􀁺 什么樣的數據結構才能存放XML 文檔中的接口協(xié)議數據？

􀁺 針對數據結構如何確定編解碼流程？

以上三個問題具有緊密的邏輯關系，由于問題1）的復雜性使得問題2）解決存在一定的難度，進而使得問題3）的解決更加困難。

2.1 XML文檔結構的設計

利用XML 文檔存儲編解碼規(guī)則時，關鍵是XML 文檔結構的設計，因為XML 文檔結構在一定程度上會影響編解碼的效率甚至是整個仿真軟件的效率。我們按照逐級分類原則對編解碼規(guī)則進行分類存儲。比如飛機A 的位置這樣一條信息的接口協(xié)議存取為XML 文檔后，其結構如下所示：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<飛機A>

<位置>

<經度><起始位置></起始位置><長度></長度><數據類型> </數據類型></經度>

<緯度> …</緯度>

<高程> …</高程>

</位置>

</飛機A>

省略號代表對應的編解碼接口協(xié)議。當我們把所有的編解碼規(guī)則都存儲到XML 文檔后，我們就可以利用已有的XML 文檔進行報文編碼與解碼。當編解碼信息長度或者是編解碼信息單元內的信息位置需要改變時我們只需要修改XML 的相應內容。

2.2 編解碼方法的數據結構

為了對接口協(xié)議進行有效的編解碼，其編碼的數據結構的設計至關重要。在設計接口協(xié)議編解碼的數據結構時，既要考慮復雜信息系統(tǒng)接口協(xié)議的特點，又要方便程序的開發(fā)。

一方面，在報文編解碼時我們應該首先對整條報文編解碼加以控制，比如應答控制、重發(fā)控制、糾錯控制、目的地控制、發(fā)送通道控制等。我們將這種控制信息叫做報頭編解碼（幀頭編

解碼），其數據結構可設計如下：

typedef struct FrameHead

{

char* frame_number; //報文編號

bool type; //報文類型（發(fā)送還是反饋）

char* start; //發(fā)送方

char* destination; //接收方

byte number; //編解碼信息單元數量

short length; //編解碼信息單元長度

bool responsion; //應答控制

char* resposion_number; //所應答報文的編號

byte chunnel; //發(fā)送通道

Unit* info; //第一個編解碼信息單元

} FrameHead；

另一方面，每條完整的接口信息都是由若干編解碼信息單元組成，編解碼信息單元的數據結構的設計直接關系到編解碼的效率和可擴展性，其數據結構可設計如下：

typedet struct Unit

{

char* unit_number; //信息單元編號

bool send_element[MAX_ELE]; //有效信息標識

Unit* next; // 下一信息單元

}Unit;

其中，MAX_ELE 為編解碼信息單元內最大的信息元素數量（比如，經度即可視為一個信息元素）。當信息元素是本接口信息的最后一個時，next=NULL。

2.3編解碼流程

程序設計時，我們主要關心兩種流程：數據流和程序流程。前者是我們從整體上把握編解碼設計的體系；后者是詳細的功能實現。

整個數據流程是這樣的：首先，將編解碼規(guī)則整理、存儲為XML 文檔，然后，利用XML 文檔對協(xié)議報文進行編碼，最后，再利用XML 文檔對協(xié)議密文進行解碼。

