信息系統(tǒng)互操作理論、技術(shù)與交通應(yīng)用

前言

　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了企業(yè)信息化建設(shè)，提高了企業(yè)生產(chǎn)、管理、決策過(guò)程的效率、水平與經(jīng)濟(jì)效益。隨著信息系統(tǒng)應(yīng)用的深入，越來(lái)越多的部門(mén)不再滿足于本部門(mén)的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，開(kāi)始提出跨部門(mén)、跨域的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。然而，由于發(fā)展階段、具體應(yīng)用和管理體制等方面的不同，目前大多數(shù)信息系統(tǒng)之間存在著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)成、運(yùn)作機(jī)制和水平的差異，各系統(tǒng)處于分隔孤立狀態(tài)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，集成度較低。各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生的海量信息被分別保存在互不兼容、自成一體的小系統(tǒng)中，具有廣泛分布、深度異構(gòu)、分散自治的特點(diǎn)，成為一個(gè)個(gè)“信息孤島”，信息沒(méi)有得到深層次的充分利用，為各個(gè)行業(yè)“全息管理”帶來(lái)了極大的困難。以我國(guó)交通信息化發(fā)展為例，我國(guó)交通系統(tǒng)目前基本處于“各自為政”的局面，具有異構(gòu)、時(shí)空分布和支持單一業(yè)務(wù)的特征，造成資源的巨大浪費(fèi)和全局效率的低下，沒(méi)有形成面向全局的業(yè)務(wù)支撐和面向全局應(yīng)用的信息集成，不能滿足不同層次的實(shí)體問(wèn)面向不同任務(wù)的應(yīng)用需求，無(wú)法滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)運(yùn)輸業(yè)越來(lái)越高的安全、效率和服務(wù)品質(zhì)的要求?！　≡诟鳂I(yè)務(wù)系統(tǒng)物理上廣泛互聯(lián)和支持系統(tǒng)邏輯可重構(gòu)性的前提下，如何實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息有效集成，如何實(shí)現(xiàn)面向不同應(yīng)用、不同形式的業(yè)務(wù)信息共享與應(yīng)用，是目前業(yè)務(wù)系統(tǒng)急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題?！　』ゲ僮魇菍?shí)現(xiàn)不同信息系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作、共享信息的核心技術(shù)，是解決分布式、異構(gòu)系統(tǒng)集成應(yīng)用的有效方法。在IEEE《標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)詞典》中對(duì)互操作的解釋是：兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)或組件可以彼此交換信息并有使用所交換信息的能力?；ゲ僮魃婕暗膬?nèi)容主要包括互操作體系框架、算法模型、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)、平臺(tái)與應(yīng)用，如圖0-1所示?！　∽鳛樾畔⒒M(jìn)程開(kāi)始較早、各業(yè)務(wù)信息化程度較高的軌道交通行業(yè)，信息互操作程度低造成的各業(yè)務(wù)間協(xié)同困難和信息系統(tǒng)整體效率不高一直是困擾和阻礙鐵路信息系統(tǒng)發(fā)展及信息化進(jìn)程推進(jìn)的瓶頸問(wèn)題。因此，早在20世紀(jì)末，鐵道部等部門(mén)就開(kāi)始著手尋求解決信息系統(tǒng)互操作以及基于互操作的信息系統(tǒng)集成技術(shù)途徑；同時(shí)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部也開(kāi)始支持相關(guān)的理論與關(guān)鍵技術(shù)研究。

內(nèi)容概要

　　《信息系統(tǒng)互操作理論、技術(shù)與交通應(yīng)用》是作者長(zhǎng)期從事智能系統(tǒng)與安全技術(shù)研究的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和工程應(yīng)用等方面的成果總結(jié)。《信息系統(tǒng)互操作理論、技術(shù)與交通應(yīng)用》重點(diǎn)闡述了信息系統(tǒng)互操作的一些重要共性問(wèn)題，包括：互操作體系框架、理論及應(yīng)用模型，互操作核心算法，互操作平臺(tái)構(gòu)建、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用等；信息系統(tǒng)互操作體系框架，互操作與元數(shù)據(jù)的關(guān)系，支持分布式、異構(gòu)、局部自治和高性能系統(tǒng)互聯(lián)的開(kāi)放互操作模型，以及面向分布式、異構(gòu)系統(tǒng)的信息系統(tǒng)互操作基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)?！　　缎畔⑾到y(tǒng)互操作理論、技術(shù)與交通應(yīng)用》可供從事交通運(yùn)輸工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域理論研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的科技人員，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的教師和研究生學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

