（计算机应用技术专业论文）面向无线电监测领域可重用软件框架模型研究及应用.pdf

v7 7 8 7 7 6 面向无线电监测领域可重用软件框架模型 研究及应用 专业：计算机应用技术 研究生：张继宏指导教师：徐林 软件重用是将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件系统的过程。面 向对象分析和设计、设计模式以及组件技术都是提高软件重用程度的有效办法。 框架重用是抽象层次更高的系统级重用，它表现为一组抽象构件以及构件实例 之间交互的方法，是可被应用开发者定制的应用骨架。论文面向无线电监测应 用领域提出一种可重用框架构建方法并给出其应用。 首先对无线电监测领域的典型业务进行仔细分析，然后抽象出共性，作为 创建可重用框架的基础；其次在应用系统的设计分析阶段，运用成熟的软件复 用构建技术和思想，在逐步构建应用系统的同时逐步构建应用框架，应用框架 是应用系统的骨架和核心，应用系统是应用框架的载体；二者紧密结合，同步 演化。最后在完成应用系统的同时，也得到了基于本次应用开发的框架。该框 架可作为下次同应用领域开发的起点，并随下一次开发过程继续进化改进，直 到得到一个成熟稳定的应用框架。这种框架构建和重用模式是渐进式的，不需 要一次投入大量人力和资金，重用的层次和程度也可根据项目的实际情况来决 定，非常适合于中小软件公司。 在设计和开发全国短波监测网络系统时，充分考虑和运用了上述的框架构 建方法来构建应用系统，不但使该系统结构更加清楚，运行更稳定，也得到一 个可重用的应用框架。在开发新的无线电监测系统时，都以该应用框架为基础， 大大加快了开发进度，大幅降低开发成本，取得了良好的效益。 论文所提出的应用框架构建和重用模式对其他应用领域的软件开发和重用 实践也具有很好的借鉴意义。 关键词：软件重用：应用框架；设计模式；面向对象；无线电监测 i 面向无线电监测领域可重用框架模型研究及应用 ar a d i om o n i t o r i n go r i e n t e dr e u s a b l es o t 乇w a r e f r a m e w o r ka n di t sa p p l i c a t i o n m a i o r ：c o m p m e ra p p l i c a t i o n g r a d u a t e ：j i - h o n gz h a n ga d v i s o r ：l i nx u s o f t w a r er e u s ei sap r o c e s sd u r i n gw h i c hp r e s e n ts o f t w a r ee l e m e n t so ra r t i f a c t s a l eu s e dt oc o n s t r u c taf l e ws y s t e me f f e c t i v e l y o o a o o d ，d e s i g np a t t e r n sa n d c o m p o n e n tt e c h n o l o g y a r ee f f e c t i v et om a k eag o o dr e u s e f r a m e w o r ki sa n a d v a n c e ds o f t w a r er e u s et e c h n o l o g yt h a tc a nb ec u s t o m i z e db ya p p l i c a t i o n i ti s c o m p o s e do fag r o u po fc o m p o n e n t st h a tc a nb ei n t e r a c t e dw i me a c ho t h e rb yu s i n g c o m p o n e n t o w n e dm e t h o d s t l l i sa r t i c l ep r e s e m e daf r a m e w o r kb u i l dm e t h o db a s e d o nr a d i om o n i t o r i n gd o m a i na n di t sa p p l i c a t i o n f i r s t l y , a sab a s eo fc o n s t r u c t i n gr e u s a b l ef r a m e w o r k ，t h et y p i c a lb u s i n e s so f r a d i om o n i t o r i n gm u s tb ea n a l y z e da n dt h ec o m m o nc h a r a c t e r i s t i cm u s tb e s u m m a r i z e d s e c o n d l y , i ns y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g np h a s e ，f r a m e w o r kw a sb u i l t w i t ht h ec r e a t i o no fa p p l i c a t i o ns i m u l t a n e o u s l yb yu s i n gm a t u r es o f t w a r er e u s e m e t h o d 。