虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建方法及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中遇到了新的問(wèn)題，同時(shí)遠(yuǎn)程教育的興起對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立和發(fā)展提出了新的要求，因此，如何建立一個(gè)開(kāi)放性的能夠進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)且支持遠(yuǎn)程協(xié)作模式的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為快速實(shí)現(xiàn)不同課程的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供支持，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。
　　 本文在對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能需求及研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)信息類課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降钠饰?，提出了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建方法，并對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究

2、。重點(diǎn)研究了用戶在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中自定義實(shí)驗(yàn)流程中組件和Web服務(wù)構(gòu)件的調(diào)度方法，以及適應(yīng)于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的協(xié)作實(shí)驗(yàn)方法。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 基于虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的功能需求以及信息類課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降姆治?，提出了一種虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)施方案。實(shí)現(xiàn)了用戶需求的捕獲方法，并針對(duì)流程復(fù)雜型和資源異構(gòu)型兩種實(shí)驗(yàn)類型設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備虛擬化方法。
　　 針對(duì)流程復(fù)雜型實(shí)驗(yàn)，提出了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備虛擬化、虛擬實(shí)驗(yàn)器件連接以及實(shí)

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)傳遞等實(shí)現(xiàn)方法，并結(jié)合Java語(yǔ)言的多線程技術(shù)設(shè)計(jì)了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的組件調(diào)度算法。該算法將用戶自定義實(shí)驗(yàn)流程中的虛擬儀器組件以線程的方式在系統(tǒng)中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)器件的“并發(fā)”調(diào)度，解決了Java多線程技術(shù)所帶來(lái)的資源共享沖突、資源忙等待和回路問(wèn)題。最后以一個(gè)模型機(jī)實(shí)驗(yàn)為例說(shuō)明了算法的有效性。
　　 針對(duì)資源異構(gòu)型實(shí)驗(yàn)，論述了工作流技術(shù)及其在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的應(yīng)用方式，設(shè)計(jì)了一種形式化描述方法，將用戶在圖形化界面中所定

4、義的由Web服務(wù)組成的實(shí)驗(yàn)流程轉(zhuǎn)化為服務(wù)組裝描述文檔，并采用本體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)參數(shù)的自動(dòng)映射。在此基礎(chǔ)上結(jié)合工作流技術(shù)和服務(wù)組裝描述文檔設(shè)計(jì)了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的Web服務(wù)調(diào)度方法，解決了面向單次和連續(xù)數(shù)據(jù)源的實(shí)驗(yàn)流程的調(diào)度問(wèn)題。最后以數(shù)字圖像處理虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為例說(shuō)明了算法的有效性。
　　 針對(duì)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)中對(duì)協(xié)同實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的協(xié)作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提出了用戶操作消息封裝和解析的形式化方法，并通

5、過(guò)設(shè)立協(xié)作實(shí)驗(yàn)應(yīng)用服務(wù)器和協(xié)作實(shí)驗(yàn)組的方式保證了協(xié)作實(shí)驗(yàn)的有序運(yùn)行。針對(duì)協(xié)作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于網(wǎng)絡(luò)傳輸所帶來(lái)的操作亂序問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種操作序列化的消息傳輸方法，該方法有效解決了后期加入?yún)f(xié)作實(shí)驗(yàn)組的用戶能快速準(zhǔn)確進(jìn)入?yún)f(xié)作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膯?wèn)題。并以計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中協(xié)作實(shí)驗(yàn)運(yùn)行實(shí)例說(shuō)明了方法的有效性。
　　 本文深入研究了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建方法并及其設(shè)計(jì)和實(shí)施中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，解決了流程復(fù)雜型和資源異構(gòu)型虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)備虛擬化及調(diào)度運(yùn)行