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        云計算技術(shù)下船舶通信平臺設(shè)計探析

        前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了云計算技術(shù)下船舶通信平臺設(shè)計探析范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

        云計算技術(shù)下船舶通信平臺設(shè)計探析

        摘要:現(xiàn)有的船舶通信平臺在多人通信的過程中易丟失關(guān)鍵信息,為提高通信穩(wěn)定性,基于云計算技術(shù)設(shè)計多人船舶通信平臺設(shè)計多人船舶通信平臺硬件,提取數(shù)據(jù)寫入特征。基于云計算技術(shù)設(shè)計多人船舶通信平臺軟件,獲取通信數(shù)據(jù)傳輸和通信數(shù)據(jù)接收的穩(wěn)定通路,設(shè)計多人通信調(diào)度優(yōu)化算法。在對比實驗中,分別測試3種通信方法在不同通信人數(shù)下的丟包率,其中云計算技術(shù)的丟包率在不同條件下均優(yōu)于其他2種方法,可見該多人船舶通信平臺的數(shù)據(jù)傳輸效果最穩(wěn)定。

        關(guān)鍵詞:云計算;云平臺;多人通信;艦船;通信平臺

        0引言

        由于洋流與風(fēng)浪的因素,艦船在海面上行駛一直存在著相當(dāng)程度的風(fēng)險,一旦艦船在海面上發(fā)生事故,很難將遇難信息或求救信息傳遞出去。但是自信息化社會以來,由于通信技術(shù)的改進(jìn),艦船的通信系統(tǒng)發(fā)生了多次變革,不但能夠?qū)崿F(xiàn)相互通信,還在不斷改善自身的通信穩(wěn)定性,提高通信效率。在現(xiàn)有的相關(guān)研究中,文獻(xiàn)[1]基于數(shù)據(jù)收集的完整性,提出了一種新式的船舶通信數(shù)據(jù)傳輸方式,但是其傳輸?shù)耐暾源嬖诖纳频目臻g。文獻(xiàn)[2]為滿足多人通信的需求,在船舶數(shù)據(jù)實時通信過程中,以多組數(shù)據(jù)交互的方式,不計設(shè)備協(xié)議的損耗,結(jié)合PLC技術(shù),設(shè)計一種滿足多人實時通信的通信系統(tǒng)。但是通信過程中損耗較大。本文結(jié)合以上文獻(xiàn),設(shè)計一種基于云計算技術(shù)的多人船舶通信平臺,用以滿足多人通信過程中的穩(wěn)定性。

        1多人船舶通信平臺硬件設(shè)計

        在網(wǎng)絡(luò)通信的端口中,只需要保證控制核心發(fā)射電路、接收信號探頭、電路模擬切換前端3個部分的性能,船舶通信平臺就能夠保證網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性。在多人通信的平臺設(shè)計中,還需要基于云計算技術(shù),添加用戶訪問的數(shù)據(jù)總線,在以太網(wǎng)連接芯片的連接中,需要將24位總線與片選信號連接在一起,就可以作為一個實際訪問類型的復(fù)位機制,并在其中添加管腳信號,以保證數(shù)據(jù)電平的穩(wěn)定性。而在總線的時序配置中,有一個十分關(guān)鍵的節(jié)點,可以作為時鐘的參考模塊。T1∼T4T5∼T8向地址總線中輸送電平的讀寫信號,可以將不同的讀寫間隔過程作為存儲器中的時序變化趨勢。作為5種數(shù)據(jù)信號的初始時間,可以在信號置高前將通信時序作為兩次數(shù)據(jù)讀寫的跟蹤周期[3]。而則表示在讀寫結(jié)束后,通過至少5ns的片選信號,將每一個讀寫信號的高電平裝置寄存在配置器中。在整個過程中,所有數(shù)據(jù)都需要至少15ns,至少80ns的讀寫周期,以保證數(shù)據(jù)被完全寫入。通過提取數(shù)據(jù)寫入特征,保證通信平臺的信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

        2基于云計算技術(shù)的多人船舶通信平臺軟件設(shè)計

        2.1通信數(shù)據(jù)傳輸

        Hg當(dāng)船舶在海洋中發(fā)生事故時,需要及時與其他船舶指揮調(diào)度指揮中心取得聯(lián)系,此時就需要能夠快速、準(zhǔn)確地向其他通信單位發(fā)送數(shù)據(jù),并在與其他單位的通信中獲取處理意外事故的方法,以避免船上人員的傷亡及財產(chǎn)的損失。在通信數(shù)據(jù)的傳輸中,需要結(jié)合傳輸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以提高平臺的整體數(shù)據(jù)傳輸效率,假設(shè)當(dāng)前傳輸?shù)淖罴褬颖酒谕禐椋鳛榇藭r數(shù)據(jù)信息傳送的最佳傳輸結(jié)構(gòu)可以表示為:PmPeHg(Fx,Fy)FxFy式中:表示艦船中通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴褑挝唬槐硎据斎霕颖驹诖敖煌ㄐ畔⒁约皯?yīng)急傳輸?shù)貐^(qū)的緊張程度;表示傳輸樣本的當(dāng)前最佳期望值。此時的通信數(shù)據(jù)傳輸在網(wǎng)絡(luò)樣本的訓(xùn)練下,在信號中的表達(dá)方式為,其中和分別表示數(shù)據(jù)樣本的2個維度。通過此時的維度信息,即可得到最穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)傳輸通路。