f r a m e w o r kw a sc o r eo ft h ea p p l i c a t i o na n dt h ea p p l i c a t i o nw a sc a r r i e ro f t h ef r a m e w o r k 1 1 1 er e l a t i o n s h i po ft h e mw a s t i g h ta n dt h e yw e r ee v o l v i n gt o g e t h e r a tl a s t ，w h e na p p l i c a t i o np r o j e c tc o m p l e t e dt h em a i np a r to ff r a m e w o r kw a s c o n s t r u c t e da sw e l l f u r t h e r m o r et h i sf r a m e w o r kc a nb eu s e da st h es t a r tp o i n to f t h e n e x td e v e l o p m e n ta n dc a l lb eo p t i m i z e dp e r s i s t e n t l y a st h i sf r a m e w o r kb u i l d i n g m e t h o dw a sas t e p b y s t e p p r o c e d u r e ，t h e c o s tw a sd e c r e a s e d t h el e v e lo f f r a m e w o r kr e u s ec a nb ec o n t r o l l e da c c o r d i n gt ot h ea c t u a lr e q u i r e m e n ta n di tw a sf i t f o rt h em i d d l eo rs m a l ls o f t w a r ec o m p a n y w h e nd e v e l o p i n gn a t i o n a ls h o r t w a v em o n i t o r i n gn e t w o r ks y s t e m ，as i m p l e a n de l e g a n ts y s t e ms t r u c t u r ew a sb u i l tb yu s i n gt h ef r a m e w o r kc o n s t r u c t i o nm e t h o d i 四川大学学位论文 m e n t i o n e da b o v e ar a d i om o n i t o r i n go r i e n t e df r a m e w o r kw a sa l s oc o n s t r u c t e da tt h e s a m et i m ea n di ts h o u l db eu s e di nt h en e x td e v e l o p m e n t t h em o d e lo fa p p l i c a t i o n f r a m e w o r kc o n s t r u c t i n ga n dr e u s i n gi nt h i sa r t i c l ew a ss i g n i f i c a n ta sar e f e r e n c ei n t h eo t h e rd o m a i n k e y w o r d s ：s o f t w a r er e u s e ；a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k ；d e s i g np a t t e r n s ；o b j e e t o r i e n t e d ； r a d i om o n i t o r i n g 1 1 1 第1 章绪论 从上世纪七十年代以来，软件行业一直在快速发展，软件生产率也在一直 稳步提高，但是还不足以弥补人们对软件行业的要求和目前状况之间的差距。 由于软件成本在信息系统成本中的比例持续升高，又由于软件缺陷仍然是很多 常见故障的原因，因此要想把软件行业从长期的危机状态下解救出来，就必须 找到一些可靠的办法来促进软件质量，提高开发生产率。实践证明，软件重用 是从根本上提高软件生产率、降低成本、提高质量的有效途径。然而，虽然有 很多机构都宣称在推行软件重用，但是效果确远远低于预期，其中有技术方面 原因，也有机构和组织管理问题。可见，软件重用是一种具有很好复杂度的综 合性的演绎过程，并且与硬件的大规模工业化生产相比，至少以目前的技术进 展水平，软件重用还难以做到具有工业化生产水平的重用规模。