优秀工程专业硕士论文范文十篇

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2018-09-06 论文字数:37481字
论文编号: sb2018090320245622823 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程硕士论文,工程硕士论文主要是对作者撰写的工程论文推荐发表,论文专业范围包含土木,电力,电气,通信工程,软件工程,林业工程,电子信息工程,化工工程, 控制工程
本文是一篇工程硕士论文,工程硕士论文主要是对作者撰写的工程论文推荐发表,论文专业范围包含土木,电力,电气,通信工程,软件工程,林业工程,电子信息工程,化工工程, 控制工程,工业工程, 系统工程, 水利工程,工程师职称,公路工程, 建筑工程,土木工程,等专业。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇工程硕士论文,供大家参考。
 

优秀工程专业硕士论文范文篇一

 
1绪论
 
1.1论文研究背景
1.1.1城市生活污水监测技术国内外研究现状
中国城市生活污水监测系统目前还处于初级阶段,从一开始的人工采样到自动化采用,城市生活污水环境监测手段在进一步的发展,城市生活污水监测手段进一步丰富,并朝着网络化以及自动化发展。现有的城市生活污水监测方法主要有三种:a.采用便携式的水质监测仪进行实验室分析、人下采样的方式.,采样的频率从每月数次到每日数次。b.采用由若干个监测子站以及监测中心组成的城市生活污水监测系统对城市生活污水环境参数进行连续自动的监测,并进行数据远程传输,可以随时查询站点的城市生活污水水质的参数,一利用減市芏活汚水中存在前微生物对污来牛有毒物质的敏感段度,通过检测不同种类的微生物在不同的城市生活污水环境条件下数量的变化规律,得出对城市生活污水水质的评价结果[6]。人工采样的方法不能对城市生活污水水质参数进行在线远程的监测,而且劳动的强度很大、时效性比较差、污水水质监测周期长等问题,不能够反映城市生活污水水质的动态连续的变化,不容易及早发现污染源。
 
2)国外研究现状
在五六十年代,国外就己经幵始研究城市生活污水监测技术,早期国外城市生活污水环境研究监测方法是在规定的时间和地点采集污水的水样,然后将污水带回分析室进行分析。由于当时的科技水平不是很高,人工采样的方法也可以反映城市生活污水水质的污染状况,但是人工采样的方法采集的城市生活污水水质参数误差相对比较大,而且从待测水域到实验室分析要花费不少时间和精力,而且由于城市生活污水中微生物的作用,有些水质参数例如溶解氧参数的变化很大。为了能够更快更准确的监测在某一时刻城市生活污水水质参数的具体数值,及时在污水污染严重时得到预警,国外首先研究发明了一种城市生活污水移动监测车,类似于中国移动通信公司的移动信号车。移动监测车可以在待测污水域现场釆集污水水质,并通过化学分析手段做实验分析或者利用便携式的水质参数分析仪为分析手段,利用卫星通讯或移动GPRS无线数据通讯将城市生活污水水质参数数值发送到远程监测中心。纽约的研究员从二十世纪六十年代初期就己经研究并设计了城市生活污水水质自动监测系统,从此以后人工采样的模式被取代。二十世纪六十年代末纽约装配了第一台城市生活污水水质自动监测器,这种电化学监测器能够自动的采集城市生活污水水质参数并发送分析后的结果。到现在为止,美国已经建立起了全国性的远程城市生活污水水质自动监测网,而且设计研发了卫星监测的技术,越来越多的国家和地区都将地理信息系统、传感器技术、计算机科学、数据库和管理信息系统等技术应用到城市生活污水环境监测中。
 
3)发展趋势
现有的城市生活污水环境监测手段无法满足污水水质参数实时在线监测的需求,使得我们无法对复杂地形的城市生活污水环境进行有效的监测。为了降低监测系统的成本,更准确的对城市生活污水环境进行实时在线的监测。因此,我们需要引入-种全新的技术,来实现多水域,大面积等各种城市生活污水环境的实时在线监测。为了能够更高效率的处理监测数据,提高城市生活污水监测的智能化与网络化,无线传感器网络技术正在以人们难以预测的速度发展着。无线传感器网络是自组织的,由大量的传感器节点组成的网络,在医疗健康、智能家居、仓库大棚监测等领域应用前景非常广泛。无线传感器网络拓扑结构变化频繁,节点密度比较高,在偏远环境的城市生活污水水质监测方面有很好的应用前景。基于无线传感器网络的城市生活污水环境监测系统具有以下优点:a.布网简单:节点之间可以通过自定义或者协议栈标准进行组网入网,并通过制定好的多跳通讯协议进行城市生活污水环境监测数据传输。b.监测成本低:不需要铺设电缆和建立监测子站的施工,监测的成本比较低;C.监测灵活:采用不同精度的传感器可以满足不同监测精度的需求,对于不用的传感器节点可以装备不同的传感器来采集不同的城市生活污水水质参数,比起人工采样精度提高了很多。
 
2 ZigBee与GPRS无线通信技术
 
2.1常用的无线通信技术数据
通信技术可分为有线通信方式和无线通信方式两种。我们在对城市生活污水进行监测时,经常需要对两个甚至多个待测生活污水水域同时进行监测,因此采用有线的方式进行监测存在很多不足:
1)需要在待测水域之间架设电缆,安装和维护起来不方便,而且容揚对周围的生态环境造成影响。
2)有线成本比较高。无线通信方式不需要布线、自组网比较灵活,因此本文针对城市生活污水监测考虑通过无线通信方式来实现。
 
4节点总体软件设计........... 24
4.1软件开发平台.......... 24
4.1.1软件开发环境.......... 24
4.1.2仿真器 ..........24
4.2 Z-Stack 2007 休系架构.......... 24
4.2.1 Z-Stack 2007 协议架构.......... 24
4.2.2 OSAL操作系统.......... 25
4.3通信协议 ..........26
4.3.1无线通信数据格式 ..........26
4.3.2 ZigBee数据发送方式.......... 27
4.4节点软件总体框架设计.......... 28
4.5传感器P点软件设汁.......... 29
4.5.1传感器节点软件设计思想.......... 29
4.5.2传感器节点软件总体框架.......... 29
4.5.3传感器节点软件设汁流程.......... 29
4.5.4传感器节点ZigBee通信设计.......... 30
4.5.5传感器许点数据釆集和存储程序.......... 31
4.6无线网关节点软件设计思想.......... 32
4.7本草小结.......... 36
5节点各功能模块软件实现..........38
 
结论
 
由于无线传感器网络本身所具有的诸多优点,我们把无线传感器网络技术应用在城市生活污水环境监测系统上,通过在待测污水水域中布置传感器节点,通过传感器节点上的PH值传感器进行PH数据的采集,采集的数据通过ZigBee网络将数据多跳的传输到无线网关上,由于在无线网关上装备了远程传输模块GPRS Modem,所以很容易的将数据通过移动网络发送到远程监测中心。整个监测系统采用了 ZigBee技术和GPRS技术二种无线通信技术,能够实现城市生活污水监测系统的设计目标,具有广泛的应用前景。本文所做的工作主要是以下几个方面:
1)深入了解ZigBee、GPRS无线通信协议,了解ZigBee协议栈工作原理和基本架构。
2)提出城市生活污水监测系统网络总体架构,设计无线网关节点以及传感器节点硬件总体框架,并对要使用到的硬件芯片进行选型。
3)重点完成无线网关节点和传感器节点的软件编写工作。分别提出传感器节点和无线网关节点各软件模块的软件设计思想、软件总体框架、软件设计流程。
4)实现传感器节点以及无线网关节点各重要软件模块的设计与编写,包括传感器节点入网程序、传感器节点采集程序、传感器节点数据存储程序、无线网关节点组网程序和无线网关节点GPRS通信程序。其中在对ZigBee网络进行软件编写时,采用了 ZigBee 2007协议找来减小丌发难度。
5)通过搭建一个小型的实验室硬件平台来测试编写的软件,并给出测试后的结果。
 
参考文献
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[10]史作锋.ZigBee技术在无线传感器网络中的研究与应用[D].武汉:武汉科技大学,2009.
 

