技术特征：
1.一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义；步骤2、基于虚拟终端和虚拟主机的异构通信资源一体化组网建模；步骤3、面向统一组网服务的系统及平台增量式集成架构设计；步骤4、以信息为中心的物联网系统组网服务运行机制设计。2.根据权利要求1所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1中所述的基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义，包括：步骤1-1，将所述物联网全网资源按照功能分类分层；步骤1-2，根据步骤1-1中所述的分类分层，构建物联网全网资源的能力要素模型；步骤1-3，根据步骤1-2中所述的能力要素模型，构建各能力要素间的关联关系模型。3.根据权利要求2所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1-1中所述的将所述物联网全网资源按照功能分类分层，即将物联网全网资源按照功能类分为通信传输类资源、组网服务类资源和任务功能类资源，根据分类形成网络层、服务层和应用层三个层级，具体如下：网络层：即为所述物联网中的通信传输类资源，至少包括宽带微波通信、卫星通信、激光通信、战术数据链和协同控制数据链的通信传输类资源；所述网络层针对联合任务筹划、情报分发、战术协同以及行动控制业务的特点，提供信息传输能力；服务层：即为所述物联网中的组网服务类资源，至少包括网络管理服务和组网服务资源；所述服务层支持面向任务的异构资源一体化组网；应用层：即为所述物联网中的任务功能类资源，至少包括平台任务系统和感知系统资源；所述应用层提供任务筹划、任务分配、情报侦察、行动指挥控制以及效果评估能力。4.根据权利要求3所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1-2中所述的构建物联网全网资源的能力要素模型，包括：通信传输能力要素模型t、组网服务能力要素模型n以及平台任务能力要素模型p，具体如下：通信传输能力要素模型t：以网络层所有资源作为要素，表示传输各类信息的能力，用三元组t=< s
t
,o
t
,c
t >表示；其中，s
t
是空间属性，表示通信传输能力要素所在位置和执行任务过程中的运动轨迹信息；o
t
是组织属性，表示通信传输能力要素所在位置和组织关系，所述组织关系包括执行任务时与其他能力要素的协同关系；c
t
是能力属性，表示通信传输能力要素的各项能力指标，用三元组c
t =< c
tt
,c
ts
,c
ti >表示，其中，c
tt
表示通信传输类资源的种类，c
ts
表示通信传输类资源的技术体制，所述技术体制包括网络结构及传输协议，c
ti
表示通信传输类资源的能力指标，所述能力指标包括传输距离、通信带宽以及端到端响应时间；组网服务能力要素模型n：以服务层所有资源作为要素，表示在物联网系统中对通信传输类资源承担一体化组网任务的能力，用三元组n=< s
n
,o
n
,c
n >表示；其中，s
n
是空间属性，表示组网服务能力要素所在位置和执行任务过程中的运动轨迹信息；o
n
是组织属性，表示组网服务能力要素所在位置和组织关系，所述组织关系包括执行任务时与其他能力要素的协同关系；c
n
是能力属性，表示组网服务能力要素的能力指标，用三元组c
n =< c
nt
,c
ns
,c
ni >表示，其中，c
nt
表示组网服务类资源的种类，c
ns
表示组网服务类资源的状态，c
ni
表示对应组网服务类资源的能力指标，所述能力指标包括网络规划和网络控制；
平台任务能力要素模型p：以应用层所有资源作为要素，表示在物联网系统中承担行动任务的能力，用三元组p=< s
p
,o
p
,c
p >表示；其中，s
p
是空间属性，表示平台任务能力要素的初始位置和执行任务过程中的运动轨迹信息；o
p
是组织属性，表示平台任务能力要素所在位置和组织关系，所述组织关系包括执行任务时与其他能力要素的协同关系；c
p
是能力属性，表示平台任务能力要素的能力指标，用三元组c
n =< c
pt
,c
ps
,c
pi >表示，其中，c
pt
表示物联网系统中的各个平台的环境类型包括：陆、海、空和天，c
ps
表示所述平台能够承担的任务类型，c
pi