因此，要想真 正发挥软件重用的效能，取得预期的成功，就必须认真研究软件重用的理论和 总结经验教训。 无线电通信技术的不断进步，极大地促进了无线电通信业务的发展，其应 用范围之广泛，涉及领域之缜密，已经直接影响和制约了社会政治经济的历史 进程以及人类的生活方式。世界范围内的对无线电频谱的需求，使信息传输和 交换这一无形载体日趋紧张。因此，有效、合理和经济地使用频谱资源，就必 须大力提高无线电使用管理水平，就必须把无线电监测与计算机软硬件技术结 合起来。做为无线电资源的专门管理机构，国家无线电监测中心非常重视通过 运用计算机技术来提高管理和监测水平。 本文所要阐述的内容就是基于在为国家无线电监测中心开发全国短波监测 网络系统的软件开发实践。由于全国短波监测网络系统只是整个无线电监测体 系中的一个子系统，因此，为了提高开发后续监测系统的效率，在开发短波监 测网络系统的过程中，就不仅仅考虑只满足本次应用的需要，而要充分考虑如 何将软件重用很好的与开发过程结合起来。因此，本文所关注的重点就是如何 创建个充分考虑无线电监测领域特点的基础框架，以使这个框架可以在后续 系统中得到很好的重用，从而降低开发成本，提高开发效率。 l 面向无线电监测领域可重用框架模型研究及应用 第2 章无线电监测与无线电信息管理系统 鉴于无线电监测应用领域的专业性，为了不妨碍理解，有必要对无线电监 测领域所涉及的基础知识做些基本的阐述。 2 1 无线电频谱 2 1 1 概念 无线电频谱是指频段从9 k h z 到3 g h z ，其不经过物理连接而传播到空间的 振荡的电能和磁能。无线电频谱是一种资源。因为无线电频谱是供人们在生产 和生活中利用，具有所有权和使用权客体的自然物质，通过它为社会创造精神 财富和物质财富，是社会财产的重要来源。 无线电频谱具有四个主要特点：一、有限性。虽然它在空间、时间和频率 三维要素上可以重用，但是对某一频段和频率在一定区间、一定时间、一定条 件下，它的利用是有限的。二、非耗竭性。它不同于土地、水、矿产等再生或 非再生资源。不利用它是种浪费，利用不当也是一种浪费，甚至造成危害。 三、传播固有性。它的传播不受行政区域限制，既无省界也无国界。四、易受 污染性。它在空中传播容易受到自然噪声和人为噪声的干扰。 2 1 2 无线电波分类 根据无线电传播的主要特性，可将其分为地波、天波、对流层波和直射波 等。 地面波是指沿地球表面传播的无线电波，它的传播损耗与建筑物、植被、 山丘、地质和地形等因素有密切关系。 天波是指依靠空中电离层反射传播的无线电波，它的传播损耗与自由空间 电波能量扩散损耗、电离层吸收损耗以及地面反射损耗有关。 对流层波是指依靠空中对流层折射传播的无线电波，与空气温度、大气层 厚度和不均匀气团漩涡密度有关。 直射波是指直线辐射和地面反射传播的无线电波，它的传播损耗除与建筑 2 物、植被、山丘、地质和地形等因素有密切关系外，还和地球曲率有关。 根据无线电波的频率范围，可将其分为长波、中波、短波、超短波和微波 几种。 长波一般是指频率低于3 0 0 k h z 的无线电波，主要传播方式是地面波。 中波一般是指频率范围在3 0 0 k h z 3 0 0 0 k h z 之间的无线电波，传播的主要 方式是地面波。 短波一般是指频率范围在3 m h z 3 0 m h z 之间的无线电波，传播的主要方 式是天波。 超短波是指频率范围在3 0 m h z 3 0 0 m h z 之间的无线电波，传播的主要方 式是直射波。 微波一般是指频率范围在3 0 0 m h z 3 g h z 之间的无线电波，主要传播方式 是直射波。 2 1 3 无线电台站 无线电台站是指为开展无线电通信业务或射电天文业务所必须的一个或多 个发信机或收、发信机的组合，包括它们的附属设备。 根据国际电信联盟无线电规则关于无线电台的分类定义，无线电台可 分为三类、九种。 三类电台包括：a 、地面电台。这只在地球表面或地球大气层主要部分以内 的物体上的电台。b 、空间电台。设于地球大气层主要部分以外的物体上或者 设在准备超越或已经超越地球大气层主要部分的物体上的电台。c 、地球站。 设于地球表面或地球大气层主要部分以内的电台，并准备与一个或多个空间电 台通信或者通过一个或多个反射卫星或空间其它物体与一个或多个同类电台进 行通信。 九种电台包括：a 、固定电台。属于固定业务的电台。b 、陆地电台。属于 移动业务但不是供移动中使用的电台。c 、移动电台。属于移动业务供在移动 中或在非指定地点停留时使用的电台。d 、陆地移动电台。属于陆地移动业务， 作地面移动的电台。e 、固定地球站。属于卫星固定业务或属于卫星移动业务， 设在某一指定的固定地点或指定的区域内为卫星移动业务提供馈线链路的地球 站。f 、移动地球站。属于卫星移动业务，供在移动中或在非指定地点停留时 3 垂璺玉塞患塞璺堡羹里茎星堡篓篡型璧塞壁垒星，。，。，。 ! 。 使用的地球站。g 、营救器发信机。用在水上移动业务和航空移动业务中专为 营救目的而设置在任何救生艇、救生筏或其他营救器上的移动电台。h 、船舶 应急发信机。为遇险、紧急或安全目的而在一个专用遇险频率上使用的船舶发 信机。i 、船上通信电台。是用在水上移动业务中的一种低功率移动电台。