編碼設計的程序流程如圖3 所示。解碼即為編碼的逆過程。

依據編解碼規(guī)則的XML 文檔和報文編解碼的數據結構里的信息我就們就可以對報文進行編碼和解碼了。編碼的實質就是將信息依據編碼規(guī)則轉化成二進制的代碼；解碼是它的逆過程。編碼的實現其實就是對計算機內存的位操作。如果某項信息（信息元素）在編碼信息單元內占用了i n 到i+k −1 n 的K 位，那么我們編碼的任務就是依據實際信息將這K 位填充。在對位進行操作時，一般的方法是先定位所操作的位所屬的字節(jié)，然后取出這一字節(jié)的信息，再接下來用“|”操作對其進行寫操作。比如，要將一個128 位數據中的第100 位置1，我們先取出第100/8 + 1=13個字節(jié)的信息，然后再將這個字節(jié)的信息“|”上“1000”。這樣，循環(huán)K 次便可完成這個信息元素的編碼。有一種情況就是連續(xù)的K 位信息在一個字節(jié)內，這時，我們只需要進行一次操作便可完成此信息元素K 位的編碼。這種編碼方法的優(yōu)點是輔助編碼的空間占用少；速度也比較高，尤其是信息元素編碼都在一個字節(jié)內時。

在編碼時，我們還可以采取另外一種函數實現上更加快捷的方法。這種編碼方法的思想是先將編碼信息的每一位放在一個字節(jié)空間中，然后按由低到高的順序將每八個字節(jié)空間的信息轉換到信息編碼單元中的一個字節(jié)。這樣的好處是便于處理跨字節(jié)的信息元素編碼，思路新穎。

顯然，可以根據以上思路設計出兩種解碼函數，它們分別是上述編碼函數的逆過程。經過測試，發(fā)現在信息單元長度不超過512 位時，上述兩種方法的效率基本一樣；在信息單元長度很大時，第二種方法會稍快些。

3 編解碼方法舉例

按照以上思路，飛機A 報告自身位置的報文編解碼的設計如下。

飛機自身的位置信息屬于態(tài)勢信息，包括經度（LONG）和緯度（lat）、高程（H）。編解碼的任務就是處理這三種信息。

首先，將編解碼規(guī)則整理成XML 文檔。這一步是編解碼的前提和基礎。一般，一個XML 文檔對應一種規(guī)則，整理一次以后，以后的編解碼即可反復利用此XML 文檔。

然后，填充編解碼的幀頭信息（幀頭編解碼）。編碼時關鍵代碼如下：

FrameHead PosHead; Unit *p=NULL; //幀頭，信息單元申明

//信息單元處理

p-> unit_number=“State_SelfPos”;

memset(p->send_elemet,0,MAX_ELE);

p->send_elemet[1]= p->send_elemet[2]= p->send_elemet[3]=1; //假定高度、緯度和經

度//是規(guī)則中的前三個信息元素

p->next=NULL;

//幀頭處理

PosHead.frame_number= “PosHead_06-2-5_1”; // 填寫報文編號

PosHead .type = 1 ; //報文類型（發(fā)送）

PosHead .start = “plane_A ”; //發(fā)送方

PosHead .destination= “alert”; //接收方

PosHead .number=1; //編碼信息單元數量

PosHead .length=128; //編解碼信息單元長度

PosHead.responsion=1; //應答控制(確認收到)

PosHead .resposion_number=NULL; //所應答報文的編號

PosHead .chunnel=1; //發(fā)送通道

PosHead.info=p; //第一個編解碼信息單元

接下來，調用編碼函數進行編碼，這樣就將信息轉化成為了二進制代碼。最后，接收方解碼此信息，調用解碼函數。

4 結論

本文中提出的報文編解碼方法，在復雜信息系統(tǒng)仿真中已經得到廣泛應用。實踐證明，有如下特點：

􀁺 編解碼速度快，完全能夠滿足復雜信息系統(tǒng)仿真通信的要求；

􀁺 協(xié)議的改變不影響仿真系統(tǒng)軟件，接口協(xié)議的數據處理和仿真程序分離；

􀁺 不同的復雜信息系統(tǒng)仿真都可以使用這種方法，接口協(xié)議的編解碼程序代碼具有可移植性。

本文作者創(chuàng)新點：針對接口協(xié)議的復雜性和靈活性，提出了一種新穎的編解碼方法，有效的解決了接口協(xié)議種類多、編解碼方式靈活等問題；而且方法已經應用于863 計劃項目，取得了良好的效果。