Помощь студентам в учебе
Интерактивная обучающая 3D программа «Спутниковая система навигации»
|
АННОТАЦИЯ 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 12
1.1. ОБЗОР АНАЛОГОВ 12
1.2. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 15
1.2.1. Исследование технических специальностей 15
1.2.2. Исследование актуальности и необходимости данного
программного комплекса среди студентов 19
1.3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 22
1.4. ВЫВОД 28
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 28
2.1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 28
2.2. НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 30
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 30
3.1. АРХИТЕКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 30
3.2. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 32
3.2.1. Сцена «Главное меню» - 1 уровень 34
3.2.2. Сцена «История ССН» - 2 уровень 40
3.2.3. Сцена «Структура и отличия ССН» - 2 уровень 43
3.2.4. Сцена «Принципы определения местоположения» - 2
уровень 48
3.2.5. Сцена «Факторы, влияющие на точность определения
координат» - 2 уровень 54
3.2.6. Сцена «Дожди» - 3 уровень 55
3.2.7. Сцена «Снегопады» - 3 уровень 58
3.2.8. Сцена «Атмосфера» - 3 уровень 58
3.2.9. Сцена «Спутники» - 3 уровень 62
3.2.10. Сцена «Город» - 3 уровень 65
3.2.11. Сцена «Показатели точности» - 2 уровень 68
3.2.12. Сцена «Практическое применение ССН» - 2 уровень 69
4. РЕАЛИЗАЦИЯ 72
4.1. СБОРКА И ЗАПУСК ПРИЛОЖЕНИЯ 72
4.2. СЦЕНАРИЙ РАБОТЫ ПРИЛОЖЕНИЯ 73
4.2.1. «История возникновения и развития ССН» 74
4.2.2. «Структура и отличия ГЛОНАСС и GPS» 75
4.2.3. «Принципы определения местоположения» 77
4.2.4. «Факторы, влияющие на точность определения координат» 79
4.2.5. «Показатели точности определения координат» 82
4.2.6. «Практическое применение ССН» 83
4.3. ЛИЦЕНЗИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 84
5. ТЕСТИРОВАНИЕ 86
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А ИСХОДНЫЙ КОД КЛЮЧЕВЫХ СКРИПТОВ
ПРОГРАММЫ 91
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 12
1.1. ОБЗОР АНАЛОГОВ 12
1.2. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 15
1.2.1. Исследование технических специальностей 15
1.2.2. Исследование актуальности и необходимости данного
программного комплекса среди студентов 19
1.3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 22
1.4. ВЫВОД 28
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 28
2.1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 28
2.2. НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 30
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 30
3.1. АРХИТЕКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 30
3.2. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 32
3.2.1. Сцена «Главное меню» - 1 уровень 34
3.2.2. Сцена «История ССН» - 2 уровень 40
3.2.3. Сцена «Структура и отличия ССН» - 2 уровень 43
3.2.4. Сцена «Принципы определения местоположения» - 2
уровень 48
3.2.5. Сцена «Факторы, влияющие на точность определения
координат» - 2 уровень 54
3.2.6. Сцена «Дожди» - 3 уровень 55
3.2.7. Сцена «Снегопады» - 3 уровень 58
3.2.8. Сцена «Атмосфера» - 3 уровень 58
3.2.9. Сцена «Спутники» - 3 уровень 62
3.2.10. Сцена «Город» - 3 уровень 65
3.2.11. Сцена «Показатели точности» - 2 уровень 68
3.2.12. Сцена «Практическое применение ССН» - 2 уровень 69
4. РЕАЛИЗАЦИЯ 72
4.1. СБОРКА И ЗАПУСК ПРИЛОЖЕНИЯ 72
4.2. СЦЕНАРИЙ РАБОТЫ ПРИЛОЖЕНИЯ 73
4.2.1. «История возникновения и развития ССН» 74
4.2.2. «Структура и отличия ГЛОНАСС и GPS» 75
4.2.3. «Принципы определения местоположения» 77
4.2.4. «Факторы, влияющие на точность определения координат» 79
4.2.5. «Показатели точности определения координат» 82
4.2.6. «Практическое применение ССН» 83
4.3. ЛИЦЕНЗИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 84
5. ТЕСТИРОВАНИЕ 86
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А ИСХОДНЫЙ КОД КЛЮЧЕВЫХ СКРИПТОВ
ПРОГРАММЫ 91
В рамках данной темы был исследован практический вопрос доступности и актуальности изучения теоретической темы, связанной с системами спутниковой навигации. На данный момент в высших учебных заведениях страны на специальностях, связанных с изучением и применением радиоэлектроники, на недостаточном уровне раскрываются или вовсе не раскрываются тема систем спутниковой навигации.