用于 船舶内部、救生艇演习，船舶与救生艇、救生筏之间，一组顶推、拖带船舶之 间的通信，也可用于船舶列队和停泊时的指挥。 我国现有无线电台按业务范围分类，可分为：a 、固定业务电台。包括固定 电台、雷达台( 站) 、定位电台、测向电台等。b 、陆地移动业务电台。包括基 地电台、移动电台、定位陆地电台、定位移动电台、信标电台、紧急指位信标 电台、营救器电台等。c 、航空业务电台。包括航空电台、航空器电台、无线 电高度计电台、航空导航陆地电台、航空导航移动电台、标志信标电台、仪表 着陆系统电台、仪表着陆系统定位器电台、仪表着陆系统下滑航迹电台等。d 、 水上业务电台。包括海岸电台、船舶电台、船上通信电台、港口电台、海上导 航陆地电台、船舶定位电台、雷达信标电台、船舶应急发信机等。e 、广播业 务电台。包括声音广播发射台、电视广播发射台、广播差转电台。f 、业余电 台。g 、标准频率和时间信号电台。h 、气象业务电台。包括气象辅助电台、无 线电高度测候器电台。i 、射电天文电台。j 、空间业务电台。包括空间电台、 地球站、测控地球站、基地地球站、陆地移动地球站、海岸地球站、船舶地球 站、航空地球站、航空器地球站、卫星紧急指位信标电台等。 根据中华人们共和国无线电管理条例的规定，任何单位和个人出于合 理的目的和理由，都可以设置使用无线电台( 站) 。提出书面申请，经审批并办 理相关手续和才能使用；严禁任何单位和个人擅自设置，使用无线电台站。 设置无线电台站的基本条件是：无线电设备符合国际技术标准；操作人员 熟悉无线电管理的有关规定，并具有相应的业务技能和操作资格：无线电网络 设计符合经济合理的原则，工作环境安全可靠；设台( 站) 单位或者个人有相 应的管理措施。 设置使用无线电台的用户，必须向无线电管理机构提出申请，报送通信业 务的性质，电台类型、设置使用地域、覆盖范围、使用频率及台站的主要技术 参数等资料，经有权的无线电管理机构审核、批准，领取电台执照。设台审批 的主要目的是审查建台资格和预防拟建电台与已建电台之间产生有害于扰。通 4 过审批的各个环节，确保拟建电台的各项主要参数合理，频率得到充分利用， 网络运行正常。具体设台审批手续包括以下几个内容： 用户申请。用户填写设置无线电台( 站) 申请表，向相关无线电管理机 构提出设台申请，申述设台需求，拟建台的可行性报告以及有关技术方案。 受理审查。无线电管理机构审查用户申请的合理性以及资料的完整性。正 式受理后，根据设台审批权限以及频率指配权限由相关无线电管理机构负责办 理。 预指配频率。经预选及电波监测后，向用户预指配频率。用户进行设台组 网方案设计。 设台组网方案审查。无线电管理机构审查设台组网方案的规范性和合理性。 台站协调。若拟建台的通信范围涉及相关无线电管理机构辖区内的同频电 台，则应进行台站参数的协调。 设备检测。检测用户购置的设备，其主要技术参数须符合国家有关标准或 无线电管理的有关规定。 试运行。检验系统各部分工作状态是否正常。 台站验收。根据设台组网方案、检测数据、场强测试、试运行报告等技术 资料进行工程验收。 核发执照。按规定收取频率占用费后，核发无线电台执照。 2 2 无线电监测 2 2 1 概述 国家无线电监测网由国家无线电监测中心，国家无线电监测站，省、自治 区、直辖市无线电监测站和省、自治区无线电管理派出机构无线电监测站组成。 建设国家无线电监测网要坚持科学性、经济性、实用性的原则。监测技术标准 符合国家标准，并积极采用国际先进技术，数据通信设备要符合国家进网技术 要求，测试仪表的准确度应比要求测量的准确度高一个量级以上，以做到技术 先进、便于维护、稳定可靠。 无线电监测网以中华人民共和国无线电管理条例及国家相关无线电管 理的方针和政策为依据开展工作；同时，又是贯彻落实国家无线电管理方针、 面向无线电监测领域可重用框架模型研究及应用 政策、法规，防止有害干扰，确保各种无线电设备正常运行，使有限的频谱资 源得到合理的、科学的、有效的开发和利用的重要技术保障。 2 2 2 监测数据通信网 监测数据通信网由两部分组成。是国家无线电监测中心与国家无线电监 测站组成实时性监测数据网，采用以国家无线电监测中心为中心的星形计算机 数据通信网。二是国家无线电监测中心与省、自治区、直辖市无线电监测站以 及省、自治区无线电监测站与省、自治区无线电管理派出机构无线电监测站组 成二级监测数据通信网，它与国家无线电频谱管理系统的数据通信网共用。并 且国家无线电监测中心的计算机连接国家无线电频谱管理中心的计算机 2 2 。3 频谱监测与频谱管理的关系 频谱监测和频谱管理的职能是密切相关的。因此，通过无线电管理信息系 统可以将他们的能力连接起来，以提高两个系统的有效性和投资效率。应该强 调的是：完成一个频谱管理系统首先应该有一个可以保持处理过程完整性的数 据库系统。将各个核准用户的关键数据恰当的保存在文件之中，也是频谱监测 数据的基础。同时，频谱监测活动可以对不合适的数据库数据进行必要的修改， 以便完善数据库数据，更加有效的应用数据库资源。 监测工作是与法规规章、监督检查密切结合的。它可以识别并测量干扰源， 验证发射信号工作特性，还可以检测并识别非法发射，监测还可以得到关于各 个无线电台站在操作中遵纪守法方面的信息，并用于证实干扰电台的位置和身 份，未监督检查提供技术依据和可靠证据。