基于虚拟现实技术的知识树构建及研究
这是一篇关于虚拟现实,知识树,可视化,VR教育,动态加载的论文, 主要内容为虚拟现实技术因其强可交互性、高沉浸感和多感知性,被广泛的应用在各类教学场景中。然而教育信息资源迅速增长容易引发知识内容过载,复杂、无序的碎片化知识容易导致学生在学习过程中产生知识负荷的问题,传统教学模式又存在交互性差、安全系数受限等问题。因此,本文提出构建知识树系统平台,通过虚拟现实技术实现知识树内容三维可视化,将原有教学知识内容多维度关联展示,辅助添加课程内容实验,有效加强学生知识感知能力,提升学习效率。本文完成的主要工作及结论如下:(1)研究了知识图谱在虚拟现实场景下应用的可行性,提出了虚拟现实知识树系统的功能需求,设计了系统整体架构、信息数据库和操作界面,功能涵盖场景漫游、知识树展示、内容学习、实验模拟、系统发布等模块。(2)基于3ds Max和Unity3D构建虚拟现实场景模型,利用PLSA算法自动构建三维知识树,树干的层次布局表示知识结构分布,通过对树干-树枝-果实预制件的实例化,结合插值算法可根据资源数目、关系自动生成知识树模型,并自动调整参数使得树模型达到平衡状态。(3)提出了改进的Resource.Load动态加载资源方法,用以调取资源库知识内容数据,形成课程知识树;并引入知识树内容展示场景,用于沉浸式体验学科内容学习和实验模拟。通过多线程Thread类方法异步加载场景资源,降低场景打开延时,保证系统运行稳定性。(4)通过Unity3D引擎设计并研发了虚拟现实知识树系统,完成多门课程知识树的可视化,并通过大量的用例测试,从功能性和非功能性角度对系统进行了验证。
基于SVG的轻量级WebGIS研究
这是一篇关于SVG,WebGIS,面向对象,动态加载,空间分析的论文, 主要内容为本文开发了一个基于SVG原型系统,研究并提供一个具有空间分析功能的轻量级WebGIS解决方案。 论文采用面向对象的设计方法,在参考OGC(Open Geospatial Consortium)简单对象模型的基础上,构建基于SVG的对象模型,采用面向对象数据库DB4O作为后台数据服务器上的数据“缓存”,避免了传统GIS应用中,对象模型与关系数据库的“阻抗失配”矛盾。 论文通过客户端脚本语言JavaScript调用SVG的DOM接口,实现了地图放大、缩小、漫游、属性查询、测距、复位等GIS基本功能。这些基本功能在客户端实现,用户与系统交互速度快,服务器负担较轻,克服了一般“服务器策略”WebGIS系统响应速度受制于网络带宽、服务器负担比较重的缺点。 论文采用了Ajax的异步刷新机制,可以选择性的动态加载数据,节约了网络带宽,弥补了一般SVG应用系统数据加载耗时过长的缺点。在此基础之上,用户通过XMLHttpRequest向服务器发送空间分析请求,服务器解算后返回数据到客户端,再通过JavaScript解析返回结果,并只刷新发生变化的地图部分,使用户感受到Web程序的“桌面应用程序”的效果。 论文基于轻量级的JavaEE架构,采用MVC模式实现逻辑层和表现层的分离,并以Java Servlet作为MVC模式的控制器。GIS应用服务器的空间解算使用JTS(Java Topology Suite)作为底层几何拓扑关系解算库,实现了缓冲区分析和两种模式的空间查询。这些空间分析功能的实现,弥补了一般SVG应用系统缺乏GIS空间分析的缺点,提升了SVG解决复杂问题的能力。 论文原型系统由于是基于开源和免费的技术(其中DB4O、JTS、TomCat为开源产品,Java为免费产品)实现的,这样不但构建系统的软件成本较低廉,而且系统的维护和扩展都具有很好的保证,同时也不会受制于某一个厂家。 研究表明,基于SVG显示矢量地图,结合Ajax、JTS、DB4O、Java Servlet及轻量级JavaEE构建的WebGIS,具有交互快、低成本、功能强大、平台开放、容易维护等优点,是轻量级WebGIS应用领域的一个具有实用价值的可选方案。