В свою очередь специалисты по окончанию обучения могут пользоваться технологиями ССН и неправильно их применять в разрабатываемых программно-аппаратных комплексах, не понимая на достаточном уровне сути работы технологий ССН. Это может привести к различным ошибкам, вызывающих некорректную работу этих комплексов, что в свою очередь сопровождается дополнительными издержками в виде потраченного времени, рабочих и денежных ресурсов, а также заложенных «спящих» ошибок, которые проявятся в ходе эксплуатации комплексов.
Учебники и теоретические пособия дают полную информацию о работе систем спутниковой навигации, но не являются наглядными с точки зрения работы и применения данных систем.
В настоящее время компьютерные сети и телекоммуникации являются неотъемлемой частью при внедрении и эксплуатации как производственной, так и социальной инфраструктуры страны. В связи с этим, научной проблемой является обеспечение соответствующего уровня подготовки специалистов инженерных направлений.
Ведущую роль в процессе обучения технических специалистов играют такие виды учебных занятий, которые позволяют теоретическое знание трансформировать в конкретные практические навыки. Для этой цели безусловную важность приобретает материально-техническое оснащение учебных аудиторий, а именно соответствующее учебно-лабораторное оборудование.
В последнее время одним из самых перспективных направлений в учебном оборудовании являются стенды по частичной, либо полной виртуализации оборудования.
В данной работе рассматривается одна из подобных интерактивных демонстрационных 3D программ.
Таким образом целью данной работы является реализация программного комплекса, наглядно демонстрирующего принцип работы и применения систем спутниковой навигации и дающий общие представления о тематике, посвященной системам спутниковой навигации.
Для достижения поставленной цели работа была разложена wx решение следующих задач:
1. Проанализировать существующие учебные стенды и программы, рассматривающие тематику систем спутниковых навигаций.
2. Провести исследование учебных планов высших учебных заведений с выявлением того, изучается ли тема систем спутниковой навигаций на рассматриваемых специальностях. Также провести исследование об актуальности и необходимости подобного программного комплекса среди студентов, специальности которых связанны с изучением и применением радиоэлектронных средств.
3. Спроектировать и разработать модель программного комплекса.
4. Разработать архитектуру программного комплекса и представить конечную его реализацию с использованием выбранной среды разработки.
5. Провести тестирование и отладку программы.
6. «Прошить» программное обеспечение защитным средством для лицензирования ПО.
Данные задачи будут выполнятся в том порядке, в котором они представлены выше.
Анализ существующих аналогов будет произведен посредством изучения в сети Интернет рынка учебного оборудования, государственных аукционов и основных подрядчиков, занимающихся созданием учебных стендов и учебного программного обеспечения.
Исследование технических специальностей, связанных с изучением и применением радиоэлектронных устройств, будет проведено в рамках ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)». Будут найдены данные специальности, изучены их учебные планы и составлен сводный перечень радиотехнических специальностей с итоговой информацией о поиске целевой темы.
Исследование актуальности и необходимости данного программного комплекса среди студентов будет проведено в виде электронного опроса. Будут проанализированы результаты и сделаны соответствующие выводы об актуальности.
Проектирование и разработка модели программного комплекса будет произведено посредством изучения предмета теории систем спутниковой навигации, составления логической структуры программы, анализа и выбора средств для разработки программного комплекса.
Разработка программного комплекса будет проведена с помощью выбранных на предыдущем шаге средств разработки.
Тестирование и отладка программа будет проведена в выбранной среде разработке при различных сценариях использования приложения. Тестирование собранного приложения также будет произведено на различных персональных компьютерах под управлением операционной системы Windows.
Лицензирование программного обеспечения будет произведено каким- либо из методов защиты программного обеспечения после проведения соответствующего анализа существующих средств защиты.
Работа разбита на следующие главы:
1. Анализ предметной области и исследование проблемы.
2. Определение требований.
