автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка системы автоматизированного проектирования компьютерных имитационных тренажеров

На правах рукописи

ГАММЕР Максим Дмитриевич

РАЗРАIЮТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТ] IРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИМИТАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

05 13 12 - С гстемы автоматизации проектирования в машиностроении

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень 2007

□ОЗ

003177098

Работа выполнена на кафедре "Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности" Института нефти и газа ГОУ ВПО "Тюменский государственный нефтегазовый университет"

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, Сызранцев Владимир Николаевич

(Тюменский государственный нефтегазовый университет)

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор, Малина Ольга Васильевна (Ижевский государственный технический университет)

Кандидат технических наук, доцент, Ткачев Александр Алексеевич (ФГУП "Ижевский механический завод")

Ведущая организация

Тюменский государственный университет

Защита диссертации состоится "14" декабря 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212 065 01 в ИжГТУ по адресу 426069, г Ижевск, ул Студенческая, 7

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИжГТУ

Автореферат разослан ноября 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А В Щенятский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Существует множество прикладных областей, в которых применение систем автоматизированного проектирования (САПР) позволило эффективно автоматизировать практически все трудоемкие ручные операции, обеспечивая при этом высокую эффективность процесса проектирования На потребительском рынке широкое распространение получили коммерческие программные продукты и системы, такие как AutoCAD, Ansys, P-Cad, используемые для автоматизации конструирования и технологической подготовки производства

Вместе с тем, наблюдаемый рост вычислительной мощности персональных компьютеров и их доступность, позволили использовать компьютер не только в проектировании, но в качестве средства имитации виртуальной среды В первую очередь, новая возможность позволила исследовать спроектированное изделие еще до выпуска прототипа, оценить удобство эксплуатации, ремонта, установки и тд Кроме того, такое развитие послужило началом новым средствам обучения персонала - компьютерным имитационным тренажерам (КИТ)

Области применения компьютерных тренажеров постоянно расширяются Помимо авиации, тренажеры находят все более широкое применение в вооруженных силах, медицине, космонавтике, и тех областях, где проведение физического обучения сопряжено с существенными трудностями технического плана и значительными материальными затратами высокая стоимость учебного оборудования и его эксплуатации, большая удаленность обучаемого от места расположения учебного оборудования, высокая опасность выполняемых работ, высокая сложность изменения конфигурации оборудования и параметров среды, большая длительность проведения работ, невозможность визуального наблюдения внутренней структуры изучаемого оборудования, микро- и макрообъектов и процессов, быстрых или медленных процессов или явлений, невозможность визуального наблюдения абстрактных понятий или концепций (например, магнитных полей) и тд На сегодняшний день, наибольшее применение имитационные тренажеры находят при обучении персонала, занятого на опасных участках производства

Полномасштабные тренажерные системы (в т ч на базе центров формирования виртуальной реальности) имеют большинство ведущих компаний мйра - Боинг, Форд, Дженерал Моторс, Бритиш Петролеум и многие другие Использование таких систем, имеющих сравнительно высокую стоимость, повышает качество подготовки персонала и коммерчески оправдано

Несмотря на очевидную эффективность и востребованность компьютерных имитационных тренажеров, отсутствуют САПР для их создания На сегодняшний день компьютерные имитационные тренажеры создаются преимущественно с использованием специализированного программного

обеспечения для проектирования виртуальных сред обучения - VEGA, AVANGO, DIVE, VRJuggler Данный класс программного обеспечения не является САПР, а представляет собой набор компонентов (программных библиотек), облегчающий создание КИТ командами профессиональных программистов, имеющих соответствующую квалификацию и специализацию Кроме того, существующие технологии в областях распределенной имитации, систем виртуальной реальности и тд не полностью стандартизированы, достаточно ресурсоемки и ориентированы, в большей степени, на профессиональную команду разработчиков-программистов

Главная проблема состоит в том, что многие предприятия, занимающиеся повышением квалификации персонала, создающие интерактивные руководства по использованию выпускаемой ими продукции, а также учебные заведения, очень редко имеют такой ресурс, и именно по этой причине современные компьютерные имитационные тренажеры, в т ч основанные на системе виртуальной реальности (VR), не получили массового распространения Для решения указанной проблемы необходима комплексная автоматизация проектирования КИТ

В связи с этим актуальным является создание САПР КИТ, которая позволит разрабатывать современные компьютерные имитационные тренажеры пользователями, не имеющими профессиональных знаний в области программирования, компьютерной графики и т д

Цель настоящей работы заключается в повышении качества проектирования компьютерных имитационных тренажеров, снижении материальных затрат, сокращении сроков и сложности проектирования компьютерных имитационных тренажеров, путем создания САПР КИТ Для реализации этой цели в работе решаются следующие задачи

• анализ современного состояния автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров,

• определение специфики компьютерных имитационных тренажеров, как класса программного обеспечения, определение требований к проектируемым имитационным тренажерам, определение критериев эффективности,

• анализ математической модели КИТ,

• разработка лингвистического, информационного, технического и программного обеспечения САПР КИТ,

• анализ возможности системы при решении задач проектирования компьютерных имитационных тренажеров

Объект исследования: средства и методы разработки компьютерных имитационных тренажеров

Методы исследования. При исследовании использованы методы математического моделирования, теории компьютерной графики, теории последовательностей, теории графов, теории алгоритмов и программирования На защиту выносятся следующие научные положения: 1 специфика компьютерных имитационных тренажеров, как класса программного обеспечения,

2 разработанное лингвистическое, информационное, технологическое и программное обеспечение САПР КИТ,

3 предложенные критерии эффективности компьютерных имитационных тренажеров и средств их разработки

Научная новизна

1 Разработан подход создания информационного обеспечения, основанный на интеграции технологий распределенного имитационного моделирования и технологии предоставления электронного образовательного контента с применением механизма повторного использования элементов КИТ

2 Разработана математическая модель и классификация типов КИТ, позволяющая сформулировать ограничение на процесс декомпозиции, выбрать направление декомпозиции, то есть реализовать первый этап создания рекомендаций пользователям САПР КИТ

3 Разработан компонент лингвистического обеспечения - языковой процессор, существенно упрощающий процедуру проектирования КИТ, набор функций которого оптимизирован по критериям скорости выполнения

4 Предложены критерии эффективности имитационных тренажеров

Практическая ценность результатов

Разработанная САПР КИТ позволяет повысить качество проектирования компьютерных имитационных тренажеров, снизить материальные затраты, сократить сроки и упростить процедуру проектирования компьютерных имитационных тренажеров Использование рассматриваемой САПР КИТ позволяет реализовать прогрессивные технологии обучения персонала и студентов

Компьютерные имитационные тренажеры, созданные с помощью САПР КИТ, имеют поддержку международных стандартов SCORM и IMS, интегрируются в системы предоставления электронного образовательного контента Поддержка стандарта IEEE 1516 гарантирует возможность объединения различных тренажеров (с том числе сторонних производителей) в один, что позволяет создание сложных тренажерных комплексов

Применение кроссплатформенных решений позволяет использовать создаваемые компьютерные тренажеры на различных аппаратных платформах и операционных системах (MS Windows, Linux, MAC OS итд) Реализована возможность функционирования созданных при помощи САПР компьютерных имитационных тренажеров, как на стандартных персональных компьютерах, так и в составе систем виртуальной реальности

Разработанная САПР КИТ успешно используется в проектной практике Научно-исследовательского института электронных образовательных ресурсов Тюменского государственного нефтегазового университета (НИИ ЭОР ТюмГНГУ), что подтверждено актами внедрения Созданные с помощью САПР КИТ компьютерные имитационные тренажеры внедрены в учебный процесс ТюмГНГУ по 5 учебным дисциплинам