支持AJAX的分布式爬虫系统的研究与实现
这是一篇关于分布式爬虫,AJAX,动态加载,搜索引擎的论文, 主要内容为现代社会互联网技术日新月异，互联网产品也如雨后春笋一般层出不穷，AJAX技术越来越受到开发者的青睐。此技术对传统的网络爬虫却是不友好的，使用传统的网页抓取方式获得内容是不完整的，因此，研究支持AJAX的网络爬虫系统，具有重要的现实意义。 本文首先调研了异步加载网页获取方式的国内外研究现状，阐述了其收录困难的原因，分析了当前抓取方案的优势和不足，提出了调用浏览器接口请求并获取网页的方案。其次，为了提高网页抓取效率，协调好AJAX爬虫和静态网页爬虫的资源调配，本文提出了一个网页属性分类器的解决方案，此方案能通过网页处理模块的正文抽取结果反馈并修正分类结果，根据分类结果对不同的网页采取不同的抓取方法。最后，为了维护分布式系统的健康运行，系统设计了心跳信息监测模块，此模块将收集分布式系统的心跳信息并统计分析系统健康度。 本文所研究和实现的支持AJAX的分布式爬虫系统，能够收录异步加载的网页和普通的静态页面，并能够实现抓取任务高效的分配，为异步加载网页的抓取提供了新思路。系统测试结果表明预期功能得以实现，并达到了较好的性能指标。
传感器网络与云统一连接框架设计与实现
这是一篇关于异构传感器网络,连接框架,OSGi,动态加载,MQTT,Netty的论文, 主要内容为随着云计算技术与物联网应用的快速发展与融合,传感器云成为一种新兴的云计算平台,支持互联传感器设备与云应用程序及其他设备交互,在云中心进行物联网智能数据分析,成为智能城市、智能制造、智能家居等领域的支撑平台。然而,在构建传感器云过程中仍然存在一些关键问题需要解决,比如,异构传感器网络的统一接入,传感器数据实时处理,以及网关应用功能热更新。本文设计了一个传感器与云的统一连接框架,结合OSGi、Spring、MySQL、JavaEE等技术,对插件式热加载网关,服务端控制平台进行了详细的实现,其中涵盖了动态加载,异构传感器网络适配器,数据通道构建,设备认证,通知模块等必须的模块。最后各个模块共同组成了传感器与云统一连接框架。针对异构传感器网络统一接入问题,提出一个能够整合WiFi、ZigBee、WirelessHART以及串口等网络通信协议的传感器网络适配器方案。该方案通过独立的传感器网络通信适配器将不同传感器网络的数据包分发到对应的协议解析器,由协议解析器完成数据解析并按统一的数据格式生成数据对象。针对对传感器应用中遇到的应用升级导致应用中断的问题,本文对类加载机制进行研究,选用OSGi技术进行动态加载网关的实现。利用代理模式改进OSGi的bundle更新过程,提前将新的bundle进行加载,并在旧的bundle运行时进行动态代理,在代理过程完成之后新的bundle就实现了对旧bundle的热替换。利用OSGi技术实现的网关部署各类应用bundle,可以实现对传感器网络原始数据的分析、处理、过滤等功能,能够节省网络带宽并实现数据实时处理。为实现云服务中心对网关的传输和控制,分别设计了基于MQTT的传输控制协议,以及基于Netty的高速数据传输通道,二者均支持基于数字证书的TLS双向身份认证及传输加密。MQTT协议可以确保控制命令在低质量网络环境下正常传输,而利用Netty多线程实现的传输通道可以实现高速的数据通信。最后,本文构建了一个异构传感器网络环境,对框架中的关键功能进行测试。测试结果表明:(1)不同协议的传感器数据能够统一接入云中心;(2)云中心能够远程地对网关进行应用热更新和配置管理;(3)网关示例应用能够正确对传感器数据进行采集并进行过滤,并能防止网络暂时中断出现数据丢失。
支持AJAX的分布式爬虫系统的研究与实现
