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面向空间信息的数据通信协议的设计与实现

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2017年2月 第38卷第2期计算机工程与设计Feb. 2017 Vol. 38 No. 2COMPUTER ENGINEERING AND DESIGN面向空间信息的数据通信协议的设计与实现焦东来、蒋贺2+，张索非3，陈雪飞2(1.南京邮电大学地理与生物信息学院，江苏南京210000; 2.南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京210000;3.南京邮电大学物联网学院，江苏南京210000)摘要：鉴于传统地理信息系统缺少一种对传感器实时数据获取的方法，利用传统地理信息系统的手段很难进行传感器的 实时展示。

针对此问题，研究传感器数据通信协议的特征，结合地理信息空间操作的特点，设计面向空间信息的数据通信 协议，采用实时通信的方式解决传统地理信息系统在展示传感器数据方面实时性差的问题。

根据面向空间信息的数据通信 协议，设计与之对应的服务端操作与响应模型。

在远程电表监控软件中验证了该协议的可行性。

关键词：地理信息系统；传感器管理；数据通信协议；实时通信；服务器模型 中图法分类号：TP39文献标识号：A文章编号：1000-7024(2017) 02-0550-07doi ： 10. 16208/j. issnl000-7024. 2017. 02. 050(1. College of Geographic and Biologic Information, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210000，China ； 2. College of Telecommunications and Information Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210000，China; 3. School of Internet of Things, Nanjing University of Posts andTelecommunications, Nanjing 210000，China)Abstract ： In view of the fact that traditional geographic information system lacks a method to acquire the real-time data of sen­sors? it is difficult to display the real-time data of sensors by using the traditional means of geographic information system. For this problem, the characteristics of the sensor data communication protocol were investigated, the characteristics of geographic information spatial operations were combined, then the data communication protocol for spatial information was designed. The real-time communication method was used to solve the problem of poor real-time performance in the display of sensor data in the traditional geographic information system. Based on the data communication protocol for spatial information, the corresponding server operation and response model was designed The feasibility of the data communication protocol for spatial information is verified in a remote electric meter monitoring software.Keywords ： geographic information system ； sensor management ； data communication protocol ； real time communication ； server model随着物联网与地理信息系统（geogm ph m form ad o n被抽象成具有实际意义的地理要素显示在地图上时，G IS syste m , G IS )的进一步结合，通过地理信息系统进行传感系统如何将实时变化的传感器数据及时地展示在用户地图收稿日期：2016-02-19;修订日期：2016-03-22 基金项目：国家自然科学基金面上基金项目（41471329)作者简介：焦东来（1977 -)，男，河北安国人，博士，副教授，研究方向为地理信息共享与互操作、空间信息可视化；+通讯作者：蒋贺(1992-)，男，河北衡水人，硕士研究生，研究方向为地理信息系统、传感器远程管理；张索非（1983-)，男，江苏南通人，博士，讲师，研究方向为智能图像显示、机器学习等；陈雪飞（1992-)，男，江苏淮安人，硕士研究生，研究方向为地图符号、地理信息共享等。

E-mail ： 419439262@Design and implementation of data communicationprotocol for spatial informationJIAO Dong -lai1，JIANG He2+，ZHANG Suo -fei3，CHEN Xue -fei 2〇引言器的管理已经成为一种趋势[w ]。

但是在实际应用中G I S 系 统管理传感器设备还存在一个重要问题，即当传感器设备第38卷第2期 焦东来，蒋贺，张索非，等：面向空间信息的数据通信协议的设计与实现•551 •上。

虽然可以基于传统的条件渲染方法，通过建立地图符号 与数据库数据之间的映射关系实现不同设备不同数值的展 示，但是这种经过数据库的方式实现传感器数据展示，其实 时性得不到保证[5]。

为了将监测数据通过地图实时展示出 来，则需要将地图直接与数据通讯服务器进行通信，获取实 时数据。

传感器数据的实时获取是通过协议体现的，空间操 作和协议的结合可以动态地展示地图视野内的传感器数据，由此将地图的操作和传感器数据的管理结合起来就可能解决 传统系统实时性差的问题。