Апробация научных положений и результатов работы

Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии в нефтегазовой промышленности и энергетике" (Тюмень, 2003 г), международной научно-практической конференции "Проблемы развития ТЭК западной Сибири на современном этапе" (Тюмень, 2003 г), региональной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых "Новые технологии - нефтегазовому региону" (Тюмень, 2003 г), региональной научно-практической конференции "Информационные технологии в образовании" (Тюмень, 2004 г), международной научно-практической конференции "Нефть и газ Западной Сибири" (Тюмень, 2005 г), Всероссийском форуме "Современная образовательная среда - 2006" (Москва, 2006 г ) Публикации

По теме диссертации опубликовано £ печатных работ, получены 3 авторские свидетельства на созданные имитационные тренажеры (№ 2004612593, 2004612377, 2004612530), получено авторское свидетельство для программы ЭВМ №2007614293

Программный комплекс для проектирования имитационных тренажеров экспонировался на Всероссийской выставке «Современная образовательная среда - 2006» и удостоен серебряной медали Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений, изложенных на 121 станицах машинописного текста, содержит 57 рисунков и графиков, 22 таблиц, список литературы из 113 наименований

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, показана степень ее разработанности, сформулированы цель и задачи, дан краткий обзор существующих технологий, отражена научная новизна подхода, предлагаемого в диссертации Приводятся основные научные положения, выносимые на защиту

В первой главе "Анализ современного состояния автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров" анализируются современные тенденции автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров

Выполнен обзор литературы по исследованиям САПР, проведенным Горбатовым В А , Малиной О В и другими, а также исследованиями теории, методологии построения и использования компьютерных имитационных тренажеров, проведенными Дозорцевым В М, Луценко Е В и другими Изучение указанных источников, а также иных материалов, позволило установить, что проектирование компьютерных имитационных- тренажеров является специфичным применением САПР, так как, во-первых, проектируемое изделие само является программным обеспечением, во-вторых, наблюдается

тенденция выделения компьютерных имитационных тренажеров в отдельный класс программного обеспечения Для формирования основных требований, которым должна удовлетворять современная САПР компьютерных имитационных тренажеров, отдельно рассматривается вопрос определения специфики данного класса программного обеспечения

Изучение нормативной документации показало, что к компьютерным имитационным тренажерам, как к классу программного обеспечения, могут относиться 4 группы стандартов и спецификаций

• нормативные документы, касающиеся применения тренажеров в обучении (ГОСТ 26387-84),

• имитационное моделирование (IEEE 1278, IEEE 1516 - системы распределенной интерактивной имитации, протоколы, системная архитектура и тд),

• хранение и предоставление электронных образовательных ресурсов (IMS - Instructional Management System Global Learning Consortium, ADL -Advanced Distributed Learning, LTSC - Learning Technology Standards Committee, SCORM - Shareable Course Object Reference Model),

• эргономические требования по работе с компьютерными системами отображения информации (ISO 9241, ISO 10075, ISO 13407 эргономические требования по работе с компьютерными системами отображения информации, эргономические принципы, относящиеся к умственной загруженности при работе с интерактивными системами)

Совмещение требований и ограничений, указанных в изученных международных и промышленных стандартах, определяет специфику компьютерных имитационных тренажеров, как класса программного обеспечения - область применения, системная архитектура и др

Исходя из области применения компьютерных имитационных тренажеров, отдельно рассматривается вопрос технического обеспечения САПР Для оценки возможности работы проектируемых компьютерных имитационных тренажеров в составе систем формирования виртуальной реальности, были изучены существующие технологии, классификация систем VR и протоколы обмена информацией Показано, что на современном этапе в области формирования виртуальной реальности еще не сформированы соответствующие стандарты, единые протоколы и т д Этот вывод подтверждается тем, что фирмы-лидеры в данной области (Ascension, InterSence, eMagin, Applied Science Laboratories, Sensics) используют отличные друг от друга интерфейсы, а также собственные библиотеки разработчиков Фактически это означает необходимость поддержки каждого из известных устройств VR отдельно, что ведут к значительному усложнению технологического обеспечения создаваемой САПР КИТ

Анализ - современного состояния автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров позволяет сделать вывод о возможности и целесообразности повышения качества проектирования компьютерных имитационных тренажеров, снижении материальных затрат,

сокращении сроков и упрощении процесса проектирования, путем создания САПР компьютерных имитационных тренажеров Поставлены основные задачи исследования

Во второй главе освещаются вопросы, связанные с информационным, лингвистическим, техническим и программным обеспечением рассматриваемой САПР КИТ, с соответствующими блок-схемами алгоритма ее функционирования Дается также описание основных программных модулей САПР КИТ и средств интерактивного взаимодействия

Пользователями разрабатываемой САПР КИТ являются специалисты в предметной области, не имеющие профессиональных знаний в области программирования, компьютерной графики и т д Входными данными являются геометрическое описание имитируемых объектов (ЗБ МАХ или другой пакет ЗЭ моделирования), математическая модель происходящих процессов или сценарий имитации Результатом работы пользователя являются имитационные тренажеры, пользователями которых, в свою очередь, является обучаемый персонал Важнейшим условием эффективного использования рассматриваемой САПР КИТ является, возможность свести задачу проектирования компьютерного имитационного тренажера к формализованной последовательности

Базовые термины, используемые в информационном обеспечении, соответствуют терминологии НЬА (Высокоуровневая архитектура) — это федерация, федерат, объект, атрибут и интеракция Понятие объекта определяется как модель отдельного явления реального мира Объекты не имеют методов, а имеют только состояния (только структура данных без функций их обработки) Состояния объектов характеризуется фиксированным набором атрибутов - точных значений, которые могут изменяться с течением времени Каждый объект в любой момент времени характеризуется своим состоянием, которое определяется набором текущих значений его атрибутов Федераты представляют собой математические описания, имитируемые программными или аппаратными средствами Федераты могут управлять объектами, меняя (обновление) или получая (отображение) значения их атрибутов Совокупность всех участвующие в моделировании федератов создают федерацию

Термин интеракция определяется как изменение объектов, которое может отражаться на других объектах Интеракции, в отличие от состояний объектов, не поддерживаются в системе постоянно, а имеют мгновенную природу

Объекты в компьютерном имитационном тренажере - это ЗО модели, источники звука, пользователи, наблюдатели и т д , соответственно атрибутами таких объектов являются положение и ориентация в пространстве, размер, громкость и т д Федератами являются математические модели, реализованные на директивном языке Применительно к компьютерным имитационным тренажерам, в качестве интеракций можно рассматривать действия пользователя (федерата), например — включение какой-либо клавиши

Стандарт IEEE 1516 рекомендует структуру, представленную на рисунке 1,2 Для качественного проведения анализа было установлено, что предложенная высокоуровневая архитектура (HLA) есть граф, G = (V,E), где V - множество элементов модели, Е - множество связей, демонстрирующих взаимоотношения элементов модели между собой V = F +Fd +М +В +А , где F - множество федераций, Fd - множество федератов, М - множество математических имитационных моделей, в -множество объектов, А -множество атрибутов

Каждый элемент модели характеризуется уровнем Уровнем называется длинна маршрута от корневой вершины графовой модели до текущей Определим операцию вхождения элементов одной структуры в другую, то есть принадлежность Один элемент входит в другой непосредственно, если разница уровней равна 1 и опосредованно - если разница составляет больше 1

Анализ технических заданий на разработку КИТ (10 КИТ из различных предметных областей, различной сложности), существующих решений и областей применений, показал, что каждый из элементов модели HLA имеет внутреннюю структуру — эта структура меняется в зависимости от некоторого набора ограничений, накладываемые техническим заданием КИТ, предметной областью и т д Рассмотрим структуру каждого элемента модели по результатам проведенного анализа