优秀工程专业硕士论文范文篇二

 
第一章 绪论
 
1.1 太阳能光伏发电系统概述
1.1.1 太阳能光伏发电的研究目的及意义
人类在探索自身发展道路的过程中越来越依靠大自然所赋予我们的貌似无穷无尽的化石能源。但是经过人类社会数千年的开采和利用,尤其是近现代工业文明的长足进步使得这些化石燃料能源几乎将要消耗殆尽。要知道形成这些珍贵的化石燃料能源需要经过上亿年的腐蚀、沉积等化学变化,方能够演化为成今天我们地下的矿藏能源。这些宝贵的化石能源的有限与社会发展进步对于越来越大规模的化石能源的需求之间的矛盾日益突出,与此同时,环境问题更是把人类社会的生存与发展推到了危险的境地。目前人类利用的电能主要由三种:火电、水电和核电,其中火电占到了近百分之八十[1],而火电主要来自于化石能源的燃烧[2]。据统计,煤炭资源可供人类使用的时间只有 328年、天然气资源可供人类使用的时间只有 56 年、石油资源仅仅可供人类使用 46 年[3]-[4]。因此,世界各国为了实现可持续发展都在积极的探寻替代能源。
 
1.1.2 国外光伏发电发展现状与前景
上世纪九十年代以来,光伏发电产业已经成为全球各国增长速度最快的朝阳产业之一。由于全球经济的发展对于能源的快速增长而导致的原油等能源价格的井喷(在二十一世纪出的四年时间里原油价格增长近 4 倍),正是这样的背景促使了全球各国政府大力推进光伏产业的发展。截止 2011 年,全球新增装机量在 21GW 左右,全球的光伏总装机量已经突破 67GW,年输出电能约 800 亿度,相当于 2000 万个正常家庭的用电量。图 1.1 为 2007-2011 年全球光伏装机及新增装机增长情况,图 1.2 为 2011 年全球光伏装机分布情况,从这两幅图中可以看出尽管全球经济最近几年出现了低迷,但是各国政府依然认识到光伏产业的广阔发展前景,并且从政策上倾斜来鼓励和推动整个产业的发展。
由于光伏发电需要大面积的太阳能电池板,且现如今的太阳能电池转化效率平均为18%左右,这样的转化效率就要求很大的安装面积来提升发电总量。面对此问题,人们提出了两个应对办法,其一,在一些边远地区、太阳能资源较丰富的地区大量的建设太阳能电站,然后将太阳能电站发出的电与市政电网进行并入实现发电并网,远在城市中的人们便能利用到这些来自于遥远地区所发出来的电能;其二,在城市中寻找这样的空间来摆设太阳能电池板,人们把这些占地的太阳能电池板与城市的建设材料(主要是屋顶的材料)结合起来使用,既能够减少一部分建筑物的材料更能够节省城市宝贵的土地资源。由于建在偏僻地区的太阳能电站发出的电需要大规模输配电设施的建设而加重了投资成本,而另一方面,在技术上的日益成熟,使得把太阳能电池与屋顶材料相结合的一体化光伏项目(Building-integrated photovoltaics, BIPV)运用的越来越多。在国外有很多光伏建筑一体化的示范项目,特别是在德国和日本把太阳能电池作为一种高档的建筑材料和建筑融为一体。2010 年,由日本政府资助的比例高达 33%~50%的“新阳光计划”正在迈向它的目标 5000MW。于同一年,美国联邦政府推出了由政府资助 35%~40%的目标为 3500MW 的“100 万屋顶计划”开始实施。德国政府从 1990 年开始实施“一千屋顶计划”,在私人住宅屋顶上推广容量为 1~5kWP 的户用并网光伏系统。目前世界上最大的太阳能屋顶光伏系统安装在新慕尼黑贸易展览中心。由于太阳能光伏发电成本随着各国政策的倾斜以及技术的快速进步而降低,据统计资料分析显示,2009 年上半年晶体硅光伏电池组件的国内市场售价已降到 20 元/W 的水平,而 2012 年的时候每 W 的发电成本大概在 10 元附近,这已经达到了人们能够接受自建或者投资小型电站的成本范围。国际上众多的机构普遍认为,到 2015 年左右光伏发电的成本将于火力发电的成本持平。所以,光伏发电产业发展空间巨大。
 
第二章 太阳能光伏阵列特性
 
2.1 光伏电池的原理与结构
太阳能电池的基本特性与二极管很类似,可以使用 PN 结来表示太阳能电池,一个电池单元就是一个最基本的发电单元,因为其发电量较小不作为单独使用,但可以将众多的太阳能电池单元进行串、并联并一起封装起来,便构成了太阳能电池组件,其功率便能够达到几百瓦、几千瓦甚至数兆瓦,又由众多的太阳能电池组件进一步的进行串、并联组装便形成了太阳能电池阵列,作为太阳能不断发出的电能的“源头”。天空中的光照条件是时刻变化的,如空中一大片云的飘过便会对太阳能电池附近的光照强度产生很大的影响,而在测量不同阻值的太阳能电池的电压、电流时,由于要调整不同的阻值以及对其调整后阻值的测量,十组数据几乎不可能在很短的时间内完成,这就造成了前后所测得的数据是在不同的条件下完成的;太阳能电池组件的老化也是造成它不可能会表现的和理想状况下一样的重要的原因;太阳能电池板的表面温度很高,极易在短时间内吸附大量的灰尘而遮蔽到了电池,这要造成了误差的扩大;滑动变阻器在每次调整阻值之前都要将线路的连接给断开,调整好阻值之后再连接好,这样反复的测量十组数据,很显然这样做很不利于设想的能够在尽可能短的时间内(光照和温度是不会变化的)把数据测完。如果实验中把大功率的滑动变阻器换为操作更为方便、快捷的大功率滑动变阻箱,实验结果会更加靠近理想数据一些。
 
