空间光学遥感器集成分析设计系统的研究

空间光学遥感器集成分析设计系统的研究石民裴永胜范慧莉高岚玉北京空间机电研究所摘要:本文简述了空间光学遥感器集成分析设计系统的概念和思想。在此基础上提出了系统的总体结构模型，并对系统的流程定制和流程执行方案进行了阐述，最后介绍了所开发的系统实例，该系统具有良好的实用性、可扩展性。关键词：空间光学遥感器系统集成流程管理1引言信息化技术已经在各行各业的产品研发过程中发挥着重要作用，各种工程软件如三维结构设计软件，性能分析软件的使用已经相当普及。然而，工程软件的应用使得产品研发各个阶段产生的数据量急增，如何有效地管理这些数据，并有效地利用这些数据知识，使得这些“数据孤岛”能够在一个集成分析设计平台上协同运作成为当前信息化界的一个共同主题。北京空间机电研究所是一个从事空间光学遥感器研制的机构，作为卫星有效载荷的空间光学遥感器是非常复杂精密的空间光学仪器，其研发涉及光、机、电、热等多个专业。随着需求的增长和竞争的加剧，越来越要求能够快速研制出满足用户和卫星总体要求的遥感器。在各专业工程软件建设相对成熟的基础上，为了进一步提高产品的研发效率，通过规范设计行为来保证产品质量，对空间光学遥感器集成分析设计系统的深入研究有着非常重要的现实意义。本文以空间光学遥感器集成分析设计系统为案例，对产品集成分析设计系统的设计方案及关键技术作了详细讨论。２产品集成分析设计系统概述产品集成分析设计系统使得产品研发流程各个节点的工程师能够在同一个系统平台上使用各种不同专业的工程软件进行协同工作，设计过程中工程数据被平台统一管理，并且在系统的设计工作流中传递。产品集成分析设计系统是一个具有底层平台性质的系统，必须有一个良好的系统结构模型能够实现集成各种专业工程软件，管理各种不同工程软件产生的数据，这个结构模型也必须是开放的、可扩充的：1）原有的设计流程能够被重新定制，2）新的设计流程能够在不重新编译系统的情形下即时注册，3）新的工程数据结构能够在企业数据仓库中即时注册。登录产品集成分析设计系统，各类用户可以在各自的流程节点上申请上一节点的设计数据，启动工程软件完成设计工作，最后提交工作成果。一个典型产品集成分析设计系统的核心内容应该是流程管理。３系统结构模型客户端浏览器-----------客户端配置文件客户端工作区企业数据库文件仓库产品研制流程库产品设计分析任务流程定制任务创建登录任务流程节点光机电热工程软件启动参数工作目录读取/储存进行设计分析任务下载任务输入数据提交设计结果数据产品任务分析客户端组成结构用户行为流程引擎服务企业数据仓库图1空间光学遥感器集成分析设计系统功能结构模型遥感器集成分析设计系统是一个分布式的协同工作环境，主任设计师在对产品任务认真分析后进行流程定制，并向服务器提交注册流程至产品流程库，工程师用户在客户端登录系统的流程节点，下载上一节点的任务数据，由此作为设计分析的输入，利用各种专业工程软件进行设计工作，设计过程中各种数据存储在客户端工作区，阶段性的设计成果可上传至企业的数据仓库。分析整个过程，可以归纳出系统的四个核心功能，1）产品研制流程定制，2）设计分析任务申请、执行，3）任务流程引擎服务，4）企业的数据仓库。流程定制这一功能是系统可扩展性的集中体现，遥感器集成分析设计系统必须提供可扩展的二次开发接口；任务申请、执行主要由客户端浏览器和安装在客户端的专业工程软件完成；任务流程引擎服务是系统的主要服务，系统必须内置工作流引擎实现注册流程的自动执行；企业的数据仓库是一个成熟企业必须配备的基础设施。图1所示是空间光学遥感器集成分析设计系统的功能结构模型。在系统的分层体系结构设计中，一方面遥感器分析设计工作的显著特点就是各种光、机、电、热的专业工程软件运算任务量大、数据量大，另一方面用户要能在任何安装了所需专业软件的终端，通过Web浏览器进行分析设计工作、管理工作。系统的体系结构可由三层结构模型表达。如图2所示：浏览器工程软件流程引擎服务客户端Web服务流程引擎服务企业数据仓库Oracle数据库文件仓库(FTP)图2空间光学遥感器集成分析设计系统三层体系结构模型４流程管理在空间光学遥感器集成分析设计过程中，流程是指为了达到一定的设计目的，而把多个相互独立的组件（各种专业软件以及工具软件）按照一定的逻辑关系组合在一起的一个工作流。流程不仅定义了产品设计的工作流程，同时定义了流程节点之间传递数据的形式和内容。流程管理包含两方面的内容：流程定制和流程执行。流程定制是在对产品设计任务进行认真分析后绘制流程图，定义各个流程节点所需的数据模型，并把流程信息和数据信息在系统内注册。定义数据结构、描述流程信息（组件之间的逻辑关系）可以由系统自定义的标记语言或者通用标记语言XML。使用XML会给系统带来很多便利，首先很多组件本身对XML有很好的支持，其次XML描述结构化数据很方便，而且XML的关系数据库存储的解决方案也非常成熟。下面的代码用XML文本描述材料属性数据结构中的杨氏模量、泊松比、质量密度信息。?xmlversion=1.0?DataClassname=MaterialAttributename=youngsModulustype=double/Attributename=poissonsRatiotype=double/Attributename=massDensitytype=double//DataClass描述流程信息的XML文档由各个流程节点元素组成，每个元素中必须明确定义节点的输入数据、节点组件、输出数据、目标节点。具体的定义方式文中不再给出。流程执行时由流程引擎对流程描述文档进行解析，自动生成交互Web页面（输入表单、执行页面、组件等），页面之间的提交关系体现了流程的执行跳转，系统创建任务实例后与用户进行交互操作，实现任务数据的流转、自动保存任务执行过程中的数据信息。5实例简介北京空间机电研究所经过多年的努力，完成了空间光学遥感器集成分析设计系统的两个版本。系统选择MSC公司的产品SimManager作为流程引擎服务，该软件基于Web方式构建，采用B/S架构，提供了基于XML的流程定制结构，实现了遥感设计分析中光、机、电、热四个专业的若干主流程。SimManager客户端结构设计有限元分析光学设计光学模拟热分析其它应用行为（流程/步骤）封装模型建造测试报告持续改进行为（应用）封装，多学科集成（商用、自制软件）SimManager-DB知识库光机设计流程工程分析优化流程热控分析优化流程动力学工程优化流程...PLM连接（定制、通知）图3基于SimManager的空间光学遥感器集成分析设计系统结构6结束语产品集成分析设计系统是今后信息化的主要研究之一。该系统作为一个分布式的协同工作平台，必须有一个高效的、可扩展的功能结构和体系结构作为支撑；流程管理是系统的核心问题。文章以遥感器集成分析设计系统为案例提出了一种可行的系统功能结构和系统三层体系结构，对基于XML的流程定制和流程执行方法进行分析论述，希望对产品集成分析设计系统的进一步研究有一定的参考价值。参考文献：［１］万常选.XML数据库技术.清华大学出版社,2005.1［２］范玉顺.工作流管理技术基础——实现企业业务过程重组、过程管理与过程自动化的核心技术.清华大学出版社,2001.4［3］WfMC.WorkflowProcessDefinitionInterface-XMLProcessDefinitionLanguage[Z].WfMC,2001.