BLDC的Simulink仿真模型

地理信息系统二次开发实例教程-c#+ArcGis面,包括需求分析、数据管理设计、用户界面设计、设计模式在软件开发中的应用。在开发过程中应用软件工程技术,可以提高软件开发效率和质量。第章“需求分析”介纽了“北京市地理信息公众查询系统”的需求分析,包括需求概述、功能需求以及功能需求详细描述。第章“系统总体设计”介绍了系统平台选择、系统总体框架、系统数据组织及系统开发进度安排等。第章“系统详细设计”根据系统的总体设计结构分别从北京市地理信息公众查询系统的数据库设计和一些相关类的设计两方面米详细阐述系统的设计。第章“系统主界面的实现”首先简单介绍的功能、特点、结构及其数据源,然后介绍如何设计系统的主界面及主要实现代码。第章“选择与査询功能的实现”主要介绍如何通过查询与数据集有关的衣从数据中获取信息,以及如何通过空间和逻辑的查询方法从数据中获取信息。第章“系统其他辅助功能”介绍了系统中其他一些辅助功能的实现,例如当鼠标移动到某地物上并稍做停留后,岀现一个小标签,显示该地物的名称,以及距离量算、面积量算的实现,等等。为了让读者更加全面地掌握的廾发,第章介绍了“北京市地理信息公众査询系统”开发过稈中没有涉及到的一些对象,包括投影对象、地址匹配对象、动态跟踪层(对象与地理事件()对象。科海网站提供了本书涉及的所有源代码,以及实现书中内容所需的所有组件。读者可以从中下载这些资料。由于时间仓促,书中难免有一些错误、遺漏,恳请读者谅解,并提出批评和指正编者2004年5月日录第章地理信息系统软件工程软件工程简介基本概念软件系统开发过程开发过程模型需求分析需求获取需求规约数据管理设计全部采用文件管理文件结合关系数据库管理全部采用关系数据库合理采用面向对象数据库管理用户界面设计界面设计原则界面设计中的要素界面样式应用模式与开发方式应用模式开发方式“北京市地理信息公众查询系统”介绍第章需求分析需求概述功能性需求系统体系结构用户描述具体功能需求非功能性需求功能需求详细描述第章系统总体设计系统平台选择便件平台目录系统操作平台数据库平台系统川发模式与组件选择开发工具系统总体框架系统功能框架系统数据库系统的川发结构系统界面组织系统数据组织系统数据的逻辑组织系统的主要数据类型进度规划第章系统详细设计数据库详细设计地名分类编码元数据表结构电子地图数据系统相关类的详细设计辅助类的详细设计类的详细设计类的详细设计类的详细设计类的详细设计第章系统主界面的实现简介的功能的特点的结构的数据源建立项目加入地图控件加入其他引用创建位图资源主窗体的实现界面设汁基本编码类的初步实现目录辅助类的实现类的成员变量读取元数据创建主窗口中的工作区创建I作区创建“地图”选项卡创建“查询”选项卡创建“帮助”选项卡图层的加入与控制在地图中加入图层依据比例尺控制图层显小通过“地图”选项卡控制地图显示控制显示的地物类型控制地图显示区域地图的放大、缩小、全图显示和漫游其他辅助功能的实现鹰眼功能的实现显示经纬度第章选择与查询功能的实现选择地物查询地物信息地名查询查找最近地物公交查询公交站点与线路查询乘车路线询地名索引查洎绀果的定位与更详细信息最短路径查询第章系统其他辅助功能地名的快速显示距离量算与面积量算其他工具栏按钮功能的实现地图输出子系统的实现在线帮助子系统的实现第章的其他对象动态跟踪层对象与对象目录对象的属性对象的方法对象的属性对象的方法实例应用投影对象坐标系地图投影地理编码用于地址匹配的专用文件绘制街道文件地理编码对象地址定位对象地址标准化对象交耳式地址兀配批地址匹配第章地理信息系统软件⊥程在地理信息系统(开发过程中应用软件工程技术,可以提高软件开发效率和质量。本章首先介绍了软件工程的基本概念、软件系统开发过程和开发过程模型。然后讲述了软件工程技术在系统廾发中的应用:需求分析、数据管理设计、用户界面设计、设计模式在软件开发中的应用。这些方面涉及了开发过程中的不同阶段及不同层次,有些方法之间是互斥的,如和方法,但是软件工程技术最重要的特点是实用,开发者可以根据只体情况选用不同的技术。软件工程简介基本概念计算机软件工程是一类求解工程。它应用计算机科学、数学、工程科学及管理科学等原理,借鉴传统工程的原则、方法创建软件,以达到提高软件质量、降低开发成本的目的。