高速列车数字化仿真平台用户端子系统图形可视化研究与改进

摘要

随着计算机仿真技术的发展，图形化仿真软件越来越多地的应用于各个科研与应用领域。与此同时对于仿真软件的可视化也提出了更高的要求。现有的仿真软件在进行仿真系统的图形化建模时大都采用GDI或GDI+技术，在进行图形绘制时只能通过CPU进行计算和处理，无法使用GPU加速，导致图形绘制效率低下、图形呈现效果不佳。此外，构建复杂模型时，容易出现大量的模块和线条堆积，极大降低用户体验。 高速列车数字化仿真平台用户端子系统也存在如下问题： (1) 图元绘制效率低下，图形显示效果不佳，极易出现拖尾、卡顿的现象。 (2) 复杂建模时，布局较为混乱，出现大量模块和线条的堆积，增加仿真模型构建的复杂度。 (3) 功能不够完善，可视化程度较低。 本设计以高速列车数字化仿真平台为研究背景，针对用户端子系统存在的问题，在原有功能的基础上对用户端子系统进行图形可视化改进。将最新的图形渲染技术Direct2D应用到现有用户端的仿真任务描述、任务关系描述、模块编辑及任务关系编辑中，提高绘制效率和呈现效果；通过模块合并，为简化仿真模型提供一种良好的解决方案；增加模块高亮显示和多形式图形化展现方式，不断完善用户端的功能，从而，有效提高用户端的图形可视化程度。 本设计首先介绍了用户端子系统的研究背景及意义、国内外研究现状及主要研究工作，然后进行需求分析，包括改进目标、功能需求及非功能性需求；在此基础上，对仿真平台用户端子系统进行改进与完善；最后对改进后的用户端及仿真平台进行功能测试与分析，同时做出总结与展望，分析并指出其中存在的不足及下一步的研究工作。

目录

第一个书签之前

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3主要研究工作

1.4 论文组织结构

1.5 名词解释

第2章 系统需求分析

2.1 概述

2.2 目标需求

2.3 系统功能需求

2.3.1 仿真任务描述

2.3.2 任务关系描述

2.3.3 模块编辑

2.3.4 任务关系编辑

2.3.5 模块合并

2.3.6 模块高亮显示

2.3.7工况计算结果展示

2.4.1 用户类及其特征

2.4.2 软件运行环境需求

2.4.3 硬件环境需求

2.5软件质量属性

第3章 系统总体设计

3.1 概述

3.2 软件系统划分

3.3 仿真任务描述

3.3.1 仿真任务描述模块功能结构图

3.3.2 功能模块介绍

3.4 任务关系描述

3.4.1 任务关系描述模块功能结构图

3.4.2 功能模块介绍

3.5 模块（模块组）编辑

3.5.1 模块（模块组）编辑模块功能结构图

3.5.2 功能模块介绍

3.6 任务关系编辑

3.6.1 任务关系编辑模块功能结构图

3.6.2 功能模块介绍

3.7 模块合并

3.7.1 模块合并功能模块结构图

3.7.2 功能模块介绍

3.8 模块高亮显示

3.8.1 模块高亮显示功能模块结构图

3.8.2 功能模块介绍

3.9 工况计算结果展示

3.9.1 工况计算结果展示功能模块结构图

3.9.2 功能模块介绍

3.10 数据库表设计

3.10.1 概念设计

3.10.2 逻辑设计

3.10.3 物理设计

3.11 数据结构设计

第4章 系统实现

4.1 概述

4.2 仿真任务描述

4.2.1 创建Direct2D图元

4.2.2 位图转换

4.2.3 模块绘制

4.3 任务关系描述

4.3.1 创建Direct2D线条

4.3.2 线条绘制

4.4 模块（模块组）编辑

4.4.1 模块（模块组）的平移和缩放

4.4.2 模块组的删除

4.5 任务关系编辑

4.5.1 线型修改

4.5.2 线宽修改

4.5.3 颜色修改

4.5.4 线条手工调整

4.6 模块合并

4.6.1 模块选中

4.6.2 模块组显示

4.6.3 模块组与其他模块之间关系描述

4.6.4 组内模块显示

4.6.5 仿真模型数据序列化

4.7 模块高亮显示

4.7.1 模块选取

4.7.2 耦合关系获取

4.7.3 灰度及高亮显示

4.7.4 选取撤销

4.8 工况计算结果展示

4.8.1 曲线图展示

4.8.2 柱状图展示

第5章 系统测试及结果分析

5.1 系统测试

5.1.1 测试环境

5.1.2 测试用例

5.2 测试结果分析

5.2.1 用户端测试结果分析

5.2.2 改进前后仿真计算测试结果分析

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目