[发明专利]关联多实例状态机系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，特别涉及一种关联多实例状态机系统及其实现方法。

背景技术

有限状态机FSM(Finite State Machine)是一种基本的、简单的、重要的技术。它由有限的状态和相互之间的转移构成，在任何时候只能处于给定数目的状态中的一个。当接收到一个输入事件时，状态机产生一个输出，同时也可能伴随着状态的转移。随着工业的发展和技术的进步，有限状态机理论已经在通信、计算机、自动化控制等领域得到广泛的应用。

在实际的应用领域，需要操作的对象(或目标)往往不只一个。例如：在无线通信中的呼叫控制系统中，某一时刻可能控制的呼叫数目最多可以达到7个；在自动化控制中的机器人控制系统中，可以同时控制多个机器人协同作业。另外，为了便于操作和易于使用，提供给操作者的控制指令必须是简单的(或抽象的)，操作者不需要关心指令的执行细节，因为指令的执行过程往往是漫长而复杂的。比如：在无线通信中的呼叫控制系统中，为了发起一个新的呼叫，用户只需简单的发出指令“拨打一个电话”就可以，而呼叫控制系统则需要实现复杂的逻辑：如果系统此时空闲，可以直接发起新的呼叫；如果系统已经存在一个呼叫，则必须先挂断或挂起已有呼叫，然后才可以发起新的呼叫。又比如：在自动化控制中的机器人控制系统中，为了完成一道工序W，用户只需发出指令“完成工序W”就可以，机器人控制系统则需要实现具体的逻辑：机器人A执行W1动作，然后机器人B完成W2动作，……，等等。

从工程应用的实际情况可以看出，对于具有多个操作对象的控制系统，其关键技术为如何实现多对象的协同/关联、如何有效的控制指令的执行过程。目前常用的方法大致有以下两种：

方法一：在控制对象的状态机中实现实例之间的关联逻辑，通过增加状态(或增加标记)协调各实例的运行。其典型的指令执行过程为：系统收到指令W，让实例1首先执行动作A，并让其它实例处于某一中间状态等待；当动作A执行完毕，实例1再驱动其它处于中间状态的实例继续执行，直到指令执行结束。这是一种最直观的方法，但它也存在着明显的缺点：

1、对象状态机需要关注其它实例的状态，很难独立设计；

2、为了控制指令的执行过程，对象状态机需要增加很多中间状态(或标记)；

3、对象状态机的控制逻辑复杂，难以维护和扩展。

方法二：采用系统状态机和对象状态机相结合的方法，对象状态机描述单个对象的状态，系统状态机则描述多实例可能存在的组合状态和操作状态。其典型的指令执行过程为：假设系统状态机处于某一组合状态S1时，系统收到指令W；系统状态机先命令实例1执行动作A，然后系统状态机跳转到某一中间状态S2等待；当动作A执行完毕，系统状态机(当前处于中间状态S2)再命令其它实例继续执行，直到指令执行结束。此方法的优点是：通过系统状态机实现指令的关联逻辑，并且控制各实例的执行，对象状态机逻辑简单、可以独立设计。此方法的缺点是：

1、系统状态机设计复杂，理论上系统状态机必须穷尽所有对象实例的组合状态。如果一个对象有N个状态，则M个实例存在N～M个组合状态，因此极易产生状态爆炸的问题；

2、为了控制指令的执行过程，系统状态机还必须定义很多中间状态或标记；

3、系统状态机难以维护和扩展，因为对象状态机增加或减少状态，都会导致系统状态机的巨大改变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种关联多实例状态机系统及其通信方法，以更好地实现多对象控制、更有效地协调各操作对象共同完成指令的执行过程。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种关联多实例状态机系统，包括：

状态单元，采用有限状态机描述对象，每一个控制对象实例化为一个状态机实例，用于实现多个该状态机实例的产生、运行和销毁；

管理单元，所述管理单元采用会话表示一条指令执行的生命周期，用于实现指令的关联逻辑，并控制指令的执行过程，其接收操作者的指令并向操作者返回指令的执行结果，其接收操作对象的通知并向操作对象发送操作请求，向所述状态单元查询状态信息，并向对应的状态机实例发送状态机事件，驱动状态机实例的运行。

其中，所述会话包括：

(1)由一系列会话项组成的会话项序列；所述会话项表示对状态机实例的一个操作，所述会话项包括：执行对象、执行动作、成功判定条件、失败判定条件、失败处理；

(2)所述会话项序列的执行模式；

(3)会话结束的处理。