表示所述平台执行任务的能力指标。5.根据权利要求4所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1-3中所述的构建能力要素间的关联关系模型，包括：通信传输能力要素与平台任务能力要素的关系nr、平台任务能力要素与通信传输能力要素的关系pr以及组网服务能力要素与平台任务能力要素的关系mr，具体如下：通信传输能力要素与平台任务能力要素的关系nr：用三元组nr=<p-n
num
,n-p
name
,n-p
st >表示；其中，p-n
num
表示一个物联网系统内包含的通信传输能力要素的种类和数量；n-p
name
表示每个通信传输能力要素中包含的平台能力要素列表；n-p
st
表示每个通信传输能力要素的状态，用三元组n-p
st =< n
id
,n
size
,n
yn >表示，其中，n
id
表示通信传输能力要素对应的链路代号，n
size
表示每个通信传输能力要素是ip宽带或无线窄带，n
yn
表示每个通信传输能力要素当前的可用或不可用状态；平台任务能力要素与通信传输能力要素的关系pr：用四元组pr=< p-p
num
,p-n
nue
,p-n
sum
,p-n
st >表示；其中，p-p
num
表示物联网系统内包含的平台任务能力要素列表，物联网系统中每个平台用对应的平台编识号表示；p-n
num
表示每个平台拥有的通信传输能力要素的种类及数量；p-n
sum
表示每个平台中的任务系统通过本平台和/或其他平台的通信传输能力要素进行信息交换的需求；p-n
st
表示每个平台拥有的各通信传输能力要素的状态，用四元组p-n
st
=< n
id
,n
size
,n
yn
,n
pri >表示，其中，n
id
表示通信传输能力要素对应的链路代号，n
size
表示每个通信传输能力要素是ip宽带或无线窄带，n
yn
表示每个通信传输能力要素当前的可用或不可用状态，n
pri
表示每个通信传输要素的使用优先级排序；组网服务能力要素与平台任务能力要素的关系mr：用二元组mr=< m-s,s-m >表示；其中，m-s表示组网服务能力要素中的网络管理服务要素向每个平台任务能力要素分发物联网系统初始化参数；s-m表示平台任务能力要素接收网络管理服务要素分发的组网系统初始化参数。6.根据权利要求5所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤2中所述的基于虚拟终端至虚拟主机的异构通信资源一体化组网建模，即将通信传输类资源分为骨干网、战术网及边缘网三类资源，对平台任务能力要素和通信传输类资源进行资源解耦、资源开放和跨平台动态重组，具体包括以下步骤：步骤2-1，资源解耦：设计虚拟终端和虚拟主机方案，即采用虚拟终端vtp集中代表所有通信传输类资源与物联网系统中各平台的任务系统对接，虚拟主机vhp集中代表物联网系统中各平台的任务系统与通信传输类资源对接，完成物联网系统中各平台的任务系统与通信传输类资源解耦；虚拟终端vtp和虚拟主机vhp是一个封装了地址和行为的计算实体，通过消息传递方式对外通信，并且并发地执行动作；步骤2-2，资源开放：对所述物联网系统中有宽带通信资源的骨干节点，建立ip协议统
一承载网，跨平台链接vtp-vtp，支持物联网系统中各平台的通信传输类资源对外开放，通过骨干节点互联，使两个以上独立运行的战术或边缘网建立关联关系，支持跨网任务协调；步骤2-3，按需聚合：当所述物联网系统中的任意一个平台有两种以上通信传输类资源时，虚拟终端和虚拟主机将这些通信传输类资源虚拟为一张网，为平台的任务系统提供单一接口和信息的多链分发服务；当平台的通信传输类资源不满足预设条件时，则利用骨干网登录其他平台，接入所需的战术或边缘网，完成平台的任务系统与通信资源的动态重组。7.根据权利要求6所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤3中所述的面向统一组网服务的系统及平台增量式集成架构设计，即设计通用集成架构和组网服务单元，采用增量式嵌入集成方式进行统一组网服务，具体包括以下步骤：步骤3-1，建立通用集成架构：按照应用、服务及资源的三层结构对物联网系统中的平台建立统一的通信资源集成架构；其中，应用层由所述平台上的一个或一个以上任务系统组成；服务层由功能单元组成，所述功能单元包括虚拟终端、虚拟主机、ip 网关以及安全交换单元；资源层由宽带和窄带通信资源组成；步骤3-2，设计组网服务单元：对所述功能单元进行模块化切分和功能及性能设计，形成组网服务产品；其中，虚拟终端具备与任务系统接口自适配能力，虚拟主机具备对窄带通信资源的综合接入能力，ip 网关具备对宽带通信资源的综合接入能力，安全交换模块具备模块之间信息交换和对不同级别的通信资源实施安全管理的能力；步骤3-3，增量式集成应用：根据物联网系统中各平台的能力要素的差异和所具备的通信传输类资源种类的不同情况，选择组网服务模块，并组合成与所述平台适配的组网服务产品即组网服务单元，采用增量式嵌入集成方式，对平台的任务系统和通信传输类资源进行集成；所有平台的组网服务单元的横向集合形成广域总线，即实现物联网系统的泛在互联。