Федерация / = { Fl+tuFdspcat,,uMuFd1+i), F = Q/, Fd =\jL , где

/ - федерация в общем виде, „ - количество федераций, входящих в текущую федерацию, „ - количество федератов, входящих в текущую федерацию, Fl+I -множество федераций уровнем ниже, Fdspicml- специальный федерат (пользователь), М - математическая имитационная модель, /, - федерат, Flh+t -множество федератов следующего уровня При этом, если Fdvml =0 федерация не корневая, М = 0 - статический тип КИТ, FM = 0 и = 0 - модель не имеет смысла, FM = 0 - модель содержит не более 2х уровней (рисунок 3)

Рисунок 1 Иерархическая схема федерации

Рисунок 2 Организация распределенной имитации и совместной работы пользователей КИТ

Рисунок 3 Классификация элемента HLA - федерации

Федерат /„ = { В, и М и Впресш1 и Mwmal}, где fd - федерат в общем виде, В, - множество объектов, М - математическая имитационная модель, Вареаа1 -заранее заложенные в систему объекты, Мчреаа, - заранее заложенная математическая имитационная модель При этом, если м = 0 - без математической имитационной модели, М = const - с постоянной (неизменяющейся) мат мод, М = var - с динамической мат мод, B,vmd * 0 М,реаЫ ф 0 - специальный федерат (с заранее определенными

объектами и мат мод, источник заранее определенных интеракций), В1,Рсаы = 0 мщ,ес,ы = ° ~ обычный федерат с определенными пользователем объектами и мат мод (рисунок 4)_

федерат

Специальный В«реаЫ * 0 MWca, * О

С постоянной мат мод М = const

Рисунок 4 Классификация элемента НЬА - федерата

Математическая имитационная модель: М ={ и54}, где

М- математическая имитационная модель в общем виде, - имитация поведения объекта или процесса с использованием известных зависимостей, Л"2 - имитация поведения объекта или процесса с исп известных зависимостей и систем уравнений, - при создании имитационной модели использованы экспериментальные данные, - при создании имитационной модели использованы экспериментальные данные и прогнозирование (рисунок 5)

Рисунок 5 Классификация элемента НЬА - математической модели

Объекты В = { В, и В? и й, и В,ч,саа1}, где В - множество объектов модели в общем виде, В, - множество объектов, описывающих геометрию и внешний вид оборудования или процессов (ЗБ объекты), В2 - множество объектов, описывающих звуковые излучатели, В, - множество объектов, описывающих текстовые данные, В1!гесш1 - заранее заложенные в систему объекты

={ 6,}, В2 = { 6,'}, ¿г, = { 6,"}, где Ь, - множество атрибутов объекта Ь, = {а, +а2+ +а„ }, где а, - атрибуты

В результате получены промежуточные выводы

1 Дана классификация элементов модели НЬА, позволяющая в автоматизированном режиме формулировать ограничения на процесс декомпозиции объекта моделирования

2 Дана классификация видов взаимодействий, которая позволяет обеспечить корректность процесса декомпозиции объекта моделирования за счет автоматизированного наложения ограничений

Множество ребер Е может быть постоянным, а может быть переменным Данные заключения основаны на том, что, согласно IEEE 1516, ни один элемент модели не может быть изолирован Е = Ecoml u Е,а1 и Етаке

Из формулы видно, что, ребра имеют различный характер

• Постоянные ребра (Есот1) — связь однажды закрепляется в модели и не изменяется в процессе функционирования КИТ,

• Перенаправляемые ребра (£„,) — возникают, когда федерация 1-го уровня статическая, а входящие в нее федерации > 1 уровня - динамические,

• Создаваемые {ЕтЛе) - когда мощность множества федераций, входящих в федерацию 1+1 уровня, увеличивается в процессе функционирования КИТ

Классификация множества вершин и множества ребер позволяет выполнить классификацию типов КИТ (рисунок 6)

Рисунок 6 Типы компьютерных имитационных тренажеров

В результате построена математическая модель, позволяющая создание класса типов КИТ, которые, в свою очередь, позволяют сформулировать ограничение на процесс декомпозиции, выбрать направление декомпозиции и дают предпосылки для создания рекомендаций пользователям САПР КИТ

Применение в качестве промежуточных данных информационного обеспечения НЬА позволит свести задачу проектирования компьютерного имитационного тренажера, к достаточно формализованной последовательности - определению состава федерации, создании математических моделей федератов, определении атрибутов объектов и т д

Такое построение информационного обеспечения предполагает использование лингвистического обеспечения, основанного на комбинированных языках, сочетающих простоту диалоговых («Выбор из меню») и директивных языков При этом, лингвистическое обеспечение должно "обеспечивать решение поставленной задачи для всех возможных сфер

применения имитационного моделирования, возможность модернизации для будущих технологий моделирования и имитации

На уровне федераций и федератов присутствуют математические имитационные модели Для реализации директивного языка, необходима классификация математических моделей КИТ по категориям решаемых задач (рисунок 7) В результате был установлен набор необходимых функций, вида У = /(■*), например функция перемещения с = /(пате.х ,у,г), с - признак успешного выполнения функции, пате - имя объекта, {х,у,г} - значения атрибутов, определяющих положение объекта в пространстве Был проведен анализ полученного набора функций в попытке минимизировать множество функций Целевой функцией оптимизации является скорость вычислений и адаптивность языка (скорость освоения) - на основе числа шагов вычисления, скорости выполнения шага и скорости выполнения набора шагов

Рисунок 7 Типы математических имитационных моделей

В качестве языкового процессора лингвистического обеспечения создаваемой САПР КИТ используется язык Lua (Computer Graphics Technology Group, Бразилия) Язык Lua свободно доступен для академических и коммерческих целей, использовался во многих различных проектах во всем мире Главной причиной выбора в качестве основы этого языка послужил тот факт, что Lua создавался именно как легкий язык программирования расширений, т е позволяющий изменять и расширять семантику Эта возможность, а также простой процедурный синтаксис с мощными конструкциями описания данных, динамические типы и автоматическое управление памятью определяет этот язык в качестве оптимальной основы лингвистического обеспечения САПР КИТ

В состав Lua были введены новые функции для возможности считывать и изменять атрибуты объектов, функции-обработчики стандартных интеракций, соответствующие типы данных, алгоритмы и т д Согласно IEEE 1516, САПР КИТ поддерживает следующие базовые интеракции - это перемещение объекта, нажатие на объект, нахождение объекта в зоне видимости, прошедший временной интервал и т д Примерами наиболее часто употребляемых команд изменения атрибутов объекта являются - перенос объекта в пространстве* (SetPosition), простое или сложное вращение объектов в пространстве (SetRotate, SetRotate2), изменение масштаба геометрии объекта (SetScale), изменение видимости объекта (SetVisible), изменение координат центра объекта (SetCenterPosition) и т д

Созданное лингвистическое обеспечение дало возможность выполнения формализованной последовательности операций при проектировании компьютерного имитационного тренажера Описание объектов, атрибутов, иерархической структуры федерации выполняется при помощи диалогового режима, а математическая модель федерата (процессы, протекающие в объекте проектирования) описывается с помощью полученного директивного языка При этом, созданное информационное и лингвистическое обеспечение позволяет создавать "библиотеку" часто используемых федератов или федераций (например, электродвигатели, контрольно-измерительное оборудование, лабораторные помещения или испытательные полигоны), готовых к использованию во вновь создаваемых КИТ Такой подход полностью согласуется с архитектурой распределенной интерактивной имитации, определенной в IEEE 1278 и IEEE 1516 Кроме того, в случае необходимости, математическую модель можно реализовать в таких программах, как Matlab, Lab View и т д , т к эти программы имеют поддержку IEEE 1516

