyzing, the paper proposes a mixed storage method which is used the relational table to store structured metadata and used XML to store non-structured metadata, and gives its implementation solution. © 2010 IEEE.

基于网络数据库的分子结构式的动态显示

讨论了在网络数据库环境中动态显示分子结构式的问题。数据库中存储分子的结构信息,在检索时动态生成分子结构式图,图形格式为SVG。SVG是一种矢量图形格式,又是一种基于XML的置标语言。用SVG可以动态创建分子结构式图形,而且文件是文本文件,体积小,易于编辑和信息交换。文中给出了从数据库中提取数据,动态生成分子结构式图形的方法。

RFID智能信息处理关键问题研究

无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是通过无线射频方式进行非接触双向通信的自动化识别与数据获取技术，在多目标识别、移动目标识别和单品识别等应用领域具有极大的优势，广泛应用于国防、制造、医疗、零售、物流等诸多领域，被誉为21世纪最热门的技术之一。近年来RFID技术受到工业界和学术界高度关注，理论研究和实践应用得到了突飞猛进的发展，同时，在面向RFID海量数据的智能信息处理方面也带来了巨大的挑战。因此，本文以面向应用的RFID数据处理为背景，对RFID智能信息处理及其关键问题进行了深入研究，主要研究内容包括以下几个方面： 首先，回顾并总结了流数据处理、复杂事件处理和信息融合等理论方法在RFID信息处理上的主要研究成果和典型方法，为RFID智能信息处理体系的建立奠定了理论依据，针对当前RFID信息处理方法的不足，从融合多领域相关技术，进行综合性、大规模的RFID信息处理的角度，提出了综合方法集成框架，并给出了框架相关模块的构成说明，为进一步提出RFID智能信息处理方面新的理论和方法提供了研究思路。 其次，以构件技术和中间件技术为背景，详细分析了现存的RFID中间件系统的优势与不足，在此基础上，主要针对RFID海量数据处理、RFID多协议数据转换、复杂事件处理以及面向RFID的企业信息集成等问题，提出了RFID智能信息处理软件体系结构，设计并实现了流数据处理引擎、多协议处理器、监控管理器、事件管理器和复杂事件处理引擎，并给出了相关模块的处理算法，从软件体系结构上保证了RFID信息处理软件系统的智能性和可扩展性，软件实现验证了所提软件体系的有效性。 再次，在总结和分析流数据管理系统和流数据查询语言方面主要研究成果的基础上，从重用和集成现有流数据处理方法，分离流数据源和处理逻辑，简化软件开发与部署，实时监控与优化RFID流数据处理的研究角度，提出了面向服务体系的RFID流数据处理服务体系，给出了RFID流数据处理服务模型和服务逻辑模型，并给出了基于XML的服务单元描述，数据流描述和服务单元激活描述。最后给出了软件实现，验证了所提出的流数据处理服务的有效性。 最后，以事件驱动系统和主动数据库系统为背景，介绍了复杂事件处理所涉及的关键技术，并在分析目前研究的优势与不足基础上，针对面向RFID海量事件的语义信息处理需求，提出了RFID复杂事件模型和复杂事件处理网络模型，并提出了基于时空关系的操作算子和复杂事件模式定义。在分析和总结已有复杂事件探测体系不足的基础上，进一步设计了RFID复杂事件探测中心结构，并给出相关构件的功能描述。对于复杂事件探测问题，主要提出了基于分发策略和消耗策略的探测优化，并给出了策略选择算法，在以上算法结果的基础上提出了基于策略选择的复杂事件探测算法，同传统复杂事件探测算法比较分析显示所提算法的有效性。

移动机器人动作序列器的设计与实现

移动机器人是当前机器人领域的研究重点之一，吸引了许多学者的注意。移动机器人有着巨大的应用潜力。各式各样的机器人开始逐步进入社会各个领域，并在其中发挥着越来越重要的作用，特别是在科技探险、军事侦察、扫雷排险、防核化污染等危险领域，其具有的优势越来越受到各国的重视。 移动机器人的研究涉有到人工知能、控制理论、传感器技术和计算机科学等多门学科。随着移动机器人功能越来越强、复杂度越来越高，对其控制系统的软件体系结构的研究也日益受到重视，并提出了许多不同的体系结构。 论文综述了移动机器人研究和应用的现状，以及移动机器人的几个关键技术。在第二章中给出了单兵可携带移动机器人的硬件平台。第三章，在对已有三种移动机器人软件体系结构分析比较的基础上，设计了针对于特定移动机器人的控制系统结构。该设计主要基于已有三层体系结构，在设计过程中引入了面向对象技术和软件设计模式的思想；在设计其序列层时，采用XML作为序列的描述语言，简化序列层的实现，并提高序列层的可扩展性。在命令（行为）的设计上采用多线程技术，一个命令对应一个线程。序列层通过序列脚本激活或禁止控制层中命令。第四章，说明了系统的实现以及在实现中所使用的软件设计模式。