Перечень сокращений 3
Введение 4
1. Исследовательский раздел 6
1.1. Предварительные исследования 6
1.2. Программные продукты визуализации изображений местности 10
1.3. Цель и задачи исследования 13
1.4. Инфологическая модель данных 14
1.5. Требования к алгоритмам работы программы, основанные на информационных потребностях пользователей 16
1.6. Общая постановка задачи 16
Выводы к исследовательскому разделу 17
2. Конструкторский раздел 18
2.1. Обоснование выбора средств и методов разработки 18
2.1.1. Выбор языка программирования 18
2.1.2. Выбор среды разработки 31
2.2. Структуры входных и выходных данных 38
2.3. Разработка алгоритма параллельной обработки 40
2.4. Особенности реализации используемых алгоритмов обработки и вывода данных. 41
Выводы к конструкторскому разделу 42
3. Технологический раздел 43
3.1. Описание применявшихся средств отладки программы 43
3.2. Анализ методов и средств тестирования 44
3.3. Составление кейс-тестов 50
3.4. Процесс и результаты тестирования 52
3.4.1. Процесс модульного тестирования ПМ ВИЗ 52
3.4.2. Процесс интеграционного тестирования ПМ ВИЗ 53
3.4.3. Результаты тестирования ПМ ВИЗ 55
Выводы к технологическому разделу 55
Заключение 56
Список литературы 57
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
На сегодняшний день все чаще возникают задачи о получении информации с целью изучения местности для использования в самых разнообразных сферах, в частности, разведки местности и ее рельефа в военных операциях, прогнозирования метеорологической ситуации, проведения операций по спасению терпящих бедствие, и т.п. При этом критическим параметром является скорость обработки поступающей информации.
Применение непосредственного наблюдения порой сильно затруднено, так как наблюдателю требуется быстро достичь удобной точки обзора для сбора информации, что нередко сопряжено со значительными затратами времени и средств, а также с опасностью для здоровья и жизни наблюдателя. С течением времени применялись следующие методы:
- применение созданных заранее карт местности для прогнозирования событий, которые могут произойти в будущем;
- сооружение точек обзора для осуществления удаленного наблюдения вкупе с использованием систем получения и отправления сообщений (сигнальные жесты, огни, голубиная почта);
- применение воздушных шаров для проведения разведки с небольшой высоты, а в дальнейшем и дирижаблей;
- использование разведывательных самолетов, управляемых пилотом;
- съемка местности с орбитальных спутников, оборудованных модулями получения и передачи изображений.
Сегодня более актуальным решением поставленной задачи является применение аппаратных решений, которые позволяют наблюдателю-оператору оставаться на удалении от места съемки и в то же время получать данные высокого качества. Для проведения оперативного мониторинга в жестких рамках времени и при необходимости покрытия больших площадей способность беспилотных летательных аппаратов развивать внушительную скорость и подняться на значительную высоту нередко является важным параметром для решения поставленных задач.
Целью данной ВКР является разработка ПМ, обеспечивающего поддержку автоматизации полного цикла операций над обработкой и визуализацией получаемых данных с учетом требований оператора.
Пояснительная записка состоит из списка сокращений, содержания, введения, трех разделов и выводов после каждого из них, заключения, списка использованной литературы и двух приложений.
В исследовательском разделе проведен анализ предметной области, описаны ключевые параметры, которые необходимо учитывать при решении поставленной задачи, осуществлено сравнение существующих технологий-аналогов и изучено возможное их применение для решения поставленной задачи. Для ускорения процесса разработки ПМ выявлены основные функциональные возможности аналогов. Также описаны взаимодействия сущностей разрабатываемого ПМ на примере ER-диаграммы, составлены функциональные требования к ПМ и описан желаемый процесс работы ПМ ВИЗ.
В конструкторском разделе проведено сравнение языков и технологий программирования, выбраны Python3 и QML 2.0 при использовании библиотеки PyQt5, метода параллельного программирования и механизма слотов и сигналов. Проведено сравнение сред разработки, выбраны среда Qt Creator IDE и утилита qmlscene. Также описаны структуры входных и выходных данных, уточнены работа и взаимодействие сущностей, разработан алгоритм параллельной обработки блоков информации и уточнены детали реализации используемых алгоритмов обработки и вывода данных.
В технологическом разделе описаны применявшихся средства отладки программы, помимо средств используемых сред и утилит использована утилита интерактивной отладки модулей на языке Python pdb. Проведен анализ методов и средств тестирования, выбраны методы «белого ящика», модульного и интеграционного тестирований, составлены кейс- тесты, обеспечивающие оптимальное покрытие программного кода и основного функционала ПМ ВИЗ, на их основе проведены модульное и интеграционное тестирования, результаты которых проанализированы и учтены в ходе разработки.
В заключении описаны основные свойства разработанного программного модуля, также приведены отличительные особенности и преимущества использования ПМ ВИЗ, благодаря которым достигается высокая актуальность и скорость обработки данных.
Разработанный программный модуль обладает рядом свойств:
- при необходимости длительной обработки блоков применяется технология параллельного программирования, позволяющая проводить независимую обработку каждого блока и получать результаты быстрее;
- возможность быстрой замены модуля обработки данных, для чего достаточно заменить модуль интерфейса с целью обеспечения корректной передачи параметров;
- возможность выбора карты-подложки из множества общедоступных сервисов: внедрение новых сводится к созданию нового модуля-моста, имеющего идентичную с аналогичными модулями логику;
- кроссплатформенность: модуль обладает способностью одинакового функционирования вне зависимости от операционной системы.
В результате разработанный программный модуль осуществляет блочную обработку потока поступающей информации параллельно съемке, в связи с чем повышена скорость и уменьшено время обработки поступающих данных, что обеспечивает высокую актуальность получаемых изображений.
Работа оператора упрощена, так как карта-подложка как способ получения первичных сведений ускоряет процесс изучения местности проведения съемки, и в дальнейшем она заменяется снимками высокого качества.
Модуль обработки данных легко заменяется для применения в различных предметных областях (обработка цифровой фотографии, теплового снимка, геодезических данных или иных).
С помощью разработанного модуля можно быстро выполнять самые различные задачи, как поиск объекта и спасение жизни.
