基于网络的虚拟实验系统研究
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摘要
随着网上教育的广泛应用,基于网络的虚拟实验的研究逐渐被人们关注。虚拟实验是现代创新教育的重要手段,是实现教学资源共享与优化配置的重要方式。
本文通过对虚拟现实、虚拟实验的构建理论、建模方法以及关键技术的分析研究,提出了一种基于网络的分布式虚拟实验系统的解决方案。该虚拟实验系统平台基于实验室Intranet、采用浏览器/服务器模式,在满足实验室内部进行虚拟实验的前提下可以同时进行远程虚拟实验;该虚拟实验平台的建设以VRML技术为基础,并结合其他虚拟现实技术在计算机上模拟网络环境下实验环境、实验对象和实验过程,使用户在同一网络环境下完成虚拟实验;系统采用表示层、功能层和数据层的三层结构;系统界面根据实验教学各种环节,划分为虚拟中心、交流中心、资料中心、下载中心四个板块进行设计。系统设计过程中对系统建模问题和交互问题进行了重点研究,给出了停车场虚拟实验系统、智能照明虚拟实验系统和智能消防虚拟实验系统等应用实例。最后结合系统平台搭建中的不足对以后进一步深入研究的几个方面做简单的展望。
文章提出的基于网络的分布式虚拟实验系统的解决方案,可实现对我校智能建筑实验室现有实验系统的补充(比如停车场等不宜于在实验室演示的实验),并可用于其他专业或基础实验室构建虚拟实验系统,具有较强的实际应用价值。
With the extensive application of online education, research of web-based virtual experimental system is concerned gradually. Virtual experiment is an important means in modern education, for sharing and optimizing teaching resources.
Based on the analysis of virtual reality, virtual experiments construction theory, modeling methods and the key technologies, the article proposes a distributed Web-based solution for Virtual experimental system. The system is based on laboratory Intranet, using browser / server model, can do long-distance virtual experiments; The system simulates experimental environment, experimental subjects and experimental process based on VRML technology and other virtual reality technology. The system adopts three-tier structure of the presentation layer, the function layer and data layer and the interface is divided into four parts of virtual center, exchange center, data center, download center according to the various aspects of teaching. The research focus on the system modeling and interactive mode, then gives application examples such as the virtual experimental system for parking, intelligent lighting system and fire fighting system. Finally, the article proposes prospects for the platform in the further study.
The distributed Web-based solution for Virtual experimental system, can supply our intelligent building laboratory system ( such as parking lot that is not advisable to perform in laboratory ),also, can be used in other professional or for basic laboratory, so that it has practical value.
本文通过对虚拟现实、虚拟实验的构建理论、建模方法以及关键技术的分析研究,提出了一种基于网络的分布式虚拟实验系统的解决方案。该虚拟实验系统平台基于实验室Intranet、采用浏览器/服务器模式,在满足实验室内部进行虚拟实验的前提下可以同时进行远程虚拟实验;该虚拟实验平台的建设以VRML技术为基础,并结合其他虚拟现实技术在计算机上模拟网络环境下实验环境、实验对象和实验过程,使用户在同一网络环境下完成虚拟实验;系统采用表示层、功能层和数据层的三层结构;系统界面根据实验教学各种环节,划分为虚拟中心、交流中心、资料中心、下载中心四个板块进行设计。系统设计过程中对系统建模问题和交互问题进行了重点研究,给出了停车场虚拟实验系统、智能照明虚拟实验系统和智能消防虚拟实验系统等应用实例。最后结合系统平台搭建中的不足对以后进一步深入研究的几个方面做简单的展望。
文章提出的基于网络的分布式虚拟实验系统的解决方案,可实现对我校智能建筑实验室现有实验系统的补充(比如停车场等不宜于在实验室演示的实验),并可用于其他专业或基础实验室构建虚拟实验系统,具有较强的实际应用价值。
With the extensive application of online education, research of web-based virtual experimental system is concerned gradually. Virtual experiment is an important means in modern education, for sharing and optimizing teaching resources.
Based on the analysis of virtual reality, virtual experiments construction theory, modeling methods and the key technologies, the article proposes a distributed Web-based solution for Virtual experimental system. The system is based on laboratory Intranet, using browser / server model, can do long-distance virtual experiments; The system simulates experimental environment, experimental subjects and experimental process based on VRML technology and other virtual reality technology. The system adopts three-tier structure of the presentation layer, the function layer and data layer and the interface is divided into four parts of virtual center, exchange center, data center, download center according to the various aspects of teaching. The research focus on the system modeling and interactive mode, then gives application examples such as the virtual experimental system for parking, intelligent lighting system and fire fighting system. Finally, the article proposes prospects for the platform in the further study.
