一种跨异构平台的通信技术方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种跨异构平台的通信技术方法、系统及介质，具体为：在同一电脑或服务器上部署一个或多个子通信集群，每个子通信集群以master服务作为总控制管理节点；每个master服务与多个router服务交互通信，router服务作为与客户端client交互的节点；每个router服务中均包含一个订阅器、多个发布器和一个推送器，每个客户端均包括一个拉取服务、一个或多个订阅器和发布器；订阅器和发布器间通过话题方式发送数据进行通信。本发明专利技术采用发布者/订阅者模式的通信方案，实现各种异构平台协同工作与通信，克服目前的各种平台设计在windows或linux操作系统下不同的计算环境下，具有各自单独运行的系统，无法实现互联互通，对当前各个异构平台的发展造成严重阻碍的问题。各个异构平台的发展造成严重阻碍的问题。各个异构平台的发展造成严重阻碍的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种跨异构平台的通信技术方法、系统及介质


[0001]本专利技术属于网络通信的
，具体涉及一种跨异构平台的通信技术方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的兴起，以及5G技术的发展，无人系统、人工智能、物联网也成为各国的研究热点。其次，计算机模拟技术水平也得到了显著提高，如何建立准确有效的仿真模型成为了众多仿真领域的研究热点。对于许多组织机构来说，其自身的成长壮大和新技术的迅速发展催生出极其复杂、分布且不断发展变化的应用平台，这些平台跨越了不同硬件，不同操作系统的多种异构平台，具有各自单独运行的系统，无法实现互联互通。不同平台之间的集成成了亟待解决的问题。对于大型算例，单台计算节点的资源严重不足，独立的计算系统算力不足，对于当前各个异构平台的发展已经造成严重阻碍，严重影响人工智能、物联网和仿真产业的发展。在这样的背景下，研究如何跨越多个异构平台之间的差异，将不同平台进行提炼、整合，并充分利用已有的技术及平台资源，实现各种异构平台协同工作与通信便有了重大意义。
[0003]rosbridge(rosbridge_suite)是ros官方为开发者提供的一个用于非ros系统和ros系统进行交互通信的功能包。rosbridge主要包含两个部分，Rosbridge Protocol和Rosbridge Implementation。其中Protocol部分提供了非ros系统和ros系统通信的具体格式，包括话题的订阅，消息的发布，服务的调用，参数的设置和获取，图片信息的传递等等，都是JSON格式的字符串。Implementation部分是rosbridge的具体实现，包含rosapi、rosbridge_library、rosbridge_server等包。rosapi通过服务调用使某些ROS action可访问，包括获取和设置参数，获取主题列表等。rosbridge_library是核心rosbridge包。rosbridge_library负责获取JSON字符串并将命令发送到ros，反之亦然。rosbridge_server负责通信的传输层，包括websocket，tcp，udp等几种格式。
[0004]上述技术手段主要有以下缺点：
[0005]过分依赖ROS系统环境，无法解藕到多个平台环境下使用。通信过程是采用无中心化架构，采用多对多的连接方式，假设需要多个仿真环境和多个无人系统通信时，必然产生通信连接爆发的情况。通信采用JSON格式进行序列化过程，假设发送数据过大的情况(在本项目初期也能rosbridge作为交互通信工具，其中一个实例是发送视频时，发送4K图片，每张图片约4MB大小)，就会出序列化和反序列化消耗时间过大的情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，针对各种支撑人工智能、物联网和仿真产业下的异构平台之间差异的研究，提供一种跨异构平台的通信技术方法、系统及介质，适应Window和Linux操作系统下不同计算环境的要求，深入研究异构平台之间的通信开销、通信规律、特征，设计合理的通信模式，研究简化计算节点间相互同步所需的信
息，消除通信瓶颈，提高异构平台之间的可扩展性。实现异构平台之间的融合。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种跨异构平台的通信技术方法，包括以下步骤：
[0009]构建通信集群：在同一电脑或服务器上部署一个或多个子通信集群，每个子通信集群以master服务作为总控制管理节点；每个master服务与多个router服务交互通信，router服务作为与客户端交互的节点；每个router服务中均包含一个订阅器sub、多个发布器pub和一个推送器push，每个客户端均包括一个拉取服务pull、一个或多个订阅器sub和发布器pub；
[0010]跨异构平台通信：
[0011]用户通过命令行的方式操作master服务，以控制和监控整个通信集群；
[0012]有发布数据需求的客户端发布器pub通过指定的网络地址和网络端口连接并发布指定通信数据包到router服务的订阅器sub；
[0013]router服务的订阅器sub绑定其指定的网络端口，监听接收的指定通信数据包并保存到内存队列中；