通过频谱监测，可以得到频谱占用 的情况和无线电台站工作质量的统计信息，可以协助频谱管理机构了解频谱使 用的程度，并于档案文件或数据文件上的指配数据相比较，有效支持频率指配、 执照核发工作。频谱监测可以帮助结局频谱工程、频率协调中的一些问题，如 电磁兼容问题。 2 3 无线电信息管理系统 2 3 1 概述 建立无线电管理信息系统是为了加强国家对无线电集中统一管理，提高无 6 ， 。，璺臻杰兰兰堡黧蠢。， ，。，。m 。，。 线电频谱管理的科学化、自动化水平，达到充分利用和保护频谱资源的目的， 更好地贯彻科学管理、促进发展的方针。信息系统包括无线电管理计算机网、 无线电管理数据库、电子地图、无线电管理应用系统和无线电监测网。 2 3 2 无线电管理 无线电管理是指运用行政、技术、法律和经济相结合的手段，保证无线电 通信设备不产生有害干扰，有效的工作和服务的行政行为。简而言之，就是有 条理地管理使用无线电频谱资源的全过程。目标是使频谱资源发挥最大效益而 干扰最小。 频谱划分是为各种无线电业务划分无线电频谱的过程，它们既有专用的也 有共用的。在国际间这种划分由世界通信大会( w r c ) 决定。在国际频率划分表 的基础上，各国管理部门将频段分配给国家无线电业务和具体系统。 为了有效地使用频谱，划分的频段必须符合预期的业务要求的传播条件。 例如业务要求提供全向覆盖一个大的区域，如广播电视，则分配的频段应在频 谱的较低段；专用无线电业务，则应分配在f 佃f 频段，以保持有线的区 域覆盖；水上业务要求世界范围覆盖，则可分配i - i f 频段。这些分配还要细分 成频道。 国际电信联盟( i t u ) 已经制定了关于国际频谱划分和频谱管理的一般规章 和规则。参考这些国际规则，各国都制定了相应的法规和相关规章规则，以适 应本国的无线电通信基础设旌建设和目标。如我国国务院、中央军委颁布的中 华人民共和国无线电管理条例，以及国家无线电管理机构制定的各种频段、各 种无线电通信技术体制的管理规定。 数据库是频谱管理中的一个重要组成部分，它具有存储、维护并提取每个 独立通信系统资料的能力。这些信息构成无线电管理信息系统数据库，可以描 述完成频谱管理所必须的每个无线电通信业务的全部相关参数。这些数据库可 供管理部门进行各类电磁兼容、频谱工程以及管理分析使用，从而保证频谱的 高效率使用，并使通信系统之间不产生有害干扰。 由于无线电频谱是宝贵的国家资源，而且无线电用户需求不断增加。因此， 需要管理机构把频率指配给某种业务和系统，以便能接纳大量用户，这就是频 率协调处理。频率协调处理从给一个系统选定频率开始，该频率不应对其他现 7 面向无线电监测领域可重用框架模型研究及应用 有系统产生有害干扰。然后，这些资料可以与相应用户交换或协调，以保证各 系统兼容。使通信系统之间的干扰最小而频率服用率最高。 频率协调处理有几个要点：首先，管理机构必须制定规章和规则，它是频 率协调处理的基础。其次，必须将资料在新业务申请人和协调机构之间进行交 换。这些资料包括足够的技术数据，以使协调机构能够完成详细的干扰分析， 从而保证新业务不会对现有无线电设备产生有害干扰。频率协调的有效性与数 据库中记录的准确性有直接关系，能对申请系统的工作状况做出准确预测。 一个有效的频谱管理系统对现有的和申请的无线电业务做频率协调和兼容 性研究是非常必要的。如我国地方和军队使用频率的协调，无线电用户之间的 频率协调，相邻省份之间的频率协调等。 核发执照是给使用无线电频谱的各个用户授权的过程。此过程的各步骤是 根据制定的法规和规章做出的。在我国由政府无线电管理机构批准。一但确定 申请的通信系统符合各项规定，无线电管理机构通过颁发执照授给频率使用权。 因为般通信系统有一定的工作寿命，电台执照也是有一定期限的，在我国规 定不超过五年。如果工作寿命超过允许期限，用户必须申请更换新执照，如果 对核准的系统有任何改变，用户应将改变情况报告主管部门，以便颁发修改后 的执照。遵守核发执照的这些程序，就可以排除未授权的系统并反映工作系统 的变化，从而保证频谱管理数据库的完整性。 一个有效的频谱管理系统，管理部门通过核发执照过程还可以获得财政收 入。如我国收取的无线电频率占用费和电台执照费；对无执照电台，超出核准 的参数工作或违反各项规章制度的罚没收入等。 频谱管理和无线电管理人员相应的无线电频谱管理工作需要通过监测过程 收集数据。监测数据中，主要的数据包括：关于实际频谱占用度与核准占用度 的数据；偏离核准发射参数；合法与非法发射的位置和发射参数；关于发射信 号之间与内部干扰数据；信号中心频率、带宽、功率、调制方式和速率；信号 出现时间，发射信号标识和信号内容等。 如果用户不遵守执照要求和技术规定，频谱管理系统的作用就不能实现。 因此，需要通过制定法规和无线电监督检查来限制可能发生的用户违法活动。 根据违法的严重程度不同，处罚范围从警告到撤销执照甚至停止系统工作。如 果没有有效的监督检查措施，频谱管理的完整性将要受到损害。反过来，无线 8 电管理部门监督检查的能力和效果，依赖于有效的频谱管理系统和一个完整的 频谱监测系统。例如当无线电管理机构受到一个关于干扰的申诉时，应该能够 监测到干扰信号，然后确定它的位置、发射类别以及其他技术参数。这些都可 以帮助识别干扰源。