本文尝试在传输协议中增加空间 信息的描述，通过空间操作动态维护一对多的逻辑关系，进 而为地理信息系统与物联网的进一步结合打下基础。

1基于G IS的传感器设备管理参考文献[6, 7]里给出了 G I S的定义，并且介绍了 G IS在空间信息分析和地图可视化表达方面的优势，这些 特点使得G IS能够成为对空间分布的传感器进行可靠管理 的一种手段。

借助地理信息系统在设备设施管理领域的优势，在基 于G IS的传感器设备管理过程中，人们习惯于将传感器当 成普通设备进行管理，即把具有空间位置属性的传感器抽 象成一个要素（feature),而传感器获取的实时数据以要素 属性（字段）的形式存在，通过空间数据库存储在空间数 据模型中[8];G I S软件根据空间数据模型中的数据，将传 感器设备以地图符号的形式展示在地图上，该过程通过G IS软件的渲染机制实现。

G IS软件针对不同的功能需求提供了多种渲染方法，如 唯一值'渲染、多值'渲染等。

其中，唯一值渲染是对于每个地 图符号给定的要素属性值都是唯一的，唯一值渲染器将一组 唯一值映射到一组符号。

因此，通过唯一值渲染方法，建立 传感器数据与地图符号的对应关系，即可实现不同传感器数 据值对应不同地图符号的展示效果。

由于该过程是一个以中 间数据模型为依托的过程，只有地图视野发生变化时（漫 游、放大、缩小等)，才会触发唯一值渲染过程，进而体现 出传感器数据的变化，如果地图视野不变化，即使数据模型 中的传感器数据变化了，地图也不能展示出来，因此利用传 统的方法，基于G IS对传感器设备进行管理，传感器数据在 G IS客户端的实时展示方面存在问题，这也是目前实时GIS 系统面临的主要的问题。

通过实时通信驱动地图的可视化渲 染过程是解决传感器数据实时展示的主要解决办法，而建立 面向空间信息的数据通信协议是其中的关键（如图1所示)。

图1G IS软件管理传感器设备模型2面向空间信息的服务器通信协议2.1空间信息服务的协议及原理文献[9]中提到了地理信息系统领域的开放地理空间 信息联盟（open G IS c o n s o rtiu m,O G C)，O G C正在引领着 空间地理信息标准及定位基本服务的发展，其制定的对于 空间数据互操作的一些方法对于G I S系统在传感器设备的 管理方面具有非常大的借鉴意义。

在G I S软件地图图像的传输中，O G C标准定义了W M S(W e b map service)规范，其包含 3 个操作：〇61£^1-p a b ilitie s，G e tM a p，G e tF e a tu re ln fo;在实现分布式空间处 理系统之间的交互功能时，O G C标准使用了 h u p协议，客 户端发送数据更新请求，服务端响应空间设备的实时数据，并在收到客户端的应答后断开连接，直到下次请求到来，客户端和服务端再重新建立一次连接（如图2所示）。

通过 使用h u p协议和W M S规范，G I S软件实现了空间数据的 可视化[1°]。

但是，h u p协议是无状态无连接的协议，导致 了G IS软件只能被动地更新空间数据，即服务端获得的实 时数据并不能立即主动的推送给客户端，这使得G IS软件 得到的空间数据总是“过时的”，这也是传统G IS软件在实 时通信方面难以突破的瓶颈[11]。

图2客户端与服务器交互过程为了能够将后台数据的变化直接推送到客户端来提高 地图展示传感器信息的实时性，通信协议可以采用以soc­k e t或者 websocket连接 的方式[1214]、数据 以私有协议的方 式以二进制的形式进行传输，但是私有协议中没有空间相 关信息的定义及缺少相应的处理，因此很难实现与G I S的结合。