前言第一章緒論1.1 背景及意義1.2 互操作內(nèi)容1.3 信息系統(tǒng)互操作研究現(xiàn)狀1.3.1 信息系統(tǒng)互操作體系框架研究現(xiàn)狀1.3.2 信息系統(tǒng)互操作模型研究現(xiàn)狀1.3.3 信息系統(tǒng)互操作關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀1.4 結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)第二章信息系統(tǒng)互操作體系框架研究2.1 信息系統(tǒng)互操作研究2.1.1 信息系統(tǒng)互操作存在的主要問(wèn)題2.1.2 互操作主要特性分析2.2 信息系統(tǒng)互操作體系框架的編制原則2.3 信息系統(tǒng)互操作邏輯框架2.3.1 互操作聯(lián)盟2.3.2 策略層2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層2.3.4 支撐層2.3.5 應(yīng)用層2.4 信息系統(tǒng)互操作物理框架2.4.1 信息系統(tǒng)互操作平臺(tái)2.4.2 信息系統(tǒng)互操作物理實(shí)現(xiàn)2.5 結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)第三章互操作與元數(shù)據(jù)3.1 元數(shù)據(jù)的定義與作用3.1.1 元數(shù)據(jù)的定義3.1.2 元數(shù)據(jù)的作用3.2 元數(shù)據(jù)的類型3.3 元數(shù)據(jù)互操作3.3.1 語(yǔ)義互操作3.3.2 語(yǔ)法互操作3.3.3 結(jié)構(gòu)互操作3.3.4 管理途徑3.4 結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)第四章信息系統(tǒng)互操作模型研究4.1 互操作模型概述4.2 基本概念定義4.2.1 名詞定義4.2.2 符號(hào)表達(dá)4.2.3 互操作流程4.3 語(yǔ)義解析4.3.1 語(yǔ)義規(guī)則庫(kù)的定義4.3.2 語(yǔ)義解析流程4.4 搜索定位4.4.1 搜索矩陣4.4.2 寬度優(yōu)先搜索算法4.4.3 深度優(yōu)先搜索算法4.4.4 混合搜索算法4.5 訪問(wèn)控制4.5.1 身份認(rèn)證4.5.2 訪問(wèn)權(quán)限認(rèn)證4.5.3 負(fù)載均衡4.6 任務(wù)分解與集成4.6.1 任務(wù)的定義4.6.2 任務(wù)分解算法4.6.3 任務(wù)集成算法4.7 數(shù)據(jù)映射4.7.1 數(shù)據(jù)模型4.7.2 數(shù)據(jù)映射演算語(yǔ)法規(guī)則4.7.3 數(shù)據(jù)映射實(shí)例分析4.8 結(jié)果反饋4.8.1 四級(jí)結(jié)果集結(jié)構(gòu)4.8.2 搜索結(jié)果的提取4.8.3 搜索結(jié)果的排序4.8.4 搜索結(jié)果的返回4.9 結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)第五章基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)5.1 信息系統(tǒng)互操作動(dòng)態(tài)信任管理技術(shù)5.1.1 互操作信任機(jī)制5.1.2 基于TOPSIS的推薦信任度算法5.1.3 基于模糊變權(quán)的互操作信任動(dòng)態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法5.1.4 仿真實(shí)現(xiàn)5.1.5 小結(jié)5.2 信息系統(tǒng)互操作訪問(wèn)控制技術(shù)5.2.1 基于信任度的互操作訪問(wèn)控制模型5.2.2 互操作負(fù)載均衡技術(shù)5.2.3 小結(jié)5.3 基于多Agent信息系統(tǒng)互操作協(xié)作機(jī)制研究5.3.1 Agent功能定義5.3.2 信息系統(tǒng)互操作協(xié)作機(jī)制研究5.3.3 信息系統(tǒng)互操作協(xié)作過(guò)程研究5.3.4 小結(jié)參考文獻(xiàn)第六章公路信息系統(tǒng)互操作設(shè)計(jì)研究6.1 概述6.2 我國(guó)公路信息化發(fā)展現(xiàn)狀6.2.1 交通部公路信息系統(tǒng)6.2.2 省現(xiàn)有公路信息系統(tǒng)6.3 公路信息化的互操作需求分析6.3.1 交通部信息互操作需求分析6.3.2 省級(jí)公路信息化建設(shè)的互操作需求分析6.4 實(shí)例應(yīng)用——跨省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)安全管理與公路應(yīng)急處置和服務(wù)系統(tǒng)6.4.1 跨省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)安全管理與公路應(yīng)急處置和服務(wù)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)6.4.2 跨省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)安全管理與公路應(yīng)急處置和服務(wù)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)6.4.3 