【摘 要】
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随着虚拟仿真技术的不断发展,电子虚拟仿真实验在电子学科的教学和科研工作中所承担的角色也越来越重要。在这种背景下,电子虚拟仿真实验系统的开发却没有形成统一的规范和标准。综合运用各种技术,开发出具有可扩展性和高重用性的电子类虚拟仿真实验开发框架已成为一个重要的研究内容。本文旨在以此研究内容为基础,实现电子类虚拟仿真实验的集成化开发框架研究与设计。首先,本文基于课题的研究背景和研究现状,阐述了电子类虚拟
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随着虚拟仿真技术的不断发展,电子虚拟仿真实验在电子学科的教学和科研工作中所承担的角色也越来越重要。在这种背景下,电子虚拟仿真实验系统的开发却没有形成统一的规范和标准。综合运用各种技术,开发出具有可扩展性和高重用性的电子类虚拟仿真实验开发框架已成为一个重要的研究内容。本文旨在以此研究内容为基础,实现电子类虚拟仿真实验的集成化开发框架研究与设计。首先,本文基于课题的研究背景和研究现状,阐述了电子类虚拟仿真实验开发框架的基本概念,然后针对本课题中涉及到的理论背景及关键技术进行了简单介绍,包括Unity3D引擎、常见的设计模式、软件框架设计、消息中间件技术等。通过对电子类虚拟仿真实验进行需求分析和总结,以消息中间件的发布-订阅通信模型为基础,本文在框架总体设计部分提出了一个框架分层架构模型,该模型包含基础层、通信层、应用层等三个层次。框架的整体特点是模块化、层次化和可扩展性。针对框架中最主要的基础层和通信层,本文给出了详细的设计和实现描述。其中,在基础层中对电子类虚拟仿真实验开发中的常用功能进行了模块化封装,每个子模块在功能上都具有独立性。模块化设计会使模块之间的耦合度非常低,一个模块的内部功能的修改和扩展不会影响到其他的模块,这样既能保证模块功能的不断改进又能保持整个框架的整体架构不会发生变化,有效地提高了整个框架的稳定性。通信层则以消息中间件的发布-订阅通信模型为基础,对基础层模块间的通信协议和通信规则进行了统一化、规范化定义。在进行框架内基础层模块间的通信设计时,各模块只要遵循通信层的通信规范就可进行消息的间接、可靠传输。通信层实现了基础层各模块组件之间的解耦,模块间通过通信层进行消息的存储转发而不必直接进行通信,既规避了各模块直接通信带来的设计复杂度,又提高了各个模块的独立性,从而为各模块及本框架的可扩展性提供了基础。最后,本文基于该框架进行了电子类虚拟仿真实验的开发,并进行了虚拟仿真实验的功能测试,验证了该框架的可行性和可扩展性。
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