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基于可重用框架的CTCS仿真车载DMI研究与实现

作　者: 朱磊
导　师: 陈德旺
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: CTCS 仿真车载人机接口 Catalysis方法可重用框架
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 158次
引　用: 5次
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内容摘要

中国列车控制系统(CTCS,Chinese Train Control System)的车载子系统遵循故障安全原则进行设计,属于安全苛求系统,是保证列车运行效率和安全的重要组成部分。由于列车司机不理解车载设备的内部原理和功能,而车载人机接口(DMI,Driver-Machine Interface)又是唯一能够实现二者交互的通道,所以DMI必须屏蔽车载系统复杂的内部结构,以便于理解的方式引导司机完成控制操作,才能保证二者的密切配合,充分发挥车载系统的作用。因此对于DMI的研究有着非常重要的意义。以成熟的CTCS-2级系统为基础,已经初步建立起CTCS-3级系统的计算机仿真测试平台,采用该仿真系统进行研究具备成本低、周期短、方式灵活等优点。针对仿真DMI的研究而言,所要解决的问题是:如何有效地借鉴CTCS-2级车载DMI的成功经验,利用已有成果快速、高效地建立满足CTCS-3级需求的高质量DMI,并以此为可重用资源为系统进一步研究奠定基础。本文基于软件重用理论,针对上述问题提出了一种基于可重用框架的解决方案。本文首先对软件重用理论和Catalysis方法进行了简要介绍,并阐述了DMI在列控车载子系统中的作用和功能。采用Catalysis方法建立了DMI的业务模型,从司机的角度将DMI的功能划分为两类:监视与控制,并说明了系统运行过程中DMI与安全计算机及列车间的交互顺序。此外,以典型运营场景为例对业务模型进行了细化,深入分析了DMI的功能需求。然后在模型细化的基础上,通过Catalysis方法的解耦技术建立了DMI的基本模型框架,并对框架的结构进行了双向四层的划分:双向指DMI和安全计算机之间的数据流向,四个层次包括通信协议层、数据转换层、数据处理层和用户界面层。按照基本框架的分层顺序,建立了一整套以重用为目标的仿真DMI框架模板,分别对四个层次中的通信、数据解析、界面布局、图形绘制、音频播放、功能按钮等进行了通用化的规范和设计。最后,采用C++Builder 6.0开发工具,通过该组框架模板对仿真DMI进行了实现,给出了实现过程中的流程和算法,并以实际开发过程中的问题为例,对框架模板的可重用性进行了验证。实现过程和验证结果表明,针对仿真DMI的研究,基于可重用框架模板的方法是一种能够避免重复劳动,利用已有资源,实现便捷开发的有效手段。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 概述  11-17
  1.1 研究背景  11
  1.2 研究现状  11-15
    1.2.1 CTCS的发展  11-12
    1.2.2 CTCS的计算机仿真系统  12-13
    1.2.3 车载人机接口的研究现状  13-15
  1.3 课题目标及意义  15
  1.4 论文的主要工作  15-17
2 软件重用理论  17-23
  2.1 关于软件重用  17-20
    2.1.1 软件重用理论的发展  17-18
    2.1.2 软件重用的优点  18
    2.1.3 软件重用的分类  18-19
    2.1.4 基于框架的软件重用  19-20
  2.2 Catalysis方法  20-23
    2.2.1 Catalysis方法简介  21
    2.2.2 Catalysis方法的特点  21-22
    2.2.3 Catalysis的典型过程  22-23
3 DMI的作用和功能  23-31
  3.1 CTCS中的ATP系统  23-24
  3.2 DMI在车载系统中的作用  24
  3.3 DMI的功能  24-26
  3.4 DMI的设计  26-31
4 基于Catalysis方法的DMI业务模型  31-47
  4.1 DMI的用例  31-32
  4.2 DMI的活动顺序  32-34
  4.3 监视用例的细化  34-41
  4.4 控制用例的细化  41-47
5 DMI模型框架的重用研究  47-83
  5.1 建立DMI的基本框架  47-52
    5.1.1 DMI框架的基本元素  47-49
    5.1.2 DMI的基本框架  49-50
    5.1.3 DMI基本框架的分层  50-52
  5.2 DMI的可重用框架模板  52-63
    5.2.1 Catalysis的框架模板  52-53
    5.2.2 框架模板的分类  53-54
    5.2.3 通信框架模板  54-56
    5.2.4 数据转换框架模板  56-57
    5.2.5 界面框架模板  57-61
    5.2.6 音频框架模板  61-62
    5.2.7 功能按钮框架模板  62-63
  5.3 基于可重用框架模板的DMI实现  63-83
    5.3.1 通信协议层的实现  64-65
    5.3.2 数据转换层的实现  65-69
    5.3.3 数据处理层的实现  69-75
    5.3.4 用户界面层的实现  75-79
    5.3.5 框架模板的可重用性验证  79-83
6 总结与展望  83-85
  6.1 论文总结  83
  6.2 展望  83-85
参考文献  85-89
附录A  89-95
作者简历  95-97
学位论文数据集  97

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