第三章 光伏并网逆变器软件锁相环的设计....38
3.1 锁相环概述........38
3.1.1 锁相环的概念及基本构成 .....38
3.1.2 软件锁相环的基本构成....42
3.2 三相软件锁相环的原理及模型 .......43
3.3 单相锁相环的原理及模型 ....54
第四章 软件锁相环的仿真分析.........60
4.1 三相光伏并网锁相环的仿真结果.........60
4.2 单相光伏并网锁相环的仿真结果.........69
第五章 单相锁相环的硬件实现.........72
5.1 主电路硬件搭建 .... 72
5.1.1 微处理器....... 72
5.1.2 信号调理电路 ......... 78
5.1.3 DAC 输出模块 ......... 81
5.1.4 电源模块....... 85
5.1.5 板子上外围电路..... 87
5.2 软件流程图 ....... 90
5.3 实验结果...... 94
 
结论
 
目前,光伏并网发电产业在西方发达国家得到了快速的发展,而我国在这方面发展相对滞后,政策的倾斜度以及引导力度不足。并网发电系统虽然在全国很多地方作为一项产业已经大面积的推展开来,但是与发达国家之间依然存在着很大的差距。不过,随着国家于 2012 年 12 月份推出了有关新能源优先并入电网的政策,光伏并网发电定将成为将来我国电力生产板块中举足轻重的一块。并网锁相环技术作为光伏并网发电技术中的核心环节,本文所做的工作主要是围绕着光伏并网发电系统中的同步软件锁相技术进行展开的。软件锁相环具有开发周期短、效率高、可移植性强以及能够编程实现一些先进的控制算法等优点,众多同步锁相技术当中,唯有软件锁相环技术最为受到人们的重视。锁相环技术锁相性能的差异能够直接影响到整个发电系统发出电能的质量和整个系统的稳定运行。因此本文对软件锁相环锁相控制技术进行了分析与研究。现将本文主要研究内容总结如下:
1. 从太阳能光伏发电的研究目的及意义出发,介绍了太阳能光伏发电系统的应用形式;接着对光伏并网发电系统的关键问题——同步锁相环进行了简要叙述,介绍了锁相环的分类、发展状况及并网锁相环的研究现状。
2. 通过 MATLAB 中的 POWER SYSTEM 模块对太阳能电池进行建模,并详细的分析了太阳能电池的非线性特性及影响太阳能发电效率的几个因素;使用变负载法对太阳能电池实际进行了测试,得到了太阳能电池的 I-V、P-V 特性;
3. 对锁相环的工作原理及基本构成部分进行了深入分析,对单同步坐标系软件锁相环、双同步坐标系软件锁相环、增强型单同步坐标系软件锁相环三种常用的三相软件锁相环技术的原理进行了详尽的研究与分析,并在单相电压异常的情况下分析了三种锁相环技术的性能差异与适用环境。
4. 通过在三相坐标变换的基础上对单相并网逆变器的软件锁相技术进行了深入研究,提出了一种基于坐标变换的单相软件锁相环,并通过仿真与实验验证了该软件锁相环技术的可行性与正确性。
5. 对单相软件锁相环的硬件电路进行了设计,并给出了详细的设计过程与软件流程图。
 
参考文献
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优秀工程专业硕士论文范文篇三

 
1绪论
 
1.1软件卫星接收机的研究背景及意义
世界各主要大国都在研制属于自己的具有独立自主技术的GNSS系统,因为该系统的发展深深关系着本国经济及军事实力,起着不可或缺的作用。目前,世界上已投入使用的或正在建设着的全球卫星系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo、我国的Compass,除此之外,还有一些区域型的卫星导航系统,如日本的QZSS以及印度的IRNSS等。对于前文提到的几大卫星导航系统,GNSS系统一般包含三个部分:卫星星座部分、地面监控部分和用户设备部分[1]。其中,卫星接收机属于其中的用户设备部分,主要用来接收卫星传输的信号和播发的电文,根据卫星传输的无线电信号,测定用户至卫星的距离等观测量;并且可以根据导航电文,计算观测卫星的位置和运行速率,根据观测量和卫星的位置、运行速率,解算出用户的位置和速度。因此,要想获得精确的导航定位结果,高精度的接收机则是必不可少的。目前,市场上的接收机基本上都是针对已经成熟使用的GPS系统的,而对于我国即将投入使用的北斗二号系统,则只有少数的几个接收机品牌,接收机系统的兼容性值得研究。而从技术角度来讲,目前为止国内使用的接收机核心技术基本都来自国外,没有属于我国自主的卫星接收机核心技术,而利用软件接收机平台的低成本以及设计的灵活性,通过对接收机关键技术的仿真以及研究对照,就可以开发属于自己的卫星接收机,拥有自主接收机知识产权。我国的北斗卫星计划也巳经成功进行到了第二阶段,这就更加需要我们自主的接收机技术,来引领我国的全球卫星系统新进展。在我国市场上流行的GNSS接收机,一般都是采用设计成熟的专用集成电路的芯片作为信号处理部分,来对RF前端采集的信号进行处理的,而其进行处理的算法基本上都是在芯片内部就完全实现,用户很难知道也不可能改变相应的参数来实现适合自己的算法。因此,芯片设计厂商和研究型企业、高校开始关注并研究软件卫星接收机。软件卫星接收机,即基于软件定义无线电概念对卫星导航系统进行分析,其目标在于建立灵活可变的开放式体系结构的接收机。
1997年,软件无线电技术就被提出了,并且基于软件无线电技术的软件卫星接收机计划的理论基础基本已经在20世纪末就成熟了,但是由于当时的硬件以及软件技术的限制,软件卫星接收机一直没有得到很好的实现,21世纪,随着硬件技术的成熟以及PC机的日益强大,软件卫星接收机的再次研究得到了重视,并且有了很大的进展。软件卫星接收机有如下优点[2]:第一、不管是模拟电路还是数字电路,都会存在一些不稳定性,如非线性、温漂、时漂等,而用软件的方法就能够去掉硬件所带来的影响,也可进行理想情况的研究。第二、现代标准接收机通常都是基于ASIC (专用集成电路)来进行信号处理和快速的微处理器计算,但是,一个ASIC是不可以像改变程序那样容易地被重新设计,要得到新的系统,必须要投入资源进行重新设计制造,而软件接收机可以低成本的实现重设计,这也可以为研究者和开发商提供了较为便利的设计途径,将最新的研究理论应用到实际的接收机幵发中。即使在硬件没有达到理想的需求时,通过软件卫星接收机的平台,各种新算法新理论的可行性与性能也能够得到验证及比较,然后选用最合适的进行设计生产。第三、它能提供一个切实有效的仿真环境,如在GPS现代化中新提出的L5信号,还有欧盟未建设完成的Galileo卫星信号,在没有相应的真实实验条件下,同样能够对其接收机的开发进行研究[2]。第四、它还能有其他多方面的用途,如东京大学空间信息中心[41就将软件卫星接收机用来作为遥测传感器使用。通过物体反射信息以及到达接收机的时延,确定反射物的情况,这些都是硬件接收机所不能实现的。
 
