Понятие эргономичности пользовательского интерфейса. Подсистема создания, редактирования и визуализации маршрута беспилотного летательного аппарата на цифровой карте местности. Требования к программной архитектуре подсистемы. Средства и порядок испытаний.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

ОАО «КБ «ЛУЧ» занимается разработкой и производством сложной высокотехнологичной продукции. Одним из основных направлений деятельности ОАО «КБ «ЛУЧ» является разработка и производство комплексов с беспилотными летательными аппаратами.

Беспилотный летательный аппарат (БЛА) - сложное электронно-механическое устройство, основными задачами которого является облет территории с целью ее разведки, доразведки, получения информации о находящихся на ней объектов, корректирование артиллерийского огня. В связи с этим, возникает острая необходимость обеспечения полного контроля над летательным аппаратом в изменяющихся, зачастую неблагоприятных условиях.

Управление БЛА осуществляется с наземного пункта управления. При выполнении поставленных задач БЛА осуществляет полет по ранее сформированной траектории - маршруту. Возможна оперативная коррекция маршрута во время полета.

В наземном пункте управления осуществляется визуальный контроль прохождения БЛА по заданному маршруту посредством наблюдения графического представления БЛА на цифровой карте местности (ЦКМ), отображаемой на экране монитора автоматизированного рабочего места оператора, с нанесенным на нее маршрутом. Оперативная коррекция маршрута полета БЛА осуществляется в соответствии с определенными правилами и подразумевает изменение маршрута или его составных частей.

Задачей данной работы является разработка программного продукта (подсистемы), осуществляющего создание, редактирование и визуализацию совокупности маршрутов БЛА в нескольких окнах отображения ЦКМ одновременно. Подсистема должна являться кроссплатформенной и обеспечивать управление маршрутами согласно правилам, разработанным специалистами ОАО «КБ «ЛУЧ».

1. Анализ предметной области

При проектировании подсистемы визуализации маршрута осуществлен анализ ранее разработанного в ОАО «КБ «ЛУЧ» аналога, отмечены его ограничения, недостатки. Проанализированы требования, сформулированные компетентными в данной области сотрудниками предприятия. Изучены технические характеристики целевого оборудования, на котором планируется работа подсистемы.

Основными требованиями к подсистеме визуализации являются:

- проектирование гибкой, легко расширяемой, более современной концептуальной схемы визуализации маршрута;

- проектирование базового набора примитивов, являющихся графическим образом составных частей маршрута;

- одновременная визуализация нескольких маршрутов на ЦКМ;

- визуализация совокупности маршрутов в нескольких экранных окнах одновременно;

- корректирование маршрута с помощью мыши;

- высокая скорость работы подсистемы на оборудовании, характеризующемся невысокой производительностью.

Ключевым документом, регламентирующим организацию, структуру, требования к разработке маршрута полета БЛА является документ «Маршрут полета БЛА из состава КВР. Организация, структура, требования к разработке». При анализе данного документа, были сделаны шаги в направлении проектирования удобного, интуитивно понятного пользовательского интерфейса диалоговых окон, упрощающих создание или изменение ранее созданной совокупности маршрутов полетов БЛА.

1.1 Постановка задачи

После анализа предметной области, изучения соответствующих документов, работы с существующим на данный момент аналогом, общения со специалистами ОАО «КБ «ЛУЧ», были конкретизированы требования к разрабатываемому программному продукту.

Требуется разработать подсистему, представляющую собой совокупность протестированных и отлаженных модулей, написанных на языке С++ с использованием кроссплатформенной объектно-ориентированной библиотеки Qt 3.3.4.

Подсистема должна предоставлять:

а) базовый набор графических примитивов для визуализации маршрута полета БЛА на ЦКМ;

б) отрисовщик совокупности маршрутов на ЦКМ;

в) диалоговые окна для визуального создания и редактирования маршрута полета БЛА на ЦКМ.

Диалоговые окна должны быть разработаны с учетом изменения размеров элементов управления и экранных шрифтов.

Все диалоговые окна, разработанные для управления маршрутами, должны позволять создавать маршруты, подчиняющиеся правилам, описанным в документе.