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安全通讯协议的设计与实现

安全通讯协议的设计与实现

安全通讯协议的设计与实现随着信息时代的到来，数据的安全性问题越来越受到重视。

许多数据在不经意间就被黑客盗取，给个人隐私和商业机密带来了极大的风险。

为此，安全通讯协议的设计与实现就成为了一项十分重要的工作。

安全通讯协议是基于计算机网络中的加密技术，保障通讯过程中数据的安全、有效传输和可验证性的技术体系。

其主要目的就是确保通讯双方的信息传输不会被窃听、篡改、伪造等非法行为。

一般来说，安全通讯协议的设计需要考虑以下几个方面：首先，协议需要能对传输过程中的信息进行加密处理。

这包括信息的加密、解密和密钥生成。

常用的加密方式有对称加密和非对称加密。

对称加密方式简单实用，但密钥传输容易被攻击者截获，因此一般用于小型网络环境中；非对称加密方式则更加安全可靠，其密钥分为公钥和私钥，分别用于信息的加解密，通常采用数字签名的方式保障其安全性。

其次，协议需要考虑信息的完整性和认证问题。

传输过程中，由于数据包经过了多个节点的传输，因此有可能会被篡改、伪造，因此需要确保传输依据不变，信息的认证性也是必不可少的。

此时，数字签名技术就非常重要了，通过数字签名，可以对信息的来源和完整性进行认证，可以有效避免被黑客篡改信息。

同时，在设计协议的过程中，还需要考虑安全协议的实现方式和协议的适用场景。

随着智能手机、平板电脑和传感器等智能设备的普及，安全通讯协议也需要考虑其在这些终端设备上的实现方式，以便更好地保护这些设备上的信息。

总之，在网络安全领域中，安全通讯协议的设计和实现是一项非常复杂和关键的工作。

需要综合考虑各种因素，包括加密方式、信息的完整性和认证、安全协议的实现方式和适用场景等。

只有在这些方面都兼顾到位后，才能实现真正的安全通讯。

可见光空间调制通信系统的设计与实现

可见光空间调制通信系统的设计与实现

可见光空间调制通信系统的设计与实现可见光空间调制通信系统的设计与实现摘要：随着无线通信技术的快速发展，现代人们对于通信质量的要求也越来越高。

可见光通信作为一种新兴的无线通信技术，具有传输速度快、带宽大、安全性高等优点，被广泛研究和应用。

本文基于可见光通信的原理和特点，设计了一种可见光空间调制通信系统，并对其进行实现和测试。

通过实验验证，该系统具有较高的传输速率和稳定性，能够满足现代通信的需求。

关键词：可见光通信、空间调制、传输速率、稳定性一、引言无线通信是信息传输的重要手段之一，而随着通信需求的不断增长，现有的无线通信方式已经不能满足人们对传输速率和质量的要求。