        2.2通信數(shù)據(jù)接收

        由于大多數(shù)船舶中的網(wǎng)絡(luò)配置效果較差,直接導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率較慢,如果在通信平臺中使用非線性的分析方式,則此時可以得到誤差函數(shù)的應(yīng)急局部變量:Hyλik(p)pi式中:表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中誤差函數(shù)的局部應(yīng)急變量;表示最大約束誤差分析的第i個需求量;表示第i個誤差約束條件。如果通過通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)木S度樣本建立隱藏輸出函數(shù),則此時可以將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分別轉(zhuǎn)換成輸出量,并得到函數(shù)模型為:ˆh(x)ˆg(x)¯hik¯gikθdηfαip式中:和分別表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層和輸出層的數(shù)據(jù)遞推結(jié)果;和分別表示輸入層與輸出層中第k個權(quán)值屬性的第i層矩陣單位;和分別表示輸入層和輸出層的隱層數(shù);表示i層矩陣單位中p個節(jié)點的神經(jīng)元總數(shù)量。當(dāng)計算出最佳的神經(jīng)元節(jié)點后,就可以以此得到最穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)接收通路。

        2.3設(shè)計多人通信調(diào)度優(yōu)化算法

        q(t)S(t)每一個數(shù)據(jù)包在同數(shù)據(jù)傳送端口發(fā)送至數(shù)據(jù)接收窗口的過程中,均需要計算隊列的有效長度。結(jié)合通信數(shù)據(jù)的傳輸以及接收,計算數(shù)據(jù)調(diào)度速率,并分別獲得隊列平衡的期望值。若此時的數(shù)據(jù)丟包率小于95%,則需要重新設(shè)置動態(tài)模型,構(gòu)建新的通信算法[4]。在多人數(shù)據(jù)的約束模型中,可以通過數(shù)據(jù)傳輸時間和數(shù)據(jù)接收時間計算數(shù)據(jù)的單位優(yōu)化程度。D(f)=min{q(t)+S(t)},(4)式中,D(f)表示優(yōu)化程度,若D(f)>1,則表示優(yōu)化成功,可以輸出調(diào)度結(jié)果。

        3實驗測試

        為了測試文中多人船舶通信平臺的網(wǎng)絡(luò)通信性能,設(shè)計如下實驗。將其與基于Hadoop平臺的通信系統(tǒng)、PLC技術(shù)下艦船實時通信系統(tǒng)相對比,通過丟包率的結(jié)果比較3種通信方法的可靠性。通過信息采集的硬件設(shè)備在數(shù)據(jù)源中采集通信信息,將數(shù)據(jù)源中的信息實時傳送到總服務(wù)器中,并不斷刷新,以保證信息傳遞的實效性。通過通信平臺的上層界面不斷發(fā)送信息接收請求,則此時的通信端服務(wù)器就會呈現(xiàn)出一種數(shù)據(jù)實時傳播的效果。計算丟包率的公式為:ωd=Nf−NjNf×100%,(5)ωdωdNfNj式中,表示丟包率,越接近100%,則該平臺的通信性能越好;表示發(fā)送信息報的次數(shù);表示接收信息包的次數(shù)。該實驗環(huán)境下,測試不同的通信技術(shù)在長時間海量數(shù)據(jù)的沖擊下是否可靠,并統(tǒng)計丟包率結(jié)果如圖1所示。可知,在通信方為3人時,3種方法在報文長度為8192bit時的丟包率分別為99%,98.2%,98%。通信方為10人時,云計算方法的丟包率基本沒有變化,而其他2種方法的丟包率分別為96.8%,96.2%。當(dāng)通信方為20人時,3種方法的丟包率均有一定程度的降低,分別為97.8%,96.8%,95.1%。由此可見,在長時間海量數(shù)據(jù)的沖擊下,同時通信人數(shù)以及報文長度越大,丟包率越低,且在3種方法的對比中,云計算的通信技術(shù)更穩(wěn)定。

        4結(jié)語

        設(shè)計了一種基于云計算技術(shù)的多人船舶通信平臺,在平臺中通過軟件與硬件的設(shè)計,分別提高了通信的穩(wěn)定性,保證了船舶網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量。并通過實驗,在丟包率的對比下,驗證了該通信平臺的優(yōu)越性。通過本文多人船舶通信平臺的設(shè)計,可以在同一時間內(nèi),在多個網(wǎng)絡(luò)通路下發(fā)送數(shù)據(jù)信息。這樣一來,就能夠保證突發(fā)事故時不會遇到難以連接其他單位的情況。

        作者:任杰 單位:信陽農(nóng)林學(xué)院信息工程學(xué)院

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