这是一篇关于分布式爬虫,AJAX,动态加载,搜索引擎的论文, 主要内容为现代社会互联网技术日新月异，互联网产品也如雨后春笋一般层出不穷，AJAX技术越来越受到开发者的青睐。此技术对传统的网络爬虫却是不友好的，使用传统的网页抓取方式获得内容是不完整的，因此，研究支持AJAX的网络爬虫系统，具有重要的现实意义。 本文首先调研了异步加载网页获取方式的国内外研究现状，阐述了其收录困难的原因，分析了当前抓取方案的优势和不足，提出了调用浏览器接口请求并获取网页的方案。其次，为了提高网页抓取效率，协调好AJAX爬虫和静态网页爬虫的资源调配，本文提出了一个网页属性分类器的解决方案，此方案能通过网页处理模块的正文抽取结果反馈并修正分类结果，根据分类结果对不同的网页采取不同的抓取方法。最后，为了维护分布式系统的健康运行，系统设计了心跳信息监测模块，此模块将收集分布式系统的心跳信息并统计分析系统健康度。 本文所研究和实现的支持AJAX的分布式爬虫系统，能够收录异步加载的网页和普通的静态页面，并能够实现抓取任务高效的分配，为异步加载网页的抓取提供了新思路。系统测试结果表明预期功能得以实现，并达到了较好的性能指标。
基于虚拟现实技术的知识树构建及研究
这是一篇关于虚拟现实,知识树,可视化,VR教育,动态加载的论文, 主要内容为虚拟现实技术因其强可交互性、高沉浸感和多感知性,被广泛的应用在各类教学场景中。然而教育信息资源迅速增长容易引发知识内容过载,复杂、无序的碎片化知识容易导致学生在学习过程中产生知识负荷的问题,传统教学模式又存在交互性差、安全系数受限等问题。因此,本文提出构建知识树系统平台,通过虚拟现实技术实现知识树内容三维可视化,将原有教学知识内容多维度关联展示,辅助添加课程内容实验,有效加强学生知识感知能力,提升学习效率。本文完成的主要工作及结论如下:(1)研究了知识图谱在虚拟现实场景下应用的可行性,提出了虚拟现实知识树系统的功能需求,设计了系统整体架构、信息数据库和操作界面,功能涵盖场景漫游、知识树展示、内容学习、实验模拟、系统发布等模块。(2)基于3ds Max和Unity3D构建虚拟现实场景模型,利用PLSA算法自动构建三维知识树,树干的层次布局表示知识结构分布,通过对树干-树枝-果实预制件的实例化,结合插值算法可根据资源数目、关系自动生成知识树模型,并自动调整参数使得树模型达到平衡状态。(3)提出了改进的Resource.Load动态加载资源方法,用以调取资源库知识内容数据,形成课程知识树;并引入知识树内容展示场景,用于沉浸式体验学科内容学习和实验模拟。通过多线程Thread类方法异步加载场景资源,降低场景打开延时,保证系统运行稳定性。(4)通过Unity3D引擎设计并研发了虚拟现实知识树系统,完成多门课程知识树的可视化,并通过大量的用例测试,从功能性和非功能性角度对系统进行了验证。
基于SVG的轻量级WebGIS研究
这是一篇关于SVG,WebGIS,面向对象,动态加载,空间分析的论文, 主要内容为本文开发了一个基于SVG原型系统,研究并提供一个具有空间分析功能的轻量级WebGIS解决方案。 论文采用面向对象的设计方法,在参考OGC(Open Geospatial Consortium)简单对象模型的基础上,构建基于SVG的对象模型,采用面向对象数据库DB4O作为后台数据服务器上的数据“缓存”,避免了传统GIS应用中,对象模型与关系数据库的“阻抗失配”矛盾。 论文通过客户端脚本语言JavaScript调用SVG的DOM接口,实现了地图放大、缩小、漫游、属性查询、测距、复位等GIS基本功能。这些基本功能在客户端实现,用户与系统交互速度快,服务器负担较轻,克服了一般“服务器策略”WebGIS系统响应速度受制于网络带宽、服务器负担比较重的缺点。 论文采用了Ajax的异步刷新机制,可以选择性的动态加载数据,节约了网络带宽,弥补了一般SVG应用系统数据加载耗时过长的缺点。