可见光通信作为一种新兴的无线通信技术，利用可见光进行信息传输，具有较高的传输速率和稳定性。

本文旨在设计和实现一种基于空间调制的可见光通信系统，通过对系统的性能进行测试和验证，评估其在实际应用中的可行性和优势。

二、可见光通信的原理和特点可见光通信是利用可见光进行信息传输的一种无线通信技术。

光波作为一种电磁波，具有频率高、传输速度快的特点，因此可见光通信能够实现比传统无线通信更高的传输速率。

同时，可见光通信具有带宽大、通信安全性高等特点，不受传统无线通信的频率限制，可以充分利用可见光频段的资源。

此外，可见光通信还能够在无线通信覆盖不到的区域进行通信，为现代通信提供了新的解决方案。

三、可见光空间调制通信系统的设计1. 系统架构设计可见光空间调制通信系统由发射端和接收端组成。

发射端通过调制电信号，控制发射器发出的光波的强度和频率变化，实现传输信息的编码和解码。

接收端通过接收器接收光波，并进行解码还原成电信号。

2. 发射端设计发射端主要包括光源、调制器和控制电路。

光源可以采用白炽灯、LED灯等，具体选择要根据实际需求和应用场景进行确定。

调制器主要用于调制电信号，常用的调制方式有频率调制、强度调制等。

控制电路用于控制调制器的工作状态和参数。

3. 接收端设计接收端主要包括接收器和解调器。

面向物联网的空间数据库设计与实现技巧研究

面向物联网的空间数据库设计与实现技巧研究

面向物联网的空间数据库设计与实现技巧研究随着物联网技术的快速发展，各类设备和传感器可以通过互联网相互通信和交换数据。

这给空间数据管理带来了巨大的挑战和机遇。

面向物联网的空间数据库的设计与实现是实现物联网的关键技术之一。

本文将研究面向物联网的空间数据库的设计与实现技巧。

1. 数据模型设计物联网中的数据模型设计是空间数据库设计的关键。

传统的关系数据库模型难以满足物联网中大量、多维的空间数据存储和查询需求。

因此，我们可以采用一些专门的空间数据模型，如层次模型、网格模型、对象模型等。

这些数据模型可以更好地支持物联网中的空间数据管理。

2. 空间索引技术在面向物联网的空间数据库设计中，高效的数据访问是至关重要的。

传统的索引技术难以应对物联网中海量的空间数据，因此我们需要使用更加高效的空间索引技术。

常用的空间索引技术包括R树、四叉树、六角树、网格索引等。

通过选择合适的索引技术和参数设置，可以提高数据查询的效率和准确性。

3. 数据存储与管理面向物联网的空间数据库需要存储和管理大量的空间数据。

传统的关系数据库在数据存储方面存在性能瓶颈，无法满足物联网中大规模和高频率的数据写入需求。

因此，我们可以采用基于列存储和分布式存储的技术，如Hadoop、HBase等。

这些技术可以提供更好的数据存储和管理能力，提高物联网中的空间数据处理效率。

4. 数据采集与处理在物联网中，大量的传感器会产生海量的空间数据。

因此，面向物联网的空间数据库设计需要考虑数据采集和处理的问题。

我们可以采用流式处理技术，如Apache Kafka、Spark Streaming等，对数据进行实时的采集和处理。

这些技术可以帮助我们实现实时的数据流处理和分析，使得物联网中的空间数据库能够满足实时性的要求。

5. 隐私与安全性保护面向物联网的空间数据库设计需要考虑隐私和安全性的保护。

在物联网中，许多传感器会收集到用户的隐私信息，如位置、行为等。

因此，我们需要采取一些隐私保护措施，如数据加密、身份认证、访问控制等。

arinc8总线协议研究与实现

arinc8总线协议研究与实现

arinc8总线协议研究与实现ARINC 8总线协议研究与实现摘要：ARINC 8总线是航空电子设备中常用的一种串行数据通信协议。

本文对ARINC 8总线协议进行了详细的研究，并实现了一个简单的ARINC 8总线通信系统。

首先介绍了ARINC 8总线的基本原理和特点，然后对其通信原理进行了深入的探讨，并给出了通信协议的几个重要要素。

接着，我们设计了一个简单的ARINC 8总线通信系统，并对其进行了详细的硬件和软件实现。

最后，通过实际的通信测试，验证了系统的可靠性和稳定性。

1. 引言航空电子设备在现代航空中起着至关重要的作用，数据通信对于航空电子设备来说是非常关键的一项技术。

ARINC 8总线协议作为一种常用的串行数据通信协议，被广泛应用于航空电子设备中。

本文将对ARINC 8总线协议进行深入研究，并实现一个简单的ARINC 8总线通信系统。

2. ARINC 8总线基本原理和特点ARINC 8总线是一种串行通信协议，其基本原理是将数据进行分组传输。

每个数据分组由一个起始字节、N个数据字节和一个校验字节组成。

ARINC 8总线具有以下几个特点：2.1 高可靠性ARINC 8总线采用奇偶校验来保证数据传输的可靠性。

每个数据分组的校验字节通过对数据字节的奇偶校验得到，接收端根据接收到的数据进行奇偶校验来判断数据是否出错。

2.2 高带宽利用率ARINC 8总线的数据传输速率高，能够满足航空电子设备对于实时数据传输的需求。

同时，ARINC 8总线采用的分组传输的方式，可以有效地提高带宽利用率，减少数据传输的时间。

2.3 灵活性ARINC 8总线可以通过灵活配置数据分组长度来适应不同的应用需求。

同时，ARINC 8总线提供了多种工作模式，可以满足不同的数据传输要求。

3. ARINC 8总线通信原理ARINC 8总线的通信原理主要包括数据分组传输、奇偶校验和工作模式等几个方面。

3.1 数据分组传输ARINC 8总线的通信数据以数据分组的形式进行传输。