微服务架构的空间智能业务优化方法、系统、设备及介质与流程

1.本发明涉及分布式计算技术领域，具体为微服务架构的空间智能业务优化方法、系统、设备及介质。


背景技术：

2.目前地面云平台技术非常完善，在互联环境下分布式计算与边缘计算具有成熟且可行的应用产品。但在空间环境星云系统的研究也仅处于起步阶段，天气预报、地面导航等应用有nasa的spacecloud技术作支撑，能够初步实现以星网为基础的空间应用部署。
3.当前的地面云平台技术主要使用分布式任务框架结合主流通讯技术，实现应用部署，分布式任务方面，国内互联网公司具有成熟的应用产品。但在空间环境下，计算处理主要归于地面计算机完成。随着星载设备的性能提升，多星协同的空间应用研究还处于探索阶段，尤其是基于对地观测场景的空间智能应用开发方法，尚无完备的解决方案。


技术实现要素：

4.针对现有技术中面向空间信息保障能力以及空间应用智能化的需求，本发明提供微服务架构的空间智能业务优化方法、系统、设备及介质，覆盖星座系统对地观测场景中所需的常用服务，为空间应用的便捷开发提供支撑，可提升空间智能业务的开发效率；提出的智能业务并行加速方法，对比传统的多服务串行运行，可有效提升智能应用处理效率，加速比大于并行节点数量的80％。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种微服务架构的空间智能业务优化方法，包括如下步骤：
7.根据多星协同对地观测场景的数据流向特征，分析得到空间应用场景所涉及的若干独立功能单元，并将各个独立功能单元进行封装后形成空间应用微服务；
8.根据空间智能业务开发需求，分析空间智能业务的整体功能，并将整体功能剥离为耦合度较低的不同功能片段；
9.根据所得的不同功能片段，对空间应用微服务进行查找、组合和编排，形成特定业务，完成智能业务的开发；
10.对已开发的特定业务中的图像处理业务通过微服务多副本并行和图像分块的加速模式进行处理。
11.优选的，空间应用微服务包括智能微服务和通用微服务；
12.所述智能微服务用于提供遥感图像处理相关的功能，其包括预处理微服务、图像拼接微服务、云检测微服务、场景分类微服务、目标识别微服务、目标跟踪微服务、智能压缩微服务和智能解压缩微服务；
13.所述通用微服务用于为空间智能业务提供包含空间数据的传输、存储、迭代升级等方面的功能支持；其包括关键信息判别微服务、对地回传微服务、安全存储微服务、轻量传输微服务、服务注册微服务、数据加密微服务和数据解密微服务。
14.优选的，智能业务的开发步骤包括如下：
15.根据不同功能片段的特点以及关联性，在空间应用微服务中查找对应的微服务并确定各个微服务之间的关联顺序；
16.设定智能业务执行脚本，并指定该智能业务执行脚本所需的各个微服务以及微服务的输入参数和各个微服务关联顺序；
17.在智能业务执行脚本中设置业务启动命令，形成特定业务，完成智能业务的开发。
18.优选的，对已开发的特定业务中图像处理业务加速处理步骤如下：
19.根据智能业务任务量与数据量，将智能业务所使用的各个智能微服务进行智能微服务多副本拷贝；
20.将拷贝的若干智能微服务副本对应部署于近数据端的若干个云平台容器；
21.每一个智能微服务副本在其近数据端中获取待处理的数据块，并将所对应的数据块进行处理，当所涉及的智能微服务副本执行完毕后，通过空间应用微服务进行信息的整合、传输和存储，完成加速模式。
22.一种微服务架构的空间智能业务优化系统，包括：
23.服务分析模块，用于根据多星协同对地观测场景的数据流向特征，分析得到空间应用场景所涉及的若干独立功能单元，并将各个独立功能单元进行封装后形成空间应用微服务；
24.业务分析模块，用于根据空间智能业务开发需求，分析空间智能业务的整体功能，并将整体功能剥离为耦合度较低的不同功能片段；
25.第一处理模块，用于根据所得的不同功能片段，对空间应用微服务进行查找、组合和编排，形成特定业务，完成智能业务的开发；
26.第二处理模块，用于对已开发的特定业务中的图像处理业务通过微服务多副本并行和图像分块的加速模式进行处理。
27.优选的，第一处理模块包括：
28.查找模块，用于根据不同功能片段的特点以及关联性，在空间应用微服务中查找对应的微服务并确定各个微服务之间的关联顺序；
29.第一执行模块，用于设定智能业务执行脚本，并指定该智能业务执行脚本所需的各个微服务以及微服务的输入参数和各个微服务关联顺序；
30.第二执行模块，用于在智能业务执行脚本中设置业务启动命令，形成特定业务，完成智能业务的开发。