经频谱管理数据库检索，可进一步确定干扰源是一个核准 的发射机，由于操作不当超过限定的技术参数；还是一个非法的发射源。无线 电管理机构一旦确定了这些情况，就可采取相应的处理措旌。 频谱管理包括关于工程技术领域的决策。需要对信息、能力和所涉及的选 择进行适当的评估，经过社会、经济和政治考虑，最后以工程和技术因素未基 础做出决定。因此，无线电频谱管理机构需要精通有关的分析技术并具备技术 开发方面知识的能力，同时能考虑到国家政治和经济因素的政策规划，提出公 平的评价；能够确定解决干扰问题，确定设备必须的技术特性以保证系统之间 的兼容；在某些情况下，鼓励使用非无线电技术。一个重要的方面是需要使用 各种模型，由相应数据库提供输入数据，从而完成频谱管理分析工作。例如通 过电磁兼容分析，借助计算干扰的可能性，评估频率共用的潜力，以便科学合 理地进行频率指配，提高频率利用率。 2 3 3 管理机构与职能 根据国家有关规定，我国现阶段承担无线电管理行政职能的机构有：国家 无线电管理机构；省、自治区、直辖市无线电管理机构；省、自治区无线电管 理机构派驻地区、市、州、盟无线电管理机构；中国人民解放军无线电管理机 构，各大军区、各军兵种无线电管理机构；国务院有关部门无线电管理机构； 各级、各部门无线电管理技术机构。 各级、各部门无线电管理机构作为行使国家行政管理职权的机关，其基本 职能有以下五种：第一、指导职能。主要体现在针对特定的社会行政问题制定 除具体的、个别的、可行的方针政策，从而对辖区内各部门、各行业的无线电 管理工作做出指导。第二、管理职能。主要体现在运用行政、技术、法律和经 济等手段来管理职权范围内的无线电事务。第三、服务职能。即各级无线电管 理工作人员都必须为无线电用户服务，倾听无线电设台单位的意见，改善服务 态度，提高服务质量。第四、协调职能。行政协调就是为完成无线电台站的电 磁兼容、频率规划、推广新技术等目标任务使无线电用户配合得当，共同行动。 o 。，震塞i 璧塞篡型萋丝要塞曩基塞堡塞墼蠢璧鏖星，。 ，。， 第五、监督职能。主要体现在对无线电管理人员和无线电通信工作人员的检查、 考核与督促；对无线电行业和市场的监督；对违反无线电管理规定的行为进行 干预，必要时处以行政处罚等等。 2 3 4 系统功能 信息系统为无线电管理机构提供的功能应该包括：无线电频率划分、分配 指配和卫星频率轨道资源的管理，频率规划和无线电管理决策支持；无线电监 测、控制及相关的数据采集、传输和处理；无线电设备检测的管理；处理用户 设台申请、核发及更换无线电台( 站) 执照；提供国际、国内( 省间) 的干扰 协调计算和电磁兼容分析能力；电子地图的建立和应用：无线电管理相关收费 的计算及收费信息的管理；无线电设备研制、生产及进口等的认证、管理；对 已设无线电台( 站) 资料进行查询、统计及维护；国际、国内以无线电管理为 主的相关信息的交流、交换和查询：无线电管理系统的人事、财务、资产管理 及公文处理；全国无线电管理计算机网的网络管理。 2 3 5 计算机技术运用 随着信息化技术在各个领域的广泛运用，为了提高无线电管理水平，在无 线电信息管理系统中也需要采用当前先进的计算机软硬件技术。具体来讲，需 要采用的技术包括以下几个方面： 一、网络技术。包括局域网广域网的创建和管理以及基于网络的数据传输 应用的开发。二、数据库技术。在无线电管理系统中，无论是用户权限帐号的 管理，还是海量监测数据的存储以及台情数据库的管理和统计分析都离不开数 据库系统，同时还需要根据相关应用对数据库数据进行二次开发或者结合相应 的应用系统共同发挥作用。三、地理信息系统。在无线电管理系统中一个很重 要的方便就是交会定位功能，而要实现交会定位，就需要使用实时监测数据结 合地理信息系统才能实现。四、综合监测应用系统软件。包括监测设备的驱动， 数据库管理、报表管理、实时监测控制等。 2 ，4 本章小结 本章主要介绍了有关无线电以及无线电监测的一些基础知识，并对计算机 1 0 斟川大学学位论文 软硬件技术在无线电管理系统中的应用做了一些初步的探讨。在随后的章节中 还会做进一步讨论。 l l 面向无线电监测领域可重用框架模型研究及应甩 第3 章构建面向应用领域框架重用的应用系统 3 1 软件重用 3 1 1 概述 软件的可重用性一直是软件工程所追求的目标之一，软件工程界希望有一 天能和其它工业领域一样，利用标准化的软件模块快速构建特定的应用系统。 事实上，这种努力也取得了相当大的进展，但是与人们所期望的目标还是有不 少差距，软件模块还远没有象汽车上的轮胎那样拆卸、维修、更换方便和简单。 大多数情况下所讨论的软件可重用性指软件本身的可重用性，即软件代码 实现的可重用性。而实际上，软件的可重用性远不止这些，软件开发的全生命 周期都有可重用的价值，包括项目的组织、软件需求、设计、文档、实现、测 试方法和测试用例都是可以被重复利用或借鉴的有效资源。 软件重用( s o f t w a r er e u s e ) 又称为软件复用，是指在两次或多次不同的软 件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。软件元素包括程序代码、 测试用例、设计文档、设计过程、需求分析文档甚至领域知识。通常，把这种 可重用的元索称作软构件，可重用的软件元素越大，我们就说重用的粒度越大。 