1.2发展现状
世界上第一台接收机早就于三十多年前就问世了,它主要是提供给DoD (即美国国防部)使用的,用来验证当时美国刚投入使用的GPS计划的可行性。第一批接收机主要还是用来提供给军方使用的,真正面向普通用户的接收机是1982年进入市场的两款接收机,这两款接收机是由麻省理工学院Charles C设计,并且由Steinbrecher公司制造的,它们主要是为了对大地进行精密测绘而设计的。1989年,美国国防部,即GPS的建设者,开始发射更多的导航卫星,以满足其导航星座对卫星数目的要求,在此同时也宣布了全球定位系统的运行计划。此后,研究机构及幵发商将注意力开始投向卫星信号的处理及接收机技术。最终,随着专用集成电路(ASIC)的发展以及芯片集成度的提高,专用导航定位芯片的设计被采用,并且逐步实现了向微型化、模块化发展的步伐。如今,基于专用集成芯片的卫星硬件接收机技术已趋向于成熟,但是由于硬件接收机研制所存在的固有不便,众多国内外研究者与开发商逐步将目光投向软件接收机技术的研究,目前为止,也在该领域取得了较为令人瞩目的成果。并且基于软件无线电技术的软件卫星接收机计划的理论基础基本早己经在20世纪末就成熟了,具有代表性的是林肯实验室和斯坦福大学学者所著的《GPS—Signals, Measurements, and Performance))一书,近几年国内亦有了该书的中文版本,该书对GPS的信号、测量与性能等做了详尽的理论分析及推导。丹麦学者Kai Borre以及美国学者Akos等所著的《A Software-Defined GPS andGalileo Receiver》一书则详细介绍了美国GPS以及欧盟的Galileo的信号特点以及接收机设计原理,并且详述了其软件流程,对射频前端模块的设计也做了介绍,是初学者研究软件接收机非常经典的教程。
 
2 GNSS原理及其信号结构特征
 
2.1 GPS概述及定位原理
图2.4地理坐标系大地坐标与地理坐标各有特点,载体运行时的航迹,通过东北天坐标可以方便的显示;而载体的位置则可以通过大地坐标,即所谓的经讳度坐标,直观了解。在本论文中,主要是通过将东北天坐标系中的数据转变为导航所常用的经讳度坐标,以便直观的在地图中进行导航定位。而将东北天坐标系中的数据转变为导航所常用的经绨度坐标就必须提及坐标间的转换,主要涉及的是直角坐标系与球面坐标系的坐标转换。地球直角坐标系的原点位于地球质心,0Z轴与地球自转轴重合,OX和or轴分别都位于赤道平面内,其中OX轴指向本初子午线,or轴指向东经90°子午线;地球球面坐标系的原点同样也位于地球质心,位于此坐标系中的P点的位置用尸点的经度,讳度和高度来表示。GPS卫星所发射的信号从结构组成上可分为载波、伪码和数据值三层内容,在这三层内容中,伪码和数据码首先通过调制(BPSK,二进制相移键控)而依附在正弦波形式的载波上,然后卫星将调制后的带有导航信息的载波信号播发给卫星用户[1]。而用户所使用的接收机的工作则是接收这些信号,然后将各部分信号解调出来,通过导航信息进行定位解算,因此,了解GPS信号的组成是正确提取关键信息的基础。目前为止,GPS主要发送两种频率的信号,其中L1载波频率为1575.42MHz, L2载波频率为1227.6MHz,在GPS现代化计划中,GPS还会播发另一种L5波段的信号。图2.6大致描述了伪码C/A码的BPSK调制的过程。
 
3软件卫星接收机结构分析......... 18
3.1软件卫星接收机总体框架......... 18
3.2接收机前端指标设计......... 19
3.3本章小结......... 24
4软件卫星接收机关键算法研究......... 25
4.1非理想环境捕获技术研究......... 25
4.2跟踪辅助技术研究......... 34
4.3位置解算......... 49
4.4本章小结......... 59
5接收机硬件设计及实验研究......... 60
5.1接收机前端硬件设计......... 60
5.1.1接收机前端硬件设计......... 60
5.1.2真实GPS信号定位解算......... 67
5.2真实卫星信号采集及数据处理......... 68
5.2.1静态实验 .........68
5.2.2动态实验......... 69
5.3本章小结......... 71
 
结论
 
随着我国北斗二号卫星的成功建设,掌握拥有自主知识产权的接收机核心技术迫在眉睫,软件接收机是各大研究机构及高校研究新型卫星接收机的实用平台,也可以为商业硬件接收机的开发和性能优化提供研发依据,本文针对超紧组合MIMU与GNSS姿态测量系统中软件卫星接收机部分进行了较为深入的研究,主要研究内容包括:
1、对软件接收机的关键技术进行了详细的分析,结合并比较了经典热门算法,并在此基础上进行了一定的优化,更好地实现了接收机的功能;
2、总结了串行搜索法、并行搜索法等的优缺点,并且将比特分割算法与差分相关算法进行了更好的组合,能针对微弱信号进行良好的捕获;
3、总结了码跟踪和载波跟踪的原理,针对载波跟踪的环路滤波器进行了分析设计,通过仿真分析,验证了加入惯性辅助和卡尔曼滤波技术的载波环具有良好的动态跟踪效果;
4、针对接收机中的硬件部分——中频前端进行了合理设计,使用了通用的高性能的接收机芯片MAX2769和带有微处理器的USB芯片CY7C68013;
5、进行了静态和动态实验,采集了中频数据的同时也使用高精度卫星接收机采集数据作为实验基准,使用优化的算法对中频数据进行处理,并与高精度的硬件接收机进行对比,验证了算法的可行性;
6、在对定位数据进行滤波处理后,可得出精度较高的用户位置。
 
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[7] Xie Weihua. Implement and Analysis of a COMPASS/GPS Software Receiver. ProcediaEngineering, 2011(23):451-456.
[8] Di Li, Rene Jr. Landry and Philippe Lavoie. PC 104 Based Low-cost Inertial/GPSIntegrated Navigation Platform: Design and Experiments. Journal of Global PositioningSystems, 2007(6): 80-88.
[9]宋高顺.MIMU辅助卫星测姿技术研究.南京理工大学,2012.
[10]陈俊,余之喜.基于GP2010的移动GPS射频前端设计.现代电子技术,2011,34(1):101-103.
 

