Разработка и исследование программного обеспечения систем визуализации морских тренажерных комплексов

• Автор: Натансон, Игорь Ярославович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение.

1. Разработка подхода к проектированию ПО системы визуализации

1.1. Общая характеристика задачи

1.2. Подход к проектированию системы визуализации.

1.3. Структура типового тренажерного комплекса

1.4. Выделение подсистем системы визуализации.

1.5. Основные типы объектов системы визуализации

1.6. Постановка задачи исследования.

2. Методы проектирования ПО системы визуализации

2.1. Повторное использование исходного кода.
2.2. Повторное использование классов
2.3. Повторное использование компонентов
2.4. Повторное использование образцов.
2.5. Повторное использование каркасов.
2.6. Оценка методов повторного использования
2.7. Разработка метода проектирования систем визуализации.
2.8. Выводы.
3. Разработка модели системы визуализации.
3.1. Разработка обобщенной модели основных подсистем
3.1.1. Запуск и настройка системы визуализации
3.1.2. Иерархическая структура для хранения объектов сцены
3.1.3. Отображение объектов сцены.
3.1.4. Поддержка моделей движения объектов
3.1.5. Разделяемые модели объектов
3.1.6. Обобщенная модель системы визуализации.
3.2. Разработка модели сетевой подсистемы.
3.2.1. Типы данных
3.2.2. Передача данных в сетевой модуль.
3.2.3. Передача данных клиенту
3.2.4. Организация хранения команд
3.2.5. Отправка команд получателю .
3.2.6. Общая структура сетевой подсистемы.
3.3. Выводы.
4. Проект системы визуализации для тренажера операторов подводного аппарата.
4.1. Методика создания системы визуализации на основе каркаса
4.1.1. Управляющая подсистема.
4.1.2. Подсистема загрузки графических моделей
4.1.3. Подсистема движения объектов.
4.1.4. Подсистема хранения и отображения объектов.
4.1.5. Сетевая подсистема
4.2. Общее описание имитатора ТВК подводного аппарата
4.3. Оценка эффективности разработанного каркаса.
4.4. Методика оценки производительности имитатора ТВК
4.5. Выделение подзадач имитатора ТВК
4.6. Оценка производительности системы на базе каркаса.
4.7. Анализ производительности имитатора ТВК.
4.8. Выводы.
Заключение.
Список литературы


В связи с этим возникает задача выявления в системе визуализации более мелких блоков и модулей, которые могли бы использоваться в различных системах данного класса без каких-либо модификаций. Компьютеризация профессиональной подготовки операторов различных технических средств и применение компьютерных тренажеров приобрели в настоящее время очень важное значение. Свидетельством этого является возрастающее внимание, которое уделяется области тренажеростроения в различных странах. Ассигнования на эти цели в мировом масштабе только в авиации исчисляются миллиардами долларов в год []. Это можно объяснить необходимостью замены реальной машины более дешевым аналогом при имитации сложных или опасных ситуаций. Например, анализ состояния безопасности полетов по данным международной организации гражданской авиации (ICAO) позволяет сделать вывод, что в основе подавляющего большинства (около %) авиационных происшествий лежит так называемый человеческий фактор []. Тренажер же позволяет отработать действия оператора при возникновении нештатной ситуации без риска для человеческих жизней и поломки дорогостоящей техники. Подобные тренировки позволят уменьшить вероятность ошибки оператора в ситуации, схожей с тренировочной. Оценивая характер проблем, возникающих в процессе создания современных тренажерных комплексов, необходимо отметить отсутствие унифицированных подходов к разработке тренажеров различных классов [5]. Это далеко не полный список задач, предъявляемых к тренажерным комплексам. Каждая из перечисленных задач ставит перед тренажером специфические требования, что приводит к необходимости разрабатывать специализированный тренажер под каждую из них. Кроме того, развитие технических средств приводит к постоянной необходимости создания новых тренажеров, так как каждое новое разработанное средство (самолет, корабль и т. Основную часть информации извне человек воспринимает зрительно. По этой причине соответствующее визуальное представление имитируемой обстановки является очень важным. Оно способствует более полному погружению оператора в виртуальное пространство решаемой задачи []. Таким образом, система визуализации будет являться неотъемлемой частью разрабатываемых тренажеров, что приводит к необходимости создания все новых и новых систем данного класса. В основе системы визуализации лежит программное обеспечение, генерирующее виртуальное окружение, в рамках которого функционирует имитируемое техническое средство. Разработка ПО системы визуализации «с чистого листа» для каждого следующего тренажера будет неэффективной, поскольку требует значительных затрат времени и ресурсов. Таким образом, поиск подходов, позволяющих сократить время и стоимость разработки ПО системы визуализации, является достаточно актуальным. На данный момент существует два направления по сокращению времени разработки ПО и повышению его качества. Одно из них включает так называемые «пассивные» методы [, ]. Второе направление базируется на «активных» методах и совершенствуется за счет развития средств автоматизации тестирования программ [, ]. В рамках данной работы предлагается сконцентрироваться на направлении, использующем «пассивные» методы. Причем основное внимание будет уделяться этапу проектирования и создания программного обеспечения системы визуализации. Данное направление ориентировано на применение объектно-ориентированного подхода и различных CASE-средств, облегчающих создание ПО. ПО системы визуализации, в данный момент не существует. Однако их создание не представляется целесообразным, так как разработка такого рода ПО может осуществляться с помощью универсальных средств, например Rational Rose. Для использования Rational Rose или любого другого CASE-средства в качестве генератора исходного кода системы визуализации необходимо наличие описания приложения и знаний о данной предметной области [, стр. Подобная информация, в первую очередь, включает обобщенную модель системы, описывающую ее основные подсистемы и их возможные взаимосвязи. Исходя из специфики конкретного проекта, разработчик может задействовать те или иные подсистемы, соединяя их в соответствии с интерфейсами. На основании этих данных генерируется система ПО (рис.