基于 labVIEW的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)研究含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū)

基于 labVIEW的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)研究含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū),基于,labVIEW的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)研究含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū),labview,材料力學(xué),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),模擬,摹擬,系統(tǒng),研究,鉆研,開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,文獻(xiàn),綜述,任務(wù)書(shū) 附錄A 外文資料譯文 基于WebService的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成的研究與設(shè)計(jì) 摘要:隨著信息教學(xué)意識(shí)的提高，虛擬實(shí)驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品也不斷發(fā)展和完善。然而，由于多方面的系統(tǒng)應(yīng)用，導(dǎo)致在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程。本文針對(duì)基于WebService的集成解決方案，在系統(tǒng)研究與分析的基礎(chǔ)上，集成了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。作者致力于實(shí)現(xiàn)多虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的整合。同時(shí)通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作在大學(xué)中可以更加高效，規(guī)范，實(shí)驗(yàn)和管理的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，為未來(lái)虛擬實(shí)驗(yàn)提供有利的基礎(chǔ)平臺(tái). 關(guān)鍵詞:多系統(tǒng);虛擬實(shí)驗(yàn);積分;網(wǎng)絡(luò)服務(wù); XML 1.介紹 隨著虛擬實(shí)驗(yàn)需求的增加，多虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的集成已成為必然趨勢(shì)。作為系統(tǒng)間框架和語(yǔ)言的差異，系統(tǒng)之間的兼容性是一個(gè)挑戰(zhàn)。同時(shí)，我們必須通過(guò)不同的方式訪問(wèn)不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)[1]。它從投資，維護(hù)，作為共享數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)冗余造成了問(wèn)題[2]。因此，如何在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多虛擬實(shí)驗(yàn)資源的集成已成為必然趨勢(shì)。 IM（信息歧管）由AT＆T貝爾實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目進(jìn)行，用于100多個(gè)綜合信息源[3]。南加州大學(xué)信息科學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了一個(gè)集成的系統(tǒng)IMS，其特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)和應(yīng)用各種人工智能技術(shù)來(lái)訪問(wèn)各種信息源，并構(gòu)建一個(gè)智能動(dòng)態(tài)接口[4,5]。重慶大學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)通用平臺(tái)，通過(guò)引入下一代應(yīng)用RIA框架智能客戶端，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的通用性和繼承性[6]。大連理工大學(xué)iLab是基于LabVIEW實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器的集成環(huán)境和結(jié)構(gòu)，構(gòu)建互動(dòng)iLab [7]。 目前很少有關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成的研究，作為不同虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之間的區(qū)別[8]，使得常見(jiàn)的，標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成解決方案難以實(shí)現(xiàn)。這是本文的重點(diǎn)。 2.集成技術(shù)概述 2.1網(wǎng)絡(luò)服務(wù) Web服務(wù)概述Web服務(wù)是一個(gè)獨(dú)立于平臺(tái)，松耦合，自包含，基于Web和XML標(biāo)準(zhǔn)的可編程的，可以描述應(yīng)用程序[9]。 Web服務(wù)是一種使用XML作為基本數(shù)據(jù)通信的分布式技術(shù)，因此異構(gòu)系統(tǒng)可以用作協(xié)作計(jì)算網(wǎng)絡(luò)操作的一部分[10]。它的主要目標(biāo)是提供一個(gè)通用的平臺(tái)獨(dú)立，語(yǔ)言無(wú)關(guān)的平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)的Web協(xié)議提供服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)在不同平臺(tái)上的應(yīng)用程序連接和集成[11]。 Web服務(wù)可以被描述為發(fā)布，發(fā)現(xiàn)并稱為網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)。