优秀工程专业硕士论文范文篇四

 
第一章 绪论
 
1.1 课题提出
随着我国硕士论文范文经济的快速发展,要求各行各业能同步发展,并能支持国家的经济继续快速发展。而在上个世纪 80 年代初,中国造船年产量位列世界很多其他国家后面。后来,我国造船工业占世界份额不断递增。据统计,中国未来有可能跃居第一造船大国。但是,船舶电子设备这种附加值很高的设备仍然依赖于进口,这是我国造船工业的短板,因此,我们应该扩大船舶电子产业,与国外船舶电子公司竞争[1]。目前,欧洲仍然领跑船舶工业和船舶电子工业,这是几百年来的积累形成的,虽然世界造船中心在逐步转移到东亚。日本、韩国的船舶电子工业虽然也曾像我国一样落后,自上个世界以来,他们船舶配套设备越来越多的使用本国生产的,目前,这两个国家的船舶电子设备基本都是使用本国生产的。目前,我国造船市场发展的迅速,无论在造船市场、还是修船市场,均为船舶电子提供了总额上十亿的市场,但是,基本被国外产品所垄断。所以,这是我国船舶电子设备的发展机遇,有充分理由关注这一市场[2]。本文设计实现了基于嵌入式 ARM 处理器和 FPGA 数据处理器的数字船用雷达。该系统目标是价格相对低廉的民用数字船用雷达系统,以适应国内市场的需求。该系统采用 ARM 子系统和 FPGA 子系统结合,共同完成雷达回波图像处理、杂波抑制、图像送显等功能。其中,ARM 子系统负责用户界面、控制、参数设置等功能,FPGA 子系统负责大量回波图像处理和图像显示等功能。
 
1.2 发展现状
 
1.2.1 国内外船用雷达发展现状
欧洲作为发达国家聚集的地方,它是现代航运业和现代造船业的诞生的地方,几百年的积累造就了它强大的船舶工业。船用雷达的制造就属于船舶电子工业的一部分,虽然近年来世界造船中心在转移,朝东方转移。自上个世纪 70 年代以来,世界造船大国的位置由日本取代欧洲,日本大幅度提高船舶电子设备国产化率的主要措施包括,在保护的情况下实施改革,集中生产优势,在按专业分工的前提下,注意强化协调,逐步整合船舶电子企业,另外,依靠欧美国家先进技术的引进,才得以实现船舶电子设备的国产化率 98%的可喜目标。还有,在 70 年代建造船舶的时候,韩国几乎全部使用国外的东西。到了 80年代,韩国除了采取措施保护国内产品,另外也在引进国外设备和技术,主要是为了用来推进船舶设备,尽量使用国内设备,减少使用国外的产品,船舶电子设备国产化率达 90%,是韩国很高兴的一件事。生产船舶电子设备的主要国家,主要集中在欧美,如美国、加拿大、挪威、英国等,以及亚洲的日本和韩国,这些国家在船舶电子这方面远远领先于我国,目前,我国船舶导航设备是自己生产的比率不到 10%。信号处理与显示系统和自动雷达标绘仪(ARPA)的发展现状是船用雷达上很值得论述的部分。给信号处理显示系统带来巨大改变的是电子器件的发展。在微机与计程仪、天线、罗经等输出设备接口,采用模/数、数/模转换器,使雷达跟踪精度随之提高,伺服电机系统元件随之减少。对于一般雷达信号,将回波图像的极坐标位置转换为平面直角坐标位置,将屏幕像素提高,增强清晰度,可以采用高速微机与 DSC 技术结合。数字扫描转换器(DSC)的采用,促进径向扫描方式改进为 TV(电视)扫描方式。改善后图像具有高质量,高亮度等优点,做成彩色更加简单,为了方便图像监视,还可以增加几个外接显示器。船舶避碰设备直接关系船员的生命安全。现在在船舶上安装的防撞设备,有多种种类,各有各的特点。通过在原有雷达上附加简单的数字或模拟设备,简单防撞设备有预示碰撞危险,并且报警等一般功能,这种设备一般装有在 PPI 上装上辅助避碰设备、存储他船航迹的设备、警报他船接近本船的设备等等;还有一些功能是试操船和判断是否安全、跟踪并判断碰撞危险、报警危险航行、显示活动目标的速度矢量,通过增加辅助计算机组成 ARPA。通过 ARPA 实现计算机避碰设备有预测危险区显示型和矢量显示型等[3]。
 
第二章 船用雷达的工作原理
 
2.1 电磁波的工作特性
电磁波是雷达工作的物理基础,必须先了解电磁波的工作特性,然后再去了解雷达工作原理。因为正是电磁波的这些特性,雷达才能发挥出它的功能。二次辐射发生在这种情况下,当有物体阻挡电磁波的传播,并且恰好传播介质的电性能与该物体不同时。物体有等效电偶极子,当受电磁波的强波振动产生二次辐射,并伴随着产生电磁波,会产生了“反射”、“散射”、“绕射”三种情况,这三种情况发生在新产生的电磁波与原来电磁波发生叠加之后。如果目标部分表面非常光滑,而这光滑部分正好是受电磁波辐射的部分,加之尺寸远大于电磁波波长,这样会发生反射。二次辐射后,反射角和入射角相等,在这里电磁波叠加只改变了传播方向。散射发生在如果目标部分表面非常粗糙,而这部分粗糙表面正好受电磁波辐射的,尺寸远大于电磁波波长,二次辐射方向各不相同,强度和分布具有随机性的情况下。绕射发生时原电磁波传播方向不会受影响,产生这种情况的条件是如果目标尺寸远小于电磁波波长。两种电磁波相互叠加后,会根据以前的方向继续传播。雷达通过向空间中辐射电磁波来探测目标,电磁波在传送过程中,遇到物体发生二次辐射,其中部分电磁波被天线探测到,并且被接收,这样就可以发现目标的存在。雷达的工作原理基本相同,一般说来,如果我们要求天线增益较高、方向性较好,可以选用偏短的波长;如果我们要求较大的功率容量,较小的接收机噪声系数,较小的大气传播衰减,可以选用偏长的波长。总之,对雷达工作波段的选择决定于雷达使用环境和运行性能的要求,目前被使用得很多的代码方法是 L 表示 22cm 为中心的 20~25cm 波段,S 波段代表 10cm,C 波段代表 5cm,X波段代表 3cm 等等[6]。不仅因为微波对金属、石头、木材等都有相当强的反射,还因为微波段的天线,安装容易,制造简单,因此航海雷达广泛采用公分波段的电磁波。无论在白天、黑夜、大雾的情况下,这种波段的电磁波能够基本不受影响的穿过云雾雨雪,海岸包括灯塔、护浪堤,海面包括航道内行驶船只、礁石、冰山等的距离和方位都可以探测出来,只要在探测距离范围内,海岸、海面的物体就都可以探测到,然后将回波处理并显示到显示终端上。帮助起到船舶避碰的作用。
 
第三章 系统设计选型及总体方案...... 14
3.1 系统设计选型 ........ 14
3.1.1 系统硬件设计选型 ........ 14
3.1.2 系统软件设计选型 ........ 17
3.2 系统硬件总体方案 ...... 21
3.2.1 系统上单元 ........ 22
3.2.2 系统上下单元的接口 .... 22
3.2.3 系统下单元结构设计 .... 23
3.3 本章小结 .... 24
第四章 Linux 内核移植及相关驱动结构....... 25
4.1 Boot Loader 及移植 ...... 25
4.2 Linux 内核移植....... 28
4.2.1 Linux 内核定制......... 28
4.2.2 内核烧写 ...... 30
4.3 相关驱动的结构 .... 30
4.3.1 Linux 帧缓冲设备驱动结构....... 30
4.3.2 采集控制驱动结构....... 34
4.4 本章小结 .... 34
第五章 显控软件的设计与实现.... 35
5.1 软件架构和处理流程 ........ 35
5.2 扫描显示模块 ........ 37
5.3 基本功能设置模块 ...... 38
5.4 显示内容模块 ........ 39
5.5 ARPA 功能模拟模块 .... 41
5.6 提示内容模块 ........ 48
5.7 本章小结 .... 49
 
