虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化實驗環(huán)境的研究與實現(xiàn).pdf

1、基于互連網(wǎng)的遠程實驗教學是教育現(xiàn)代化的一個重要發(fā)展方向,是高校實驗教學改革的一項重要內(nèi)容。
　　本論文的研究工作是在教育部新世紀高等教育教學改革工程項目的支持下,基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了一個適合于遠程教學的網(wǎng)上電子實驗(硬件實驗)系統(tǒng)。首先,以PCI-1200多功能數(shù)據(jù)采集卡為硬件平臺、以LabVIEW為軟件開發(fā)工具,設(shè)計并實現(xiàn)了基于Web的網(wǎng)上電子實驗系統(tǒng)。由于Windows操作系統(tǒng)都捆綁了Web瀏覽器,使得該實驗系統(tǒng)具有使

2、用方便、容易操作等優(yōu)點。但Web技術(shù)自身的局限性,使得該實驗系統(tǒng)在傳輸效率上和實現(xiàn)的功能上難以很好地滿足遠程實驗教學的需求;同時,LabVIEW的限制也使得遠程實驗教學中多用戶并發(fā)操作的問題難以得到解決。接著,以項目組自行開發(fā)的電子綜合實驗平臺和PCI-1200卡來組合構(gòu)建硬件平臺,以LabVIEW網(wǎng)絡(luò)編程為手段,研究并實現(xiàn)了基于C/S(客戶/服務(wù)器)模式的網(wǎng)上電子實驗系統(tǒng),在傳輸效率上和實現(xiàn)的功能上較好地滿足了遠程實驗教學的需求。同時

3、,從熱線電話服務(wù)中得到啟發(fā),結(jié)合電子實驗的特點,提出了一種熱線訪問模式的多用戶解決方案,圓滿地解決了遠程電子實驗中多用戶并發(fā)操作的問題。并將熱線模式與傳統(tǒng)的排隊模式進行了比較,論證了其可行性以及提高運行效率高、簡化軟件編程等優(yōu)點。目前,該實驗系統(tǒng)已在教學實踐以及國家精品課程中投入使用,并收到了良好的效果。然后,為了便于學生觀察實驗系統(tǒng)的工作狀態(tài)及實驗結(jié)果,給學生帶來一種實驗室教學的現(xiàn)場真實感受,消除遠程教學的“距離感”和“虛幻感”,本論

4、文的研究工作不可避免地涉入了網(wǎng)絡(luò)視頻圖像傳輸?shù)念I(lǐng)域。通過對數(shù)字圖像處理理論、視頻壓縮算法的研究,以面向傳輸?shù)腍.26x視頻壓縮標準作為參考,并做了相應(yīng)的改動,設(shè)計了一個適合于遠程實驗教學的視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸方案,并基于虛擬儀器軟、硬件平臺予以實現(xiàn)。其中,圖像數(shù)據(jù)的正交變換采用了文獻[23]和文獻[24]提出的一維DCT和二維DCT的快速算法,以較高的效率實現(xiàn)了變換運算。另外,DCT系數(shù)的熵編碼采用了對不同網(wǎng)絡(luò)狀況有較佳適應(yīng)能力的位平面編