它可以提供更快的速率訪問(wèn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)服務(wù)器上的所有數(shù)據(jù)的集成，成功解決了使用各種系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)的問(wèn)題[12,13]。 Web服務(wù)工作如圖1所示。 2.2XML XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）是用于Web流量的標(biāo)記語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言（SGML）子集。 XML是數(shù)據(jù)交換的通用格式;作為Web服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)，它主要用作文檔，XML提供了一種統(tǒng)一的方法來(lái)描述和交換應(yīng)用程序或供應(yīng)商的獨(dú)立結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。 XML可以靈活有效的方式定義管理信息結(jié)構(gòu)。 XML可以在一個(gè)靈活有效的管理信息結(jié)構(gòu)中定義，以XML格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不僅具有良好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且也是因?yàn)樗荳3C提出的一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此被大多數(shù)軟件提供商支持，數(shù)據(jù)交換和開(kāi)發(fā)。 3.基于WebService的集成程序 本文中的虛擬實(shí)驗(yàn)是基于WebService并使用JAVA開(kāi)發(fā)的。它是B / S模式并且具有SSH架構(gòu)，并且在靈活性和可擴(kuò)展性方面具有某些優(yōu)點(diǎn)。 3.1平臺(tái)集成解決方案 集成解決方案如圖2所示。 圖1 Webservice工作 圖2 集成解決方案 1）與教學(xué)教學(xué)體系的融合：第一部分是用戶的對(duì)接，使用單點(diǎn)登錄技術(shù)，統(tǒng)一入口為學(xué)校綜合教育系統(tǒng)，同時(shí)用戶信息自動(dòng)導(dǎo)入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。第二部分是選擇和調(diào)度模塊，可以直接進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，可以重新安排，此功能使用Web服務(wù)技術(shù)。第三部分是數(shù)據(jù)變換。 2)與第三方標(biāo)準(zhǔn)化虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成:第三方軟件系統(tǒng)作為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)服務(wù)。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)調(diào)用第三方軟件系統(tǒng)提供的服務(wù)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，WebService用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程。 集成配置：參數(shù)化虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)管理課程信息，并配置第三方軟件系統(tǒng)集成接口配置。 實(shí)驗(yàn)維護(hù)集成：一，集成現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，第三方提供實(shí)驗(yàn)提取服務(wù)接口進(jìn)行同步。第二，編輯界面服務(wù)，當(dāng)老師添加或修改實(shí)驗(yàn)時(shí)，平臺(tái)調(diào)用第三方服務(wù)進(jìn)行編輯，然后更新實(shí)驗(yàn)庫(kù)。 學(xué)生做實(shí)驗(yàn)集成：學(xué)生登錄系統(tǒng)，并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。然后生成服務(wù)ID并調(diào)用第三方軟件系統(tǒng)界面，學(xué)生實(shí)驗(yàn)頁(yè)面顯示，完成后，第三部分將服務(wù)ID作為標(biāo)識(shí)，然后保存并返回學(xué)生的結(jié)果。 教師標(biāo)記實(shí)驗(yàn)集成：教師登錄安排列表，選擇他們想要的模塊，然后基于服務(wù)ID系統(tǒng)服務(wù)，學(xué)生結(jié)果顯示平臺(tái)調(diào)用第三方界面。 3)與第三方標(biāo)準(zhǔn)化虛擬仿真軟件集成 與第三方虛擬仿真軟件集成，如：Flash，Applet，ActiveX等軟件。以虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的形式集成到實(shí)驗(yàn)插件中，在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的幫助下完善管理機(jī)制，利用第三方虛擬仿真軟件模擬的優(yōu)勢(shì)，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程。 3.2集成接口體系結(jié)構(gòu) 平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和教學(xué)相關(guān)系統(tǒng)通過(guò)傳遞XML文件進(jìn)行通信，并且集成接口提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，系統(tǒng)之間的標(biāo)準(zhǔn)化通信。 在Web服務(wù)處理不同的數(shù)據(jù)源后，獲得的數(shù)據(jù)以xml格式保存數(shù)據(jù)，然后通過(guò)XML數(shù)據(jù)集成處理模塊將xml數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式的規(guī)范數(shù)據(jù)文件，回到當(dāng)前調(diào)用virtual實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由xml解析系統(tǒng)，將結(jié)果返回給用戶。集成設(shè)計(jì)的整體框架如圖3所示。 圖3 綜合設(shè)計(jì)的總體框架 4基于WebService的集成的發(fā)展 4.