8.根据权利要求7所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤4中所述的以信息为中心的物联网系统组网服务运行机制设计，即设计以信息为中心的多种拓扑结构一体化跨层组网协议，形成组网服务运行机制，满足物联网系统通信资源跨平台共用以及信息在网络之间的自动分发，包括以下步骤：步骤4-1，规划设计任务共同体：当为了某项任务把一个以上的平台连接在一起协同运行时，网络管理服务要素进行任务需求分解，将总任务分解为一个以上的子任务，形成一个以上独立的任务组，通过网络规划设计，建立通信传输能力要素与平台任务能力要素之间的关联关系nr，封装为组网系统的初始化参数m-s，向每个平台的组网服务单元分发；步骤4-2，软件定义任务共同体：每个平台的组网服务单元接收到组网系统的初始化参数m-s后，在内部模块之间分发，其中，虚拟终端vtp将初始化参数m-s转换为平台任务能力要素与通信传输能力要素的关系pr，在网络运行过程中自主维护，虚拟主机vhp将初始化参数m-s转换为通信传输能力要素与平台任务能力要素的关系nr，在网络运行过程中自主维护，ip网关提取通信传输能力要素中的通信传输类资源要素的相关信息，进行地址管理和映射，生成统一ip承载骨干网；步骤4-3，设计一体化跨层组网协议，具体方法如下：信息分发协议：虚拟终端vtp是平台的任务系统接入网络的统一入口，当任务系统需要与所述物联网中的其他成员交换信息时，信息统一发送到虚拟终端vtp，虚拟终端vtp根据
平台任务能力要素与通信传输能力要素的关系pr信息，决策信息传送链路及方式，并将所述信息附加上链路代号标签，送到对应平台的虚拟主机vhp，虚拟主机vhp根据链路代号执行相应的链路接口协议，实现信息在不同网络间的自动分发；信息接收协议：虚拟主机vhp是各网络的信息向相关平台任务系统传送的统一入口，从任何网络上落地的信息统一送到虚拟主机vhp，虚拟主机vhp根据通信传输能力要素与平台任务能力要素的关系nr信息，决策发送的目标平台的任务系统，并寻址发送到对应平台的虚拟终端vtp，虚拟终端vtp对所述信息进行去重复及完整性整合处理；信息转发协议：虚拟终端vtp将整合后的信息全部发送到本平台的任务系统，对其中的广播信息按预设的转发过滤规则向其他链路转发，对其中的寻址信息自动生成机器应答，原路返回。9.根据权利要求8所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤2中，所述骨干网至少包括：卫星干线、宽带微波及激光通信；战术网至少包括：jtids数据链及v/u数据链。10.根据权利要求9所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤2中，边缘网至少包括：机间数据链及海上编队协同数据链。
技术总结
本发明公开了一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，包括以下步骤：步骤1、基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义；步骤2、基于虚拟终端和虚拟主机的异构通信资源一体化组网建模；步骤3、面向统一组网服务的系统及平台增量式集成架构设计；步骤4、以信息为中心的物联网系统组网服务运行机制设计。本发明解决了物联网系统基于异构通信网络实现泛在互联的问题；解决了基于异构资源的物联网系统统一组网服务问题；满足了物联网系统通信资源跨平台共用和信息在多网之间自动分发的需要。跨平台共用和信息在多网之间自动分发的需要。跨平台共用和信息在多网之间自动分发的需要。
技术研发人员：毛亿 徐颖 曾凌川 杨毅 徐佳佳 费少聪
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/2/2