如果是在一个系统中多次使用一个相同的软件成分，则不称作重用，而称 作共享；对一个软件进行修改，使它运行于新的软硬件平台也不称作重用，而 称作软件移植。 软件开发可以看作是一种问题解决活动，要解决的问题是找出满足一组用 户需求的软件实现。认知科学家和人工智能理论家都把回忆作为人类解决问题 的一个基本部分。广义地说，当我们面临问题时，首先进行的是“根回忆”，以 确定以前是否解决过这种问题。如果没有，则开始寻找可能已经解决过的类似 问题，并修改那种问题的解决方案，以解决手头上的问题。如果还没有，我们 会后退到一般的分析式问题解决知识和技能上。大多数开发方法论本质上都是 分析式的，立即回到一般解决问题的知识和直觉上，例如：分块、解决、不断 细化等。显然，人类自身解决问题所采用的办法要比目前的软件开发好很多， 而考虑软件重用可以看作是对人类问题解决办法的有效模拟，这就是我们为什 1 2 。 。，g 醋! ! 童：然l 纛童三，。，。，! ，一 么如此需要软件重用的重要原因。 3 1 2 软件重用级别 目前及近期的未来最有可能产生显著效益的重用是对软件生命周期中一些 主要开发阶段的软件制品的重用，按抽象程度的高低，可以划分为如下的重用 级别： ( 1 ) 代码的重用 包括目标代码和源代码的重用。其中目标代码的重用级别最低，历史也最 久，当前大部分编程语言的运行支持系统都提供了连接( l i n k ) 、绑定( b i n d i n g ) 等功能来支持这种重用。源代码的重用级别略高于目标代码的重用，程序员在 编程时把一些想重用的代码段复制到自己的程序中，但这样往往会产生一些新 旧代码不匹配的错误。想大规模的实现源程序的重用只有依靠含有大量可重用 构件的构件库。如“对象链接及嵌入”( o l e ) 技术，既支持在源程序级定义构 件并用以构造新的系统，又使这些构件在目标代码的级别上仍然是些独立的 可重用构件，能够在运行时被灵活的得新组合为各种不同的应用。 ( 2 ) 设计的重用 设计结果比源程序的抽象级别更高，因此它的重用受实现环境的影响较少， 从而使可重用构件被重用的机会更多，并且所需的修改更少。这种重用有三种 途径，第一种途径是从现有系统的设计结果中提取一些可重用的设计构件，并 把这些构件应用于新系统的设计；第二种途径是把一个现有系统的全部设计文 档在新的软硬件平台上重新实现，也就是把一个设计运用于多个具体的实现； 第三种途径是独立于任何具体的应用，有计划地开发一些可重用的设计构件。 ( 3 ) 分析的重用 这是比设计结果更高级别的重用，可重用的分析构件是针对问题域的某些 事物或某些问题的抽象程度更高的解法，受设计技术及实现条件的影响很少， 所以可熏用的机会更大。重用的途径也有三种，即从现有系统的分析结果中提 取可重用构件用于新系统的分析；用份完整的分析文档作输入产生针对不同 软硬件平台和其它实现条件的多项设计；独立于具体应用，专门开发一些可重 用的分析构件。 ( 4 ) 测试信息的重用 1 3 面向无线电监测领域可重用框架模型研冤及应用 主要包括测试用例的重用和测试过程信息的重用。前者是把一个软件的测 试用例在新的软件测试中使用，或者在软件做出修改时在新的一轮测试中使用。 后者是在测试过程中通过软件工具自动地记录测试的过程信息，包括测试员的 每一个操作、输入参数、测试用例及运行环境等一切信息。这种重用的级别， 不便和分析、设计、编程的重用级别作准确的比较，因为被重用的不是同一事 物的不同抽象层次，而是另一种信息，但从这些信息的形态看，大体处于与程 序代码相当的级别。 由于软件生产过程主要是正向过程，即大部分软件的生产过程是使软件产 品从抽象级别较高的形态向抽象级别较低的形态演化，所以较高级别的重用容 易带动较低级别的重用，因而重用的级别越高，可得到的回报也越大，因此分 析结果和设计结果在目前很受重视。用户可购买生产商的分析件和设计件，自 己设计或编程，掌握系统的剪裁、扩充、维护、演化等活动。在实际的重用实 践活动中，往往会包含多个抽象层次的重用。 3 1 3 影响软件重用的因素 软件重用各方面的困难，无论是技术问题还是非技术问题，都影响着软件 重用的广泛实行。 ( 1 ) 技术因素 构件与应用系统之间的差异。一些开发者开发的构件，要做到在被另一些 人开发的系统中使用时正好合适，从内容到对外接口都恰好相符，或者作很少 的修改，这不是一件简单的事；构件要达到一定的数量，才能支持有效的重用， 而大量构件的获得需要有很高的投入和长期的积累；发现合用构件的困难，当 构件达到较大的数量时，使用者要从中找到一个自己想要的构件，并断定它确 实是自己需要的，不是一件轻而易举的事：基于重用的软件开发方法和软件过 程是一个新的研究实践领域，需要一些新的理论、技术及支持环境，目前这方 面的研究成果和实践经验都不够充分。 ( 2 ) 人的因素 软件开发是一种创造性工作，长期从事这个行业的人们形成了一种职业习 惯：喜欢自己创造而不喜欢使用别人的东西，特别是当要对别人开发的软件作 一些修改再使用时，他们常常喜欢自己另写一个。 1 4 ( 3 ) 管理因素 在软件生产的管理中，从以往沿习了一些与重用的目标很不协调的制度与 政策，如计算工作量时，对重用的部分打很大的折扣，甚至不算工作量；另外， 不是在项目开始时自觉地向着造就可重用构件的方向努力，而是在它完成之后， 看看是否能从中找到一些可重用构件。