Под базовым набором графических примитивов понимается набор, в состав которого входят следующие примитивы:

а) ХТТ - характерная точка траектории, образующая точка маршрута, при прохождении которой осуществляется изменение траектории БЛА (на ЦКМ примитив отображается как круг определенного радиуса, граница которого нарисована пером заданного цвета и толщины, а внутренняя область закрашена кистью указанного цвета);

б) линия, связывающая ХТТ (условная линия, соединяющая две ХТТ, вдоль которой происходит движение БЛА при прохождении маршрута. На ЦКМ примитив отображается в виде линии, нарисованной пером заданного цвета и толщины);

в) БЛА (примитив, визуализирующий летательный аппарат. На ЦКМ примитив отображается в виде многоугольника, с заданной геометрией и количеством вершин. Границы данного примитива рисуются пером определенного цвета и толщины, а внутренняя область закрашивается кистью указанного цвета);

г) прямоугольник (базовый примитив для размещения дополнительной информации о маршруте; способ рисования аналогичен способу рисования графических примитивов ХТТ и БЛА).

Классы графических примитивов должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить простоту расширения базового набора.

Подсистема должна быть оптимизирована для работы с большим количеством графических примитивов, обеспечивать работу с совокупностью маршрутов одновременно в нескольких экранных окнах.

1.2 Обзор аналогов

Разрабатываемый программный продукт не является самостоятельным. Аналогичные продукты представляется возможным найти в секретных (оборонных) программных системах других стран (более сорока стран мира - в том числе США, Франция, Канада, Германия, Израиль, Индия, Италия, Китай, Великобритания, Чехия, Австрия, Бельгия и др. [3, 4]) или в проектах других фирм и предприятий России (более десятка организаций - в том числе «Вега», ОАК «Вертолеты России», «Кулон», «Луч», РСК «МиГ», АХК «Сухой», ОАО «Туполев», «Камов», «Миль», «Иркут», «Топаз», «Сокол», НИИ ТП и др. [3]), но обеспечить уровень открытости архитектуры родственных подсистем для сравнения с разработанной вряд ли удастся. На основании вышесказанного, в данном разделе рассмотрен аналог подсистемы, ранее разработанный в ОАО «КБ «ЛУЧ», архитектура которого известна и, следовательно, достаточно легко выявить его ограничения, тонкие места и недостатки:

1) отсутствие специальных маневров;

2) ориентированность на визуализацию одного маршрута;

3) использование примитивного алгоритма визуализации;

4) визуализация маршрута в одном экранном окне отображения ЦКМ;

5) отсутствие редактирования маршрута с помощью мышью.

Разработанная подсистема по сравнению с ранее существующей имеет следующие преимущества:

1) предоставляет диалоговые окна для автоматического создания ряда специальных маневров, что позволяет существенно упростить работу оператора;

2) поддерживается визуализация и редактирование совокупности маршрутов;

3) используется более эффективный алгоритм визуализации, в основу которого положен механизм двойной буферизации, существенно повышающий скорость визуализации;

4) подсистема позволяет осуществлять визуализацию совокупности маршрутов в нескольких экранных окон отображения ЦКМ одновременно, сохраняя соответствие между окнами, не смотря на возможное различие масштабов и визуализируемой части ЦКМ. Такой механизм позволяет оператору одновременно наблюдать как весь маршрут в малом масштабе, так и неограниченное количество его наиболее интересных участков с необходимым увеличением;

5) поддерживается редактирование маршрутов путем перемещения мышью их составных элементов;

6) используется гибкий и быстрый алгоритм визуализации маршрутов, позволяющий визуально выделить интересующие маршруты, отдельные маневры в маршрутах, как совокупность связанных ХТТ, так и отдельные ХТТ при редактировании маршрутов мышью.

2. Проектная документация

2.1 Техническое задание

2.1.1 Введение

Наименование темы разработки - Подсистема создания, редактирования и визуализации маршрута беспилотного летательного аппарата на цифровой карте местности.

Документ, на основании которого ведется разработка - Приказ № 109-04.

Организация, утвердившая этот документ, и дата его утверждения - Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьёва, 31 марта 2009 г.

2.1.2 Назначение разработки

Подсистема должна функционировать в составе специального программного обеспечения (СПО) «Проходчик», обеспечивая создание, редактирование и визуализацию совокупности маршрутов полетов БЛА одновременно в нескольких экранных окнах отображения ЦКМ формата географической информационной системы (ГИС) «Интеграция».

2.1.3 Требования к системе

2.1.3.1 Требования к функциональным характеристикам<...