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程 具體過(guò)程如圖4所示 圖4 具體過(guò)程 1）增加學(xué)術(shù)課程：學(xué)術(shù)人員添加課程，選擇相應(yīng)的界面，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)集成。 2）教師添加實(shí)驗(yàn)：教師根據(jù)安排添加虛擬實(shí)驗(yàn);他們可以選擇所需的第三方插件，然后添加規(guī)則和報(bào)告模板。 3）教師安排實(shí)驗(yàn)：教師根據(jù)課程的進(jìn)度安排實(shí)驗(yàn)。 4）學(xué)生做實(shí)驗(yàn)：學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)，他們可以查看安排。他們首先完成相應(yīng)的練習(xí)，然后進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并完成實(shí)驗(yàn)。 5）保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果：提交后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以XML文件和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式保存。這些數(shù)據(jù)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因?yàn)樗鼈儊?lái)自具有不同格式的不同服務(wù)器。 6）教師標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：教師選擇標(biāo)記的學(xué)生，并通過(guò)第三方系統(tǒng)的解析下載到本地。 4.2.Integrated接口 1）與第三方標(biāo)準(zhǔn)化虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成 · Web服務(wù)服務(wù)wsdl地址：實(shí)驗(yàn)存儲(chǔ)庫(kù)同步接口（第三方系統(tǒng)）。 Web Service方法為第三方提供同步實(shí)驗(yàn)：synchroNAMEExps（）。 · 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)回調(diào)平臺(tái)接口（實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)）;實(shí)驗(yàn)教學(xué) 平臺(tái)提供Web Service方法更新庫(kù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：saveExp（參數(shù)），發(fā)送信息以添加或修改實(shí)驗(yàn)XML數(shù)據(jù)。 · 教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)界面（第三方系統(tǒng)）：教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)界面 路徑和傳入服務(wù)ID和第三個(gè)實(shí)驗(yàn)ID · 實(shí)驗(yàn)接口（第三方）：實(shí)驗(yàn)接口路徑，傳入服務(wù)ID和第三個(gè)實(shí)驗(yàn)ID · 學(xué)生提交結(jié)果界面（實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)）：實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)提供 Web服務(wù)方法更新學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：saveStudentExpScore（parameters）將實(shí)驗(yàn)結(jié)果XML數(shù)據(jù)發(fā)送給學(xué)生。 · 檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)的特定步驟（第三方系統(tǒng)）：第三方系統(tǒng)提供方法來(lái)查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)步驟：viewStudentExpInfo（serviceId），具體步驟來(lái)返回學(xué)生實(shí)驗(yàn)XML數(shù)據(jù)。 2）與第三方標(biāo)準(zhǔn)化虛擬仿真軟件集成 第三方軟件廠商提供訪問(wèn)平臺(tái)腳本接口：getPlatFormXml（）。 · 第三方軟件供應(yīng)商提供一個(gè)接口來(lái)加載初始腳本：initPlatFormXml（）。 · 第三方軟件供應(yīng)商腳本標(biāo)準(zhǔn)。 5.結(jié)論 完成平臺(tái)集成界面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)后，根據(jù)集成類型和選擇接口將類添加到系統(tǒng)中，如圖5所示。 在選擇本地程序時(shí)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試要求選擇第三方插件，如圖6所示。 選擇第三方程序設(shè)置第三個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示。 集成接口的設(shè)計(jì)使虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與多方系統(tǒng)和插件集成。同時(shí)，它通過(guò)使用AJAX，JavaScript實(shí)現(xiàn)了異步刷新并加強(qiáng)了平臺(tái)的使用效果。但現(xiàn)在有很多根深蒂固的問(wèn)題需要解決。 Web服務(wù)的效率，使用xml語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)獨(dú)立性，但是使用xml傳輸效率總是一個(gè)問(wèn)題，這仍然需要后續(xù)優(yōu)化。 圖5 集成型和選擇接口 圖6 實(shí)驗(yàn)測(cè)試需求接口 圖7 第三個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 評(píng)論:BUPT科學(xué)創(chuàng)新項(xiàng)目特別基金，機(jī)器人虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。 附錄B 外文資料原文