31.优选的，第二处理模块包括：
32.拷贝模块，用于根据智能业务任务量与数据量，将智能业务所使用的各个智能微服务进行智能微服务多副本拷贝；
33.分配模块，用于将拷贝的若干智能微服务副本对应部署于近数据端的若干个云平台容器；
34.第三执行模块，用于每一个智能微服务副本在其近数据端中获取待处理的数据块，并将所对应的数据块进行处理，当所涉及的智能微服务副本执行完毕后，通过空间应用微服务进行信息的整合、传输和存储，完成加速模式。
35.一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器
上运行的计算机程序，所述处理器执行上述所述的优化方法。
36.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现上述所述的优化方法。
37.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
38.本发明提供了一种微服务架构的空间智能业务优化方法，通过多星协同对地观测场景的数据流向分析得到空间应用微服务，并根据空间智能业务开发需求将空间应用涉及的各个微服务进行组合编排，形成具有特定功能的业务应用，实现了智能业务的快速开发，同时对已开发的特定业务中的图像处理业务通过加速模式处理，可有效提升服务处理速度，实现对空间智能业务的优化效果。
39.进一步的，空间应用微服务包括智能微服务和通用微服务，其中智能微服务和通用微服务，可覆盖一般空间业务的功能需求，可有效简化上层应用业务开发过程，实现智能业务的快速开发。
40.进一步的，智能微服务的多副本分块处理图像数据的并行加速方法，与传统的单个微服务图像处理对比，可有效提升服务处理速度，增强服务处理性能。
41.一种微服务架构的空间智能业务优化系统，通过服务分析模块、业务分析模块、第一处理模块和第二处理模块有效的实现了空间应用微服务的分析、智能业务的开发和智能业务的加速，为空间智能业务优化方法的实施提供了载体，对空间智能业务执行效率进行了优化。
附图说明
42.图1为本发明中微服务架构的空间智能业务优化方法的流程图；
43.图2为本发明中对地观测场景数据流向图；
44.图3为本发明中智能业务架构图；
45.图4为本发明目标检测识别加速模式中加速前和加速后对比图；
46.图5位为本发明中智能业务样例示意图。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
48.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
49.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
50.参见图1，本发明提供了微服务架构的空间智能业务优化方法，覆盖星座系统对地观测场景中所需的常用服务，为空间应用的便捷开发提供支撑，可提升空间智能业务的开发效率；提出的智能业务并行加速方法，对比传统的多服务串行运行，可有效提升智能应用处理效率，加速比大于并行节点数量的80％。
51.具体的，该微服务架构的空间智能业务优化方法，包括如下步骤：
52.根据多星协同对地观测场景的数据流向特征，分析得到空间应用场景所涉及的若干独立功能单元，并将各个独立功能单元进行封装后形成空间应用微服务；
53.根据空间智能业务开发需求，分析空间智能业务的整体功能，并将整体功能剥离为耦合度较低的不同功能片段；
54.根据所得的不同功能片段，对空间应用微服务进行查找、组合和编排，形成特定业务，完成智能业务的开发；
55.对已开发的特定业务中的图像处理业务通过微服务多副本并行和图像分块的加速模式进行处理。
56.具体的，空间应用微服务包括智能微服务和通用微服务；
57.所述智能微服务用于提供遥感图像处理相关的功能，在多星协同的对地观测场景中，针对遥感卫星的拍摄角度多样性、空间环境复杂性以及图像数据安全性等问题，设计的智能微服务包括预处理微服务、图像拼接微服务、云检测微服务、场景分类微服务、目标识别微服务、目标跟踪微服务、智能压缩微服务和智能解压缩微服务；
58.所述通用微服务用于为空间智能业务提供包含空间数据的传输、存储、迭代升级等方面的功能支持；在多星协同的对地观测场景中，涉及对关键数据的判断、对地回传、高安全性存储、数据加密、数据解密以及微服务间通信、微服务升级等功能的需求，开发的通用微服务包括关键信息判别微服务、对地回传微服务、安全存储微服务、轻量传输微服务、服务注册微服务、数据加密微服务和数据解密微服务。