跨省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)安全管理與公路應(yīng)急處置和服務(wù)系統(tǒng)互操作實(shí)現(xiàn)過(guò)程6.5 結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)第七章鐵路信息系統(tǒng)互操作設(shè)計(jì)研究7.1 概述7.2 我國(guó)鐵路信息化發(fā)展現(xiàn)狀及互操作需求分析研究7.2.1 鐵路信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀7.2.2 互操作需求分析7.3 實(shí)例應(yīng)用——青藏鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)7.3.1 青藏鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7.3.2 青藏鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)7.3.3 青藏鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)互操作實(shí)現(xiàn)過(guò)程7.4 結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　從廣義互操作到狹義互操作，可以認(rèn)為是互操作的形式發(fā)生了改變，從過(guò)去以人為中心的組織之間的行為轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔橹行牡男畔⒂蚪M織之間的行為。　　狹義互操作傳統(tǒng)上是指“不同平臺(tái)或編程語(yǔ)言之間交換和共享數(shù)據(jù)的能力”。為了達(dá)到平臺(tái)或編程語(yǔ)言之間交換和共享數(shù)據(jù)的目的，其包括硬件、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)語(yǔ)義等不同層次的互操作，問(wèn)題涉及運(yùn)行環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用流程、安全管理、操作控制、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、語(yǔ)言、數(shù)據(jù)模型等。在IEEE《標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)詞典》中對(duì)狹義互操作的解釋是：兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)或組件可以彼此交換信息并有使用所交換信息的能力。本研究要解決的互操作問(wèn)題，重點(diǎn)在信息系統(tǒng)之間的互操作。根據(jù)上述對(duì)“互操作”的定義，信息系統(tǒng)之間的互操作可以定義為“不同的信息系統(tǒng)之間共享信息或依據(jù)所共享的信息而做出行為的能力”，包括數(shù)據(jù)、信息和系統(tǒng)層次的互操作，但不包括硬件、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)層面的底層互操作。　　信息系統(tǒng)是信息的載體，因此談及信息系統(tǒng)間的互操作，首先要解決信息互操作問(wèn)題。本研究將信息互操作定義為：相互獨(dú)立的信息系統(tǒng)之間進(jìn)行有意義的信息交換的能力，系統(tǒng)能夠理解交換信息的格式、含義和屬性。信息互操作研究的主要目的是為了讓彼此獨(dú)立的、自治的系統(tǒng)能夠?yàn)榭缬蛳到y(tǒng)的信息協(xié)作提供支持。信息互操作的主要研究對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)上形形色色的信息源，可以是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的信息、文件系統(tǒng)和知識(shí)庫(kù)等?！　⌒畔⑾到y(tǒng)的異構(gòu)是一種狀態(tài)，而互操作一般而言必須是一種交互行為：一方提供服務(wù)而另一方接受服務(wù)，其中必然包含兩個(gè)系統(tǒng)（實(shí)體）之間的信息交流過(guò)程，否則就不是互操作。例如，一個(gè)椅子靠近一個(gè)桌子，或者安裝于同一臺(tái)電腦上的兩個(gè)毫無(wú)關(guān)系的軟件，就不存在互操作?！　∽鳛橐环N行為，信息系統(tǒng)之間的互操作可以分為設(shè)計(jì)時(shí)互操作和進(jìn)行時(shí)互操作。顧名思義，設(shè)計(jì)時(shí)互操作是指系統(tǒng)之間的互操作在系統(tǒng)建立階段已經(jīng)根據(jù)明確的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，而進(jìn)行時(shí)互操作需要等兩個(gè)異構(gòu)的系統(tǒng)有進(jìn)行交互的需求的時(shí)候，如檢索提問(wèn)式實(shí)時(shí)分發(fā)到不同系統(tǒng)的時(shí)候，才進(jìn)行互操作。可以看到，設(shè)計(jì)時(shí)互操作比較適用于封閉、成熟和集中式的信息系統(tǒng)或領(lǐng)域，其在數(shù)據(jù)格式、語(yǔ)法、語(yǔ)義、服務(wù)質(zhì)量等方面都是可控的，而運(yùn)行時(shí)互操作更加適合于開(kāi)放系統(tǒng)。 　　……

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