DIPLOMARBEIT HOCHSCHULE MITTWEIDA .WPF Windows Presentation Foundation. XAML Extensible Application

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  • Adrian Singer

    Entwicklung und Implementierung einer 3D-Visualisierungsbibliothek und der Graphischen Benutzerschnittstelle einer

    Anwendungssoftware fr die Simulation und Demonstration der Kommunikation in drahtlosen Sensornetzwerken

    DIPLOMARBEIT

    HOCHSCHULE MITTWEIDA

    UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES

    Informationstechnik & Elektrotechnik

    Mittweida, 2010

  • Adrian Singer

    Entwicklung und Implementierung einer 3D-Visualisierungsbibliothek und der Graphischen Benutzerschnittstelle einer

    Anwendungssoftware fr die Simulation und Demonstration der Kommunikation in drahtlosen Sensornetzwerken

    eingereicht als

    DIPLOMARBEIT

    an der

    HOCHSCHULE MITTWEIDA

    UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES

    Informationstechnik & Elektrotechnik

    Mittweida, 2010

    Erstprfer: Prof. Dr.-Ing. Volker Delport Zweitprfer: Prof. Dr.-Ing. Wilfried Schubert Die vorliegende Arbeit wurde verteidigt am:

  • VorwortundDanksagung

    DieAnfertigungeinerDiplomarbeit istein langwierigerProzess,dernichtohne

    Hilfebewltigtwerdenkann.HiermchteichalljenenmeinenDankaussprechen,

    die mich auf diesem Weg begleitet und untersttzt haben. Darber hinaus

    mchte ichbetonen,dassesmireinebesondere Freudewar,einenBeitrag zu

    diesem sehr interessanten und umfassenden Forschungsprojekt leisten zu

    knnen.

    An erster Stellemchte ichmich beimeinem ErstbetreuerHerrn Prof.Dr.Ing.

    VolkerDelportdafrbedanken,dassermirdiesesThemaanvertrauteundmir

    somitdieMglichkeitbot,dieseArbeitanzufertigen.

    Ebensodankbarbin ichfrdieUntersttzungdurchmeinenZweitbetreuerProf.

    Dr.Ing.WilfriedSchubertundseinezahlreichenRatschlge.

    Fr das gute Arbeitsklima in der Forschungsgruppe mchte ich mich bei all

    meinenKollegenbedanken.

    EinganzbesondererDankgiltmeinerFamilie,diemirstetsdenFreiraumfrdie

    Bearbeitung dieser Arbeit gegeben hat und mich auf dem Weg zu meinem

    Abschlussstetsuntersttzte.

    VielenDank.

  • BibliografischeBeschreibung

    Singer,Adrian:

    EntwicklungundImplementierungeiner3DVisualisierungsbibliothekundder

    GraphischenBenutzerschnittstelleeinerAnwendungssoftwarefrdieSimulation

    undDemonstrationderKommunikationindrahtlosenSensornetzwerken

    201090 S

    Mittweida,HochschuleMittweida(FH),FakulttInformationstechnik&

    Elektrotechnik,Diplomarbeit,2010

    Referat

    ImRahmeneinesForschungsprojekteswerdendrahtloseSensornetzeuntersucht.

    Parallel findetdieEntwicklungeinerSimulationsund Demonstrationssoftware

    frdieseNetzwerkestatt.DasersteZielderDiplomarbeitistdieEntwicklungund

    Realisierung der gesamten Anwendungsoberflche des Simulators/Demon

    strators. Des weiteren ist es das Ziel dieser Arbeit, eine Klassenbibliothek zu

    entwickeln,mit der esmglich ist, drahtlose Sensornetze in einer dreidimen

    sionalen Umgebung darzustellen. Diese Visualisierungsbibliothek wird auf der

    Basis der .NETProgrammiersprache C# und der Bibliothek OpenGL realisiert.

    Hinzu kommt die Implementierung der Klassenbibliothek in einer Anwendung.

