基于.NET和MATLAB的虚拟实验室构建

摘要

随着软件技术水平的提高，学校科研应用或者教学对其需求越来越大，因此，院校具有越来越多的专业化极强的虚拟实验软件。鉴于专业化软件版权问题，和学校硬件设施配置不太高等问题，不能做到给予每个同学一个可以随时运用这些软件的环境。 现有的专业网络教学平台，发挥了较好的效能，但是缺少网上远程虚拟实验室这样一个重要环节。本课题的研究就为填补这一空缺，拟为教师、学生提供一个远程虚拟实验环境。应用校园内网，学生不需要装配大型虚拟软件，只需要使用自己的PC终端，安装浏览器，就可以与已经配置过的装有虚拟大型实验软件的服务器通信，与友好的用户界面进行网上虚拟实验活动。 本次工作构建的远程虚拟实验系统前期考虑了两种主流B/S开发平台，即JAVA2和.NET框架，最终从系统的需求，成本及扩展性三个方面考虑，决定采用.NET框架，利用ASP.NET技术。底层虚拟实验源代码软件采用了工作平台友好、程序语言简单易懂、在电子信息领域应用广泛的专业软件MATLAB。同时本文考虑了两种MATLAB实现WEB的方法，即生成.NET组件和COM组件，最终决定创新性的利用MATLAB的。NET Builder将各虚拟实验软件的源代码打包转化成.NET组件，进而实现表现层和中间业务层对MATLAB源程序的调用，用一步完成COM方法两步要完成的工作。整个框架采用三层WEB管理模式，即表现层、中间业务层、专业软件层，每层相互独立具有很好的扩展性，体现了高度的面向对象思想——封装，为今后虚拟实验室系统更新，增加数据库层奠定了基础。 本篇论文还具体探讨了对底层专业软件的实验程序设计的两种技术路线，其中第一种技术路线适合于对专业的底层软件有一定了解又对WEB页面开发有了解的研究人员，这种方法具有局限性；第二种技术路线适合于仅仅了解WEB页面开发的人员，不需要对专业软件涉及的专业理论有所了解，运用已有的虚拟实验，对其进行必要的、有限的改进，即可做成可以很好地在浏览器中被调用的底层代码，此种方法更具普遍性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 远程教育概述

1.2.1 简介

1.2.2 与传统教学相比的优点

1.3 虚拟实验室概述

1.3.1 定义

1.3.2 虚拟实验室构建的必要性

1.3.3 国内外研究概况

1.3.4 分类

1.4 研究主要内容

第2章 基于.NET和MATLAB的虚拟实验室技术

2.1 现代虚拟实验室的主要技术

2.1.1 VRML技术

2.1.2 ActiveX控件技术

2.1.3 Flash技术

2.1.4 QuickTime VR技术

2.1.5 JAVA语言

2.1.6 .NET框架

2.1.7 可用技术性能对比

2.2 MATLAB概述

2.2.1 MATLAB历史

2.2.2 MATLAB优点

2.3 B／S结构两种主流技术

2.3.1 J2EE平台

2.3.2 .NET框架

2.4 本章小结

第3章 基于.NET和MATLAB WEB虚拟实验室构建

3.1 系统结构

3.1.1 采用三层架构

3.1.2 直观解释

3.2 软件开发平台的选择

3.2.1 平台的选择原则

3.2.2 平台的确定

3.3 构建系统的相关技术

3.3.1 MATLAB下的WEB应用

3.3.2 MATLAB.NET Builder简介

3.3.3 ASP.NET技术

3.4 专业虚拟实验室的系统设计

3.4.1 专业虚拟实验系统的必要性

3.4.2 专业虚拟实验室系统的设计思想

3.4.3 专业虚拟实验系统的实现

3.5 本章小结

第4章 基于.NET和MATLAB WEB的虚拟实验室模块设计

4.1 FFT虚拟实验模块

4.1.1 FFT(快速傅里叶变换)概述

4.1.2 本地FFT实验在MATLAB中执行

4.1.3 远程FFT虚拟实验

4.2 调制虚拟实验模块

4.2.1 调制概述

4.2.2 本地调制实验在MATLAB中执行

4.2.3 远程调制虚拟实验

4.3 滤波器虚拟实验模块

4.3.1 滤波器概述

4.3.2 模拟滤波器虚拟实验模块

4.3.3 数字滤波器虚拟实验模块

4.4 本章小结

总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