59.具体的，智能业务的开发步骤包括如下：
60.根据不同功能片段的特点以及关联性，在空间应用微服务中查找对应的微服务并确定各个微服务之间的关联顺序；
61.设定智能业务执行脚本，并指定该智能业务执行脚本所需的各个微服务以及微服务的输入参数和各个微服务关联顺序；
62.在智能业务执行脚本中设置业务启动命令，形成特定业务，完成智能业务的开发。
63.若本发明中空间应用微服务不能满足业务需求，业务开发人员可开发自定义的微服务，并通过本发明提供的“服务注册微服务”进行注册，实现平台微服务扩充。
64.具体的，对已开发的特定业务中图像处理业务加速处理步骤如下：
65.根据智能业务任务量与数据量，将智能业务所使用的各个智能微服务进行智能微服务多副本拷贝；
66.将拷贝的若干智能微服务副本对应部署于近数据端的若干个云平台容器；
67.每一个智能微服务副本在其近数据端中获取待处理的数据块，并将所对应的数据块进行处理，当所涉及的智能微服务副本执行完毕后，通过空间应用微服务进行信息的整合、传输和存储，完成加速模式。
68.本发明中通过对地观测场景的数据流向分析，如图2所示，分析得到8个智能微服务和7个通用微服务。
69.智能业务的开发，是在本发明提出的15个微服务基础上，对智能微服务和通用微服务进行编排、组合，最终形成特定业务，如图3所示。
70.智能微服务的并行加速模式示意图如图4所示，对智能业务中的目标检测微服务进行多节点部署，使n个节点上分别、同时对1/n的图像进行处理。图4中对n的取值为整数4，bi为第i图像分块，s为智能微服务，所涉及微服务为第五个微服务和第七个微服务。
71.本发明中空间智能业务的场景实例包括：智能识别回传业务为，多张遥感图像可能包含不同角度的拍摄结果，为将拍摄目标定位，需将多张不同角度的拍摄图像进行拼接处理。此服务将实现对至少两张图像进行拼接处理，再进行图像场景分类，最后对图像中的特定目标进行目标检测，若为关键目标，则将目标数据进行地面回传。此智能业务的实现需结合图像拼接微服务、图像场景分类微服务、目标检测微服务、关键信息判别微服务、对地回传微服务。
72.智能分类安全存储业务为，受光照或气候影响，个别遥感图像的成像清晰度较低，此时需对图像进行画质提升处理后再进行目标场景分类。此服务将实现对遥感图像进行预处理、场景分类的操作，然后针对输出的文本信息进行判别，若为关键目标，则将目标数据进行高安全性存储。此智能业务的实现需结合图像预处理微服务、场景分类微服务、关键信息判别微服务、关键信息安全存储。
73.智能目标跟踪回传业务为，由智能微服务对图像序列中的目标进行坐标系跟踪之后，再由关键信息判别微服务进行处理，若为关键目标，则将目标数据进行地面回传。此智能业务的实现由目标跟踪微服务、关键信息判别微服务、对地回传微服务实现。
74.实施例
75.(1)智能业务样例
76.对智能微服务和通用微服务分别进行编号，则8个智能微服务分别为预处理微服务、图像拼接微服务、云检测微服务、场景分类微服务、目标识别微服务、目标跟踪微服务、智能压缩微服务和智能解压缩微服务；7个通用微服务分别为关键信息判别微服务、对地回传微服务、安全存储微服务、轻量传输微服务、服务注册微服务、数据加密微服务和数据解密微服务。智能微服务和通用微服务在图中将以不同的形状加以区分，其中，矩形表示智能微服务，圆形表示通用微服务；则设计3个智能业务如下图5所示：
77.对3个智能业务的说明如下：
78.a)智能识别回传业务
79.多张遥感图像可能包含不同角度的拍摄结果，为将拍摄目标定位，需将多张不同角度的拍摄图像进行拼接处理。此服务将实现对至少两张图像进行拼接处理，再进行图像场景分类，最后对图像中的特定目标进行目标检测，若为关键目标，则将目标数据进行地面回传。此智能业务的实现需结合图像拼接微服务、图像场景分类微服务、目标检测微服务、关键信息判别微服务、对地回传微服务。
80.b)智能分类安全存储业务
81.受光照或气候影响，个别遥感图像的成像清晰度较低，此时需对图像进行画质提升处理后再进行目标场景分类。此服务将实现对遥感图像进行预处理、场景分类的操作，然
后针对输出的文本信息进行判别，若为关键目标，则将目标数据进行高安全性存储。此智能业务的实现需结合图像预处理微服务、场景分类微服务、关键信息判别微服务、关键信息安全存储。
82.c)智能目标跟踪回传业务
