Дипломная работа: Разработка программной системы, обеспечивающей отображение и сравнение в трехмерном пространстве исходных данных из двух матричных форм
1.3 Анализ возможных вариантов реализации ПС представления информации
В настоящее время ПСПИ реализуются с использованием двух основных подходов:
а) локальная архитектура;
б) клиент-серверная архитектура.
В данном проекте использована локальная архитектура, которая предполагает размещение всех компонентов (программных модулей) на одном компьютере. Такой подход применяется в случае невозможности организовать локальную вычислительную сеть (ЛВС) и распределение автоматизированных рабочих мест (АРМ), а так же в случае если программа не требует использования дополнительных АРМ. В данном случае этот вариант применим для решения задачи оценки информации в процессе боевой подготовки, так же в ходе и подготовки к несению боевого дежурства.
В соответствии с классификацией, определенной в ГОСТ 19.101-77 «Виды программ и программных документов»:
а) программный комплекс – это программа, состоящая из двух или более компонентов и (или) комплексов, выполняющих взаимосвязанные функции и применяемая самостоятельно или в составе другого комплекса;
б) программный компонент – это программа, рассматриваемая как единое целое, выполняющая законченную функцию и применяемая самостоятельно или в составе комплекса.
ПСПИ, разрабатываемая в настоящем проекте, состоит из одного компонента и, следовательно, является программным компонентом, применяемым самостоятельно либо в составе различных сред.
1.4 Определение требований к ПС представления информации
1.4.1 Функциональные требования
Исходя из целей, стоящих перед ПСПИ и задач, решаемых пользователями при работе с ними, основными процессами, подлежащими автоматизации, являются:
а) процесс обработки входной информации;
б) процесс взаимодействия пользователей с графической информацией.
Указанные процессы относятся к основным. Для их автоматизации в составе ПСПИ должен быть реализован следующий набор функций:
а) входной контроль данных;
б) настройка параметров представления.
Функция контроля входных данных предполагает:
а) проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями;
б) остановка выполнения программы с вызовом сообщения об ошибке.
Проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями предполагает сравнение поступающей информации с эталонными значениями входных данных.
В случае несоответствия входной информации поставленным ограничениям программа останавливает свое выполнение с вызовом сообщения об ошибке и ожидает загрузки корректных данных.
Функция перевода табличных данных в графический вид.
Данная функция осуществляет построение трехмерного изображения по данным входной симметричной матричной формы.
Функция сравнения графических изображений
Данная функция осуществляет сравнение формы образца с измененной матричной формой.
Функции, автоматизирующие процесс взаимодействия пользователей с графической информацией.
Взаимодействие пользователей с графической информацией обеспечивают функции:
а) настройка представления графической информации;
б) вращение трехмерного изображения;
в) определение значения точки на поверхности изображения.
Функция настройки представления графической информации выполняет следующие действия:
а) выбор текстуры поверхности изображения;
б) выбор масштаба представления.
Функция вращения трехмерного изображения позволяет вращать изображение в пространстве под любым углом и всесторонне воспринимать информацию.
Функция определения значения точки на поверхности изображения обеспечивает выдачу конкретного значения по выбранному элементу изображения.
1.4.2 Требования к входной и выходной информации
На основе анализа функциональных требований предъявляемых к ПСПИ можно определить для них перечень входной и выходной информации.
Входной информацией для ПС представления информации является симметричная матричная форма.
Выходной информацией для ПС представления информации является:
а) трехмерное представление входных данных;
б) трехмерное отображение результата сравнения;
в) цифровое значение отдельных областей изображения.
1.4.3 Эргономические требования
Для обеспечения комфортной работы пользователей с ПСПИ она должна соответствовать требованиям ГОСТ РВ 29.05.ХХХ – «Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения. Общие эргономические требования».