Технологическое обеспечение САПР КИТ включает в себя применяемые аппаратные устройства и вычислительные узлы В качестве вычислительных узлов предполагается использование обыкновенных персональных компьютеров В качестве аппаратных устройств используются система объемной (бинокулярной) визуализации, система формирования звуковой картины, система позиционирования (захвата движения), система имитации силового воздействия среды Разработанное программное обеспечение САПР КИТ включает функции, классы системы и графический интерфейс с пользователем Для возможности функционирования имитационных тренажеров на различных аппаратных и программных платформах, было решено использовать следующие кроссплатформенные программные библиотеки

• формирование изображения - OpenSceneGraph, OpenGL (open graphic library),

• формирование звука - OpenAL (open audio library),

• имитация динамики твердого тела - ODE (open dynamic library),

• взаимодействие с устройствами VR - соответствующие программные интерфейсы, предоставляемые разработчиками аппаратных средств (InterSence, Emagm и др ),

• разработка интерфейса пользователя - TroIlTech QT

Используемые компоненты технологического и программного обеспечения, а также механизм их взаимодействия показан на рисунке 8 В соответствии с найденными решениями созданы все необходимые классы и программные алгоритмы

Техническое обеспечение САПР КИТ

Персональный компьютер

I

Аппаратные устройства для формирования VII

Система захвата движения

Система объемной визуализации

Система визуализации

Система звукового сопровождения

Стандартные устройства

Коммуникации (сеть)

Я О

■о Sa Е С

Библиотеки, используемые

в программном обеспечении САПР КИТ

TrollTecli QT

Библиотеки, предоставляемые разработчиком УЯ устройств

OpenGL

OpenAL

pRTI 1516 LE

_ OpenSceneGraph _

Рисунок 8 Компоненты технологического и программного обеспечения

САПР КИТ

В третьей главе приводится описание состава САПР КИТ, интерфейс пользователя и контекстно-зависимая справочная система Описывается типовые действия пользователя при проектировании КИТ

Модуль проектирования КИТ представляет собой визуальную среду разработки (рисунок 9), реализующую все этапы проектирования имитационных тренажеров - определение атрибутов объектов, создание иерархии федератов и написание их математических моделей Кроме этого модуль проектирования КИТ содержит развитые средства отладки и инструменты для экспортирования созданного проекта в формат БСОИМ

В качестве элементарных объектов в САПР КИТ используются графические/геометрические модели, точечные звуковые источники, объекты иерархии Графические модели оборудования представляют собой пространственную геометрию оборудования (файл) и набор свойств, определяющих расположение в пространстве, и другие параметры Источник звука представляет звуковые данные (файл), и набор свойств, касающихся расположения звукового излучателя в пространстве, и другие параметры Графические модели текстовой информации включают в себя данные о значении текстового поля, шрифте, размере знаков, цвете, прозрачности и т д

Иерархические модели дают возможность объединения объектов в федераты, а федераты в федерации и т.д. Атрибуты объектов могут быть изменены как в диалоговом режиме, так и программно. Определение реакции федератов на изменение атрибутов, принятые интеракции, определяется в математической модели федерата. Математическая модель реализуется в виде набора функций-обработчиков, представляющих собой фрагмент программного кода на модифицированном языке LUA определяющий изменения атрибутов объекта или вызов интеракций.

S«"- '••»»• »И МвТ*)Нр»»ЛНИОЙ ¡ыц..ич/IKH KUMIlbMiepHt» U(kj» 'pl»/ 0>:/UBi/<«iHpiTOiui/bin/ljli4.(H.j>.pl.»y'> süb

I - г - TKIK1 • . i»rp»»nt> цвекг j j Coi3»»i'b.прода irareci пропах» про««?« о-р-м й-ема jktík« . Oipxsíwn 1HZ

.......................................................... ......

• » \ # •:. W Ш Щ '< Ф 4 Ь b ЕИ .......Ir.........

......

"п Wm { "................................ i ........"«»..................................v"...............f\>........* I гелииом« Перетаскивание i \ .....i..........

i i.....:.......•

if cempPuskStop==tr««-3 then i*

tempPuskStop=f jilse PlaySound (""click ") Mode Produvka=false «

Рисунок 9. Главное окно программного комплекса для проектирования имитационных тренажеров.

При создании обработчика пользователю САПР КИТ, для упрощения процедуры проектирования, предлагается автоматическая вставка шаблона функции-обработчика интеракции. Визуальная среда разработки позволяет просматривать создаваемый компьютерный имитационный тренажер в режиме реального времени, при этом имеется возможность производить работу тренажера с точки зрения пользователя, используя стандартные устройства ввода/вывода или устройства формирования виртуальной реальности. Конечным результатом работы программы является компьютерный имитационный тренажер, представленный в международном формате хранения и предоставления электронных образовательных ресурсов ЗСОЯМ.

Четвертая глава "Решение задач проектирования КИТ с помощью разработанной САПР" описывает процедуру создания демонстрационного тренажера "Испытания компрессора 4ВУ1-5/9". Описываются методы работы с Программным комплексом и типовые операции, рассмотрен процесс создания и отладки имитационной модели тренажера.

Установлены цели и задачи испытания компрессоров, определяемые параметров. Получен список необходимых инструментов и оборудования. При помощи программ 30 моделирования создана геометрия используемого

оборудования. Создана математическая модель, имитирующая производительность поршневого компрессора, затрачиваемую мощность, показания дифманометра, процессы наполнения ресивера, истечение газа из ресивера и т.д. В результате был создан компьютерный имитационный тренажер (рисунок 10,11), показана возможность использования созданного КИТ в системах предоставления электронного образовательного контента, возможность работы САПР КИТ и созданных с ее помощью тренажеров в различных операционных системах, возможность работы созданных с помощью САПР компьютерных имитационных тренажеров в составе систем формирования виртуальной реальности.

Детальное рассмотрение факторов, определяющие эффективность КИТ, а также результаты внедрения и перспективы развития системы приведены в отдельных разделах главы.

Рисунок 10. Схема объектной модели федерации (ИОМ) компрессора 4ВУ1 -5/9.

Рисунок 11. Экран компьютерного тренажера.

Основные результаты работы:

1 Выполнен анализ тенденций и современного состояния автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров, сформулированы основные требования, которым должна удовлетворять современная САПР КИТ Определены требования к проектируемым имитационным тренажерам, показана специфика компьютерных имитационных тренажеров, как класса программного обеспечения на основе совмещения требований и ограничений, указанных в изученных стандартах и спецификациях

2 Разработан подход создания информационного обеспечения, основанный на интеграции технологий распределенного имитационного моделирования и технологии предоставления электронного образовательного контента с применением механизма повторного использования элементов КИТ

3 Дана классификация элементов модели НЬА, позволяющая в автоматизированном режиме формулировать ограничения на процесс декомпозиции объекта моделирования, и классификация видов взаимодействий, обеспечивающая корректность процесса -декомпозиции объекта моделирования за счет автоматизированного наложения ограничений

4 Предложена математическая модель и классификация типов КИТ, позволяющая сформулировать ограничение на процесс декомпозиции, выбрать направление декомпозиции, то есть реализовать первый этап создания рекомендаций пользователям САПР КИТ 1

5 Разработан компонент лингвистического обеспечения - языковой процессор, существенно упрощающий процедуру проектирования КИТ, набор функций которого оптимизирован по критериям скорости выполнения

6 Создано лингвистическое, информационное, техническое и программное обеспечения, на основе которого разработана реально эксплуатируемая САПР КИТ

7 На основе практического применения разработанной САПР при проектировании КИТ, определены факторы эффективности КИТ, такие как высокий уровень соответствия (подобия) синтезируемого изображения оригиналу и т д, показана количественная оценка указанных факторов

8 Приведены данные о внедрении системы в процесс проектирования КИТ в НИИ ЭОР ТюмГНГУ и перспективах ее дальнейшего развития