第七章 结论与展望
本课题所设计实现的基于嵌入式 ARM 处理器和 FPGA 数据处理器的“双核”嵌入式船用雷达,与模拟电路传统雷达和以通用计算机实现的数字化雷达相比,具有体积小、稳定性高、价格便宜等优点。基于 ARM 开发出的显控软件具有高性能、占用资源少的特点。采用 FPGA 子系统处理大量回波图像数据,有效的降低了 ARM 子系统的 CPU 负载,使 ARM 子系统能专注于控制功能,包括显示控制,数据采集控制和雷达天线控制,提高了船用雷达系统整体性能。在本课题的研究开发中,完成了以下工作:
1.详细介绍了船用雷达的工作原理,包括电磁波工作特性、脉冲雷达的工作原理,以及船用雷达的目标定位。
2.论述了船用雷达软、硬件平台的选型。详细介绍了硬件平台,经过对几种嵌入式操作系统和嵌入式 GUI 的对比,确定选用 Montavista Linux 作为嵌入式操作系统以及 MiniGUI 为嵌入式 GUI。另外还介绍了系统总体方案的设计,包括上、下单元的结构设计和上下单元的接口设计;
3.完成了 Linux 内核移植,包括 U-Boot 的移植,Linux 内核的配置和烧写,介绍了相关驱动的结构。
4.设计并实现了基于 ARM 的显示控制软件,分别对扫描显示模块、系统设置模块、显示内容模块、ARPA 功能模拟模块、提示内容模块的功能实现进行了详细阐述,对 ARPA 功能模拟模块的实现,ARPA 避碰的算法进行了重点论述,并提出了一种新的 ARPA 算法。
5.完成了对显示控制软件的测试和验证。采用嵌入式系统技术实现了数字船用雷达以后,通过改进的方法或采用新技术进一步提高系统性能,增加系统功能,扩展雷达相关功能,将是一个长期的可延续的发展方向。特别是提高 ARPA 避碰性能,优化嵌入式系统技术对数字船用雷达的实现方式这方面,需要长期的经验积累和不断的推陈出新。面对我国船用导航雷达的广阔市场,在国外船用雷达生产厂商的重压之下,抓住契机,不断的开发嵌入式船用雷达系统的功能,使雷达不仅仅只包含天线,加入更多的传感器,如温度传感器、湿度传感器等。融合更多的功能进入船用雷达,也是一个可扩展的研究方向。
 
参考文献
[1] 2009 年中国及全球船舶电子行业市场展望与发展策略分析. 企业报告网, 2009
[2] 陈汝军.中国企业进入船舶电子及导航设备产业之形势分析.中国水运,2006,6(11)
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[4] 陈燕.船载导航雷达的嵌入式软件设计:[硕士学位论文].浙江大学,2006
[5] 百度百科.MiniGUI 百度百科. 
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[8] 彭晓明,王强.Linux核心源代码分析.人民邮电出版社
[9] 王勇,杨勇.嵌入式操作系统 Linux 的应用移植.测控技术,2006,25(10):57-60
[10] 葛海峰,陈耀武.嵌入式船载导航雷达系统目标跟踪的实现.电子器件,2005,28(2):315-317
 

优秀工程专业硕士论文范文篇五

 
1 绪论
 
1.1 BIM 在建筑领域的背景介绍
最近几年,随着建筑领域和计算机辅助设计领域的发展,BIM的概念被越来越多地应用在建筑的设计当中。而使用BIM技术开发建筑设计软件也逐渐成熟起来,如Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma以及Autodesk公司的Revit等。但是在中国,BIM在建筑领域的应用还远不如国外广泛,建筑信息化程度不高。对此,国家建设部提出的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》为此问题的解决指明了方向。纲要中的总体目标明确提出了要加快BIM在工程中的应用:““十二五”期间,基本实现建筑企业信息系统的普及应用,加快建筑信息模型(BIM)、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用,推动信息化标准建设,促进具有自主知识产权软件的产业化,形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业[3]。”由此可以看出国家对于BIM领域的重视,而对BIM领域软件来说更是一个很好的发展契机。
 
1.2 BIM 对比传统项目模型的优势
BIM 模型与传统项目管理模式相比,具有以下优势:
(1)提高项目质量与性能。利用BIM技术使得在项目早期就可以对建筑物不同方案的性能做各种分析、模拟、比较,从而得到高性能的建筑方案;同时积累的信息不但可以支持建设阶段降低成本、缩短工期、提高质量,而且可以为建成后的运营、销售、维护、改建、扩建、交易、拆除、使用等服务[4]。
(2)实现工程信息设计与施工阶段的三维可视化完整传递。BIM咨询团队在设计阶段即把所有团队的图纸和信息通过三维协同等手段统一地整理、整合在一起,采用BIM可视化技术,构建业主方、设计方、施工方、监理方、顾问方等多方共同利用的可视化平台,准确传递资料和信息,提高工作效率并保障施工阶段效果。
(3)优化控制设计方案。BIM技术通过顾问式优化设计、三维可视化管线综合、各专业系统设计纠错报告,有效地控制设计阶段可能产生的问题,尽可能在设计阶段发现问题、解决问题,形成科学的设计方案。
(4)协助指导项目施工管理。基于BIM技术平台,构建施工阶段BIM模型,并根据施工进度和完成情况实时更新模型,分阶段、分步骤跟踪模拟,模型全程协助指导施工、反馈施工进度、材料使用、成本预估、支付申请等。
(5)合理掌控项目变更行为。采用BIM模型辅助方式,在工程发生变更前即以3D方式审核确认变更的必要性和可行性以及工程量参考,并记录变更的实施,从而将变更管理掌握在可控制的范围内。
(6)整合散落的工程信息。拥有一个涵盖工程整体、方便调阅相关各类资料文档的平台对于业主方掌控整体情况等方面具有重要意义。采用BIM技术,集成项目全过程资料,可实现上述目标。
(7)降低设计、施工和管理成本。规范化的设计和施工使建筑行业更加绿色、环保,使其走上可持续发展的道路[5]。
正是因为BIM有如此之多的优点,一经提出就在在欧美等发达国家引发了建筑业的巨大变革。BIM 技术通过建立数字化的BIM参数模型,涵盖与项目相关的大量信息服务于建设项目的设计、建造安装、运营等整个生命周期,为提高生产效率、保证生产质量、节约成本、缩短工期等发挥出巨大的优势作用。虽然我国的BIM 应用还处在雏形阶段,但是认识并发展BIM、实现行业的信息化转型已是势不可挡的趋势[6]。
 
2 关键技术介绍
 
设计5D建筑模型就必然要选择一个合适的3维模型渲染平台。Navisworks软件是一款高效的三维,二维图形渲染软件,并且有很好地多文件格式兼容性,很适合作为本系统的平台。本系统的UI将选择一个可以支持树形结构的第三方控件库,通过对比和选择,最终选择了Syncfusion控件库。数据库方面,本系统通过对建筑领域数据类型和数据量的分析,选择了SQLite嵌入式数据库,并对数据库的设计进行性能上的优化。文件格式是图形图像软件根本,选择DWF文件格式作为本系统的文件格式可以节省储存空间,减少网络传输时间,提高对第三方软件文件格式的兼容性。本章就将对这些关键技术进行介绍。
 
