馬利鋒 張妍 張宇陽

（大連海洋大學(xué) 遼寧 大連 116023）

引言

通信就是人與人或者事物與事物之間的信息傳遞，是一個(gè)信息和數(shù)據(jù)交換的過程，也就是說通信是雙方共同來完成的。通信行為的發(fā)生需要媒介，信息通過媒介進(jìn)行傳播，在信息技術(shù)的概念中，通信技術(shù)是指數(shù)據(jù)通過信號(hào)傳輸介質(zhì)進(jìn)行交換的過程。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)如今的信息交換數(shù)據(jù)量大、時(shí)效性高，并且還附加了許多其他的功能。通信原理是現(xiàn)代電子信息工程和通信工程中最重要的基礎(chǔ)課程之一，有著很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，對(duì)于通信原理的掌握不僅要建立好理論基礎(chǔ)，還要將理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)來驗(yàn)證理論結(jié)果。[1]。

1 虛擬仿真技術(shù)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用概述

虛擬仿真技術(shù)也可以稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或現(xiàn)實(shí)模擬技術(shù)，是指的利用一個(gè)虛擬的系統(tǒng)來模擬真實(shí)環(huán)境或者真實(shí)系統(tǒng)。在虛擬仿真技術(shù)中，人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)都是重要的技術(shù)組成部分，虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展是建立在多領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)之上的，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的性能得到了很大的提升，高運(yùn)算速度下的計(jì)算機(jī)有能力處理人工智能技術(shù)需求的巨大量運(yùn)算。現(xiàn)如今，人們對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的期望越來越高，在虛擬仿真環(huán)境中，使用者可以擁有與實(shí)現(xiàn)世界相同的感官，而在科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，虛擬仿真技術(shù)可以用來模擬某種實(shí)驗(yàn)環(huán)境或者物理現(xiàn)象，舉個(gè)最為典型的例子，航空實(shí)驗(yàn)的前期大多數(shù)是利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)完成的，如氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、返回艙再入大氣層實(shí)驗(yàn)等。

syetemview可以說是IBM最早認(rèn)可的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議產(chǎn)品，在虛擬仿真領(lǐng)域發(fā)揮著非常明顯的作用，syetemview是一種可視化軟件工具，主要用于構(gòu)建各種復(fù)雜的數(shù)字模擬環(huán)境以及各種多速率系統(tǒng)，不管是線性還是非線性的數(shù)據(jù)模擬仿真都有可以通過syetemview來實(shí)現(xiàn)。syetemview在操作時(shí)十分簡(jiǎn)單，用戶只需要在圖形界面來完成即可。syetemview的基本庫(kù)十分強(qiáng)大，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

2 虛擬仿真技術(shù)下的通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)確定

利用虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信原理實(shí)驗(yàn)，首先要保證的就是實(shí)驗(yàn)?zāi)M的準(zhǔn)確性，結(jié)合通信原理的理論和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立合理的模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮平臺(tái)的易用性和可操作性。在本次實(shí)驗(yàn)的過程中，使用的是syetemview作為虛擬仿真的運(yùn)算環(huán)境。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是以通信組件為核心設(shè)計(jì)，通過虛擬技術(shù)來完善實(shí)驗(yàn)所需的各項(xiàng)指標(biāo)，用戶可以使用通信組件完成實(shí)驗(yàn)環(huán)境的自由搭配，為實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)造更多的可能性[2]。

2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所選用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)加B/S形式，即瀏覽器/服務(wù)器的形式，在實(shí)驗(yàn)開始之后，實(shí)驗(yàn)所需要的重要數(shù)據(jù)都會(huì)被存放于數(shù)據(jù)庫(kù)之中，用戶在瀏覽器中打開操作界面之后可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境的模擬。服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫(kù)連接服務(wù)與數(shù)據(jù)庫(kù)工作相連接，在處理邏輯時(shí)業(yè)務(wù)層發(fā)出指令從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，在服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)算之后把結(jié)果返回給瀏覽器頁面，瀏覽器頁面在獲取到數(shù)據(jù)更新之后會(huì)自動(dòng)進(jìn)行刷新。由于系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)和syetemview技術(shù)，所以遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)的要求完全可以滿足，用戶在使用遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)服務(wù)時(shí)可以通過syetemview進(jìn)行調(diào)用，無需安裝桌面應(yīng)用程度即可以完成實(shí)驗(yàn)過程[3]。

2.3 具體實(shí)現(xiàn)過程

在本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)過程主要分為三個(gè)部分，首先是設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)和設(shè)計(jì)平臺(tái)的基本功能，這一過程主要是在syetemview中編寫代碼實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)的過程中為了優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)，對(duì)于一些通用性的功能都寫成函數(shù)的形式方便在其他地方調(diào)用；其次是實(shí)驗(yàn)界面的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)界面在設(shè)計(jì)時(shí)保持簡(jiǎn)潔易用的設(shè)計(jì)要求，各個(gè)功能分類直觀易于理解，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中要用到的通信組件都在界面上設(shè)計(jì)有對(duì)應(yīng)的管理模塊，用戶只需要點(diǎn)擊添加和刪除即可以實(shí)現(xiàn)通信組件的設(shè)置；最后是用戶自定義擴(kuò)展組件的設(shè)計(jì)，通過syetemview庫(kù)向系統(tǒng)中添加對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展功能[4]。

2.4 BPSK實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在BPSK實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的功能模塊包括Palette、信號(hào)源、線路碼型、濾波器、調(diào)制器、解調(diào)器以及信號(hào)變換組件，用戶打開客戶端之后，需要輸入密碼來使用實(shí)驗(yàn)臺(tái)界面，管理組件時(shí)用戶只需要從功能模塊中將組件移動(dòng)到實(shí)驗(yàn)臺(tái)界面中即可，對(duì)于用戶所做的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)以XML的形式將其保存在本地存儲(chǔ)中。老師可以通過登錄管理系統(tǒng)來查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及結(jié)果，并在實(shí)驗(yàn)管理界面中對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以為評(píng)價(jià)和打分[5]。

3 結(jié)語

利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行通信原理的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，不僅可以讓實(shí)驗(yàn)過程達(dá)到接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果，還可以減少實(shí)驗(yàn)器材的損耗，節(jié)約教學(xué)資源。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)基于B/S結(jié)構(gòu)，結(jié)合syetemview初步實(shí)現(xiàn)了通信原理實(shí)驗(yàn)的模擬和仿真，解決了實(shí)驗(yàn)器材的數(shù)據(jù)設(shè)置和普適性。