其中,讣算杋科学、数学用于构造模型与算法,工程科学用于制定规范、设计范型、评估成本及确定权衡,管理科学用于管理计划、资源、质量、成本等。从学科角度来看,软件⊥程是·门指导计算机软件开发和维护的上程学科。软件工程的提出是为了解决世纪年代出现的软件危机,当时在大型软件开发项日中存在着成本髙、开发进程不易控制、开发工作量难于估算、软件质量低、项目失败率高等诸多闩题,给软件行业带来了巨大的沖击。软件工程提出了一系列理论、原则、方法及工具,试图解决这种软件危机。和其他工程一样,软件工程有自己的目标、活动和原则,其框架可以概括为图所示的内容。分多//算持开发范型需现设计方法支持过程求管理过程图软什工稈框架第章地理信息系统软件工程软件工程的目标可以概括为“生产具有正确性、可用性及开销合宜的宀品”,其活动包括需求、改计、实现、确认及支持等。围绕工程设计、支持及管理,软件工程有以下条基本原则:)选取适宜的廾发模型。选取适宜的廾发模型可以利」认识需求易变性并加以控制以保证软件产品满足用户的需求〔)采用合适的设计方法。通常要考虑实现软件的模块化、抽象与信息隐藏、本地化致性及适应性等特征。()提供高质量的工程支持。在软件工程中,软件工具与环境对软件过程的支持颇为重要。()重视开发过稈的管理。开发过程的管理直接影响可用资溟的有效利用、最终的软件产品的满意度,软件组织的生产能力等问题。只有对开发过程实施有效管理,才能实现有效的软件工程软件工程把软件工程的思想和方法应用于软件的开发过程。如前所述,软件工程活动包括需求、设计、实现、确认及支持等,它们对应」软件廾发过程的不同阶段。般来说,软件开发都要经历从分析设计到实现确认的过程。每个阶段按照相应的规范进行工作,并得到该阶段的成果,是保证整个开发过程戊功的关键。软件系统开发过程前面讲过,软件工程活动包括需求、设计、实现、确认及支持,它们对应于整个软件开发过程的不同阶段。需求分析需求分析阶段处于软件开发过程的前期,其基本活动是准确定义未来系统的目标,确定为满足用户的需求必须做什么。需求分析又划分为两个阶段,即需求获取和需求规约前者用自然语言清楚地描述用广的需求,而后者的目的是消除获取需求的二义性和不致性。在软件项目的生命周期中,一个错误发现得越晩,修复错误的代价也越髙,所以,高质量的需求工程是软件项目得以正确、高效完成的前提。对于系统分析人员,建立需求面临着以下个方面的困难:·问题空间的理解系统开发人员通常是计算机专业人员,难以深入理解各种业务系统所憂解决的问题空间。人与人之间的通信对于系统分析人员而言,通信主要包括同用户的通信以及同事之间的通信,由于自然语言的二义性,会给准确刻田需求造成障碍。·需求的不断变化造成需求变化的原因很多,包括技术、用户方、市场等等。作为分析人员,必须采用些策咯以适应变化。面向对象的分析方法被认为是解决上述闲难的较好技术,但是完整、准确地刻划问题空间始终是分析人员所面临的挑战第章地理信息系统软件工程系统设计一般来说,需求分析阶段的主要任务是确定系统“做什么”,而系统设计阶段则要解决“怎么倣”的问题。系统设计的任务是将系统分析阶段提出的逻辑模型转化为相应的物理模型,其设计的内容随系统的目标、数据的性质和系统的不同而有很大的差异。一般前言,首先应根据系统的目标,确定系统必须具备的空间操作功能,称为功能设计;其次是系统的建模和产品的输出,称为应用设计。系统设计是系统整个开发工作的核心,不但要完成熤辑模型所规定的任务,而且要使所改计的系统达到优化。所谓优化,就是选择最优方案,使系统具有运行效率高、控制性能好和可变性强等特点。要提高系统的运行效率,般要尽量避免中问文件的建立,减少文件扫摧的遍薮,并尽量采用优化的数据处理算法为增强系统的搾制能丿,要拟定对数字和字符岀错时的校验方法;在使用数据文件时,要设置口令,防止数据泄密和被非法修改,保证只能通过特定的通道存取数据。为了提高系统的可变性,最有效的方法是釆用模块化的方法,即先将氅个系统看成一个模块,然后按功能分解为若干个子模块。一个模只执行一种功能,一种功能只用一个模垗实现,这样设计出来的系统才能做到可变性好并具有生命力。功能设计又称为系统的总体设计,它的主要仟务是根据系统的目标来规划系统的规模,确定系统的各个组成部分,并说明它们在整个系统中的作用与相互关系,以及确定系统的硬件軋置,规定系统采用的合适技术规范,以保证系统总体目标的实现。图给出了通用的总体设计结构图。因此,系统的总体设计大致包括数据库设计硬件配置与选购软件设计等应用设计又称详细设计。详细设计包括详细的算法、数据表示和数据结构、实施的功能和使用数据之间的关系。详细改计过程中采用了一些工只,以便对数据、算法等进行描述,包括流程图、,问题分析图)、盒图(图)、伪码实现阶段软件实现阶段将设计的结果变换成程序设计语言编写的程序。一般情况下在实现阶段,首先要确定程序改计语言,其影响因素包括:开发人员对语言的熟悉程度、语言的可移植性、编译程序的效率、编译工具的支持等等。目前,语言是被普遍采用的构造系统软件的编程语言,而则更多地应用于编写网络应用程序。无论采用哪一种编程语言,都要求编写高质量的源稈序代码,稈序质量通常包含正确性、可读性、可移植性、程序效率等指标。考虑到系统的维护和演化,提髙源程序的可读性是实觋阶段的一个重要目标,其途径包括添加注释、规范书写格式、确定标认符命名原则、采用结构化的程序设计方法(不用或减少使用语句)等。

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【实例简介】 64QAM调制原理   （1）基于  DVB-C的有线数字电视 基于DVB-C的有线数字电视采用了频分（8MHz与8MHz之间）与时分（8MHz之内）复用相结合的方法在一个物理频道上可传输6~8套标准清晰度（码率4Mb/s对应40多万像素）电视节目或2套高清晰度（码率18Mb/s对应200多万像素）电视节目。具有图形质量好，可达到DVD的图象质量。传输节目的套数多（可上百套），而且还可像手机一样移动接收且无重影。同时有线数字电视信号的抗干扰能力也模拟电视信号强（源于信道编码），此外有线数字电视还具有模拟电视无法比拟的条件接收（可从技术手段上彻底解决收费与非法偷接信号的问题）和电子节目指南（EPG）等一系列优点。由于有线数字电视系统远比模拟电视系统复杂，其关键技术也比模拟电视好，主要体现：信源编/解码、信道编/解码、传输复用、64QAM正交幅度调制、条件接收（CA）系统、中间件技术和大屏幕显示技术等。我们知道模拟电视的三大技术指标是C/N、CTB和CSO，而有线数字电视系统的主要技术指标除了这3项之外还有：采样频率、量化比特率、数码率（数码率=采样频率*量化比特率）、误码率、相位抖动和调制误差率（MER）等。需要说明的是模拟电视与数字电视的载噪比（C/N）的定义不同：对模拟电视而言C/N的定义是图象载波电平的有效值与规定噪声带宽（5.75MHz）的噪声电平的均方根值之比。而数字电视的C/N的定义却是己调制信号的平均功率与规定噪声带宽（6.95MHz）内的噪声的平均功率之比。   （2）常用的数字调制方式 所谓数字调制是指用数字的基带信号对正弦载波信号的某些参数（幅度、频率和相位）进行控制，使之其随基带信号的变化而变化。数字调制有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）三种基础形式。当然也可由这三种基本形式组合成联合键控，例如mQAM调制就是幅度和相位的联合键控。此外，还有编码正交频分复用（COFDM），X进制残留边带调制（美国数字电视使用，其中8VSB相当于相当于64QAM，16VSB相当于相当于256QAM）等。数字调制与模拟调制从本质上讲没有什么区别，只不过模拟调制（以调幅为例）对载波的调制是连续的（信号本身就是连续的），同时在收端对载波信号的调制参量的幅度也是连续地估值。而数字调制则对载波的调制不是连续地估计。而数字调制则对载波的调制不是连续的，仅是若干个离散的值,在收端只对载波信号的离散调制参量的幅度进行检测。   衡量数据信号的载波调制有两个重要的指标,一是频带利用率(调制效率,单位频带内所能传输的比特数)；二是功率利用率(在满足误码率的条件下所需功率越小,功率利用率越高)。我们知道数字通信系统的研究的目标是在最小的信道带宽内,以最低的差错率和最低的信号功率来传输最大的数据量。由于图象信号压缩编码后的码率仍是4M/s(标清)，为了在有限的带宽内传输更多的消息量，通常既要求调制效率较高，同时也要求功率利用率较高，而mQAM因其是抑制了载波的调制，具有较高的功率利用率,刚好满足这一点。因此，基于DVB-C有线数字电视采用mQAM调制方式，64QAM b/s是高效的二维调制，理论上调制效率可达6b/s，但考虑滚降和信道编码后实际调制效率为4.75b/s。 （3） 64QAM调制     我们知道单独使用幅度或相位携带信息时，不能充分利用信号平面，这可从星座图上直观地看到，对mASM调制而言，星座点分布在一条轴线上，mPSM调制的星座点分布在圆周上，同时伴随着m的增大其星座点的距离也跟着减小，造成抗干扰能力的下降。为解决这一问题mQAM调制应运而生，它是一种二维调制，同时具备较高的调制效率和较好的功率利用率。mQAM调制可充分利用信号平面，星座点的分布呈块状。 mQAM调制既可以用无线信道，也可以用有线信道。由于有线数字信道以HFC网络为传输媒介，信道的条件较好，m的数值可选的稍大一些。一般而言m的数值选择要兼顾调制效率和信道条件这两方面因素，故基于DVB-C的有线数字电视选用64QAM调制。 64QAM调制是基于DVB-C的有线数字电视的核心技术，所谓QAM是用两个独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制。在mQAM中m叫状态数，通常取值为16、32、64、128和256，状态越低（意味着星座点之间的空间距离远）抗干扰能力强，但调制效率较低（携带的消息量少），反之状态数越大（意味着星座点之间的空间距离近）抗干扰能力弱，但调制效率较高（携带的消息量大，同时要求信道质量也越高，即要求优质的光缆电缆和各种有源无源器件直至优质的施工质量）。有线数字电视DVB-C标准中规定使用的是64QAM，需要特别注意的是64QAM的名称虽为正交幅度调制，但实际上却是所谓的振幅-相位联合键控，这是一个有线数字电视中非常重要的概念，正因为QAM相位调制（依靠不同的相位携带不同的消息），才导致了有线数字电视对HFC传输网络质量的要求高于模拟电视。64QAM中的64个状态（星座点）上的每个星座点的解调要靠幅度和相位共同决定，64QAM中采用的是8进制（或8电平，提高效率），每个星座点由6比特（6位二进制组成，从000000~111111），所有的信息（视频码流、音频码流、和辅助数据码流）都在每一个星座点中的6比特中。 （3.1）64QAM调制的原理 所谓mQAM是用两个独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带载波。设ml(t)和mQ(t)是两个独立的基带信号，cosωct和sinωct是相互正交的载波，则发送端形成的正交振幅调制信号为：     e0(t)=mI(t) cosωct mQ(t) sinωct 其中：cosωct为同相信号或I信号，sinωct是正交信号或Q信号。以64QAM为例，经2~8电平转换后可得到-1、-3、-5、-7、 1、 3、 5和 7共8个电平，则调制器I（正交）输出的8个信号为 7sinωct、 5sinωct、 3sinωct、 1sinωct、-1sinωct、-3sinωct、-5sinωct、-7sinωct；调制器Ⅱ（同相）输出的8个信号为： 7cosωct、 5cosωct、 3cosωct、 1cosωct、-1cosωct、-3cosωct、-5cosωct和-7cosωct。两路己调信号相加共有64个不同的组合，这样便形成64QAM的星座图。图Ⅰ为mQAM调制原理示意图。 由64QAM调制原理知其调制流程如下： （1）                                  输入多路复用的TS（系统复用器完成，一般而言一台复用器对应一台64QAM调制器），首先进行串并变换，即将一路串行码流变成二路并行码流，速率减半，码流为二进制； （2）                                  扰码频谱扩散（扰码是为了避免DVB-C数据帧结构中的长连“1”或长连“0”的出现，以便在接收端恢复时钟信号。MPEG-2传输复用包经过扰码处理后，其“1”或“0”在时间上变得均匀分布，此外扰码频谱扩散还能保证星座图中各点的能量密度一致）； （3）                                  信道编码（外码，码型为RS，纠错FEC，为对付突发干扰引入外交织，内交织在188字节中进行，外交织包含RS编码在204字节中进行）； （4）                                  字节映射成符号，即完成电平变换或称为进制变换（2电平变为8电平或2进制变为8进制，首先进行比特到符号的转换，如64QAM是将8比特数据转换成6比特为一组的符号）； （5）                                  Nyquist滤波信号成型（即基带成形，在64QAM调制之前对I、Q信号进行升余弦平方根滚降滤波）； （6）                                  多电平正交幅度调制64QAM产生中频信号，先由振荡器产生同相的载波，然后经移相90度后产生正交的载波，同时调制完成后将抑制载波，因为载波不携带任何信号； （7）                                  并串变换，既将二路并行码流变成一路串行码流，速率增加一倍，码流已不是二进制，而是变为8进制的符号； （8）                                  上变频形成RF信号输出。    这里的幅移键控本质上是一个乘法器，它将数据脉冲信号与正弦载波信号相乘，输出为已调信号。换言之，幅移键控即数字脉冲为1时，对应已调波有输出1信号，反之当幅移键控的数字脉冲为0时，对应已调波信号输出0信号。可见幅移键控实际上是将基带信号的频谱在频率轴上进行搬移。    64QAM调制器共有44种不同的相位，64种不同幅度，星座图中64个状态（000000~111111）中每一个状态的幅度和相位都是一一对应的关系，但由于存在着一些相位相同的星座点，这些点的判决由不同幅度和相同的相位共同决定，其他判决点由不同幅度和不同相位共同决定。     盲均衡（时域均衡）即指不需要训练信号，仅利用接收信号本身的先验信息便可均衡信道特性，使均衡器的输出信号尽量接近发送信号。 mQAM调制器的振荡器有传统的模拟振荡器和现代的数字振荡器之分，进口mQAM调制器一般为数字振荡器，其性能远优于模拟振荡器。基于数字振荡器的mQAM具有完美的正交调制、没有幅度不平衡、载波完全抑制和非线性失真等优点。 mQAM在调制时产生两个边带信号和一个载波分量，但载波分量不携带任何信息，不能有效的利用功率，因此在调制的输出信号中将载波抑制掉。在机顶盒的解调中采用相干解调，相干解调的关键技术是相干信号的提取，即载波的提取。相干载波需从抑制载波的已调信号本身中恢复出参考载波，通常采取非线性处理和滤波提取。经过非线性处理可以让不含载频的信号产生载频，然后再滤波提取，一般情况下，载波提取和解调是在同一个环内同时完成的，主要有平方环和考斯塔斯环（Costas）两种。然后机顶盒中恢复出的载波要与64QAM调制器产生的载波同频同相，这叫载波同步。此外数字系统中还有位同步（码元同步或比特同步）、帧同步和网同步等。 （3.2）64QAM调制的主要技术指标 64QAM调制器是数字调制器，其主要技术指标也较模拟的中频调制器多，mQAM调制器规定数字频道的载频安排在每个物理频道8MHz的中央位置，各频道的频率范围与模拟电视一致，也分捷变频和固定频道两种形式。下面以科学亚特兰大SA公司的主流品种QUASAR MKII（1U高度标准19英寸安装尺寸）mQAM调制器为例简介其主要技术指标和含义。 （1）                                       接口指标  接头：BNC，75Ω              ASI输入（标准配置）  类型：异步串行接口  包格式：自动检测：188/204包  码率：1~215Mb/s（最小1 Mb/s净荷） （2）                                       RF输出 接头：F头，BNC或75Ω，50/70Ω 频率：50～870MHz  带宽：1~8MHz可选  电平；50~60dBmV  回波损耗：≥15dB  BDR：≥9×10-9  SNR：≥50dB  RF测试口电平：-20 dB （3）                                       信号指标  信道编码；纠错方式FEC、RS编码和外交织  交织深度：I=12  MER（均衡后）≥40 dB（射频） 包格式：自动检测：188/204字节包  QAM星座：16、32、64、128、256QAM  支持的输入码率：高达215 Mb/s  符号率：1~7Mbaud  PID过滤功能：可选 （4）                                       网络接口  接口类型：RJ45  接口速率：10Base-T  支持协议：HTTP、SNMP （5）                                       选件     DS-3电信输入接口     64QAM调制器中最重要的一个技术指标是调制误差率（MER）。调制误差率国标的定义是理想矢量的幅度的平方与误差矢量幅度平方之比。显然调制误差率与反射损耗一样越大越好，国标规定64QAM的MER要大于32dB，256QAM的MER要大于30dB，图2为调制误差率示意图。         图2    调制误差率MER示意图 64QAM调制器还有一个信道指标有效载荷，数值为38Mb/s（不含RS编码），通常节目只能用到36Mb/s，还要留一部分码流传输EPG等辅助数据。它的含义是8MHz带宽内传输的码流不能大于此值（比如传10多套标清或3套高清电视节目），否则就会发生码流溢出的现象，从而导致马赛克或黑屏出现，就像GE中发生拥塞会降低传输速率或丢包一样。依标清电视码率4Mb/s和高电视码率18Mb/s，一台64QAM调制器可传8套标清或2套高清电视节目（还要为辅助数据如EPG等留下部分码流）。 选件DS3输入接口（北美标准三次群速率为45Mb/s）的功能很有使用价值，因为当今的广电网络并不是一个孤立的网络，大都通过SDH联网。上接省干SDH网络，下连各县SDH网络，可以说起到承上启下的作用。因此，从省网下传的信号和下连各县的信号都是走DS3通道，有了这个输入接口则SDH网络来的信号可以直接进入mQAM调制器，非常方便。相反若没有这个接口则还要使用网络适配器进行信号格式转换，即不方便也不经济。 （3.3）  64QAM调制和HFC网络的关系 基于DVB-C的有线数字电视前端平台中的设备和HFC网络联系最紧密的莫过于64QAM调制器了，其它前端设备如MPEG—2编码器和系统复用器等与HFC网络关联度不大，不像64QAM调制器那样对HFC网络的影响是直接和显著的。因此，从这个意义上讲64QAM对HFC网络有着举足轻重的作用。这样因为64QAM除了完成正交幅度调制外，还要完成信道的编码等功能。因为在实际运用中解码器（机顶盒）处要求MER大于30 dB，调制误差率反映了整个系统中信号所有类型的损伤和劣化。因此，调制误差率可以看成接收信号的品质因数，即数字信号能被正确还原的概率。可以这样理解调制误差率几乎相当于信噪比（S/N）的技术指标。显然调制误差率（MER）越高越好，这一点由调制误差率的定义不难看出。国标64QAM的MER要求大于32dB，好的可以大于43 dB，高于国标10 dB。显然，调制误差率是64QAM调制器中最重要的一个技术指标，这一点就像HFC网络中射频放大器的非线性失真指标一样重要。调制误差率（MER）高意味着对HFC网络的质量要求可以较低，即容许放大器串联的级数可以稍多，容许网络中有一些反射、接触不良和同轴电缆的质量可以稍差一点等等。反之若调制误差率（MER）指标越低，意味着对HFC网络的质量要求较高，即容许放大器串联的级数少，同时对HFC网络中存在反射、接触不良和同轴电缆的质量等提出了更高的要求（实际情况表明，这一点往往是不容易达到的）。由此可见调制误差率（MER）也是区分QAM调制器档次高低的关键技术指标。

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