3. Проектирование программного комплекса.
4. Реализация программного комплекса.
5. Тестирование программного комплекса.
6. Заключение.
Основными источниками информации являются:
- НИИ «Учтех-профи». Теоретические пособие. Учебно-лабораторный стенд «Системы спутниковой навигации». - 2014 - 98 с.
- Руководство Unity - https://docs.unity3d.com/Manual/index.html
- В.В. Конин. Национальный авиационный университет. Системы спутниковой радионавигации / В.В. Конин, В.П. Харченко. - Киев: Холтех, 2010. - 520 с.
В свою очередь специалисты по окончанию обучения могут пользоваться технологиями ССН и неправильно их применять в разрабатываемых программно-аппаратных комплексах, не понимая на достаточном уровне сути работы технологий ССН. Это может привести к различным ошибкам, вызывающих некорректную работу этих комплексов, что в свою очередь сопровождается дополнительными издержками в виде потраченного времени, рабочих и денежных ресурсов, а также заложенных «спящих» ошибок, которые проявятся в ходе эксплуатации комплексов.
Учебники и теоретические пособия дают полную информацию о работе систем спутниковой навигации, но не являются наглядными с точки зрения работы и применения данных систем.
В настоящее время компьютерные сети и телекоммуникации являются неотъемлемой частью при внедрении и эксплуатации как производственной, так и социальной инфраструктуры страны. В связи с этим, научной проблемой является обеспечение соответствующего уровня подготовки специалистов инженерных направлений.
Ведущую роль в процессе обучения технических специалистов играют такие виды учебных занятий, которые позволяют теоретическое знание трансформировать в конкретные практические навыки. Для этой цели безусловную важность приобретает материально-техническое оснащение учебных аудиторий, а именно соответствующее учебно-лабораторное оборудование.
В последнее время одним из самых перспективных направлений в учебном оборудовании являются стенды по частичной, либо полной виртуализации оборудования.
В данной работе рассматривается одна из подобных интерактивных демонстрационных 3D программ.
Таким образом целью данной работы является реализация программного комплекса, наглядно демонстрирующего принцип работы и применения систем спутниковой навигации и дающий общие представления о тематике, посвященной системам спутниковой навигации.
Для достижения поставленной цели работа была разложена wx решение следующих задач:
1. Проанализировать существующие учебные стенды и программы, рассматривающие тематику систем спутниковых навигаций.
2. Провести исследование учебных планов высших учебных заведений с выявлением того, изучается ли тема систем спутниковой навигаций на рассматриваемых специальностях. Также провести исследование об актуальности и необходимости подобного программного комплекса среди студентов, специальности которых связанны с изучением и применением радиоэлектронных средств.
3. Спроектировать и разработать модель программного комплекса.
4. Разработать архитектуру программного комплекса и представить конечную его реализацию с использованием выбранной среды разработки.
5. Провести тестирование и отладку программы.
6. «Прошить» программное обеспечение защитным средством для лицензирования ПО.
Данные задачи будут выполнятся в том порядке, в котором они представлены выше.
Анализ существующих аналогов будет произведен посредством изучения в сети Интернет рынка учебного оборудования, государственных аукционов и основных подрядчиков, занимающихся созданием учебных стендов и учебного программного обеспечения.
Исследование технических специальностей, связанных с изучением и применением радиоэлектронных устройств, будет проведено в рамках ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)». Будут найдены данные специальности, изучены их учебные планы и составлен сводный перечень радиотехнических специальностей с итоговой информацией о поиске целевой темы.
Исследование актуальности и необходимости данного программного комплекса среди студентов будет проведено в виде электронного опроса. Будут проанализированы результаты и сделаны соответствующие выводы об актуальности.
Проектирование и разработка модели программного комплекса будет произведено посредством изучения предмета теории систем спутниковой навигации, составления логической структуры программы, анализа и выбора средств для разработки программного комплекса.
Разработка программного комплекса будет проведена с помощью выбранных на предыдущем шаге средств разработки.
Тестирование и отладка программа будет проведена в выбранной среде разработке при различных сценариях использования приложения. Тестирование собранного приложения также будет произведено на различных персональных компьютерах под управлением операционной системы Windows.
Лицензирование программного обеспечения будет произведено каким- либо из методов защиты программного обеспечения после проведения соответствующего анализа существующих средств защиты.