这些弊端妨碍了重用水平的提高和重用 规模的扩大，甚至会挫伤致力于重用的人员的积极性。 ( 4 ) 教育因素 在软件科学技术的教育与培训中，缺乏关于软件重用的内容，很少有这方 面的专门教材及课程，即使在其它教材及课程中提到软件重用，其篇幅及内容 也相当薄弱。 ( 5 ) 法律因素 在法律上还存在一些问题，例如，一个可重用构件在某个应用系统中出现 了错误，而构件的开发者和应用系统的开发者不是一个厂商，那么责任应该由 谁负? 此外，在版权、政府政策等方面也存在一些悬而末决的问题。 另外，软件产品是种精神产品，它的产生几乎完全是人脑思维的结果， 它的价值，也几乎完全在于其中所凝结的思想；它的物质载体的制造过程与价 值含量都是微不足道的。物质产品的生产受到人类制造能力的限制，现有的一 却物质产品的复杂性都没有超过这种限度，软件却没有这种限制，只要人的大 脑能想到的问题，都可能要求软件去解决，人脑所能思考的问题的复杂性，远 远超出了人类能制造的物质产品的复杂性，因而使软件的重用更为困难。 3 2 框架概述 框架( f r a m e w o r k ) 是整个或者部分系统的可重用设计，表现为一组抽象构 件以及构件实例之间交互的方法，框架是可被应用开发者定制的应用骨架。框 架已经成功地应用到很多领域，包括用户界面、数据处理和通讯等。 个框架是一个可重用的设计，它规定了应用的体系结构，阐明了整个设 计、协作构件之间的依赖关系、责任分配和控制流程，表现为一组抽象类以及 其实例之间的协作方法。在很多情况下，框架以构件库的形式出现，但是构件 库只是框架的一个重要部分，框架的关键还在于框架内对象问的交互模式和控 1 5 面向无线电监测领域可重用框架梗型研究及应用 制流模式。框架为构件提供了重用环境，为构件处理错误、交换数据以及激活 操作提供了标准的方法。 框架并不是包含构件应用程序的小片程序，而是实现了某应用领域通用完 备功能( 除去特殊应用部分) 的底层服务。使用框架的编程人员可以在一个通 用功能已经实现的基础上开始具体的系统开发。框架提供了某个领域应用中所 有期望的默认行为和类集合。具体的应用通过重写子类( 该子类属于框架的默 认行为) 或组装对象来支持应用专用的行为。 框架强调的是软件的设计重用性和系统的可扩充性，以便缩短大型应用软 件系统的开发周期，提高开发质量。与传统的基于类库的面向对象重用技术比 较，应用框架更注重于面向专业领域的软件重用。框架具有领域相关性，构件 根据框架进行复合而生成可运行的系统。框架的粒度越大，其中包含的领域知 识就越完整。 总之，框架是一个系统的核心元素，是系统中最本质的部分。系统的各个 组成部分正是通过框架所描绘的方式协同工作共同完成系统的功能，从而表现 出一个完整的系统。 框架的最大好处就是重用。面向对象系统获得的最大重用方式就是框架， 一个大的应用系统往往可能由多层相互协作的框架组成，例如：对于用户交互 界面可以用m v c 框架，而从界面接收的数据可以采用领域相关的框架来进行 数据处理( 比如银行或者图书馆管理框架) 。由于框架能重用代码，所以从一个 已有构件库中建立应用变得非常容易，因为构件都采用框架统定义的接口， 从而使构件之间的通信非常容易和简单。框架能重用设计，它提供可重用的抽 象算法以及高层设计，并能将大系统分解成为更小的构件，而且能描述构件间 的内部接口。这些标准接口在已有的构件基础上通过组装可以实现各种各样的 领域相关的系统。只要符合接口定义，新的构件就能插入框架中，构件设计者 就能重用框架的设计。框架还能重用分析。所有的人员若按照框架的思想来分 析事务，那么就能将它划分为同样的构件，采用相似的解决方法，从而使采用 同一框架的分析人员之间能进行沟通。 框架具有灵活的扩展性，根据某个领域内的框架，开发人员可以在此框架 上进行二次开发或者更加具体的开发。例如：现在流行的工作流，它虽然是个 比较抽象的概念，但是可以应用到很多实际环境中，例如银i 于存款、取款业务 1 6 或者公司报销业务等。所以，根据这个抽象的思想，可以设计出一个基本框架， 而其他开发人员可以在此基础上根据实际的项目去完成具体的开发，这样做不 仅可以增加领域内的软件结构一致性，建立更加开放的系统，还可以增加代码 的重用，大大提高了软件生产效率和质量。 3 2 1 框架对软件开发的意义 3 2 1 1 知识积累 框架的核心价值是对知识的积累。软件开发是一项知识性的活动。但是知 识存在于人的大脑中，是最难进行积累的。而在软件开发中，代码是最确定的 知识，人和机器通过浏览代码都能够了解代码的目的，而且不会出现不同的理 解。所以，从代码出发进行知识的积累是最佳的办法。框架就是这种思路的产 出物。框架包含了大量的代码，这些代码是对某个特定问题领域中抽象概念及 这些抽象概念之间关系的描述。所以，框架能够胜任知识积累的工作。 虽然代码是框架的核心，但是光有代码的框架是很难为人所理解的。代码 的层次太低，开发人员从代码的角度来完全的理解框架是很困难的。所以，必 须要有层次高于代码的工件。这些工件可以是设计文档、领域模型、u m l 图、 j a v a d o e 。他们的目的都是为了帮助框架的开发人员和使用人员顺利的理解框 架。 3 2 1