Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ДИПЛОМ_ИПОВС / Еленский И.В. Диплом.pdf
Скачиваний:
156
Добавлен:
02.06.2019
Размер:
4.37 Mб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет

«Московский институт электронной техники»

Факультет микроприборов и технической кибернетики Кафедра информатики и программного обеспечения вычислительных систем

Еленский Иван Владимирович

Бакалаврская работа по направлению 09.03.04 «Программная инженерия»

Разработка программного модуля визуализации изображений местности на основе данных беспилотного летательного аппарата

Студент

 

Еленский И.В.

Научный руководитель,

 

 

к.т.н., доцент кафедры ИПОВС

 

Касимов Р.А.

Москва 2016

 

Содержание

 

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

Приложение 1. Текст программы...............................................................................................

63

Приложение 2. Руководство оператора.....................................................................................

75

2

Перечень сокращений

АНО – автономная некоммерческая организация АО – акционерное общество БПЛА – беспилотный летательный аппарат

ВИЗ – визуализация изображений местности ВКР – выпускная квалификационная работа ВПК – военная пожарная команда ГИС – геоинформационная система

НИР – научно-исследовательская работа НКО – некоммерческая организация ПЗУ – постоянное запоминающее устройство ПМ – программный модуль ЦМР – цифровая модель рельефа

BCL – Base Class Library (стандартная библиотека классов платформы «.NET Framework») CLR – Common Language Runtime (общеязыковая исполняющая среда)

CTS – Common Type System (стандартная система типов платформы «.NET Framework») ER-модель – модель «сущность-связь»

GNSS – Global Navigation Satellite Systems (глобальная спутниковая система навигации) [2] GPL – General Public License (открытое лицензионное соглашение)

GUI – graphical user interface (графический пользовательский интерфейс) JVM – Java virtual machine (виртуальная машина Java)

RCP – rich client platform (платформа расширенного клиента) [3]

3

Введение

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.

4

Пояснительная записка состоит из списка сокращений, содержания, введения, трех разделов и выводов после каждого из них, заключения, списка использованной литературы

идвух приложений.

Висследовательском 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.

Вконструкторском 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.

Втехнологическом 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 кейстесты, 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.

Взаключении описаны основные свойства разработанного программного модуля, также приведены отличительные особенности и преимущества использования ПМ ВИЗ, благодаря которым достигается высокая актуальность и скорость обработки данных.

Приложение 1 содержит полный текст программного кода ПМ ВИЗ. Приложение 2 содержит документ «Руководство оператора».

5