    Die3DBibliothekbildetnichtdengesamtenFunktionsumfangvonOpenGLab,da

    sieaufdieAnforderungenderSimulationsanwendungangepasstist.

  • Inhaltsverzeichnis

    I

    Inhaltsverzeichnis

    Inhaltsverzeichnis..........................................................................................................I

    Abbildungsverzeichnis.................................................................................................IV

    Tabellenverzeichnis......................................................................................................VI

    Quellcodeverzeichnis..................................................................................................VII

    Abkrzungsverzeichnis...............................................................................................VIII

    1 Einleitung...............................................................................................................1

    1.1 HintergrundundMotivation...........................................................................1

    1.2 ZielederArbeit................................................................................................3

    1.3 Kapitelaufbau..................................................................................................4

    2 GrundlagenzurProgrammiertechnologie.............................................................5

    2.1 ProgrammierungmitC#..................................................................................5

    2.2 DiegraphischeBenutzeroberflche.................................................................6

    2.3 Grafikprogrammierung....................................................................................7

    2.4 Grundbegriffeder3DGrafikProgrammierung..............................................10

    3 DiegrafischeOberflchederSimulationssoftware..............................................19

    3.1 Konzept..........................................................................................................19

    3.2 Anforderungsanalyse.....................................................................................20

    3.2.1 ZweckundUmfang.................................................................................20

  • Inhaltsverzeichnis

    II

    3.2.2 FunktionaleAnforderung........................................................................20

    3.2.3 NichtfunktionaleAnforderung...............................................................21

    3.2.4 AnforderungenanQualittundPerformanz..........................................22

    3.2.5 BesonderheitenfrEntwickler...............................................................23

    3.3 DesignderOberflche...................................................................................23

    3.3.1 Voraussetzungen....................................................................................23

    3.3.2 Lsungsmglichkeiten.............................................................................25

    3.3.3 ImplementierungderGUI.......................................................................31

    3.3.4 FazitzurSoftwareoberflche..................................................................34

    3.4 Mehrsprachigkeit...........................................................................................36

    3.4.1 Vorbetrachtungen...................................................................................36

    3.4.2 Lsungsanstze.......................................................................................37

    3.4.3 EntwicklungundEinsatzeinerSprachbibliothek....................................39

    3.4.4 FazitzurMehrsprachigkeit......................................................................41

    4 Die3DVisualisierungsbibliothekfrdrahtloseSensornetze...............................43

    4.1 AusgangspunktderEntwicklung....................................................................43

    4.2 EinfhrunginOpenGL....................................................................................43

    4.3 Anforderungsanalyse.....................................................................................48

    4.4 weitereLsungskonzepte..............................................................................53

    4.5 EntwicklungderVisualisierungsbibliothek....................................................56

    4.5.1 StrukturierungderVisualisierungsbibliothek..........................................56

    4.5.2 BesonderheitengegenbernativemOpenGL.........................................62

    4.5.3 Fazit.........................................................................................................64

  • Inhaltsverzeichnis

    III

    4.6 AnwendungderVisualisierungsbibliothek....................................................64

    4.7 Fazit...............................................................................................................81

    5 ZusammenfassungundAusblick..........................................................................83

    5.1 ErreichteErgebnisse......................................................................................83

    5.2 AusblickaufdieSimulationssoftware............................................................87

    5.3 AusblickaufErweiterungenderVisualisierungsbibliothek............................88

    ThesenderArbeit.........................................................................................................A

    A Anlagen..................................................................................................................C

    A.1 PflichtenheftSoftwareoberflche....................................................................C

    A.2 DieMITLizenz..................................................................................................E

    A.3 ImplementierungDockPanelBibliothek..........................................................F

    A.4 OpenGLRendermodus....................................................................................G

    A.5 FunktionfrObjektselektion...........................................................................H

    Quellenverzeichnis.........................................................................................................I

    Internetquellen..........................................................................................................I

    verwendeteSoftware.................................................................................................J

    Literaturquel