83.由智能微服务对图像序列中的目标进行坐标系跟踪之后，再由关键信息判别微服务进行处理，若为关键目标，则将目标数据进行地面回传。此智能业务的实现由目标跟踪微服务、关键信息判别微服务、对地回传微服务实现。
84.(2)智能服务的加速样例
85.在地面验证系统中，选取1024*1024的图像作为目标检测识别微服务的输入图像，分别采用加速前的传统模式对图像进行处理以及采用微服务多副本并行、图像分块的加速模式进行处理，对两种模式下的处理时间进行统计，此例中采用的分块数n为4，则两种模式的运算时间为下表1所示：
86.目标识别任务运行时间(秒)传统模式2.4加速模式0.65
87.表1传统模式与加速模式运行时间对比
88.由统计时间得出，加速模式的运算效率至少是传统模式的3倍以上。
89.综上所述，本发明提供了一种微服务架构的空间智能业务优化方法，通过多星协同对地观测场景的数据流向分析得到空间应用微服务，并针对空间业务的功能需求将空间应用微服务中不同的微服务进行组合编排，形成具有特定功能的业务应用，实现了智能业务的快速开发，同时对已开发的特定业务中的图像处理业务进行加速模式处理，有效提升了服务处理速度，对空间智能业务进行了优化。提出的8种智能微服务和7种通用微服务，可覆盖一般空间业务的功能需求，基于这15个微服务，可有效简化上层应用业务开发过程，实现智能业务的快速开发；智能微服务的多副本分块处理图像数据的并行加速方法，与传统的单个微服务图像处理对比，可有效提升服务处理速度，增强服务处理性能。
90.下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
91.本发明在一个实施例中，提供了一种微服务架构的空间智能业务优化系统，用于实现上述所述的微服务架构的空间智能业务优化方法；
92.具体的，该微服务架构的空间智能业务优化系统，包括：
93.服务分析模块，用于根据多星协同对地观测场景的数据流向特征，分析得到空间应用场景所涉及的若干独立功能单元，并将各个独立功能单元进行封装后形成空间应用微服务；
94.业务分析模块，用于根据空间智能业务开发需求，分析空间智能业务的整体功能，并将整体功能剥离为耦合度较低的不同功能片段；
95.第一处理模块，用于根据所得的不同功能片段，对空间应用微服务进行查找、组合和编排，形成特定业务，完成智能业务的开发；
96.第二处理模块，用于对已开发的特定业务中的图像处理业务通过微服务多副本并行和图像分块的加速模式进行处理。
97.具体的，第一处理模块包括：
98.查找模块，用于根据不同功能片段的特点以及关联性，在空间应用微服务中查找对应的微服务并确定各个微服务之间的关联顺序；
99.第一执行模块，用于设定智能业务执行脚本，并指定该智能业务执行脚本所需的各个微服务以及微服务的输入参数和各个微服务关联顺序；
100.第二执行模块，用于在智能业务执行脚本中设置业务启动命令，形成特定业务，完成智能业务的开发。
101.具体的，第二处理模块包括：
102.拷贝模块，用于根据智能业务任务量与数据量，将智能业务所使用的各个智能微服务进行智能微服务多副本拷贝；
103.分配模块，用于将拷贝的若干智能微服务副本对应部署于近数据端的若干个云平台容器；
104.第三执行模块，用于每一个智能微服务副本在其近数据端中获取待处理的数据块，并将所对应的数据块进行处理，当所涉及的智能微服务副本执行完毕后，通过空间应用微服务进行信息的整合、传输和存储，完成加速模式。
105.本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于微服务架构的空间智能业务优化方法的操作。
106.本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中微服务架构的空间智能业务优化方法的相应步骤。
107.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。
108.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
109.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
110.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
111.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。