[0014]router服务内的推送服务push绑定其指定的网络端口，监听内存队列中存在的通信数据包并把单个通信数据包发送到其连接上的客户端client拉取服务pull；一个推送服务push只能与一个拉取服务pull进行通信；
[0015]router服务内的多个发布器pub分别绑定其指定的网络端口，监听内存队列中存在的通信数据包并发送到所有连接上的客户端的订阅器sub；
[0016]有接收数据需求的客户端client订阅器sub通过指定的网络地址和网络端口连接到router服务特定的发布器pub并接收指定通信数据包。
[0017]作为优选的技术方案，所述客户端client包括仿真系统unreal engine或unity、异构无人系统ROS、多物理场计算系统、深度强化学习器。
[0018]作为优选的技术方案，所述用户通过命令行的方式操作master服务，以控制和监控整个通信集群具体为：
[0019]通过发送消息指令控制master服务的行为，包括动态地新建、关闭、暂停router服务节点；查看其它通信集群的状态信息；查看当前集群下的router服务状态信息；收集通信集群下的信息，生成日志并保存。
[0020]作为优选的技术方案，所述客户端、router服务内的订阅器sub和发布器pub以话题的方式发布或接收通信数据包。
[0021]作为优选的技术方案，所述发布器pub和订阅器sub间通过消息代理或消息队列进行通信。
[0022]作为优选的技术方案，所述通过消息代理或消息队列进行通信时，令两条数据间隔大于10秒，以避免在数据通信发送数据量过大或间隔过短时导致发送的队列阻塞。
[0023]作为优选的技术方案，所述通信集群采用ZeroMQ作为底层网络通信组件。
[0024]作为优选的技术方案，所述发布器pub和订阅器sub支持多进程分布式动态负载均衡方案。
[0025]本专利技术的另一个方面，还提供了一种跨异构平台的通信技术系统，应用于上述的一种跨异构平台的通信技术方法，包括通信集群构建模块、控制管理模块、跨异构平台通信
模块；
[0026]所述通信集群构建模块用于在同一电脑或服务器上部署一个或多个子通信集群，每个子通信集群以master服务作为总控制管理节点；每个master服务与多个router服务交互通信，router服务作为与客户端交互的节点；每个router服务中均包含一个订阅器sub、多个发布器pub和一个推送器push，每个客户端均包括一个拉取服务pull、一个或多个订阅器sub和发布器pub；
[0027]所述控制管理模块用于通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨异构平台的通信技术方法，其特征在于，包括以下步骤：构建通信集群：在同一电脑或服务器上部署一个或多个子通信集群，每个子通信集群以master服务作为总控制管理节点；每个master服务与多个router服务交互通信，router服务作为与客户端交互的节点；每个router服务中均包含一个订阅器sub、多个发布器pub和一个推送器push，每个客户端均包括一个拉取服务pull、一个或多个订阅器sub和发布器pub；跨异构平台通信：用户通过命令行的方式操作master服务，以控制和监控整个通信集群；有发布数据需求的客户端发布器pub通过指定的网络地址和网络端口连接并发布指定通信数据包到router服务的订阅器sub；router服务的订阅器sub绑定其指定的网络端口，监听接收的指定通信数据包并保存到内存队列中；router服务内的推送服务push绑定其指定的网络端口，监听内存队列中存在的通信数据包并把单个通信数据包发送到其连接上的客户端client拉取服务pull；一个推送服务push只能与一个拉取服务pull进行通信；router服务内的多个发布器pub分别绑定其指定的网络端口，监听内存队列中存在的通信数据包并发送到所有连接上的客户端的订阅器sub；有接收数据需求的客户端client订阅器sub通过指定的网络地址和网络端口连接到router服务特定的发布器pub并接收指定通信数据包。2.根据权利要求1所述一种跨异构平台的通信技术方法，其特征在于，所述客户端client包括仿真系统unreal engine或unity、异构无人系统ROS、多物理场计算系统、深度强化学习器。3.根据权利要求1所述一种跨异构平台的通信技术方法，其特征在于，所述用户通过命令行的方式操作master服务，以控制和监控整个通信集群具体为：通过发送消息指令控制master服务的行为，包括动态地新建、关闭、暂停router服务节点；查看其它通信集群的状态信息；查看当前集群下的router服务状态信息；收集通信集群下的信息，生成日志并保存。4.根据权利要求1所述一种跨异构平台的通信技术方法，其特征在于，所述客户端、router服务内的订阅器sub和发布器pub以话题的方式发布或接收通信数据包。5.根据权利要求1所述一种跨异构平台的通信技术方法，其特征在于，所述发布器pub和订阅器sub间通过消息代理或消息队列进行通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓聪，刘元恒，孔祥鹏，张艺川，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：