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Гаммер М Д Компьютерные тренажеры для обучения студентов нефтегазового направления / М Д Гаммер, К М Черезов // Бурение и нефть 2006, №10 - С 34-36

2 Гаммер МД Виртуальный стенд для испытаний компрессора 4ВУ1-5/9 / Информационные технологии в образовании Тез Докл Регион Науч -практич Конференции —Тюмень ТюмГНГУ, 2004-С 26-27

3 Черезов К М Компьютерное моделирование расчета кинематики станка-качалки /КМ Черезов, М Д Гаммер // Нефть и газ Западной Сибири

Матер межд Науч -техн конф (25-27 окт 2005 г) Т 1 - Тюмень «Феликс», 2005 -С 113

4 Гильманов Ю А Использование среды Lab VIEW для разработки лабораторного практикума по дисциплинам нефтегазового направления / Ю А Гильманов, М Д Гаммер, В И Колесов // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments Межд Науч-прак Конф (Москва, 18-19 ноября 2005) Сборник трудов конференции М 2005 - С 27-28

5 Гаммер М Д Виртуальный стенд для испытаний компрессора 4В У1-5/9 // Проектирование и эксплуатация нефтегазового оборудования проблемы и решения Материалы Всероссийской науч - техн конфер 4-5 ноября 2004 г -Уфа -С 166-168

6 Колесов В И Виртуальный лабораторный практикум по дисциплине «Гидромашины и компрессоры» / В И Колесов, М Д Гаммер, А В Немков // Новые информационные технологии в нефтегазовой промышленности и энергетике Материалы международ Науч -техн конф 7-9 октября 2003, Тюмень, Россия, 2003 - С 91-93

7 Колесов В И Имитационное моделирование испытаний насосных установок / В И Колесов, М Д Гаммер, А В Немков // Колесов В И Имитационное моделирование испытаний образцов на выносливость У В И Колесов, МД Гаммер, А В Немков // Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на современном этапе Труды Междун науч -техн конф , посвященной 40-ю Тюменского государственного нефтегазового университета (25-27 сентября 2003 г), Тюмень, 2003 - С 118-121

8 Колесов В И Моделирование испытаний образцов на выносливость при изгибе с вращением / В И Колесов, М Д Гаммер // Новые информационные технологии в нефтегазовой промышленности и энергетике Материалы международ Науч -техн конф 7-9 октября 2003, Тюмень, Россия, 2003 -С 116-117

Подписано к печати 02 11 2007

Заказ №798 Учиздл 1

Тираж 100 экз Уел печ л 0,95

Отпечатано

ООО «Принт-Сервис» 625037, г Тюмень, ул Харьковска, 75 Б тел (3452) 41-93-90, 41-93-88

Введение.

1. Задачи автоматизированного проектирования компьютерных имитационных тренажеров.

1.1. Современные тенденции автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров.

1.2. Нормативная документация по проектированию и эксплуатации

1.3. Возможность и перспективность использования технологии формирования виртуальной реальности при проектировании и эксплуатации КИТ.

2. Разработка информационного, лингвистического, технического и программного обеспечения САПР КИТ.

2.1. Информационное обеспечение САПР КИТ.

2.2. Лингвистическое обеспечение САПР КИТ.

2.3. Техническое обеспечение САПР КИТ.

2.4. Программное обеспечение САПР КИТ.

2.4.1. Проектный модуль импорта исходных данных.

2.4.2. Проектный модуль редактирования.

2.4.3. Проектный модуль просмотра и отладки.

2.4.4. Проектный модуль экспорта.

3. Состав и описание САПР КИТ.

3.1. Среда визуального проектирования САПР КИТ.

3.2. Средства просмотра и отладки.

3.3. Средства экспорта созданного КИТ.

4. Решение задач проектирования КИТ с помощью разработанной

САПР.

4.1. Основные принципы работы и потенциальные возможности системы при проектировании КИТ.

4.2. Факторы, определяющие эффективность КИТ.

4.3. Результаты внедрения и перспективы развития системы.

Существует множество прикладных областей, в которых применение систем автоматизированного проектирования (САПР) позволило эффективно автоматизировать практически все трудоемкие ручные операции, обеспечивая при этом высокую эффективность процесса проектирования. На потребительском рынке широкое распространение получили коммерческие программные продукты и системы, такие как AutoCAD, Ansys, P-Cad, используемые для автоматизации конструирования и технологической подготовки производства.

Вместе с тем, наблюдаемый рост вычислительной мощности персональных компьютеров и их доступность, позволили использовать компьютер не только в проектировании, но в качестве средства имитации виртуальной среды. В первую очередь, новая возможность позволила исследовать спроектированное изделие еще до выпуска прототипа, оценить удобство эксплуатации, ремонта, установки (например, комплекс виртуального макетирования многоцелевого самолета-амфибии Бе-200 [39]) и т.д. Кроме того, такое развитие послужило началом новым средствам обучения персонала - компьютерным имитационным тренажерам (КИТ).

Области применения компьютерных тренажеров постоянно расширяются. Помимо авиации, тренажеры находят все более широкое применение в вооруженных силах, медицине, космонавтике и тех областях, где проведение физического обучения сопряжено с существенными трудностями технического плана и значительными материальными затратами: высокая стоимость учебного оборудования и его эксплуатации; большая удаленность обучаемого от места расположения учебного оборудования; высокая опасность выполняемых работ; высокая сложность изменения конфигурации оборудования и параметров среды; большая длительность проведения работ; невозможность визуального наблюдения внутренней структуры изучаемого оборудования, микро- и макрообъектов и процессов, быстрых или медленных процессов или явлений; невозможность визуального наблюдения абстрактных понятий или концепций (например, магнитных полей) и т.д. На сегодняшний день, наибольшее применение имитационные тренажеры находят при обучении персонала, занятого на опасных участках производства [3,32,94].

Полномасштабные тренажерные системы (в т.ч. на базе центров формирования виртуальной реальности) имеют большинство ведущих компаний мира - Боинг, Форд, Дженерал Моторс, Бритиш Петролеум и многие другие. Использование таких систем, имеющих сравнительно высокую стоимость, повышает качество подготовки персонала и коммерчески оправдано [83,6].

Несмотря на очевидную эффективность и востребованность компьютерных имитационных тренажеров, отсутствуют САПР для их создания. На сегодняшний день компьютерные имитационные тренажеры создаются преимущественно с использованием специализированного программного обеспечения для проектирования виртуальных сред обучения - VEGA, AVANGO, DIVE, VRJuggler. Данный класс программного обеспечения не является САПР, а представляет собой набор компонентов (программных библиотек), облегчающий создание КИТ командами профессиональных программистов, имеющих соответствующую квалификацию и специализацию. Кроме того, существующие технологии в областях распределенной имитации, систем виртуальной реальности и т.д. не полностью стандартизированы, достаточно ресурсоемки и ориентированы, в большей степени, на профессиональную команду разработчиков-программистов.

Главная проблема состоит в том, что многие предприятия, занимающиеся повышением квалификации персонала, создающие интерактивные руководства по использованию выпускаемой ими продукции, а также учебные заведения, очень редко имеют такой ресурс, и именно по этой причине современные компьютерные имитационные тренажеры, в т.ч. основанные на системе виртуальной реальности, не получили массового распространения. Для решения указанной проблемы необходима комплексная автоматизация проектирования КИТ.

В связи с этим актуальным является создание САПР КИТ, которая позволит разрабатывать современные компьютерные имитационные тренажеры пользователями, не имеющими профессиональных знаний в области программирования, компьютерной графики и т.д.

Цель настоящей работы заключается в повышении качества проектирования компьютерных имитационных тренажеров, снижении материальных затрат, сокращении сроков и сложности проектирования компьютерных имитационных тренажеров путем создания САПР КИТ.