1.4.4 Технические требования
Технические и программные средства, предназначенные для обеспечения функционирования разработанного комплекса ПО должны с одной стороны обеспечивать комфортную работу с программой и обеспечивать защиту, циркулирующей информации от несанкционированного доступа, а с другой – удовлетворять требованиям общего и специального программного обеспечения при заданной конфигурации вычислительных средств. Кроме того, технические требования и программные средства, предназначенные для функционирования ПС должны удовлетворять аппаратным и программным характеристикам вычислительных средств используемых в процессе боевой подготовки ЛБР и учебном процессе специализированных учебных центров.
Рекомендуемые технические характеристики ПЭВМ для функционирования ПС оценки уровня обученности ЛБР приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Технические характеристики ПЭВМ
Параметры технических средств |
Значения параметров |
| Процессор | Intel Pentium II – 1600 МГц |
| ОЗУ | не менее 256 Мб |
| НЖМД | не менее 40 Гб |
| Разрешение монитора | 1024*768 |
Кроме того, ПЭВМ должна быть оснащена клавиатурой, манипулятором типа «мышь» (или трекбол).
Для обеспечения функционирования ПС представления информации на ПЭВМ должны быть установлены ОС Windows NT, XP, Vista и пакет MS Office 2000 и выше.
1.4.5 Требования к документации
Документация на ПСПИ должна быть разработана в соответствии с требованиями приказа ГК ВВС 2000г. №029 «О введении в действие руководства по разработке программной продукции военного назначения в ВВС» и требованиями ГОСТ ЕСПД.
Документация на ПСПИ должна включать четыре документа:
а) постановка задачи;
б) алгоритм функционирования комплекса;
в) описание программы комплекса;
г) инструкция пользователю комплекса.
1.5 Постановка задачи на разработку ПС представления информации
Таким образом, в рамках дипломного проекта должны быть разработаны алгоритм и программные средства представления информации, отвечающие сформулированным выше требованиям:
Постановка задачи на создание ПСПИ разработана в соответствии с требованиями приказа ГК ВВС №029-2000г. и ГОСТ 19.201-78 и представлена в первом разделе документации на программную систему.
1.6 Ограничения и допущения, принятые при разработке ПСПИ
а) одновременно с программным обеспечением может работать только один пользователь;
б) для работы с ПС, пользователи должны владеть основными навыками работы с операционными системами семейства Microsoft Windows, а также с ППП Microsoft Office;
в) требования к техническим средствам приведены в пункте 1.4.4
2. Специальный раздел
2.1 Определение подходов к реализации функций ПС представления информации
Из описанных выше процессов, подлежащих автоматизации, ключевой момент составляют процессы обработки входной информации и процессы взаимодействия пользователей с графической информацией. Определим подходы к реализации функций, автоматизирующих их.
2.1.1 Функции, автоматизирующие процесс обработки входной информации
Для автоматизации процесса обработки входной информации в составе ПС представления информации должны быть реализованы функции:
а) контроль входных данных;
б) перевод табличных данных в графический вид.
Функция контроля входных данных предполагает:
а) проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями;
б) остановка выполнения программы с вызовом сообщения об ошибке.
Проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями предполагает сравнение поступающей информации с эталонными значениями входных данных.
В случае несоответствия входной информации поставленным ограничениям программа останавливает свое выполнение с вызовом сообщения об ошибке и ожидает загрузки корректных данных.
Функция перевода табличных данных в графический вид - осуществляет построение трехмерного изображения по данным входной симметричной матричной формы.
2.1.2 Функции, автоматизирующие процесс взаимодействия пользователей с графической информацией
Взаимодействие пользователей с графической информацией обеспечивают функции:
а) сравнение трехмерных изображений;
б) настройка представления графической информации;
в) вращение трехмерного изображения;
г) определение значения точки на поверхности изображения.
Функция сравнения трехмерных изображений позволяет проанализировать разницу, четко выраженную несколькими цветами.
Функция настройки представления графической информации выполняет следующие действия:
а) выбор текстуры поверхности изображения;
б) выбор масштаба представления.
Функция вращения трехмерного изображения позволяет вращать изображение в пространстве под любым углом и всесторонне воспринимать информацию.
