基于Eclipse的多传感器数据融合算法仿真系统(1)(2)
2014-03-06 01:13
导读：图2 系统结构图4 关键实现技术4.1 Java/Matlab多语言混编技术 为了使多传感器数据融合仿真软件开发效率高、结构灵活、易于使用，本文引入了Eclipse平台。但
图2 系统结构图4 关键实现技术4.1 Java/Matlab多语言混编技术 为了使多传感器数据融合仿真软件开发效率高、结构灵活、易于使用，本文引入了Eclipse平台。但Eclipse是基于Java语言的，数值计算并不是Java的强项，若使用它来直接实现复杂的数据融合算法并不可取，而Matlab则在数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示方面有很大的优势。我们需要将这两种平台的优势综合起来，使得用户既能使用一个集成的仿真系统来执行仿真任务，又能充分发挥Matlab的优势，将更多的精力花在算法的设计和改进上。所以，如何将Matlab的数值计算能力与Java的软件构建能力结合起来，就成了一个十分关键的问题。 经过调查和研究，本文找到了合适的方案，即通过多语言混编技术来解决这个问题，具体来说，就是用mcc编译器将算法的M文件编译成dll(动态链接库)文件，然后让Java通过JNI接口来调用这些算法模块。然而，目前应用比较广泛的是VC和Matlab之间的调用，由于Java程序是通过虚拟机来解释执行的，并不是原生(native)程序，所以Java与Matlab之间的跨语言调用实例还很鲜见，实现起来更加复杂，其中主要涉及以下两个技术。4.1.1 mcc编译器 Matlab以其强大的功能而享有盛誉，然而仅仅使用Matlab桌面的话，却存在一些缺点：Matlab语言是解释执行的，效率比较低；程序不能脱离其环境运行，不能被用于开发通用性较强的软件；算法和数据的保密性差等等。以上问题有若干种解决方案，其中一种就是使用mcc，它是MATLAB自带的一个编译器，能将m文件转化成 C、C 或p等各种类型的源代码，并根据需要生成可执行文件、lib文件(库文件)、dll文件或S函数文件等。编译后M文件里的内容被加密压缩存放在一个CTF(Component Technology File)的文档里。而具体计算工作由一个名为MCR(MATLAB Component Runtime)的共享库集合工具提供，如果目标机器中没有Matlab环境，则需要将MCR一起部署。mcc编译器可以在命令行通过mcc命令来调用，该命令有众多参数可供选择，开发者可以在Matlab帮助中找到使用方法。4.1.2 JMatlab/Link JstatCom[6]是一个开放源代码的Java数值计算框架，通过它我们可以在Java程序中直接与外部的数值计算软件/模块通讯，目前它提供了Matlab、R、Gauss and the Gauss Runtime Engine、Ox的调用引擎。而JMatlab/Link[7]是JStatCom的一个扩展，它在JStatCom提供的Matlab引擎之上实现了一个更完善的Matlab调用方案。通过这套方案创建的Java程序可拥有完善的Matlab数值计算和图形绘制功能、能方便地控制计算任务的执行过程、获取所有的输出信息。JMatlab/Link还可以直接整合Matlab程序运行所需的MCR(Matlab Component Runtime)到程序中，使得没有Matlab运行环境的用户也无需单独安装运行库，简化了程序的部署。JStatCom和JMatlab/Link的最新版本可以在找到。 JMatlab/Link是由若干动态链接库和配置文件组成的，使用也很简单，只要把它放到Java程序的根目录下即可。如果目标环境没有Matlab运行环境，或者其Matlab版本与当前版本不符，则需要将当前版本的Matlab提供的MCR放置在该目录中。 通过JStatCom与JMatlab/Link的结合使用，Java程序可以直接向Matlab计算模块传递参数和接收返回值，并控制计算任务的运行。JStatCom提供的PCall类将计算任务进行了良好的封装，使得我们可以启动一个单独的线程来执行计算任务，让系统主界面在运算期间仍然保持响应。另外，为了方便与Matlab之间的参数传递和数据处理，JStatCom还提供了UMatrix工具类来简化Java中的矩阵操作。4.2 插件技术 Eclipse平台是基于插件的，而插件具有明确定义的结构和规范，所以Eclipse专门提供了PDE(插件开发环境，Plug Development Environment)来辅组用户创建、开发、测试、调试和部署插件，并确保用户创建的新插件遵循规范、能被平台正确地识别和调用。以下通过系统中的M文件编辑和编译插件为例，来说明插件开发的一般流程。 首先在Eclipse中新建一个插件项目，按照新建向导，填充插件的标识、版本、名称等信息。点击“完成”之后，得到的项目结构如图3所示。