Для реализации этой цели в работе решаются следующие задачи:

• анализ современного состояния автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров;

• определение специфики компьютерных имитационных тренажеров как класса программного обеспечения, определение требований к проектируемым имитационным тренажерам, определение критериев эффективности;

• анализ математической модели КИТ;

• разработка лингвистического, информационного, технического и программного обеспечения САПР КИТ;

• анализ возможности системы при решении задач проектирования компьютерных имитационных тренажеров.

Объект исследования: средства и методы разработки компьютерных имитационных тренажеров.

Методы исследования. При исследовании использованы методы математического моделирования, теории компьютерной графики, теории последовательностей, теории графов, теории алгоритмов и программирования.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. специфика компьютерных имитационных тренажеров как класса программного обеспечения;

2. разработанное лингвистическое, информационное, технологическое и программное обеспечение САПР КИТ;

3. предложенные критерии эффективности компьютерных имитационных тренажеров и средств их разработки.

Научная новизна

• Разработан подход создания информационного обеспечения, основанный на интеграции технологий распределенного имитационного моделирования и технологии предоставления электронного образовательного контента с применением механизма повторного использования элементов КИТ.

• Разработана математическая модель и классификация типов КИТ, позволяющая сформулировать ограничение на процесс декомпозиции, выбрать направление декомпозиции, то есть реализовать первый этап создания рекомендаций пользователям САПР КИТ.

• Разработан компонент лингвистического обеспечения - языковой процессор, существенно упрощающий процедуру проектирования КИТ, набор функций которого оптимизирован по критериям скорости выполнения.

• Предложены критерии эффективности имитационных тренажеров.

Практическая ценность результатов

Разработанная САПР КИТ позволяет повысить качество проектирования компьютерных имитационных тренажеров, снизить материальные затраты, сократить сроки и упростить процедуру проектирования компьютерных имитационных тренажеров. Использование рассматриваемой САПР КИТ позволяет реализовать прогрессивные технологии обучения персонала и студентов.

Компьютерные имитационные тренажеры, созданные с помощью САПР КИТ, имеют поддержку международных стандартов SCORM и IMS, интегрируются в системы предоставления электронного образовательного контента. Поддержка стандарта IEEE 1516 гарантирует возможность объединения различных тренажеров (с том числе сторонних производителей) в один, что позволяет реализовать сложные тренажерные комплексы.

Применение кроссплатформенных решений позволяет использовать создаваемые компьютерные тренажеры на различных аппаратных платформах и операционных системах (MS Windows, Linux, MAC OS и т.д.). Реализована возможность функционирования созданных при помощи САПР компьютерных имитационных тренажеров, как на стандартных персональных компьютерах, так и в составе систем виртуальной реальности.

Разработанная САПР КИТ успешно используется в проектной практике Научно-исследовательского института электронных образовательных ресурсов Тюменского государственного нефтегазового университета (НИИ ЭОР ТюмГНГУ), что подтверждено актами внедрения. Созданные с помощью САПР КИТ компьютерные имитационные тренажеры внедрены в учебный процесс ТюмГНГУ по 5 учебным дисциплинам.

Апробация научных положений и результатов работы

Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии в нефтегазовой промышленности и энергетике" (Тюмень, 2003 г.); международной научно-практической конференции "Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на современном этапе" (Тюмень, 2003 г.); региональной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых "Новые технологии - нефтегазовому региону" (Тюмень, 2003 г.); региональной научно-практической конференции "Информационные технологии в образовании" (Тюмень, 2004 г.); международной научно-практической конференции "Нефть и газ Западной Сибири" (Тюмень, 2005 г.); Всероссийском форуме "Современная образовательная среда - 2006" (Москва, 2006 г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, получены 3 авторские свидетельства на созданные имитационные тренажеры (№ 2004612593, 2004612377, 2004612530), получено авторское свидетельство для программы ЭВМ №2007614293.

Программный комплекс для проектирования имитационных тренажеров экспонировался на Всероссийской выставке «Современная образовательная среда - 2006» и удостоен серебряной медали.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений, изложенных на 121 станицах машинописного текста;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом настоящей диссертационной работы, посвященной разработке системы автоматизированного проектирования компьютерных имитационных тренажеров, являются следующие результаты.

1. Выполнен анализ тенденций и современного состояния автоматизации проектирования компьютерных имитационных тренажеров, сформулированы основные требования, которым должна удовлетворять современная САПР КИТ. Определены требования к проектируемым имитационным тренажерам, показана специфика компьютерных имитационных тренажеров, как класса программного обеспечения на основе совмещения требований и ограничений, указанных в изученных стандартах и спецификациях.

2. Разработан подход создания информационного обеспечения, основанный на интеграции технологий распределенного имитационного моделирования и технологии предоставления электронного образовательного контента с применением механизма повторного использования элементов КИТ.

3. Дана классификация элементов модели HLA, позволяющая в автоматизированном режиме формулировать ограничения на процесс декомпозиции объекта моделирования, и классификация видов взаимодействий, обеспечивающая корректность процесса декомпозиции объекта моделирования за счет автоматизированного наложения ограничений.

4. Предложена математическая модель и классификация типов КИТ, позволяющая сформулировать ограничение на процесс декомпозиции, выбрать направление декомпозиции, то есть реализовать первый этап создания рекомендаций пользователям САПР КИТ.

5. Разработан компонент лингвистического обеспечения - языковой процессор, существенно упрощающий процедуру проектирования КИТ, набор функций которого оптимизирован по критериям скорости выполнения.

6. Создано лингвистическое, информационное, техническое и программное обеспечения, на основе которого разработана реально эксплуатируемая САПР КИТ.

7. На основе практического применения разработанной САПР при проектировании КИТ, определены факторы эффективности КИТ, такие как высокий уровень соответствия (подобия) синтезируемого изображения оригиналу и т.д., показана количественная оценка указанных факторов.

8. Приведены данные о внедрении системы в процесс проектирования КИТ в НИИ ЭОР ТюмГНГУ и перспективах ее дальнейшего развития.

108

1. Башков К.А., Казак А.Б. Генераторы изображения для авиатренажеров // Зарубежная радиоэлектроника. 1984, №8. - С. 60 - 68.

2. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ / Г. Буч; Пер. с англ. 2-е изд. - М.: Изд-во «Бином», СПб.: «Невский диалект», 2000.- 560 с.

3. Вермишев Ю.Х. Основы автоматизации проектирования / Ю.Х. Вермишев. М.: Радио и связь, 1988. - 279 с.

4. Вигер И.Н. Реальные деньги виртуальной реальности. Компьютерра Электронный ресурс. // Электрон, журн. - свободный. - 24 февр. 2004 г. -Режим доступа: http://oldwww.computerra.ru/hitech/perspect/32083/.

5. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р. и др. Приемы объектно-ориентированного программирования. Паттерны проектирования / Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон и др. Пер. с англ. СПб.: Питер, 2004.- 366 с.

6. Гаммер М.Д. Виртуальный стенд для испытаний компрессора 4ВУ1-5/9 / М.Д. Гаммер // Проектирование и эксплуатация нефтегазового оборудования: проблемы и решения: Материалы Всероссийской науч.-техн. Конференции 4-5 ноября 2004 г.- Уфа, 2004. С. 166-168.

7. Гильманов Ю.А. Использование среды LabVIEW для разработки лабораторного практикума по дисциплинам нефтегазового направления /

8. Ю.А. Гильманов, М.Д. Гаммер, В.И. Колесов // Сборник трудов межд. науч.-практ. конференции "Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments конфер., Москва, 18-19 нояб. 2005 г. М., 2005.- С.27-28.