在此基础之上,用户通过XMLHttpRequest向服务器发送空间分析请求,服务器解算后返回数据到客户端,再通过JavaScript解析返回结果,并只刷新发生变化的地图部分,使用户感受到Web程序的“桌面应用程序”的效果。 论文基于轻量级的JavaEE架构,采用MVC模式实现逻辑层和表现层的分离,并以Java Servlet作为MVC模式的控制器。GIS应用服务器的空间解算使用JTS(Java Topology Suite)作为底层几何拓扑关系解算库,实现了缓冲区分析和两种模式的空间查询。这些空间分析功能的实现,弥补了一般SVG应用系统缺乏GIS空间分析的缺点,提升了SVG解决复杂问题的能力。 论文原型系统由于是基于开源和免费的技术(其中DB4O、JTS、TomCat为开源产品,Java为免费产品)实现的,这样不但构建系统的软件成本较低廉,而且系统的维护和扩展都具有很好的保证,同时也不会受制于某一个厂家。 研究表明,基于SVG显示矢量地图,结合Ajax、JTS、DB4O、Java Servlet及轻量级JavaEE构建的WebGIS,具有交互快、低成本、功能强大、平台开放、容易维护等优点,是轻量级WebGIS应用领域的一个具有实用价值的可选方案。
传感器网络与云统一连接框架设计与实现
这是一篇关于异构传感器网络,连接框架,OSGi,动态加载,MQTT,Netty的论文, 主要内容为随着云计算技术与物联网应用的快速发展与融合,传感器云成为一种新兴的云计算平台,支持互联传感器设备与云应用程序及其他设备交互,在云中心进行物联网智能数据分析,成为智能城市、智能制造、智能家居等领域的支撑平台。然而,在构建传感器云过程中仍然存在一些关键问题需要解决,比如,异构传感器网络的统一接入,传感器数据实时处理,以及网关应用功能热更新。本文设计了一个传感器与云的统一连接框架,结合OSGi、Spring、MySQL、JavaEE等技术,对插件式热加载网关,服务端控制平台进行了详细的实现,其中涵盖了动态加载,异构传感器网络适配器,数据通道构建,设备认证,通知模块等必须的模块。最后各个模块共同组成了传感器与云统一连接框架。针对异构传感器网络统一接入问题,提出一个能够整合WiFi、ZigBee、WirelessHART以及串口等网络通信协议的传感器网络适配器方案。该方案通过独立的传感器网络通信适配器将不同传感器网络的数据包分发到对应的协议解析器,由协议解析器完成数据解析并按统一的数据格式生成数据对象。针对对传感器应用中遇到的应用升级导致应用中断的问题,本文对类加载机制进行研究,选用OSGi技术进行动态加载网关的实现。利用代理模式改进OSGi的bundle更新过程,提前将新的bundle进行加载,并在旧的bundle运行时进行动态代理,在代理过程完成之后新的bundle就实现了对旧bundle的热替换。利用OSGi技术实现的网关部署各类应用bundle,可以实现对传感器网络原始数据的分析、处理、过滤等功能,能够节省网络带宽并实现数据实时处理。为实现云服务中心对网关的传输和控制,分别设计了基于MQTT的传输控制协议,以及基于Netty的高速数据传输通道,二者均支持基于数字证书的TLS双向身份认证及传输加密。MQTT协议可以确保控制命令在低质量网络环境下正常传输,而利用Netty多线程实现的传输通道可以实现高速的数据通信。最后,本文构建了一个异构传感器网络环境,对框架中的关键功能进行测试。测试结果表明:(1)不同协议的传感器数据能够统一接入云中心;(2)云中心能够远程地对网关进行应用热更新和配置管理;(3)网关示例应用能够正确对传感器数据进行采集并进行过滤,并能防止网络暂时中断出现数据丢失。
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