2.1 Navisworks 软件介绍
5D模型建筑管理软件需要依托于一个3维模型的渲染平台。只有选择好渲染平台,才能使5D模型建筑管理软件正常、高效的工作。Navisworks软件正好符合这个要求。Autodesk Navisworks软件是一款用于分析、仿真和项目信息交流的全面审阅解决方案。多领域设计数据可整合进单一集成的项目模型,以供冲突管理和碰撞检测使用。Navisworks能够帮助设计和施工专家在施工前预测和避免潜在问题。Navisworks软件提供了用于分析、仿真和项目信息交流的先进工具。完备的四维仿真、动画和照片级效果图功能使用户能够展示设计意图并仿真施工流程,从而加深设计理解并提高可预测性。实时漫游功能和审阅工具集能够提高项目团队之间的协作效率。Navisworks是一款面向NWD和DWF文件的免费浏览器。它使所有项目相关方都能够查看整体项目视图,从而提高沟通和协作效率[9]。使用Navisworks能够帮助建筑、工程设计和施工团队加强对项目成果的控制。Navisworks解决方案使所有项目相关方都能够整合和审阅详细设计模型,帮助用户获得建筑信息模型工作流带来的竞争优势。Navisworks软件对大模型数据的渲染进行过优化,能够应付百万级别的模型信息量。是用户不会感觉到有任何性能问题。本系统的图形渲染部分将使用Navisworks软件作为平台,应用层的一些高级功能也将使用Navisworks软件的API进行开发。
 
3 系统整体设计 .... 14
3.1 功能需求分析 ....14
3.2 数据绑定方式设计 .......15
3.3 框架设计 .....16 
3.4 文件格式设计 .........17 
4 数据库设计与实现 ...... 19
4.1 数据库的选择 .........19
4.2 SQLite 数据库 ....19
4.2.1 SQLite 数据库简介......19
4.2.2 SQLite 数据库的性能和限制........20
4.3 数据库表的设计 .....21
4.4 数据库配置文件 .....28
4.5 数据库触发器设计与实现 .......29
4.6 数据库优化设计 .....33
4.7 本章小结 .....33
5 应用程序接口(API)设计与实现 ..... 34
5.1 API 设计需要满足的功能 .........34
5.2 Document 类.......34
5.3 Table 类 ........35
5.4 TakeoffSelection 类 ........38
5.5 API 使用示例 .....40
5.6 本章小结 .....41
 
结论
 
本文从建筑管理人员和预算分析人员的需求出发,以Navisworks软件为平台,DWF文件为载体,开发出一套适用于BIM领域的5维管理软件。文中还介绍了Syncfusion的WPF控件库和XslIO库,通过使用Syncfusion控件使软件的界面更加易用、美观,也大大降低了开发成本。而数据库设计、API设计和应用层设计是本文的重点,是5维管理软件的根本。本系统将大大提高建筑管理人员和预算分析人员的工作质量和工作效率,为建筑工程节省成本。
BIM领域的前景非常广阔。在设计软件日趋成熟,收益日趋稳定的今天,产品管理软件,各部门间的沟通软件将会成为BIM领域的新的增长点。谁能提供一套完整的解决方案,谁就占得先机。相信5D建筑管理软件会有一个美好的前景。放眼当今计算机的前沿技术,没有比云技术更能吸引大家的眼球,云技术能够提供无限大的存储空间和计算能力,对任何一个软件都是很大的吸引力。但就目前的情况来看,无论是用户的需求考虑,还是云技术自身在软硬件的依赖性考虑,都导致了我们没有选择云技术。如果将来浏览器的图形处理能力能够达到BIM软件的需求,云技术的软硬件进一步完善,相信BIM软件也会向云技术靠拢。
 
参考文献
[1] Jorge Carmona,Kathleen  Irwin,BIM: Who, What, How and Why[R],2007,10
[2] 梁昊光,解析建筑信息模型[J/OL],北京工程勘察设计行业协会, 2012, 4, 1
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[4] 何关培,业主、设计、施工 - 中国 BIM 革命会在哪里爆发?[J/OL],中国 BIM 门户,2010,11,15,
[5] Eddy Krygiel,Brad Nies,Green BIM[R],Sybex,2008,4,28
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[7] 陈光,BIM 软件比手工和 CAD 发生了什么变化[J/OL],中国 BIM 门户,2010,5,24,
[8] 何关培,BIM 和 BIM 相关软件[J/OL],土木建筑工程信息技术, 2010,12,15
[9] Autodesk,Navisworks Product Overview,2012
[10] Syncfusion,Syncfusion Product Overview,2012
 

优秀工程专业硕士论文范文篇六

 
第1章绪论
 
1.1研究背景与现状
1.1.1研究背景
随着科学技术的日新月异,特别是视线追踪技术、表情识别、动作识别等人机交互(human-computer interaction, HCI)技术的快速发展,人机交互行为涌现了很多新的模式。人机交互技术的发展使人们对信息的接收与交互从单一的感觉通道发展到多个感觉通道相互融合,交互方式从以前的触感发展到味觉、嗅觉等方面,在虚拟世界中可以实现接近现实生活中人们交流信息的方式,给用户带来了更多逼真的感受。这给智能手机的界面设计带来了更多的新机遇。以智能手机为主的移动终端正在迅猛发展与快速普及,据爱立信公司发布数据报告显示,截至2012年第一季度,全球移动终端的普及率已达到87%之多,用户总数达到62亿人数(若排除拥有多个终端的用户数后,实际约为42亿左右)。以智能手机为主的移动终端正在深刻地改变着人们的生活方式。人们正在通过智能手机看书、听音乐、看电影、交友、购物、获取信息、分享信息等等,智能手机的使用越来越频繁,与智能手机之间的交互行为与方式也越来越复杂。智能手机由于其使用方式的特点(以握在手掌为主)使得其屏幕尺寸受到很大的限制。对于小于15CM*10CM尺寸的产品而言,在大空间方面日渐完美的交互界面技术将会受到很多的限制,给小尺寸的智能手机方面的界面设计带来很多问题。例如在web网页端常用的“面包屑”导航在智能手机端由于尺寸的限制而不能使用。随着智能手机性能的提高和信息资源的爆炸式发展,智能手机所需要承载的信息量与日俱增,给受到屏幕尺寸限制的智能手机的界面设计带来巨大的挑战。由于智能手机可以自由搭载第三方开发的应用软件,使得手机应用软件不在受制于制造商,消费者可以随意下载和安装自己喜欢的应用软件。目前各家操作系统开发者都推出了自己的应用软件;例如,苹果iOS、Android操作系统的Google Play、亚马逊的 Android、Windows Phone> BlackBerry World 应用商店等。据Gartne研究报告,2009年全球移动应用商店的下载量约为25. 2亿次,市场规模达到42. 4亿美元;2010年将达到45. 1亿次,整体市场规模将达到67. 7亿美元;到2013年市场规模将分别达到216. 5亿次和294. 8亿美元。
 