Работа разбита на следующие главы:
1. Анализ предметной области и исследование проблемы.
2. Определение требований.
3. Проектирование программного комплекса.
4. Реализация программного комплекса.
5. Тестирование программного комплекса.
6. Заключение.
Основными источниками информации являются:
- НИИ «Учтех-профи». Теоретические пособие. Учебно-лабораторный стенд «Системы спутниковой навигации». - 2014 - 98 с.
- Руководство Unity - https://docs.unity3d.com/Manual/index.html
- В.В. Конин. Национальный авиационный университет. Системы спутниковой радионавигации / В.В. Конин, В.П. Харченко. - Киев: Холтех, 2010. - 520 с.
В результате работы поставленная цель была полностью выполнена. Реализован интерактивный программный комплекс «Спутниковые системы навигации» в среде разработки Unity.
Был проведен обзор одного найденного аналога, выделены его преимущества и недостатки, проведен сравнительный анализ аналога с разработанным решением.
Проведено исследование технических специальностей, связанных с радиоэлектроникой; исследование актуальности и необходимости данного проекта в виде электронного опроса среди студентов и выпускников, на основании которых можно сделать вывод, что программный комплекс будет иметь практическую значимость среди студентов, обучающихся на специальностях, имеющих отношение к радиоэлектронике (частично или полностью), и специалистов, изучающих область радиоэлектроники и ведущих разработки в этой области.
Проведен анализ сред разработки, на основании которого наилучшим инструментом для разработки была определена Unity.
Были определены требования заказчика в виде технического задания, на основании которых был разработан программный комплекс.
Спроектирована и разработана архитектура проекта, на основании которой получен граф структуры сцен проекта. Описаны и реализованы алгоритмы решения задач каждой сцены.
После разработки проект был отлажен и собран. Описан сценарий работы приложения по каждому модулю. Проведен комплекс мер по защите программного обеспечения в виде «прошивки» электронным ключом. Затем были проведены тесты, которые подтвердили положительный результат работы программы на различных компьютерах с различными ОС Windows при различных настройках графики.
Программный комплекс имеет потенциал в расширении, модифицировании и улучшении его работы. Например, можно создать модуль в виде «песочницы», в которой пользователь может сам проектировать различные ситуации приема сигнала спутников. Можно создать сложную и большую математическую модель распространения сигнала на основании реальных математических и физических моделей и воспроизвести крайне реалистичную симуляцию распространения радиоволны со спутника.
Всего в данном проекте насчитывается 336 скриптов. Разработанное приложение занимает 1,25 Гб на дисковом пространстве.
Был проведен обзор одного найденного аналога, выделены его преимущества и недостатки, проведен сравнительный анализ аналога с разработанным решением.
Проведено исследование технических специальностей, связанных с радиоэлектроникой; исследование актуальности и необходимости данного проекта в виде электронного опроса среди студентов и выпускников, на основании которых можно сделать вывод, что программный комплекс будет иметь практическую значимость среди студентов, обучающихся на специальностях, имеющих отношение к радиоэлектронике (частично или полностью), и специалистов, изучающих область радиоэлектроники и ведущих разработки в этой области.
Проведен анализ сред разработки, на основании которого наилучшим инструментом для разработки была определена Unity.
Были определены требования заказчика в виде технического задания, на основании которых был разработан программный комплекс.
Спроектирована и разработана архитектура проекта, на основании которой получен граф структуры сцен проекта. Описаны и реализованы алгоритмы решения задач каждой сцены.
После разработки проект был отлажен и собран. Описан сценарий работы приложения по каждому модулю. Проведен комплекс мер по защите программного обеспечения в виде «прошивки» электронным ключом. Затем были проведены тесты, которые подтвердили положительный результат работы программы на различных компьютерах с различными ОС Windows при различных настройках графики.
Программный комплекс имеет потенциал в расширении, модифицировании и улучшении его работы. Например, можно создать модуль в виде «песочницы», в которой пользователь может сам проектировать различные ситуации приема сигнала спутников. Можно создать сложную и большую математическую модель распространения сигнала на основании реальных математических и физических моделей и воспроизвести крайне реалистичную симуляцию распространения радиоволны со спутника.
Всего в данном проекте насчитывается 336 скриптов. Разработанное приложение занимает 1,25 Гб на дисковом пространстве.