Функция определения значения точки на поверхности изображения обеспечивает выдачу конкретного значения по выбранному элементу изображения.
2.2 Структура ПС представления информации
Исходя из задач, решаемых с помощью ПС представления информации, выполняемых ими функции и способов реализации этих функций, определим их структуру. Структура отражает состав основных программных и информационных компонентов, а также их связи друг с другом, пользователями и внешними программами. Вычленение программных компонентов производится по функциональному принципу. Информационные компоненты (массивы, блоки, файлы, фрагменты базы данных и т.д.) выделяются на основании их назначения, использования, форматов представления данных, способов доступа и других признаков.
Структурная схема разработанных программных средств приведена на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 – Структурная схема
Основными структурными элементами ПС являются:
а) внешний источник данных – обеспечивает импорт входных данных;
б) программный модуль представления информации, который включает:
1) блок контроля и загрузки входных данных – предназначен для анализа поступающей информации и последующему импорту в программу;
2) блок перевода табличных данных в графический вид – предназначен для визуализации цифровых матричных форм;
3) блок сравнения двух матричных форм – предназначен для наложения на изображение - образец нового изображения и последующего анализа полученного результата;
4) блок настройки параметров представления информации – предназначен для установки параметров выводимого трехмерного изображения;
5) блок управления трехмерным изображением – предназначен для проведения различных действий с трехмерным изображением;
6) блок выбора определенного значения на поверхности трехмерного изображения – предназначен для уточнения значений отдельных элементов.
2.3 Алгоритм ПС представления информации
Описание указанных алгоритмов разработано в соответствии с требованиями ГОСТ 24.211-82 «Требования к содержанию документа» и «Описание алгоритма» приведено во второй части документации на задачу.
Условные графические обозначения в схемах алгоритмов выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 19.701-90 ЕСПД. «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения в соответствии с ним».
2.4 Выбор общего программного обеспечения и средств разработки
В настоящий момент основным языком программирования при разработке программных средств военного назначения является С++. Однако несмотря на ряд преимуществ, присущих данному языку, он является достаточно сложным. В связи с этим, возникла необходимость выбора средства разработки, позволяющего в короткие сроки и максимально эффективно выполнить поставленную задачу. По результатам обзора современных средств быстрой разработки программного обеспечения (RAD), был сделан вывод, что в качестве такового может выступить интегрированная среда программирования Borland Delphi 7.0. Основанная на синтаксисе мощного и гибкого языка программирования Object Pascal и сочетающая в себе широкий набор функциональных возможностей данная ИСР предоставляет пользователю широкие возможности по разработке ПО.
В вооруженных силах Российской Федерации в интересах создания собственных средств общего программного обеспечения, в том числе и ОС, приказом Министра Обороны от 13 мая 2002 года № 190 принята на снабжение защищенная операционная система МСВС 3.0. Однако отсутствие подробного описания особенностей данной системы и необходимость использования ряда пакетов прикладных программ, разработанных в среде Windows, вызывает определенные затруднения при разработке ПО под данную ОС. Кроме того, на ПЭВМ, применяемых на КП бригад ВКО, установлены операционные системы семейства Windows. В связи с этим был сделан вывод о целесообразности разработки программы на основе операционной системы Microsoft Windows XP.
Исходя из вышеприведенных соображений, в качестве средства разработки ПСПИ, в рамках настоящего дипломного проекта, была определена ИСР Borland Delphi 7.0.
2.5 Исходный текст программы
Исходный текст программы разработан в соответствии с требованиями ГОСТ 19.401-78 и представлен в приложении 2.
3. Эксплуатационный раздел
3.1 Оценка эксплуатационно-технических характеристик
Анализ результатов оценки эксплуатационно-технических характеристик разработанной ПС построения трехмерного изображения данных из симметричных матричных форм показал, что они являются законченными программными продуктами высокого качества. Функциональные характеристики ПС соответствуют предъявляемым к ним требованиям.
Испытания ПС выявили полное соответствие его характеристик следующим стандартам:
