基于面向对方法建模方法
一种面向对象的飞行仿真动力学建模方法
作者: 苏成林[1] 刘春[1] 周亚辉[2]
作者机构: [1]沈阳航空工业学院,辽宁沈阳110136 [2]沈阳铁路机械学校,辽宁沈阳110036出版物刊名: 科技资讯
页码: 221-222页
主题词: 飞行模拟器 动力学模型 飞行仿真
摘要:大部分飞行模拟器动力学模型都是在已知飞机整机风动和试飞气动数据的情况下,通过对这些气动数据的插值来计算得到飞机的气动力和力矩,本文提出了一种基于飞机各部件的方法。
根据空气动力学原理计算出飞机各部件的气动力,然后再考虑整机的影响合成整机的气动力和力矩。
然后代入飞机全量运动方程,解出飞机实时的运动参数。
基于面向对象的模具零部件建模方法研究
类 、 弹簧 类 和 限 为 柱 类 。 以滑 块 类 为 例 进 行 类 的创 建 ,定
义 名 称 为 Sie 。 l r d
5结 束 语
相 对 传 统 的模 具 零 部 件 建 模 而 言 .面 向对 象 设 计 方 法 的 引入 ,通 过 对 滑 块 系 统 的 对 象 化 分 析 ,最 终 建 立 完 整 的 滑 块 系统 模 型 ,使 得 设 计 人 员 在 进 行 模 具 建 模 设 计 时 。可
l t3/ f a f/ 义 滑 块 斜 靠 面 角 度 o ;定
i ts rn n p i g
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S r g 0 一pig / 簧 p n sr ;/ i n 弹 Lmt0 _i i:/ ii l t / m 限位 柱
lS drSs m; l e_ yt i e
这 样 定 义 的 类 型 Sie S s m 包 含 了一 般 滑 块 设 计 的 l r yt d _ e
1/ 块 抽 出距 离 ,根 据 传 参 倒 扣 距 离 x 行 自 / 滑 进
动 换 算 ,结 果 以 浮 点 数 返 回
)
其 余 对 象 类 按 照类 似 方 法 建 立 ,并 且 要 把 32阐述 的 .
表 1 滑 块 数 据 关 系
关 联 包 含进 去 ,同 样 为 了 研 究 模 型 的 简 化 ,对 一 些 次要 的 因素 进 行 忽 略 ,但 这 并 不 影 响 模 型 的准 确 建 立 。
da tr / 义 弹 簧孔 直 径 imee; 定 /
/ 法 函数 / 方
Fl a lde Out Ln t o tS i eg h
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(ot ) { l f ax
面向对象的建模方法
面向对象的建模方法[摘要]评述面向对象的几种建模方法并作一比较,阐述统一建模语言的优越性,并对其组成、特征、建模过程进行描述。
[关键词]软件工程建模面向对象一、引言面向对象方法学也称为面向对象的开发方法,它属于软件工程的范畴。
面向对象方法学的出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式,使开发软件的方法与过程接近人类认识世界解决问题的方法与过程。
也就是说,面向对象方法是一种崭新的思维方法,它是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象的集合。
由于对象的独立封装,模块的可构造性、可扩充性、可重用性也大大加强,从而面向对象的软件工程能够胜任当今大规模复杂、易变软件系统开发应用的要求。
面向对象的软件工程要求首先对系统建立模型是对现实的简化,它提供了系统的蓝图。
一个好的模型只需抓住影响事物发展的主要矛盾,而忽略那些次要矛盾。
每个系统可以从不同方面用不同的模型来描述。
因而每个模型都是在语义上闭合的系统抽象。
通过建模可以按照实际情况对系统进行可视化模型详细地说明了系统结构或行为,指导我们构造系统模板二、面向对象建模方法建模是构造软件系统最基本的步骤,在软件工程学科中提供了多种多样的建模方法和高效的工具,其目的是为了在软件开发过程的早期就发现设计中可能隐含的缺陷和错误,对于今日的大型软件系统,采用一种合适的建模方法,建立一个良好的模型是成功的关键。
在市场上已有一些公司,如Ratio na1,Caye nne, Plat in um等开始提供商品化的建模工具,即通常所谓的CASE工具,使得建模过程实现了一定的自动化的标准化,并逐步走向实用,而这些工具的后面,便是具有不同特色的建模方法。
下面分析比较Booch,OMT,OOSE,UML等几种主要的面向对象的建模方法:(一)Booch 方法Booch方法是由Grady Booch提出的,是一种主要面向设计的方法,它通过二维图形来建立面向对象的分析和设计模型,强调设计过程的不断反复知道满足要求为止。
面向对象的虚拟组织集成建模方法_唐文忠
2010年9月第36卷第9期北京航空航天大学学报Journa l o f Be iji ng U nivers it y of A eronauti cs and A stronauti cs September 2010V o.l 36 N o 9收稿日期:2009-07-08基金项目:北京市教育委员会共建项目建设计划基金资助项目(J D100060630) 作者简介:唐文忠(1968-),男,河北涿鹿人,研究员,tangw enz h ong @buaa .面向对象的虚拟组织集成建模方法唐文忠 秦靖沂(北京航空航天大学计算机学院,北京100191)摘 要:提出了一种适应虚拟组织业务过程动态变化的虚拟组织集成建模方法(VO I M ,V irtualO rganization Integrated m odeli n g),该方法集标准化面向对象的建模语言(UML ,Un ifi e dM odeli n g Language)、功能建模集成化定义方法(I D EF0,I n tegrati o n D efi n ition for Func -ti o nM odeli n g)和事件驱动过程链(EPC ,Even-t driven Process Cha i n )为一体,以弥补单一方法的不足,适合复杂系统特别是虚拟组织的建模,其中:I D EF0对虚拟组织的功能建模,EPC 对功能视图进行细化,UM L 通过实体映射关系把虚拟组织模型的各个视图有机结合起来,有利于实现系统的模块化和模型的重用;同时对建模过程中UM L 到EPC 之间的转换方法进行了研究.最后对模型进行了形式化描述,从而使VO I M 具备严格定义的抽象语法和语义,为模型的验证和仿真提供了良好的基础.关 键 词:虚拟组织;标准化面向对象的建模语言;事件驱动过程链中图分类号:TP 315文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2010)09-1052-05Obj e c-t ori e nt ed method f or virt ua l organizati o n i n t egrat ed mode li n gTang W enzhong Q in Ji n gy i(S chool of Compu t er Science and T echnology ,B eiji ng Un i vers i ty ofA eronau tics and A stron auti cs ,Beiji ng 100191,Ch i na)Abstr act :These i n tegrated mode li n g m ethods na m ed v irtua l organ izati o n integrated m odeli n g (VO I M )w ere discussed ,w hich can be used for ag il e v irt u al o r gan izations process dyna m ic opti m ization .These m ethods w ere i n tegrated by un ified m odeli n g language(UM L),the m et h odolog ies of integ ration definition for functionm ode ling(I DEF0)and even-t driven process cha i n (EPC).The co m b i n ation of these m ethods m eans that the w eaknesses o f each can be counteracted by the strengths o f others .These m ethods were proved to be very good m eans of m odeli n g and opti m ization i n co m plex syste m s ,espec ially i n v irt u al or ganization ,in w hich I DEF0m ode ling the f u ncti o n v ie w o f v irt u al organ izati o n ,EPC refi n i n g the functi o n v ie w ,andUML co m b i n i n g the va -rious v i e w s of the v irtua l organization through the entitiesm apping relationsh i p .It is conduc i v e to ach i e v i n g the syste m s m odularity and the reusab ility of t h e m ode.l The translati o n fro m UML to EPC w as discussed .F i n a-l l y ,them ode lsw ere described for m a ll y ,consequently m ade the syntax and se m antics ofVOI M defi n ed strictly ,and prov ided a good foundati o n for va li d ation and si m ulation .Key wor ds :v irtua l organ izati o n ;UML(unified m ode li n g language);EPC (even-t dri v en process cha i n )虚拟组织(v irt u al organ izati o n)作为一种先进的企业组织形式,是企业应对快速多变的市场的重要手段和方法.虚拟组织具有动态性、敏捷性及自相似性等不同于一般企业的特性,因此,虚拟组织的建立与运行尤其需要模型的指导.但以往关于虚拟组织的建模研究中存在以下不足:把虚拟组织作为简单巨系统来研究,使其简单化、机械化;模型中缺乏智能柔性的流程支持.对于一般企业,已经出现了多种建模方法,典型的是以多视图形式对企业进行建模,对企业的不同方面,可用不同的视图来进行描述[1].例如计算机集成制造开发体系结构(C I M -OSA,Co m -puter I ntegrated M anufacturi n g Open Syste m Arch-i tecture)[2]和集成信息系统体系结构(AR IS,A r-ch itecture of Integ rated I nfor m ation Syste m s)[3]分别使用了功能视图、资源视图、信息视图、组织视图、过程/控制视图和决策视图等进行建模.虚拟组织更为复杂,为使模型清晰,利用多视图进行建模是一种比较好的途径.但以上研究主要集中在企业内部不同模型之间的数据集成,其建模的目的过于注重各种模型输入和输出之间的连接,较少真正做到各模型之间和模型内部实体关系之间的一体化集成,不适合虚拟组织的建模和分析.针对上述问题,本文提出一种虚拟组织的集成建模方法.1 多模型集成的虚拟组织模型本文提出的适用于虚拟组织集成建模方法(VO I M,V irtua l Organ izati o n I n tegrated m ode ling),将标准化面向对象的建模语言(UM L,Un ified M odeli n g Language)、事件驱动过程链(EPC,E-ven-t driven Process Chain)和功能建模集成化定义方法(I D EF0,Integ ration Defi n ition for Function m ode ling)有机结合起来,更适合虚拟组织的建模和分析.I DEF0对虚拟组织的功能建模,EPC对功能视图进行细化,利用UM L具有面向对象方法的封装和继承特点,通过实体映射关系把虚拟组织模型的各个视图(组织模型、资源模型、功能模型、过程模型)有机结合起来,有利于实现系统的模块化和模型的重用,最后对模型进行了形式化描述,使其具备严格定义的抽象语法和语义,对模型的验证和仿真提供了良好的基础.VO I M的各种模型中,组织模型、资源模型和功能模型是3个基本模型,其中:组织模型描述了各个组织成员的属性、权限、约束、职责及其相互关系;资源模型描述了虚拟组织环境中资源的管理和组织;功能模型描述了该虚拟组织所实现的能力范围.此外,还有基于3个基本模型提出的扩展模型:过程模型.通过对功能进行分解,建立功能模型;再根据实际应用的要求定义功能的具体实现策略形成过程模型.这4个模型的有效集成可以明确的描述虚拟组织的能力范围,见图1. 1.1 虚拟组织的组织模型1.1.1 组织模型表示虚拟组织的动态性和敏捷性要求组织模型可随业务过程动态改变和快速构建,而组织成员又具有可动态加入、退出和权限变化等机制,对应的虚拟组织模式是可嵌套的,即每个小的虚拟组织可以看成是整个虚拟组织的一个成员,多个虚拟组织可以组成一个更大的虚拟组织.因此组织模型具有2方面特征: 具有层次特征的组织结构; 组织成员是企业活动的执行者,具有一定的行为特征.根据这两方面特征,本文从一般类中派生出3个子类:层次类、成员类和行为类,分别适应虚拟组织的动态性和自相似性,如图2所示.图1 模型结构图图2 组织模型的元模型1)层次类:代表虚拟组织中具有层次性的对象,又派生为组织单元和职位.组织单元是一个动态的概念,既可以是企业参与虚拟组织的基本单元工作组,也可以由多个工作组组成跨组织的虚拟组.职位代表组织成员在管理上的等级关系,一个组织单元包含多个职位.2)执行类:代表企业中执行企业活动的对象,它包括成员和角色2个子类.成员指执行企业活动的具体成员,角色指具有某个技能集合的成员的总称,以技能为主要定义依据.3)行为类:指组织单元在虚拟组织中可实现的企业活动,组织的不同行为由不同角色执行. 1.1.2 组织模型的形式化定义定义1 组织的行为定义[4].组织的行为定义为一个三元组Bhr=(B I D,1053第9期 唐文忠等:面向对象的虚拟组织集成建模方法A ttr ,Bop),其中:1)B I D 是虚拟组织中行为的唯一标识;2)A ttr 表示行为的属性集合;3)Bop 表示在行为属性汇总时对属性相应的操作集合.定义2 组织结构的定义.虚拟组织可定义为一个四元组VO =(O I D ,OUL ,Bhr L ,M ap),其中:1)O I D 是组织的唯一标识;2)OUL 是组织单元的集合,OS 是所有组织单元的集合,即OS= OUL;3)Bhr L 是组织行为的集合,定义为二元组(VB I D ,VB V alue)的集合,其中VB I D 是组织中的行为标识,即:VB I D {vb i d |vb i d =Bhr .B I D },VB V alue {a 1=vbvalue 1,a 2=vbvalue 2, ,a n =vbva l u e n }是行为的各种属性值,a k (1<k <n )是属性名称,vbva l u e k (1<k <n )是组织中所有组织单元所具备的行为属性值按照行为属性汇总时相应的操作所得到的结果,即:vbva l u e k =f k (vbva-l ue 1k ,vbva l u e 2k , ,vbva l u e mk ),vbval u e ik (1<i <m )是具有该行为的组织单元所对应的第k 个属性值,m 为虚拟组织中具有该行为的组织单元总数,f k 是行为VB I D 的第k 个属性汇总时所对应的操作函数;4)M ap 是组织单元与组织行为的映射集合,定义为二元组(VB I D ,OU I D )的集合,其中VB I D 是组织中的行为标识,即:VB I D {vbid |vb i d =Bhr .B I D },OU I D 是组织单元的标识,即:OU I D OS .1.2 虚拟组织的资源模型1.2.1 资源模型表示资源模型旨在对虚拟组织中的各类资源进行有效地描述、组织和管理.整个虚拟组织的所有资源可构成一棵完整的资源分类树,根节点是虚拟组织资源,中间节点是组合资源,叶子节点是原子资源.资源组合为根据具体的活动类型和资源的当前状态形成的完成任务的单元,虚拟组织的动态性使得这种组合是动态的、临时的,甚至是不确定的,这就形成了 虚拟资源 .综上所述,本文从一般类中派生出以下3个子类用以描述虚拟组织资源模型,如图3所示.1)资源类型:根据资源的功能和使用特征构成资源的一种静态描述模型.2)资源组合:为执行某一任务动态组建的资源组合,可以在流程建模时为业务活动分配执行资源时动态形成.3)资源实体:资源实体是资源建模中的核心对象,指虚拟组织中具体的资源,描述资源的具体属性.图3 资源模型的元模型1.2.2 资源模型的形式化定义定义3 资源类型的定义.原子资源的资源类型RType 是一个三元组,RType=(RT I D ,RA ttr ,ROP),其中:1)RT I D 是资源类型在虚拟组织中的唯一标识;2)RA ttr 是这种资源类型的属性集合;3)ROP 是这类资源属性在资源汇总时的相应的操作集合.资源类型的集合RS 是所有资源类型的集合,即RS= RType .定义4 资源组合的定义.资源组合RSet 是二元组(RType ,RSV alue )的集合,其中:1)RType 是资源类型,即:RType RS;2)RSVa l u e {a 1=rsvalue 1,a 2=rsval u e 2, ,a n =rsvalue n }是资源的各种属性值,a k (1<k <n )是资源的属性名称,rsvalue k (1<k <n )是组织中所有这个类型的资源按照资源属性汇总时相应的操作所得到的结果,即:rsvalue k =f k (rsva-l ue 1k ,rsvalue 2k , ,rsva l u e mk ),rsva l u e ik (1<i <m )为所有这类资源所对应的第k 个属性值,m 为虚拟组织中该资源的总数,f k 为该资源第k 个属性汇总时相应的操作函数.定义5 资源模型的定义.一个资源可以定义为一个二元组Resource=(RM I D,RM Set),其中:1)RM I D 是资源在虚拟组织中的唯一I D ;2)RM Set 是组成该资源的资源组合,RM Se t 为空表示该资源是原子资源,反之则表示该资源是组合资源.1054北京航空航天大学学报 2010年1.3 虚拟组织的功能模型1.3.1 功能模型表示虚拟组织的功能模型描述组织可实现的目标,是一个自顶向下逐层分解的树状结构.其中,最上层表示组织的全部功能,然后依次向下不断进行分解和细化,一直到组织的基本功能.与虚拟组织动态性、敏捷性和自相似性相对应,本文借鉴简化的I D EF0功能模型图的形式来表示基本功能,如图4所示.与方框相连的有3个箭头,分别表示输入资源、输出资源和功能的限制条件.输入资源表示虚拟组织在实现这项功能时需提供的输入资源,输出资源表示该功能完成后的输出,它或者是下一个功能的输入资源,或者是虚拟组织的最终产品,功能的限制条件指的是该功能所能实现的能力范围.图4 功能描述方法1.3.2 功能模型的形式化定义定义6 功能模型的定义[4].功能是一个五元组,Function =(FI D,F I n ,FOu,t FC ,FSet),其中:1)FI D 是功能在虚拟组织中的唯一标识;2)FI n 是完成该功能所提供输入资源的集合;3)FOut 是该功能完成后的输出集合;4)FC 是该功能的限制条件集合;5)FSet 是该功能所有子功能的集合,如果该功能是基本功能,则FSe t 为空.2 虚拟组织的过程模型功能模型只能描述功能及其之间的联系,不能描述实现功能的行为,虚拟组织的过程模型是建立在功能模型、组织模型和资源模型基础上,通过一定逻辑关系将实现功能的子过程或活动联系起来以描述组织工作流程的模型,它是面向虚拟组织业务过程的模型,在VO I M 中处于更高的层次.由于虚拟组织的业务过程具有嵌套性、动态性、并行性等特征,要求虚拟组织的内部结构和流程都能够随着动态的环境做出相应的调整和变化,这就需要有智能柔性的过程模型的支持.2.1 过程模型表示过程模型是对虚拟组织业务流程进行描述的模型.它通过对组织模型和资源模型的调用实现虚拟组织的功能,每个功能通过分解或组合都能与特定的过程对应,过程之间通过产生或捕获事件进行交互.因此,过程模型元模型的构成基础是过程、功能、资源、组织和规则,其中功能、资源、组织分别对应为上文定义的功能模型、资源模型和组织模型.本文从一般类中派生出以下4个子类用以描述虚拟组织的过程模型及其与功能模型、组织模型、资源模型之间的关系,如图5所示.1)过程类:业务流程中所执行的活动按一定逻辑关系所组成的序列,描述了业务中的操作如何完成,无法进一步分解的过程即为活动,过程受规则的支配.2)状态类:过程实例可能拥有各种不同状态,状态集合PState={W a iting ,Running ,Suspen -di n g ,Aborted ,Finished },分别表示等待、执行、挂起、异常和执行完成状态.3)事件类:启动活动或控制哪个活动将得以执行的触发器,描绘了某个特定瞬间业务发生的变化.4)规则类:组成复合过程的子过程之间通过各种依赖联系建立关联,构成了组织的业务规则,规则决定业务如何运作,可进一步细化为派生规则、约束规则和存在规则[5].图5 过程模型的元模型2.2 EPC 与UML 的转换EPC [6]目前已成为一种应用比较广泛,可用来描述事件和业务过程的传统方法.与商业流程执行语言(BPEL4W S ,Busi n ess Process ExecutionLanguage forW eb Ser v ices)相比,EPC 具有丰富的表达能力,兼顾了模型描述能力强与模型易读性这2个方面,是图形化的业务过程描述模型,另1055第9期 唐文忠等:面向对象的虚拟组织集成建模方法外,EPC 模型相当于Petri 网的一个子集,可方便的利用Petri 网对EPC 进行形式化定义.本文通过将EPC 与UML 相结合,进一步提高建模的质量和效率,更好的支持虚拟组织业务过程需求的复杂性.图6给出了一个简化的EPC 元模型:过程的状态发生改变时即产生业务事件;功能通常是一个活动或一项任务,由组织单元中负责此功能的人来完成;控制流指连接功能与事件的有向弧,用以表示过程的控制逻辑;逻辑操作符用来实现控制流的分支与汇合;信息对象完成功能时所需的数据信息,既可作为功能的输入,也可是功能输出的结果;组织单元指负责执行功能单元的组织.图6 EPC 元模型本文给出UML 模型图向EPC 转换时应遵循的规则如下[7]:活动图:UML 活动图中的泳道指活动的执行者和发出者,可直接转换成EPC 中的组织单元;UM L 活动图中的活动即一个活动或一个任务,映射成EPC 的功能;UML 活动图的类和对象代表一个输入或输出的信息实体,映射成EPC 的信息对象;UML 活动图中的交接映射成EPC 的控制流,代表信息流动的方向;UML 活动图中的决策点或同步映射成EPC 中的逻辑操作符,代表逻辑判断;最后加入开始和结束结点,完成转换.类图和对象图:将类或对象映射成EPC 的信息对象,类描述没有特性(identity )的业务对象,对象描述有特性的业务对象;映射的过程中不仅要保持两者的一致性,还应补充每个类的属性及操作,并识别相互的关系(关联、泛化、依赖、聚合和实现等).状态图:将UM L 状态图中状态转换为EPC 中信息对象,并将改变这些信息对象的功能映射成事件.交互图:交互图(顺序图和协同图)表现模型元素之间的交互,共同完成某个任务或活动.而流程最直观的模型就是活动或任务序列,按照顺序完成以到达某个目标,用交互图无法完全地表示出流程模型中的全部活动及其关系,只能对其中的某个活动详细描述.因此直接将UML 交互图转换成EPC 模型是很难实现的,但可以对EPC 中的某个功能进行细化和扩展.2.3 过程模型的形式化定义定义7 事件驱动过程链的定义.事件驱动过程链是一个五元组(E,B,C,T,A ),其中:1)E 是一个有限的事件集合;2)B 是一个有限的活动集合;3)C 是一个有限的逻辑连接集合;4)T C {AND,XOR,OR }将每一个连接符映射为一种连接类型;5)A (E B ) (B E ) (E C ) (C E ) (B C ) (C B ) (C C )是弧的集合.定义8 业务规则的定义.业务规则是一个三元组Ru le=(RU I D ,RUS -rc ,RUType),其中:1)RU I D 是业务规则在虚拟组织中的唯一标识;2)RUSrc 是该规则的依赖源,即该规则所规范的过程或活动;3)PUType 是该规则的类型,P UType={D e -rive ,Constra i n ,Ex ist},D er i v e 表示派生规则,Con -stra i n 表示约束规则,Ex ist 表示存在规则.定义9 过程模型的定义.过程Pr ocess 是一个六元组,Pr ocess=(PI D ,PFI D ,PEPC ,PS tate ,PSe,t PRu le),其中:1)PI D 是过程在虚拟组织中的唯一标识;2)PFI D 是该过程所对应功能的标识;3)PEPC 是该过程对应的事件驱动过程链;4)PState 是该过程实例的当前状态,PState={W aiti n g ,Runn i n g ,Suspend i n g ,Aborted ,Fin -ished};5)PSet 是该过程所有子流程的集合,如果该过程是原子流程,则PSet 为空;6)PRu le 是该过程的业务规则集合,即PRule Rule .3 结束语虚拟组织是一种动态的组织模式,如何准确而全面的描述虚拟组织以指导和支持虚拟企业运作是一个重要问题.本文的研究即针对这一问题进行了有益的探索,在理论和实践中迈出了有意义的一步.(下转第1061页)1056北京航空航天大学学报 2010年备件:如襟翼操纵开关等会尽量多的储备;对于单价较高、故障率比较高但总的安装数量不同的备件,如主机轮轮毂、后继电器盒等则会按照优化准则适当的储备;对于单价较高、故障率比较低的备件则会尽量少的储备,如处理器等.当然,这些都是从系统层次综合考虑得出的结论,单从产品层次很难得出类似的方案.4 结 论从优化方案和原有方案对比可以发现,原有方案只是根据备件的计划保障概率计算各备件的需求量,没有综合考虑备件数量对系统效能的贡献和影响,割裂了单个备件费用和总费用支出的关系,使得原有方案和优化方案相比,在相同的费用条件下飞机的使用可用度比优化方案低;而在相同的使用可用度条件下飞机的备件费用又比优化方案高.这2种结果对于航空公司来说是很难接受的.优化方案对于航空公司节约投资、提高飞机出勤率都有很大帮助.由于目前还没有足够的民机使用数据来验证优化方案的有效性,因而现在还不能对优化方案的实效做出判断,一旦有了足够多的数据,可从以下方面进行衡量方案优化方法的有效性:备件费用、出勤率、备件短缺风险、备件延期交货量等,这些都是航空公司最为关注的关键性指标,对于验证优化方案的有效性和合理性非常具有说服力.参考文献(References)[1]Ab ell J B,Lengel J E,S lay F M.T o w ard i m p roved i n i ti al prov-isi on i ng strateg i es:t h e F-16case[R].ADA115824,1982[2]M ills M G.I n iti al provision i ng w i th the Dyna-M etric i nventorym odel[R].ADA161449,1985[3]Yang S C,Du Z W.C riticalit y eval u ati on for s pare parts i n itialprov i s i on i ng[C]//Reli ab ili ty and M ai n t a i nab ilit y Symposi um.Annu al Reliab ilit y and M ai n tai nab ility Sympos i u m,2004Pro-ceedings(International R eli ab ility Physics Sympos i u m Proceed-i ngs).Darers,USA:I EEEE,2004:507-513[4]Sh erb rook e C C.Op ti m al i nventory m odelli ng of s yste m s:m u lt-iE chel 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软考架构师论文-论软件系统建模方法及其应用
摘要:2018年下半年,本人有幸参加了某汽车玻璃生产厂商的“产品质量追溯与条码管理系统”的开发建设工作。
该系统基于三层B/S架构,是以条码管理为基础、涵盖原材料采购、生产物料准备、生产制造执行、仓储管理、成品调拨销售为一体的综合性管理系统。
在该系统的建设中,本人作为系统架构负责人,主要负责需求分析与架构主体设计等工作。
本文以该系统的构建开发过程为例,首先探讨在软件系统开发中常用的建模方法有哪几类以及每种方法的特点和适用范围。
然后着重探讨在该项目的建设过程中,我们是如何采用面向对象的建模方法,通过UML中的用例图、和状态图和活动图(泳道图)进行系统建模的。
由于构建了良好的模型,该系统成功地在客户要求的时间内,以较高的质量完成了建设任务。
正文:在汽车工业快速发展的今天,越来越多的汽车零部件生产企业意识到,实现产品可追溯是提高自身产品质量的有效保证。
随着汽车召回制度的颁布,快速召回有缺陷的产品并根据缺陷产品的条码标识追溯到产品的型号、批次、原材料信息甚至生产工序、生产人员、生产时间、生产设备等信息,可以为查找问题根源,快速解决产品缺陷带来极大便利。
2018年下半年,我公司受当地某汽车玻璃生产厂商的委托,开发“产品质量追溯与条码管理系统”。
该系统采用三层B/S架构,是基于条码管理的,涵盖该厂商整个生产过程的综合性管理系统。
该系统需要覆盖该厂商分布在全国各地的三家生产基地和十多家供货仓库。
客户希望通过该系统的建设达到如下几个目标:一是根据条码技术和生产数据的实时采集与记录,实现产品的可追溯属性;二是通过在生产过程中对条码的扫描核对,实现对生产过程的规范化控制,如批次控制、先进先出控制等;三是基于条码技术,实现物料防混,避免生产、发货过程中出现物料不一致的情况;四是通过对系统中累积数据的分析,制定更有效的经营决策。
作为该系统的架构负责人,本人主要负责需求分析与架构主体设计等工作。
在客户沟通需求的同时,我们也在考虑应该使用那种方式进行系统的建模工作。
软件工程课本讲解面向对象的OMT方法
化旳动态模型 + 细化旳功能模型。
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第11章 面向对象的OMT方法
对象模型化技术OMT 对象模型化技术把分析时搜集旳信息构造在三类
模型中,即对象模型、功能模型和动态模型。
这个模型化旳过程是一种迭代过程。
17
第11章 面向对象的OMT方法
图11.4 三元关联 29
第11章 面向对象的OMT方法
角色为关联旳端点,阐明类在关联中旳作用和角 色。不同类旳关联角色可有可无,同类旳关联角色不 能省。角色旳表达如图11.5所示。
教师
讲授
课程
主讲
内容
图11.5 关联旳角色旳表达
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第11章 面向对象的OMT方法
2) 受限关联
受限关联由两个类及一种限定词构成,限定词是 一种特定旳属性,用来有效地降低关联旳重数,限定 词在关联旳终端对象集中阐明。
技术之上旳,OMT措施旳基础是开发系统旳3个模型,再 细化这3种模型,并优化以构成设计。对象模型由系统中 旳对象及其关系构成,动态模型描述系统中对象对事件旳响应及对 象间旳相互作用,功能模型则拟定对象值上旳多种变换及变换上旳
约束。
6
第11章 面向对象的OMT方法
11.1.2 系统分析
分析旳目旳是拟定一种系统“干什么”旳模型,该模型经过 使用对象、关联、动态控制流和功能变换等来描述。分析过程是 一种不断获取需求及不断与顾客磋商旳过程。
8
第11章 面向对象的OMT方法
3. 构造动态模型
构造动态模型旳环节如下: (1) 准备经典交互序列旳脚本。 (2) 拟定对象间旳事件并为各脚本安排事件跟踪。 (3) 准备系统旳事件流图。 (4) 开发具有主要动态行为旳各个类旳状态图。 (5) 检验状态图中共享事件旳一致性和完整性。 最终得到:动态模型 = 状态图 + 全局事件流图。
面向对象方法学
表示类的图
4.2 表示关系的符号
如前所述,类图由类及类与类之间的关系组成。定 义了类之后就可以定义类与类之间的各种关系了。 类与类之间通常有关联、泛化(继承)、依赖和细 化等4种关系。 1. 关联
关联表示两个类的对象之间存在某种语义上的联系。 例如,作家使用计算机,我们就认为在作家和计算 机之间存在某种语义连接,因此,在类图中应该在 作家类和计算机类之间建立关联关系。
(3) 实例(instance)
实例就是由某个特定的类所描述的一个具体的对 象。类是对具有相同属性和行为的一组相似的对象 的抽象,类在现实世界中并不能真正存在。实际上 类是建立对象时使用的“样板”,按照这个样板所 建立的一个个具体的对象,就是类的实际例子,通 常称为实例。当使用“对象”这个术语时,既可以 指一个具体的对象,也可以泛指一般的对象,但是, 当使用“实例”这个术语时,必然是指一个具体的 对象。
(1) 普通关联
普通关联是最常见的关联关系,只要在类与类之间 存在连接关系就可以用普通关联表示。普通关联的 图示符号是连接两个类之间的直线。通常,关联是 双向的,可在一个方向上为关联起一个名字,在另 一个方向上起另一个名字(也可不起名字)。为避 免混淆,在名字前面(或后面)加一个表示关联方 向的黑三角。
面向对象方法学的优点
1. 与人类习惯的思维方法一致 传统的程序设计技术是面向过程的设计方法,这
种方法以算法为核心,把数据和过程作为相互独立 的部分,数据代表问题空间中的客体,程序代码则 用于处理这些数据。
2. 稳定性好
传统的软件开发方法以算法为核心,开发过程基 于功能分析和功能分解。用传统方法所建立起来的 软件系统的结构紧密依赖于系统所要完成的功能, 当功能需求发生变化时将引起软件结构的整体修改。 事实上,用户需求变化大部分是针对功能的,因此, 这样的软件系统是不稳定的。
面向对象程序设计技术的教学方法研究
面向对象程序设计技术的教学方法研究面向对象程序设计(Object-oriented Programming,简称OOP)是一种程序设计范型,通过将问题分解为一系列对象的组合来解决问题。
OOP的设计思想和方法在现代软件开发中得到广泛应用,并成为许多编程语言的基础特性。
在教学中,如何有效地传授面向对象程序设计技术,培养学生的编程思维和实践能力,是一个值得研究的课题。
本文将从教学方法的设计、案例教学和项目实践等方面探讨面向对象程序设计技术的教学方法,旨在提供相关的研究方法和实践经验。
一、教学方法的设计1. 引导式教学面向对象程序设计属于高级编程技术,初学者可能会觉得难以理解和实践。
在教学中,可以采用引导式的教学方法,以学生为主体,通过引导和启发,让学生从具体的例子中理解和抽象出面向对象的思维方式。
在引导式教学中,教师可以从生活中的实际问题出发,引导学生逐步构建对象模型和类的关系,通过具体的案例和示例演示面向对象程序设计的基本概念和原则。
2. 项目驱动教学面向对象程序设计注重实践和应用,要求学生具备动手解决实际问题的能力。
因此,项目驱动教学是一种有效的教学方法。
通过给学生提供一个具有挑战性的项目,让学生在实践中巩固和应用所学的面向对象程序设计技术。
在项目驱动教学中,教师可以设计一系列阶段性任务,包括需求分析、设计、编码和测试等,让学生在每个阶段逐步实现项目目标。
通过项目实践,学生不仅可以巩固所学的面向对象程序设计技术,也可以提升问题解决能力和团队合作能力。
二、案例教学1. 选择适当的案例在面向对象程序设计的教学中,选择适当的案例是非常重要的。
案例应该具有一定的现实背景和学习价值,能够引发学生的兴趣和思考。
同时,案例的难度应该适度,可以从简单到复杂逐步增加。
例如,可以选择一些常见的应用场景,如图书管理系统、电子商务系统等作为案例,让学生通过开发这些系统来学习和实践面向对象程序设计技术。
2. 案例的分析和设计在案例教学中,教师需要引导学生进行案例的分析和设计。
蜗杆形成原理及面向对象的建模方法
的数学推导 , 进行蜗杆传动 的性能分析。并且 以便
蜗杆传动的数学推导及分析较复杂 , 对于新型蜗杆
收稿 日期 :0 ຫໍສະໝຸດ 3.5 20431 H UL, U N hn-h O iH A GCegxmg,I c - ,A n’ Y  ̄ f F N gm N u
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w n s e s bj e 山 Ojc. i t me o n aebe nes e ee p d t ol Md i r u eic 0 n w r et lhd e a s bet r n d t dadhv enitav v o e 脚 hm ud oe e h xi d l taos pc fl s f i
k o l g ae w 山 e ̄ r s s m f r l r e n w e e b s i x e t y t o / i d p e wG l d v Ie r s w r d ̄e ∞g n r cp e C C s wo d : o m r ; a g p i il ; AD v n
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第3 卷 第 2 4 期 2。 年 3 02 月
四 川 大 学 学 报 (工 程 科 学 版 )
J L A FSC U N N V R IY (N I E RN CK C DTO OI L0 IH A U IE ST E G N E IGS IN E E IIN) RN
蜗杆传动以二传动构件就能实现较大的传动 比 和传递较大 的动力 , 其特点是传动比范围大、 结构紧 凑、 传动平稳 、 噪音低、 并在一定程度上可 以实现 自 锁。 但其啮合理论 及生产加工 比较复杂, 且类型较 多, 刀具母线安装位置 的变化 或刀具母面形状 的变
介绍IDEF1x建模方法
介绍IDEF1x建模方法IDEF的含义是集成计算机辅助制造(Integrated Computer-AidedManufacturing,ICAM)DEFinition。
最初的IDEF方法是在美国空军ICAM项目建立的。
根据用途,可以把IDEF族方法分成两类:第一类IDEF方法的作用是沟通系统集成人员之间的信息交流。
主要有:IDEF0、IDEF1、IDEF3、IDEF5。
IDEF0通过对功能的分解、功能之间关系的分类(如按照输入、输出、控制和机制分类)来描述系统功能。
IDEF1用来描述企业运作过程中的重要信息。
IDEF3支持系统用户视图的结构化描述。
IDEF5用来采集事实和获取知识。
第二类IDEF方法的重点是系统开发过程中的设计部分。
目前有两种IDEF设计方法:IDEF1X和IDEF4。
IDEF1X可以辅助语义数据模型的设计。
IDEF4可以产生面向对象实现方法所需的高质量的设计产品。
IDEF1X是IDEF系列方法中IDEF1的扩展版本,是在E-R(实体联系)方法的原则基础上,增加了一些规则,使语义更为丰富的一种方法。
概念模型设计常用IDEF1X方法,它就是把实体-联系方法应用到语义数据模型中的一种语义模型化技术,用于建立系统信息模型。
IDEF1的最初形式是在P.P.S (Peter) Chen的实体联系模型化概念与P.P.(Ted) Codd的关系理论的基础上发展起来的。
IDEF1X是IDEF1的扩展版本,除在图形表达和模型化过程方面的改进外,还对语义进行了增强和丰富。
例如:分类联系 (Categorization Relationships)的引入。
IDEF1X是语义数据模型化技术,它具有以下的特性:(1) 支持概念模式的开发。
IDEF1X语法支持概念模式开发所必需的语义结构,完善的IDEF1X模型具有所期望的一致性、可扩展性和可变换性。
(2) IDEF1X是一种相关语言。
IDEF1X对于不同的语义概念都具有简明的一致结构。
面向对象软件工程的概念
面向对象软件工程的概念简介面向对象软件工程是一种软件开发方法论,它的设计和实现基于面向对象的编程语言和概念。
面向对象软件工程将软件系统分解为各个对象,并通过对象之间的通信和交互来实现系统的功能。
它强调模块化、可重用性、可维护性和灵活性,并提供了一系列的原则和方法来指导软件项目的开发。
面向对象的基本概念面向对象软件工程的核心是面向对象的编程范式,它包含以下基本概念:类(Class)类是面向对象编程的核心概念,它定义了对象的属性和方法。
一个类可以看作是一种模板或者蓝图,用来创建具有相同属性和方法的对象。
在面向对象软件工程中,类是构建复杂系统的基础。
对象(Object)对象是类的实例化结果,是具体的个体。
每个对象都有自己的状态和行为,可以对外提供一定的接口。
对象是面向对象编程的基本单位,系统中的所有功能都是通过对象之间的交互来实现的。
封装(Encapsulation)封装是面向对象编程的一种特性,它将数据和对数据的操作封装在一个类中,通过提供公共接口来访问和修改数据。
封装可以隐藏内部的实现细节,使得对象的使用更加简单和安全。
继承(Inheritance)继承是面向对象编程中的一种机制,它允许一个类直接从另一个类继承属性和方法。
通过继承,子类可以获得父类的所有属性和方法,并可以在此基础上进行扩展和修改。
继承是实现代码复用和模块化的重要手段。
多态(Polymorphism)多态是面向对象编程中的一个重要概念,它允许同一操作在不同对象上有不同的表现形式。
通过多态,可以编写更加灵活和可扩展的代码,并且可以根据具体的对象类型来选择不同的行为。
面向对象软件工程的重要原则面向对象软件工程还提供了一些重要的原则和规范,以指导软件项目的开发:单一职责原则(Single Responsibility Principle)单一职责原则要求一个类只有一个责任,即一个类应该只有一个引起它变化的原因。
这样可以使得类的设计更加简单和清晰,并且提高了代码的可读性和可维护性。
基于RUP的UML建模方法在管理系统开发中的应用
l引言
“ 件 工 程 ”提 出 以 来 ,软 件 工 程 的技 术 方 软 法 、 具 、 理 等 各 方 面 都 得 到 了 发 展 。而 面 向对 工 管
模、 配置建模 。
U ML主 要 有 以下 特 点 : 1 统 一标 准 。 )
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摘 要 本
程 中 , 用 基 于 R P的 U 应 U ML的 建 模 技 术 进 行 系统 建 模 的 方 法 , 构 建 了系统 的 用 户 需 并
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使用 U ML进 行 软 件 系 统 的 分 析 与 设 计 , 能
够 加 速 软 件 开 发 过 程 , 高 代 码 质 量 , 持 变 动 提 支
标准建模语言 U L定义了 9 M 种类囱,用于 的业务需求 ,M U L适用于各种大小规模的软件
建 立 系 统 模 型 : 图 、 象 图 、 ec s 类 对 us ae图 、 序 系统 项 目 , 促 进 软 件 复 用 。 顺 能
Ke o d ML R ;ma a e n f r t ns s e y w r s U ; UP n g me t no ma i y t m i o
Aut hors addr ' ess e z ouTea h l e, Zh g h Zh ng h c erCol eg en z ou, Hen 45 4 an 00 4
有 必 要 在 分 析 、 较 不 同 的 建 模 语 言 以及 总 结 面 比
面向对象的程序设计方法及其应用
面向对象的程序设计方法及其应用随着计算机技术的发展,面向对象的程序设计方法被广泛应用在软件开发领域中。
这种方法主要是通过对现实世界的建模,将程序中的数据和操作封装在一个类中,并通过类的继承、多态等特性实现代码的复用和扩展。
本文简要介绍面向对象的程序设计方法,并结合实际应用案例分析其优势和不足。
一、面向对象程序设计方法面向对象程序设计方法(Object-Oriented Programming,简称OOP)是一种将程序中的数据和操作封装在一起的编程方法。
在OOP中,数据和操作被组成一个类,类就像一个工厂,可以产生多个实例对象。
每个实例对象都有自己的属性和方法,实例对象可以通过调用类的方法来完成对属性的操作。
同时,在OOP中,可以通过继承、多态等特性实现代码的复用和扩展。
在面向对象的程序设计中,最基本的是类的定义。
类的定义分为属性和方法两个部分,其中属性定义了类的成员变量,每个成员变量有一个类型和一个变量名。
方法定义了类的成员函数,成员函数包括构造函数、析构函数和其他成员函数。
构造函数是类的初始化函数,析构函数是对象销毁时调用的函数,其他成员函数就是实现类功能的函数。
类的定义完成后,通过创建实例对象来使用类的属性和方法。
继承是OOP的另一个重要特性。
继承是指从已有的类派生出新的类,新的类继承了原有类的所有特性,还可以添加自己的特性。
在继承关系中,已有类被称为父类或基类,新派生的类被称为子类或派生类。
子类可以直接使用父类的属性和方法,也可以重写父类的方法,实现自己的功能。
多态是OOP的另一种特性,它关注的是对象的行为。
多态是指同样的消息会被不同的对象以不同的方式响应。
多态常见的实现方式是虚函数和抽象类。
虚函数指的是在基类中定义虚函数,在派生类中进行重载,编译器在运行时根据实际对象类型来调用正确的函数。
抽象类是指只定义接口而不实现具体功能的类,派生类必须实现其接口。
通过多态,可以更好地实现代码的复用和扩展。
面向对象的建模技术
面向对象的建模技术(OMT)以前,我们在用Fortran 、C 语言进行编程时实际上使用了一种叫做面向过程的程序设计方法,也就是所说的结构化方法。
这种方法强调对系统功能进行抽象,系统功能的实现是通过对若干个模块的调用来完成的。
历史已经证明这种方法在降低软件开发成本、提高软件生产率方面是一次失败的尝试。
为什么呢?客观世界是一个对象的世界,人类对客观事物的认识又是一个由特殊到一般、一般到特殊的过程。
而面向过程所能提供给我们的解决问题的方法却是“后一步的设计要满足前一步的要求” 。
这种强调系统功能、一环套一环的设计方法使我们设计出来的软件模块仅仅是满足了特定的需求,并且在软件系统后期维护过程中它仅能给程序员提供很小的活动空间。
回首往事,除了仅有的几个数学函数外又有多少个所谓的模块可以真正地重用!又有多少位软件工程师在为自己所做的“遗憾工程”感到惋惜!这些主要是由于计算机求解的问题空间与解题的方法空间不一致,两种空间的映射量太大!当然产生上述问题的最根本的原因还应是冯. 偌伊曼的计算机体系结构。
面向对象的方法正是在上述背景下产生的。
面向对象的方法认为:客观世界的问题都是由客观世界的实体及其相互之间的联系构成的。
我们把客观世界的实体称为问题对象,那么对象都有自己的运动状态及运动规律,不同对象之间的相互作用和相互通信就构成了完整的客观世界。
使用面向对象的方法人们可以逐步去解决问题,而在问题逐步深入过程中不必去重新修改前面已完成的设计工作。
由于采用了数据抽象和封装技术,面向对象的程序设计降低了各模块间的关联程度,这就相对减少了程序员之间的相互影响。
这项技术是在设计初期只由有很少的程序员介入的情况下,通过在对象系统中建立一个高层次的通讯环境来实现的,它使得今后更改引起的成本大大降低。
使用面向对象的方法详细定义用户的数据类型,将它们封装在一起又可实现较高的代码利用率。
当今,计算机产业正朝着分布式处理、并行处理、网络化和软件生产工程化发展,而面向对象的方法是作为实施这些目标的关键技术之一。
面向对象的分析方法
面向对象的分析方法面向对象的分析方法是一种软件开发方法,它的主要目标是通过识别和描述系统内部的对象,以及它们之间的关系和行为,来构建高质量的软件系统。
面向对象的分析方法常用于对系统进行分析和设计,能够提高系统的稳定性、可维护性和扩展性。
下面我将详细介绍面向对象的分析方法。
面向对象的分析方法主要包括以下几个方面:1. 抽象:面向对象的分析方法通过建立模型来描述系统中的对象及其特征。
在分析过程中,需要从现实世界中抽象出合适的对象,并确定它们的属性和行为。
通过抽象,可以将系统中的复杂问题简化,并提高对问题的理解和处理能力。
2. 继承:继承是面向对象的分析方法中的一个重要特性。
通过继承,可以在已有的类的基础上创建新的类,并从已有的类中继承属性和方法。
这样可以避免重复编码,提高代码的可重用性和维护性。
3. 封装:封装是面向对象的分析方法中的另一个重要特性。
通过封装,可以将类的属性和方法封装起来,只暴露必要的接口给外部。
这样可以降低系统的耦合度,提高系统的安全性和可靠性。
4. 多态:多态是面向对象分析方法的另一个重要特性。
多态通过将对象的具体类型隐藏起来,只保留对象的抽象类型。
这样可以实现程序的动态性和灵活性,提高系统的可扩展性和可维护性。
面向对象的分析方法是系统开发过程中的一个关键环节,它可以帮助开发者更好地理解和分析系统需求,并将其转化为可执行的软件系统。
在面向对象的分析方法中,常用到的建模工具有UML(统一建模语言),通过使用UML工具,可以将系统中的对象、类、关系和行为进行可视化描述,使开发者更易于理解和交流。
在面向对象的分析方法中,首先需要进行需求分析,明确系统的功能需求和非功能需求。
然后通过抽象、继承、封装和多态等方法,将需求转化为系统的类和对象,并描述它们之间的关系和行为。
在这个过程中,需要充分考虑系统的扩展性和灵活性,以及用户的使用习惯和需求变化。
在进行面向对象的分析方法时,还需要注意一些常见问题。
面向对象的软件开发方法分析论文
面向对象的软件开发方法分析论文•相关推荐面向对象的软件开发方法分析论文面向对象的技术是计算机软件技术史上的一次革命,为软件开发拉开了新的篇章。
面向对象的软件开发方法,是一种以对象建模为基础,自底向上和自顶向下相结合的方法,包括了所有对象的数据结构。
基于此,文章从传统软件开发方法存在的问题出发,并以此为基础,对面向对象的软件开发方法展开分析,以供参考。
相比传统的软件开发方法,面向对象的软件开发方法(OMT)实现了质的飞跃,采用了一种自底向上的归纳、自顶向下的分解方法,通过对对象建模的建立,彻底解决了软件开发在需求分析、可维护性以及可靠性三大环节上的问题,同时也大大提高和改善了系统的可维护性。
可见,面向对象的软件开发方法,作为一种归纳和演绎思想的综合体现,其对软件设计、软件开发所起的促进作用是毋庸置疑的。
一、传统软件开发方法存在的问题(一)软件复用性差在软件开发工程所追求的目标当中,软件复用性是重点之一,同时也是节约人力和提升软件生产率的重要渠道。
虽然近年来软件当中的结构化分析、结构化设计和结构化程序开发给软件产业带来了巨大的进步,但是还不足以从根源上解决软件重复使用的问题。
(二)软件可维护性差传统的软件开发方法过于侧重一致、完整的文件合成最终的产品,以致在整个开发过程中,软件的可测试性、可读性和可修改性成了衡量一个软件产品优劣的重要标准。
事实上,在软件的实际应用中,我们可以发现这类产品的维护性差,且所消耗的成本相当高。
(三)开发出的软件不能满足用户需要传统的结构化方法所涉及的知识领域比较广泛,以致使用它开发大型软件时,一旦遇到系统需求模糊或者系统发生动态变化,就会影响开发效率,导致最终开发出来的软件脱离用户实际需求。
(四)软件质量难以保证传统的软件开发方法所开发出来的复杂型大型软件,或者是需求模糊的系统,绝大多数都是难以成功投入市场使用的。
归其原因,主要有以下两大因素:第一,软件开发人员对用户的实际需求理解不够透彻,以致最后开发出来的软件和用户的期待不相符;第二,所开发出来的软件灵活性低,无法适应用户需求的经常性变化,再加上部分用户有时会在软件的一些使用性能方面提出部分要求,倘若系统的设计和开发是基于过程中,那么软件系统的可扩充性和稳定性就会无法适应变化,而这种变化也会对软件系统自身的机构造成影响,设计、开发的成本也会随之提高。
面向对象建模方法比较研究
E ma s @c c . t n - i xj c c e. h l n a
ht:w t / ww.n sn t n p/ d z .e . e T l 8 — 51 5 9 9 3 5 9 9 4 e: 6 5 6 0 6 6 0 6 + —
对 象 、 态 及 功 能 等 各 方 面 , 中对 类 及 继 承 的 阐述 特 别 值 得 借 鉴 。最 早 于 1 8 动 其 9 3年 提 出 了对 象 认 定 的 基 于词 法 分 析 的方 法 :B oh oe 通 过 分 析 正 文 描述 , 其 中 的 名词 映射 为 对 象 , 其 中的 动 词 映 射 为 方 法 。从 而 为 对 象 和 方 法 的认 定 提 供 了 一种 简单 的 策 略 , 面 将 将 为 向 对 象 的 分 析 中 的对 象 认 定 方 法 奠 定 了基 础 。 虽然 , oe B oh方 法 原 来 是 面 向 A a语 言 的 ,但 仍 处 于 面 向对 象 开 发 方 法 的奠 基 性 地 d 位。 2 从 0世 纪 8 0年 代 开 始 ,oc B oh就 进 行 面 向对 象 的 开 发研 究 。 oc B oh认 为 : 件 开 发 是 一 个 螺 旋 上 升 的过 程 , 升 的 每个 周 期 有 固 软 上 定 的 步 骤 。 首 先 发现 应 用 领 域 的对 象 和 类 , 后 确 定 其 含 义 , 出类 之 间 的 关 系 , 明界 面 和 实 现 。 些 步骤 完 成 之 后 , 然 找 说 这 又开 始 发 现 新 的 对 象 和类 等 。
有 B 00CH 方 法 、 AD— CO YOURDO 方 法 、 U I 方 法 、 N F S ON MAR I ODE L方 法 、AC T N— L J OBS ON 方 法 、 RUMB AUGH 方 法 、 HL R— S AE
《UML面向对象分析、建模与设计》教学大纲
UML面向对象分析、建模与设计课程教学大纲01课程说明课程代码:课程名称:UML面向对象分析、建模与设计/UML object-oriented analysis, modeling and design开课学期:4学分/学时:3/32+16课程类型:必修02课程的性质、目的与任务《UML面向对象分析、建模与设计》是软件工程专业中一门综合性很强的基础课程,主要内容包括软件工程与面向对象方法、UML的定义和背景、UML基础(UML构造块、UML通用机制、UML“4+1”架构、UML建模工具)、UML系统动态建模(用例图、活动图、状态机图、顺序图、通信图)、类图、对象图、包图、组件图、部署图、统一软件开发过程、UML具体实例等。
本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习,从UML的基本概念入手,由浅入深地认识和学习软件工程核心要素,以体系化、工程化的方法思考软件工程过程。
本课程除要求学生掌握UML的图示语法和语义,重点要求学生掌握设计软件的逻辑能力以及对软件内部各种组织结构的表达能力,掌握对事物的抽象能力和建模的基本思想,为更深入地学习和今后的实践打下良好的基础。
03教学内容及教学基本要求1.软件工程与面向对象方法(2学时)了解软件工程的概念和历史,了解软件工程的目标和原则;了解面向对象方法的概念和历史,了解面向对象方法的优点。
2.统一建模语言UML(2学时)了解UML的定义和历史背景;了解UML的目标和应用范围。
3.初识UML(2学时)掌握UML构造块,分别是事物、关系、图;掌握UML的通用机制;了解“4+1”架构;了解常用的UML建模工具。
4.用例图(2学时)了解用例的概念、设计方法和注意事项理解用例图的组成元素,分别为参与者、用例、用例图中的关系;理解并掌握用例图中的关系,分别为参与者间的泛化关系、参与者与用例的关联关系、用例间的泛化关系、用例间的依赖关系;理解用例描述的概念;掌握用例说明文档的书写;掌握用例图建模,分别为对系统的语境建模和对系统的需求建模;了解用例图的使用环境。
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图 1 无线信道建模 体系结构
2. 1. 1 仿真宿主语言 仿真宿主语言的功能是 , 读取建模仿真实例信息 , 识别组成信道系统的模型 , 建立模块间的内部连 接 , 读取模型所需参数 , 安排模型的访问顺序, 实现模型间的数据传送, 执行仿真进程. 2. 1. 2 图形建模支持环境 ( GU I )
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通信信道相吻合. 常用的高斯广义平稳非相关散射信道的计算机仿真方法有调相衰落仿真器和正交调 幅衰落仿真器两种 , 它们可以用抽头延迟线滤波器实现 . 在调相衰落仿真器中, 时变的信道冲激响应用
6〕 下式近似〔 :
h ( t, ) ≈
1 M
M
e j ( 2 v nt +
n= 1
n)
( -
n
)
( 1)
〔 5, 9〕
, 当不相关的路径个数足够大时, 高斯广义平稳非相关散射模型与许多实际感兴趣的
收稿日期 : 200510-21 作者简介 : 黎玉玲 ( 1974~ ) , 女 , 内蒙古呼和浩特人 , 讲师 , 硕士 . 主要 研究方向 : 智能化信息处理 .
第1 期
黎玉玲等 基于面向对象的可视化无线信道建模方法
2〕 建出所需的可视化信道仿真器〔 .
我 们 选 择 数 值 计 算 软 件 包 MAT L AB 6. x 作 为 信 道 仿 真 的 可 视 化 计算 引 擎 , 仿 真 工 具 箱 SIMU LINK 5 作为图形建模的支持环境 , 通信工具箱、 DSP 模块库及信号处理工具箱作为信道模型的 辅助建模工具. 建模方法遵循 SIM UL INK 建模规则, 即通过鼠标拖放拼合具有分层或递阶结构的信道 仿真模型. 在开放性图形环境支持下 , 信道模型及各级子系统模型具有良好的可移植性、 互操作性和扩 展性.
基于面向对象的可视化无线信道建模方法
黎玉玲 , 张延华
1 2 ( 1. 内蒙古工业大学信息工程学院 , 呼和浩特 010051; 2. 北京工业大学电子信息与控制工程学院 , 北京 100022)
摘要 : 移动无线信道特性的建模和仿真对于现代数字移动 通信系统的研发具有 重
要意义 . 本文提出一种基于面向对象 的可视化无线信道建模仿真方案 , 并对三种 具 有普适性的冲激 响应信道模型进行 了从模型转换、 参数设 计到图形 建模等环节 的 模拟实验 , 建立起统一的、 一体化的信道 建模仿真 实验框架 , 为移动 无线信道的 建 模仿真分析和传播预测提供了一种可视化的解决方案 .
落仿真器模型 , 抽头权用三个独立的高斯白噪声实现 , 延时是时变的. 当不相关的路径数目足够大( 高斯 广义平稳非相关散射假设) , 并且输入信号为带限信号时 , 延时趋向于固定延时( 是限带带宽 ) . 图 4 是基 于谐波分解算法的通信信道仿真器模型, 根据散射函数的不同又封装成三个相应的子模块 , 下层的谐波 分解算法用S 函数编写实现 . 图5 是谐波分解信道仿真器的参数列表, 对一个实际的通信信道, 只需给出 特定的参数即可得到相应的信道仿真模型. 其中方差与服从经典分布的多普勒功率谱成正比的信道模 型多适用于窄带无线信道的仿真 , 方差与服从 Gausian 分布或单边指数分布的多普勒功率谱成正比的 信道模型多适用于宽带无线信道的仿真.
第1 期
黎玉玲等 基于面向对象的可视化无线信道建模方法
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3. 1 图形建模环境的开放性 信道仿真器的图形建模环境从以下方面考虑了系统的开放性 : * 信道模型库的开放性 : 模型库含有典型信道的数学模块. 采用开放的仿真层管理和应用层管理 两级模式. 前者用于模块编辑, 包括对子模块参数、 类型及属性的定义、 赋值和修改 ; 后者对所建模型进 行文件管理并提供模型间或跨平台间的资源共享. * 仿真算法库的开放性: 为用户提供变步长及定步长两类算法. 亦可由用户自行设计算法 . 3. 2 算法模块的重用性 就信道仿真器的图形建模而言, 算法模块的重用性包含两层含义 : 一是图形模块的重用性 ; 二是模 块编辑的重用性. 前者通过图形化建模方法可以达到模块代码的重用; 后者则需调用具有通用功能的低 层工具 , 如图形编辑, 数据管理工具等进行模块封装 . 这类系统代码作为一组对象的统一模板, 其封装和 继承特性为软件重用提供了强有力的支持 , 是构成仿真应用平台的理想可重用部件. 可应用到其它仿真 系统的开发过程中 , 加快开发进程.
第 25 卷 第 1 期
内蒙古工业大学学报 JO U R N A L O F IN N ER M O N G O LIA U N IV ER SIT Y O F T ECHN O LO G Y
V ol. 25 N o . 1 2006
文章编号 : 1001- 5167( 2006) 01-0066-05
关键词: 面向对象; 信道建模; 可 视化; 仿真 中图分类号: T N 929. 5 文献标识码: A
0 引 言
无线通信系统的性能主要受到移动无线信道特性的制约. 发射机和接收机之间的传播路径一般分 布有复杂的地形地物, 其信道往往是非固定的和不可预见的 , 具有复杂时变的电波传播特性, 因而造成 了信道分析和传播预测的困难. 随着通信系统的日趋复杂化, 无线信道特性的建模和仿真对于现代数字 移动通信系统的 研发具有重要意义 . 近几年发展 起来的无线信 道建模仿真技术 包括使用特定 站址 ( SISP ) 传播模型和地理信息系统 ( GIS) 数据库 . 前者提供射线跟踪作为微小区或微微小区传播环境 建模的主要方法, 后者则使用标准地理信息软件包中的建筑物数据库. 另一种常用的信道建模仿真方法 2〕 是用同相和正交调制的概念产生仿真信号 , 它的频谱和短时特性与实测数据非常吻合 〔 . 此外 , 在现代
1 移动无线信道的特性描述
在移动无线通信中 , 电波受到频率、 距离、 极化方式、 天线高度、 地形、 地物、 地面及各种散射与反射 物体的电特性参数以及时间、 季节等多种因素的影响 , 传播特性非常复杂 . 信号在信道中传输, 会受到多 种干扰 , 产生各种衰落 , 信道参数随时间发生变化. 因此, 通信信道仿真首先必须研究移动通信的电波传
式中, 第 n 条路径的随机相位 n 为 [ 0, 2 ] 内的均匀分布 , 多普勒频率 v n 和时延 n 具有与时延-多普勒功 率谱( 散射函数) 成正比的联合概率密度函数. 在正交调幅衰落仿真器中 , 时变的信道冲激响应近似表示 为 :
M 〔 7〕
h( t , ) ≈
n= 1
n
( t) e
j
n
3〕 高速移动通信系统的设计中 , 需要为多径时延扩展和衰落效应建模 , Rappaport h 和 Huang 〔 分别基于离 〔 1〕
散冲激响应信道模型开发了冲激响应信道模型仿真器, 获得了广泛的应用. 但限于当时的计算机软硬件 技术, 这类仿真软件普遍存在着可读性、 可重用性和可扩展性差, 人机界面不友好 , 维护困难等缺点. 本文提出了一种基于面向对象的可视化无线信道建模仿真方案 . 对三种具有普适性的冲激响应信 道模型进行了从模型转换、 参数设计到图形建模等环节的模拟实验, 建立起统一的、 一体化的信道建模 仿真实验框架 , 为移动通信信道的建模仿真分析和传播预测提供了一种可视化的解决方案 .
4〕 播特性 , 进而得到相应的通信信道传播预测模型. 研究表明〔 , 移动无线信道可以用具有时变冲激响应
的线性滤波器进行描述, 它是时间和空间的函数. 若多径信道是带限的带通信道 ( 此假设往往是合理 的 ) , 则带通信道冲激响应可以用复基带冲激响应等效描述. 因为多径衰落随时间和距离随机变化, 所以 对无线信道进行仿真不能用确定信道模型 , 必须寻求合适的随机信道模型. 业已证明
落仿真器在某些情况下数值不稳定的缺点 .
2 移动无线信道的建模体系和仿真机制
2. 1 移动无线信道的建模体系 构成面向对象模型的基本单元是类、 对象及类与类之间的关系等 . 基于面向对象的系统模型中, 类 可以认为是构成最底层子系统的具有基本运算功能的一组单元集合 ; 对象是问题域中系统各部分或模 块实体 ( 如信道的数学描述形式 ) 的一种抽象; 类与类之间的关系通常有关联、 继承、 依赖和精化四种. 在 移动无线信道的建模过程中 , 识别对象, 定义类及类与类之间的关系显然是构建无线信道建模体系的关 键 . 图 1 给出的是基于这些关系设计的无线信道建模体系结构, 由仿真宿主语言, 图形建模支持环境 ( GUI) , 仿真支持环境, 信道模型库和工具箱组成 .
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内蒙古工业大学学报
2006 年
用户通过 GU I 访问宿主语言 , 仿真宿主语言采用数据流驱动方式, 仿真开始执行后宿主语言根据 安排顺序调度 GUI 中的信道模型 , 直到信道模型处理完接收的数据流并指示仿真结束 . 2. 1. 3 仿真支持环境 仿真支持环境允许用户随时修改信道模型的各层结构、 参数和迭代初始值等 , 并允许分别运行和测 试各层子系统 , 方便用户对各层子系统进行数据分析及出错定位, 使用户在仿真进程中可随时暂停或终 止仿真 , 并能在仿真结束后对数据进行再处理. 2. 1. 4 信道模型库 信道模型库是无线信道建模仿真的基本算法库. 本文假设以某种规范化标准统一将信道模型分解 为基本运算单元, 开发通用的基本模块库, 则可由模块库组合不同结构或参数的信道模型. 显然 , 这种图 形化建模的约束条件系统必须是可分解的 ( 可分性) , 即认为信道系统是由子系统构成 , 而子系统又可分 解为更下一层的子系统 . 由于这种约束关系的存在, 就可以通过组合构成信道模型的成分模型( 子模型 ) 来建造总体模型. 如果成分模型本身又由更基本的成分模型构成, 则可形成信道模型的层次结构或递阶 结构. 2. 1. 5 工具箱 移动无线信道的建模和仿真主要以通信工具箱、 DSP 模块库及信号处理工具箱为基础 , 共同辅助 构建基于面向对象的可视化信道仿真模型 . 2. 2 移动无线信道建模的仿真机制 移动无线信道建模和仿真体系中 , 仿真宿主语言是驱动仿真进程的计算引擎 . 宿主语言和信道建模 GUI 具有相对的独立性, 信道模型可以是任意复杂的. 信道模型库对用户是完全开放的 , 可以任意扩充 和修改 . 与此相对应 , 移动无线信道建模的仿真机制包括数据驱动机制、 数据传送机制和参数化仿真等 几部分 . 2. 2. 1 数据驱动机制 仿真宿主语言驱动信道仿真器的机制是数据驱动. 所谓数据驱动就是宿主语言按预先定义的顺序 查询信道模型的各个子模块输入端口上的数据是否完备 , 如果数据已经完备 , 则驱动该模块处理一个或 一组样本, 并将结果送入输出端口. 如果某些输入端口数据不完备则终止对该模块的调用 , 转而查询其 它模块 . 数据驱动仿真与调用子模块的顺序无关, 仅取决于子模块之间的连接关系以及模块生成的数 据 , 因此适用于任意结构复杂的系统仿真. 2. 2. 2 数据传送机制 为了仿真一个完整的信道过程, 加入仿真系统的各信道模型子模块之间必须传送数据 . 时域仿真一 般分段处理数据, 系统仿真软件既能以单个样本 , 亦能以分组方式处理数据. 2. 2. 3 参数化仿真 参数化仿真就是在仿真中按一定的步距改变或重构模块参数 , 然后对模块新的参数值重新运行仿 真 . 参数化仿真适用于数据的分析比较, 可以动态地观测各种参数对系统性能的影响.