基于编译技术的自动化数据采集技术研究

论文摘要

轨道交通自动售检票系统是城市轨道交通综合自动化系统不可缺少的重要组成部分,是贯穿整个轨道交通票务运营管理全过程的核心系统。轨道交通自动售检票系统一般分为车票、车站终端设备、车站计算机系统、线路中央计算机系统、清分系统五个层次。数据采集功能是车站计算机和线路中央计算机系统中一个非常重要的组成部分,该功能的作用是采集设备上传的系统数据,对数据进行解码并存入数据库。这些数据是之后清分和报表数据的来源,因此该功能非常重要,其开发和变更维护往往贯穿整个AFC系统的开发周期。本文首先介绍了轨道交通自动售检票系统的概念,历史和发展情况,其次根据AFC系统,中央计算机系统,数据采集的层次对论题做了简要的概述,提出了现阶段数据采集功能在开发、部署、跨平台、数据正确性上面存在的问题。然后介绍了一种跨平台的数据格式XDR。XDR数据格式在国内外已经被广泛使用于各种领域,但是在轨道交通领域的使用时间并不长。得益于其可移植性和标准化的特性,国内外很多轨道交通的集成商开始使用这种格式。但使用经验表明,对数据内容和格式的变更仍然是系统集成效率低下,破坏系统数据正确性和开发效率低下的一个主要原因。本研究旨在提供一个基于编译技术的自动化的数据采集方案并给出具体实现。该方案可以提高整个系统开发的重用度,免于开发人员疲于应付不断的变更请求,提高了生产力,减少不必要的成本。该解决方案的核心是以XDR作为AFC数据的自动分析与解码的数据描述语言并给出一个完整功能的数据采集模块解决方案的工业版本,因此在方案中,使用了面向对象的分析和设计方法完整地设计出整个数据采集模块。首先根据现有的项目经验以及自动化数据采集方案的要求提出了完整的功能性需求和非功能性需求,这些需求已经涵盖了一般自动售检票系统中对数据采集模块的要求。然后对模块进行划分,并对数据处理模块中关键的XDR数据描述自动解析和XDR数据解码编写了详细的用例。在此基础上结合其他功能对数据采集模块进行了分析和设计,特别是设计了XDR语言的词法分析和语法分析方案。最后详细介绍了该方案的几个主要部件的实现,包括XDR数据描述的解析器、XDR数据文件的解码器、数据保存和数据校验等,并给出了进行实际性能分析的测试平台。整个方案在该测试平台和现有的实际项目的测试平台上测试通过,达到了预期的结果,验证了该方案的可用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 自动售检票系统概述
• 1.2 课题背景
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 论文的主要内容和结构安排
• 1.5 系统软件平台以及硬件设备
• 1.5.1 系统软件平台
• 1.5.2 系统硬件设备
• 2 AFC 系统与数据采集功能介绍
• 2.1 AFC 系统的构成
• 2.2 中央计算机系统
• 2.3 数据采集
• 2.3.1 功能介绍
• 2.3.2 数据
• 2.3.3 数据传递
• 2.3.4 数据采集的设计与开发
• 3 自动化数据采集功能系统分析
• 3.1 需求分析
• 3.1.1 自动化数据采集的需求
• 3.1.2 建立用例模型
• 3.1.3 对XDR 数据描述语言的分析
• 3.2 基于用例的系统分析
• 4 设计与实现
• 4.1 解析器的设计与实现
• 4.1.1 对编译器设计的借鉴
• 4.1.2 XDR 数据描述语言的语法规则
• 4.1.3 词法分析
• 4.1.4 语法分析
• 4.1.5 符号表 Symbol Table 的设计
• 4.2 数据处理过程的设计与实现
• 4.2.1 Distinct 提供的XDR 处理函数
• 4.2.2 解码器与解析树
• 4.2.3 数据容器
• 4.3 数据校验
• 4.3.1 AFC 数据校验方法
• 4.3.2 使用XDR 的枚举类型进行数据校验
• 4.4 数据保存
• 4.5 性能分析和设计
• 5 测试与验证
• 5.1 数据采集的要求
• 5.1.1 功能性要求
• 5.1.2 非功能性要求
• 5.2 数据采集测试要求分析
• 5.2.1 对功能性要求的分析与测试用例
• 5.2.2 对非功能性要求的分析与测试
• 5.3 项目管理
• 6 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表学术论文的目录
• 上海交通大学学位论文答辩决议书