基于模式的视景仿真系统的构建与实现

论文摘要

随着计算机软、硬件技术的发展与成熟,仿真模拟技术在各大领域均得到了广泛的应用和发展,视景仿真便是其中的一种。某军用电台虚拟仿真系统正是基于这一背景而提出的,包括视景仿真系统、电路仿真系统和故障库三部分。其中,视景仿真系统是整个系统最重要的部分,它通过对电路仿真结果和故障库的功能调用来实现电台整机和板卡器件及其电路波形的展示。本文以某新型军用电台为研究对象,围绕“无缝视景展示”和软件板卡级扩展的核心功能及要求,在借鉴软件设计模式的基础上,结合数据库技术、视景渲染引擎技术、MFC面向对象设计方法设计了虚拟电台视景仿真系统的总体结构并对其实现方法进行了描述。首先,本文阐述了软件设计模式和软件体系结构的相关概念,并重点分析比较了两种常用的交互式系统体系结构模式--MVC模式和PAC模式。通过对比研究,本文选择了MVC体系结构模式作为本视景仿真系统体系结构设计的依据。其次,总结了交互式视景仿真软件和传统的交互式软件的异同点。根据前者独有的特点,对传统的MVC模式进行改造,并裁剪掉OGRE图形渲染引擎在本仿真系统中不必要的功能,之后将其封装成为OGRE视景渲染中间件。据此提出并设计了基于MVC设计模式和视景渲染中间件的视景仿真系统软件体系结构。第三,根据该军用电台视景仿真系统的功能需求,完成了对本视景仿真系统的组件划分（模型组件、视图组件、控制器组件和视景渲染中间件）,给出了各个组件的功能、职责及各组件之间的协作关系。之后,结合设计模式的理念,设计并实现了各功能组件。最后,给出了虚拟电台视景仿真系统的仿真流程,完成了视景仿真系统的设计实现,并展示了虚拟电台视景仿真系统的运行实例。此后,依据软件开发流程对本电台视景仿真系统进行了系统功能测试。测试结果表明该系统各项功能指标满足软件需求中所要求的功能项。如今,在该体系结构下完成的虚拟电台视景仿真系统已应用于合作方的日常教学和训练中。截至目前,合作方对此系统反应良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 仿真技术概述与国内外研究现状
• 1.2.1 虚拟现实技术概述
• 1.2.2 仿真技术国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 软件模式
• 2.1 软件模式
• 2.1.1 模式概述
• 2.1.2 模式的构成
• 2.1.3 模式的分类及优点
• 2.2 软件体系结构
• 2.2.1 软件体系结构定义
• 2.2.2 软件体系结构风格
• 2.2.3 软件体系结构的设计方法
• 2.3 两种常用交互式系统设计模式
• 2.3.1 模型-视图-控制器模式
• 2.3.2 表示-抽象-控制模式
• 第三章 虚拟电台仿真系统体系结构分析
• 3.1 虚拟电台仿真系统需求分析
• 3.2 虚拟电台仿真系统功能模块划分及主要功能
• 3.2.1 视景仿真系统
• 3.2.2 电路仿真系统
• 3.2.3 故障库
• 3.2.4 系统管理模块
• 3.3 虚拟电台仿真系统体系结构
• 第四章 虚拟电台视景仿真系统体系结构设计
• 4.1 视景仿真需求分析
• 4.1.1 视景仿真系统逻辑组成
• 4.1.2 视景仿真总体要求
• 4.2 总体设计思路
• 4.3 视景仿真系统总体体系结构设计
• 4.3.1 Model 组件设计
• 4.3.2 View 组件设计
• 4.3.3 Controller 组件设计
• 4.3.4 OGRE 视景渲染中间件设计
• 4.4 视景仿真系统总体体系结构
• 第五章 虚拟电台视景仿真系统实现
• 5.1 底层数据库
• 5.1.1 底层数据库设计
• 5.1.2 系统对底层数据库的存取
• 5.2 视景仿真模块MVC 三元组组件实现
• 5.2.1 Model 组件实现
• 5.2.2 View 组件实现
• 5.2.3 Controller 组件实现
• 5.3 OGRE 视景渲染中间件实现
• 5.3.1 OGRE 场景组织核心层次结构
• 5.3.2 基于OGRE 的视景仿真场景组织体系
• 5.3.3 OGRE 视景渲染中间件的封装与实现
• 5.4 MVC 组件关系与组件集成
• 5.4.1 Model - OGRE - View
• 5.4.2 Model - OGRE - Controller
• 5.4.3 Controller –View
• 5.4.4 MVC 组件集成
• 5.4.5 视景仿真流程
• 5.5 系统运行实例
• 5.5.1 系统运行环境
• 5.5.2 系统运行效果
• 5.5.3 仿真结果分析
• 第六章 虚拟电台视景仿真系统特点与功能测试
• 6.1 虚拟电台视景仿真系统特点
• 6.1.1 仿真资源的可替换性
• 6.1.2 视景仿真板卡级扩展
• 6.1.3 仿真平台的可移植性
• 6.2 虚拟电台视景仿真系统功能测试
• 6.2.1 软件测试方法
• 6.2.2 系统功能测试
• 6.2.3 系统功能测试结果分析
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果