The distributed Web-based solution for Virtual experimental system, can supply our intelligent building laboratory system ( such as parking lot that is not advisable to perform in laboratory ),also, can be used in other professional or for basic laboratory, so that it has practical value.
引文
[1]曹振丽,王玉芹,郭祥富,虚拟现实建立动态场景的研究,电脑知识与技术(2005)36-0175-02
[2]陈华,陈福民,基于VRML的虚拟现实系统的研究,计算机工程,2001年7月.
[3]吴北新,虚拟现实建模语言VRML,北京:高等教育出版社,2004-6-30,P11-15
[4]张佳佳,黄辉先,颜长春,虚拟试验平台的设计[J],现代电子技术,2004(11)P40-41
[5]Earnshaw,RJones,and Gigante,“Virtual Reality systems”.Acedemic Press.1996,P43-45
[6]Ross_Flanigan,Nancy.“The Virtues(and Vices)of Virtual Colleagues.”Technology Review(March_April 1998):52-59
[7]王英霞,基于LABVIEW虚拟实验系统的研究与实现[D],天津理工大学硕士学位论文,2007年6月
[8]吴超,仿真虚拟实验室的构建理论与实现方法研究,大连理工大学硕士学位论文,2004年6月
[9]张燕霞,基于虚拟仪器的传感器虚拟实验与虚拟实验室[D],南京航空航天大学自动化学院,2005
[10]陈华,陈福民,基于VRML虚拟现实系统的研究,计算机工程,2001.7
[11]张晖,网上虚拟实验若干关键技术研究,杭州:浙江大学,2002
[12]阳化冰,刘忠丽等,虚拟现实构造语言—VRML.北京航空航天大学出版社,2000年,第一版P30-35
[13]孙济洲,王义豹,余亚滨,VRML虚拟现实建模语言—在环球网上创建动态世界,天津大学出版社,1998年10月,第一版P1-15
[14]翁荣,廖小平,基于VRML和JAVA的交互式虚拟产品设计,CAD/CAM与制造业的信息化,2007年12期
[15]赛博科技工作室,VRML与JAVA编程技术,北京:人民邮电出版社,2002.pp235-241
[16]葛晓程等,妙用JAVA及VRML开发三维图形,北京:电子工业出版社,1999,pp.30-154
[17]Warwick,K.Gray and J.Roberts,“Virtual reality in Engineering.Piscataway”,NJ:IEEE.1993
[18]刘君华,郭会军,基于LABVIEW的虚拟仪器设计[M],北京,电子工业出版社,2003
[19]http//:www.douban.com
[20]巫影,何琳,黄映云等.虚拟现实技术综述.计算机与数字工程,2002,30(3):41-44
[21]江建军,周毅,基于虚拟仪器的网络虚拟实验室构建[J],仪表技术,2003(5):11-12
[22]黄文丽,卢碧红,杨志刚,VRML语言入门与应用,北京:中国铁道出版社,2003年,第一版P23-27
[23]王汝传,陈丹伟,顾翔,虚拟现实技术及其实现研究,计算机工程,2003,26(12):1-3
[24]连振汉,蔡奇玉,刘克芹著.JAVA/VRML设计大全.北京:科学出版社.2000年6月,第一版P155-157
[25]汪成为,高文.灵境(虚拟现实技术)的应用.北京:清华大学出版社,1996:20-28
[26]胡茶根,基于VRML的机械产品虚拟设计技术研究,四川大学硕士论文,2005.5.15:P1-4
[27]刘旭东,陈谊.VRML场景优化问题研究.北京工商大学学报,2006,24(4):41-44
[28]俞敏,杨力.VRML与外部程序交互的研究.计算机工程,2005,31(19):82-84
[29]薛彦兵.较大规模VRML场景实时显示于交互技术的研究.天津理工大学硕士学位论文.2005:3-5
[30]王琳,冯正进,利用VRML构造交互式虚拟现实环境.计算机应用,2000,20(9):253-254
[31]鞠震宇,VRML多用户环境通用交互行为的研究,南京理工大学硕士学位论文.2003,12:35-40
[32]胡新根.VRML与JAVA的通信机理实现可视化的研究.计算机辅助工程,2005,14(1):5-8
[33]王汝传,基于JAVA和VRML虚拟场景通信方式的研究.系统仿真学报,2003,15(7):986-990
[34]李振波,孟祥旭,向辉,复杂虚拟场景构造机交互漫游实现研究,系统仿真学报,2002,14(9):1183-1187
[35]李红霞.基于网络的虚拟三维环境中人机交互实现途径.工程图学报.2002(1)P26-29
[36]宁秋平.非接触IC卡停车场管理系统设计,大连理工大学硕士学位论文.2005:3-15
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