9. Гольдфарб В.И. Аспекты проблемы автоматизации проектирования передач и редукторов / В.И. Гольдфарб // Передачи и трансмиссии. 1991. -№1.-С. 25-30.

10. Горбатов В.А. Фундаментальные основы дискретной математики. М.: Наука, Физматлит, 1999.

11. ГОСТ 2.2.016-81. Система стандартов безопасности труда. Оборудование компрессорное. Общие требования безопасности.

12. ГОСТ 20073-81. Компрессоры воздушные поршневые стационарные общего назначения. Правила приемки и методы испытаний.

13. ГОСТ 22487-77. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения.

14. ГОСТ 23501.119-83. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы.

15. ГОСТ 26387-84. Система человек-машина. Термины и определения.

16. ГОСТ 26387-84. Система человек-машина. Термины и определения // Государственный комитет СССР по стандартам. М.: Изд-во стандартов, 1984.

17. ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы // Комитет стандартизации и метрологии СССР по стандартам. М.: Изд-во стандартов, 1991.

18. Гуревич С. Б. и др. Топографическое телевидение / С. Б. Гуревич // Техника кино и телевидения. 1970. - №7. - С.59-66.

19. Джексон Питер. Введение в экспертные системы: уч. пос. // Питер Джексон: пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильяме", 2001. - 624 с.

20. Динамическая компиляция против статической компиляции сравнение производительности Электронный ресурс. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.hardline.ru/l/12/3421/

21. Динамические распределенные модели на основе технологии High Level Architecture (HLA) Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: http://dcs.isa.ru/www/vladimirv/diar/portal/diarisahomel.html

22. Почти совершенное виртуальное решение Электронный ресурс. // Директор ИС. Электрон, дан. - 2006. - №07. - Режим доступа: http://www.osp.ru/cio/2006/07/2545023/p3.html

23. Жердев А. А., Леонов В. П., Жишов В. В. Изучение процессов выпуска и наполнения газом емкости постоянного объема / Жердев А.А., В.П. Леонов, В. В. Жишов. М.: Изд-во МТТУ им. Баумана. - 2001.

24. Жук Д. М. Технические средства и операционные системы САПР / Д. М. Жук. М.: Высшая школа, 1986.

25. Иванов В. П., Батраков А. С. Трехмерная компьютерная графика / В.П. Иванов, А. С. Батраков. М.: Радио и связь, 1995. - 225 с.

26. Информационно-интерактивный портал "Российские электронные библиотеки" Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.elbib.ru/

27. Казенное Г.Г., Соколов А.Г. Основы построения САПР и АСТПП / Г. Г. Казенное, А.Г. Соколов. М.: Высшая школа, 1989. - 200 с.

28. Катыс Г.П., Катыс П.Г., Яковлев А.И. Трехмерные системы представления объемной информации / Г. П. Катыс, П.Г.Катыс, А. И. Яковлев. М.: СИП РИА, 1998.- 112 с.

29. Катыс П.Г., Яковлев А.И. Интерактивная компьютерная графика / П.Г. Катыс, А.И. Яковлев. М.: СИП РИА, 1999. - 180 с.

30. Ковалев A. M., Талныкие Э. А. Машинный синтез визуальной обстановки / А. М. Ковалев, Э. А. Талныкие // Автометрия. 1984. - №4. - С.78-83.

31. Комашинский В.И., Смирнов Д.А. Нейронные сети и их применение в системах управления и связи \ В.И. Комашинский, Д.А. Смирнов М.: Горячая линия - Телеком, 2022. - 94 с.

32. Комплекс виртуального макетирования многоцелевого самолета-амфибии Бе-200 Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.jcsi.ru/vr/products/projects/be200/be200.htm

33. Компрессоры воздушные поршневые стационарные общего назначения. Методы испытания. ГОСТ 9011—59.

34. Корячко В.П., Курейчик В.М., Норенков И.П. Теоретические основы САПР / В.П. Корячко, В.М. Курейчик, И.П. Норенков. М.: Энергоатомиздат, 1987.

35. Кроссплатформенная графическая библиотека Электронный ресурс. -Электрон, дан. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Trolltech

36. Кроссплатформенная программная библиотека для работы с аудио аппаратурой компьютера OpenAL Электронный ресурс. Электрон, дан. -Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/OpenAL

37. Кудрявцев. Е.М. Имитационное моделирование производственных процессов: учеб. пособие / Е.М. Кудрявцев. М.: МИСИ, 1985. - 88 с.

38. Луценко Е.В., Критерии реальности и принцип эквивалентности виртуальной и "истинной" реальности. Электронный ресурс.: научный электронный журнал / Е.В. Луценко. Электрон, дан. - КубГАУ, 2004. - № 06(8)

39. Малина О.В., Уржумов Н.А. Подход к оптимизации процесса структурного синтеза в системах автоматизированного конструирования / О.В. Малина, Н.А. Уржумов // Конференция «Информационные технологии в инновационных проектах» 24 нояб. 2004 г. ИжГТУ, 2004.

40. Программа синтеза классификатора спироидных редукторов / О. В. Малина, Н.А. Уржумов // «САПР, алгоритмы, математические методы, расчеты » : матер. Конференции. 2 мая 2004 г. - Институт механики.: ИжГТУ.

41. Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов / Д. Марр М.: Радио и связь, 1987.

42. Метадан учебного объекта (Learning Object Metadata) Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: IEEE Р1484.12.1 Learning Object Metadata (LOM) -- Data Model

43. Моделирование сложных систем и виртуальная реальность // Вопросы кибернетики: сб.к науч. ст. редкол.: Ю.М. Баяковский и А.Н.Томилин. -М: Изд-во РАН, 1995. №181. - 212с.

44. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР / И.П. Норенков, В.Б. Маничев. М.:Высшая школа, 1990. - 335 с.

45. Системы автоматизированного проектирования. Кн. 1: учеб. пос. для втузов / И.П. Норенков. М.: Высшая школа, 1986.

46. Общая характеристика систем виртуального окружения Электронный ресурс. Электрон. дан. - Режим доступа: www.sim-mfli.ru/content/972/node20.html

47. Описание инструментария разработчика VegaPrime Электронный ресурс.

48. Электрон. дан. Режим доступа:http ://www.j csi .ru/vr/products/mpi/vegaprime/vegaprime.htm

49. Отчёт Insight Media о состоянии индустрии систем виртуальной реальности Electronc resource. Electronic data. - Режим доступа: www.insightmedia.info/pirspring2002more.htm

50. By Мейсон, Нейдер Джеки, Девис Том, Шрайнер Дейв. Официальное руководство программиста OpenGL/ Мейсон By, Джеки Нейдер, Том Девис, Дейв Шрайнер: : Пер. с англ. СПб.: ООО "ДиаСофтЮП", 2002. -592 с.

51. Павловский А.Н., Измерение расхода и количества жидкостей, газа и пара / А.Н. Павловский. М.: Изд-во комитета стандартов, 1967.

52. Петров А.В. Проблемы и принципы создание САПР / А.В. Петров. М.: Высшая школа, 1990.

53. Портал разработчиков имитационных систем в образовательной сфере Electronc resource. Electronic data. - Режим доступа: www.modsim.org

54. Применение компьютерных имитационных тренажеров и систем виртуальной реальности в учебном процессе Электронный ресурс.

55. Электрон. дан. Режим доступа:http://www.really.ru/kb.php?mode=article&k=41

56. Программное обеспечение компании MultiGen-Paradigm, Inc. Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: http ://www.j csi.ru/vr/products/index.htm

57. Профессиональные системы виртуальной реальности на базе PC Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: www.nvworld.ru/docs/reality.html

58. РД 50-34.698-90. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы.

59. Рост Р. Дж. OpenGL. Трехмерная графика и язык программирования шейдеров. Для профессионалов / Р. Дж. Рост. СПб.: Питер, 2005. - 428 е.: ил.

