虛擬實驗平臺構(gòu)建方法及關鍵技術研究.pdf

1、傳統(tǒng)實驗手段在教學和實驗環(huán)節(jié)中遇到了新的問題，同時遠程教育的興起對虛擬實驗環(huán)境的建立和發(fā)展提出了新的要求，因此，如何建立一個開放性的能夠進行創(chuàng)新實驗且支持遠程協(xié)作模式的虛擬實驗平臺，為快速實現(xiàn)不同課程的虛擬實驗系統(tǒng)提供支持，成為當前國內(nèi)外研究的熱點之一。
　　 本文在對虛擬實驗平臺的功能需求及研究現(xiàn)狀進行分析的基礎上，結(jié)合對信息類課程教學和實驗模式的剖析，提出了虛擬實驗平臺的構(gòu)建方法，并對虛擬實驗平臺實現(xiàn)過程中的關鍵技術展開研究

2、。重點研究了用戶在虛擬實驗平臺中自定義實驗流程中組件和Web服務構(gòu)件的調(diào)度方法，以及適應于虛擬實驗平臺的協(xié)作實驗方法。具體研究內(nèi)容如下：
　　 基于虛擬實驗環(huán)境的功能需求以及信息類課程教學和實驗模式的分析，提出了一種虛擬實驗平臺的設計和實施方案。實現(xiàn)了用戶需求的捕獲方法，并針對流程復雜型和資源異構(gòu)型兩種實驗類型設計了相應的實驗儀器設備虛擬化方法。
　　 針對流程復雜型實驗，提出了實驗儀器設備虛擬化、虛擬實驗器件連接以及實

3、驗數(shù)據(jù)傳遞等實現(xiàn)方法，并結(jié)合Java語言的多線程技術設計了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的組件調(diào)度算法。該算法將用戶自定義實驗流程中的虛擬儀器組件以線程的方式在系統(tǒng)中運行，實現(xiàn)了對虛擬實驗器件的“并發(fā)”調(diào)度，解決了Java多線程技術所帶來的資源共享沖突、資源忙等待和回路問題。最后以一個模型機實驗為例說明了算法的有效性。
　　 針對資源異構(gòu)型實驗，論述了工作流技術及其在虛擬實驗平臺中的應用方式，設計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服務組成的實驗流程轉(zhuǎn)化為服務組裝描述文檔，并采用本體技術實現(xiàn)了服務參數(shù)的自動映射。在此基礎上結(jié)合工作流技術和服務組裝描述文檔設計了虛擬實驗平臺中的Web服務調(diào)度方法，解決了面向單次和連續(xù)數(shù)據(jù)源的實驗流程的調(diào)度問題。最后以數(shù)字圖像處理虛擬實驗系統(tǒng)和數(shù)字信號處理虛擬實驗系統(tǒng)為例說明了算法的有效性。
　　 針對遠程實驗中對協(xié)同實驗的應用需求，設計了虛擬實驗平臺中的協(xié)作實驗模式，提出了用戶操作消息封裝和解析的形式化方法，并通

5、過設立協(xié)作實驗應用服務器和協(xié)作實驗組的方式保證了協(xié)作實驗的有序運行。針對協(xié)作實驗過程中由于網(wǎng)絡傳輸所帶來的操作亂序問題，設計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)作實驗組的用戶能快速準確進入?yún)f(xié)作實驗模式的問題。并以計算機組成原理虛擬實驗系統(tǒng)中協(xié)作實驗運行實例說明了方法的有效性。
　　 本文深入研究了虛擬實驗平臺構(gòu)建方法并及其設計和實施中的關鍵技術問題，解決了流程復雜型和資源異構(gòu)型虛擬實驗的設備虛擬化及調(diào)度運行