60. Сайт IASIG (Interactive Audio Special Interest Group) Electronc resource. -Electronic data. Режим доступа: http://www.iasig.org/

61. Сайт компании Ascension-tech Electronc resource. Electronic data. -Режим доступа: www.ascension-tech.com

62. Сайт компании eMagin Electronc resource. Electronic data. - Режим доступа: www.emagin.com

63. Сайт компании Pitch Technologies [Electronc resource. Electronic data. -Режим доступа: http://www.pitch.se

64. Сайт компании Sensics Electronc resource. Electronic data. - Режим доступа: www.sensics.com

65. Сайт компании VE GROUP Электронный ресурс. Электрон, дан. -Режим доступа: http://www.ve-group.ru

66. Система поддержки учебного процесса Educon Электронный ресурс. -Электрон, дан. Режим доступа: http://educon.tsogu.ru:8081

67. Система разработки виртуальных окружений VR Juggler Electronc resource. Electronic data. - Режим доступа: http://www.vrjuggler.Org/documentation.php#vrjuggler

68. Система разработки виртуальных окружений Аванго Электронный ресурс. Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.sim-mfti.ru/content/?fl=326&doc=990

69. Системы виртуальной реальности. Образовательный портал московского государственного института электроники и математики Электронный ресурс. Электрон. дан. - Режим доступа: http://dIc.miem.edu.ru/newsite.nsf/docs/CSD309

70. Системы имитации осязания Электронный ресурс. Электрон, дан. -Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/Haptic

71. Современные звуковые технологии в играх Электронный ресурс. -Электрон, дан. Режим доступа: http://www.ixbt.com:80/multimedia/sound-technology-in-games-2003

72. Сосновский А.Г., Столярова Н.И. Измерение температур / А.Г. Сосновский, Н.И. Столярова. М.: Изд-во комитета стандартов, 1970.

73. Страуструп Б. Язык программирования С++. Спец.изд./ Б. Страуструп; пер. с англ. М.: Изд-во Бином, СПб.: Невский диалект, 2000. - 1099 с.

74. Сызранцев В.Н., Гаммер М.Д. Виртуальный стенд для испытаний компрессора 4ВУ1-5/9 / В.Н. Сызранцев, М.Д. Гаммер // Региональная научно-практическая конференция "Информационные технологии в образовании". Тюмень: ТюмГНГУ, 2004.

75. Сызранцев В.Н., Гаммер М.Д. Компьютерные тренажеры для обучения студентов нефтегазового направления / М.Д. Гаммер, К.М. Черезов // Бурение и нефть, 2006. №10. - С.34 - 36.

76. Сызранцев В.Н., Гаммер М.Д. Разработка и внедрение компьютерных тренажеров на кафедре МОНиГП в ТюмГНГУ / В.Н. Сызранцев, М.Д. Гаммер // Сборник уч.-мет. мат./ сост. М.М. Афанасенкова, Н.А. Аксенова. Тюмень: ТюмГНГУ, 2005 - С. 134-138.

77. Томилин А.Н., Афанасьев В.О. Виртуальная реальность / А.Н. Томилин, В.О. Афанасьев // Наука и жизнь. 1999. - №2. - с.112, с.58-60.

78. I Международная конференция по системам виртуального окружения на кластерах персональных компьютеров. VE on PC 2001: сб. научн. трудов,

79. Протвино, 22-25 сентября 2001 г. / Институт Физико-Технической Информатики, 2001.

80. Федорчук В.Г. Информационное и прикладное программное обеспечение САПР / В.Г. Федорчук. М.: Высшая школа, 1986. - 147 с.

81. Френкель М.И. Поршневые компрессоры / М.И. Френкель. М.: Машиностроение, 1969.

82. Хилл Ф. OpenGL. Программирование компьютерной графики / Ф. Хилл. -СПб.: Питер,2002.- 1088с.

83. Цейтлин В.Г. Техника измерения расхода и количества жидкостей, га-зов и паров / В.Г. Цейтлин. М: Изд-во стандартов, 1981.

84. Черезов К.М. Компьютерное моделирование расчета кинематики станка-качалки / К.М. Черезов, М.Д. Гаммер // Нефть и газ Западной Сибири: матер, межд. науч.-техн.конф. 25-27 окт. 2005 г. Т. 1. - Тюмень: Феликс, 2005.-С.113.

85. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели / Е.В. Шикин, А.В. Боресков. М.: Диалог-МИФИ, 2001. - 464 с.

86. Эйнджел Эдвард. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL, 2 изд.: Пер. с англ / Эдвард Эйнджел. М.: Издательский дом "Вильяме", 2001. - 592с.: ил.

87. Advanced Distributed Learning. Sharable Content Object Reference Model (SCORM) 2004 / Перевод с англ. E.B. Кузьминой. M.: ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика", 2005. - 29 с.

88. Burdea G., Coiffet P. Virtual Reality Technology. New York: John Wiley&Sons, Inc, 1994.

89. IEEE Recommended Practice for High Level Architecture (HLA) Federation Development and Execution Process (FEDEP)

90. IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture (HLA) Framework and Rules 1516.1-2000

91. IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture (HLA) Federate Interface Specification 1516.2-2000

92. IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture (HLA) Object Model Template (OMT) Specification 1516.3-2003

93. IMS Global Learning Consortium, Inc Electronc resource. Electronic data. -Режим доступа: http://www.imsproject.org/

94. IS-900 Inertial-Ultrasonic Motion Tracking System Electronc resource. -Electronic data. Режим доступа: http://www.intersense.com/

95. ISO 10075 Ergonomic principles related to mental workload.

96. ISO 13407 Human centred design processes for interactive systems .

97. ISO 9241-10 (1996) Ergonomic requirements for office work with visual display terminals (VDT)s.

98. International Training and Education Conference (ITEC) Electronc resource. -Electronic data. Режим доступа: www.itec.co.uk

99. J. W. Lee, S. You, and U. Neumann,"Tracking with Omni-Directional Vision for Outdoor AR Systems," IEEE ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR 2002), pp. 47-56, Darmstadt, Germany, October 2002.

100. Multi-Ring Fiducial Systems for Scalable Fiducial-Tracking Augmented Reality,"PRESENCE: Teleoperators and Virtual Environments, Vol. 10, No. 6., pp. 599-612, December 2001.

101. S. You and U. Neumann. "Fusion of Vision and GyroTracking for Robust Augmented Reality Registration'TEEE Virtual Reality 2001, pp.71-78, Yokahama Japan, March 2001.

102. Special Interest Group on GRAPHics and Interactive Techniques Electronc resource. Electronic data. - Режим доступа: http://www.siggraph.org/s2007/

103. Т. Kanade, PJ. Narayanan, and P. Rander, "Virtualized Reality: Being Mobile in a Visual Scene," International Conference on Artificial Reality and Tele-Existence / Conference on Virtual Reality Software and Technology, November, 1995, pp. 133-142.

104. The Society for Modeling and Simulation International Electronc resource. -Electronic data. Режим доступа: http://www.scs.org/Publications.cfm

105. Ulrich Neumann and Anthony Majoros. "Cognitive, Performance, and Systems Issues for Augmented Reality Applications in Manufacturing and Maintenance/'Proceedings of IEEE VRAIS'98, pp. 4-11, 1998.

106. Федеральное агентство го образованию Российской Федерации

107. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

108. Тюменский государственный нефтегазовый университетУ625026. г.Тюмень. Ул.Киевская, д.52, тел./факс : (3452) 41-79-86. http://cde.tsogu.ru

109. НИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ1. Акт внедрения

110. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУНИ РОССИИСНОИ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ1. ВЫСТАВКА-ЯРМАРКА

111. СОВРЕМЕННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДА2006мФт (/тт^кттшаШтш