1.1.2研究现状
 
(1) 国外研究现状
国外艺术设计领域的专家学者对于基于用户体验的界面设计的研究和实践比较成熟,形成了一定的理论体系,例如交互设计先驱IDEO公司创始人Bill Moggridge在其著作《Designing Interactions》(《设计交互》)一书中以访谈的形式通过鼠标、计算机、游戏等不同的实例阐述了交互设计发展的历史、重要性以及方法[1] ; AlanCooper设计的将用户需求放在第一位的“目标导向设计”方法和开发的人物角色(persona)技术都是现在被熟知并被广泛应用的理论技术[2];还有苹果公司前副总裁Norman,他非常强调用户体验,他的著作《Emotional Design》(《情感设计》)强调了一个完美开发的、有凝聚力的产品应该是看上去美观,用起来舒心,能够同时增强心灵与思想的感受,并且以拥有它为自豪[3]。美国学者AnnBlandford认为人工智能和人机交互的有机结合是未来交互设计发展的趋势[4]。归纳起来,国外学者对于交互设计领域的成果,主要分为交互产品逻辑设计、交互产品界面设计以及用户体验三个方。虽然对于界面设计的理论研究较多,但是研究角度多集中于提升网页或者软件用户体验的角度,针对智能手机界面设计的研究较少。美国学者Matt Jones在其著作《移动设备交互技术》一书中集计算机科学、心理学、社会学、市场学和可用性工程学于一体,针对移动设备,阐述了人机交互、可用性和人性因素这三个方面的内容,强调“人”的重要性,提出让技术来适应人的能力和局限性,并在最后通过大量实验得出了设计指导方针,包括菜单设计、信息设计等[5]。JefPaskin在《人本界面》一书中认为界面设计思想应以认知学为基础,考虑人类的心智模型,强调计算机作为一种工具要针对人们心智的特点,人机界面应根据人类的能力和缺点设计[6]; Adaptive Path的创始人之一 Jesse James Garrett在《用户体验的要素》一书中系统化地i全释了设计、技术和商业融合是最重要的发展趋势,强调了用户体验的重要性,同时从网页的角度将用户体验要素归纳为战略层、范围层、结构层、框架层和表现层五个层面[7]。
 
(2) 国内研究现状
通过以“用户体验”和“智能手机”为检索词在万方和CNKI数据库中进行检测发现,国内对这一领域的研究成果较少,尚处于起步阶段。马志强、蒋晓(2012)认为智能手机网站界面的设计影响因素包括用户因素、环境因素、技术因素和网站类型因素4个方面,同时还提出界面设计的目标是保证信息的高效率传达和交互过程的可用性,并总结了界面设计原则应该是从信息传达的有效性、符合用户的使用习惯、交互方式的合理性以及良好的品牌体验四个方面考虑[8];徐耀华(2011)认为应该从硬件、信息、软件以及体验四个方面进行交互设计,并叙述了具体的步骤[9];李乐山在《人机界面设计》一书中,主要从认知心理学的角度,论述了用户使用心理调查方法、用户模型、非理性用户模型、信息与交流设计理论框架,以及有关的动机心理学和认知心理学基础知识和方法[iG]。周涉在《UI进化论——移动设备人机交互界面设计》中介绍了目前最新发展的交互手段和使用场所、产品化交互设计的过程,最后以手机交互界面为例进行了设计实践。
 
第2章相关基础理论研究
 
2.1用户体验概述
2.1.1用户体验的概念
在早期的产品设计过程中,人机界面交互设计通常被看作是核心功能之外的附加设计,只是起到美化作用。在整个开发流程中,界面设计也经常处在产品研发过程将要结束的阶段,独立于产品核心功能开发。在这种情况下,界面设计体现的是技术人员的理解,但由于知识背景的不同常常让用户难以接受。更为关键的时,当产品最终完成后,发现产品的设计难以被用户接受,再重新设计产品的代价是非常昂贵的。因此,设计师们越来越关注界面的交互设计。用户体验(User Experience,UE、UX)的概念来源于交互设计,普瑞斯认为交互设计就是关于创建新的用户体验的问题。用户体验作为一个学科发展时间较短,研究历史也不长。另外,用户体验体现的是用户对产品的直观感受和满意度,涉及到用户心理学、行为学、消费学和美学等多方面学科,难以进行量化测量。目前,尽管用户体验的概念被广泛运用于人机交互领域的研究和应用之中,但其定义还存在很大的模糊性和不确定性[16],研究者们从各自研究的角度出发,提出了不同的理论和观点,其中存在着交叉也有较大的分歧,并没有形成一个统一的标准。
 
第3章智能手机应用软件界面设计影响........... 13
3.1智能手机及应用软件界面的界定.......... 13 
3.2影响智能手机应用软件界面设计.......... 13
3.2.1智能手机显示区与操作区.......... 14
3.2.2 智能手机作系统.......... 15
3.2.3智能手机传感技术.......... 17
3.3智能手机应用软件的用户操作特点调查.......... 19 
3.4影响智能手机应用软件界面设计因素分析.......... 22
第4章构建智能手机应用软件界面的用户体.......... 29
4.1智能手机应用软件界面的用户体验分析.......... 29
4.2 智能手机应用软件界面的人性关怀.......... 30 
4.3 智能手机应用软件界面的情感呵护.......... 36
4.3.1 情感呵护体验层面的分析.......... 36
4.3.2提取情感呵护体验层面的产品特性.......... 37
4.4 智能手机应用软件界面的超越性..........39
4.4.1 超越性体验层面的分析.......... 39
4.4.2提取超越性体验层面的产品特性.......... 40
4.5本章小结.......... 41
第5章以用户体验层面模型为导向进行..........42
5.1确立智能手机应用软件界面设计的方向.......... 42 
5.2制定智能手机应用软件界面设计的计划.......... 46
5.2.1 从用户出发制定需求列表.......... 46
5.2.2从产品出发制定功能列表.......... 49
5.2.3根据用户体验层面模型确定设计.......... 49
5.3实施智能手机应用软件界面设计的过程.......... 52
 
结论
 
计算机技术和网络的飞速发展大大地改变了现代人的工作和生活方式,在这个信息的时代,信息通讯的作用已经越来越重要,而个人移动通信终端己经成为越来越多人生活和工作的必需品。在个人移动通信终端市场中,智能手机由于其高端的性能和强大的计算处理能力渐渐成为市场的主流。本文立足于如何提高智能手机应用软件的界面的体验感,通过一系列研究得到一套在手机应用设计中用于提升最终体验效果的方法。本论文的主要研究成果及创新点主要体现在:
1、阐述了相关基础理论在査阅相关文献的基础上,归纳了用户体验的目标和要素,阐述了界面用户体验的表达途径,并给出了用户体验、界面设计、智能手机的概念界定。
2、分析了智能手机应用软件界面设计影响因素通过对智能手机应用软件界面设计影响因素的分析和总结,有助于指导智能手机应用界面的具体设计。本文通过资料搜集、用户调查、专家访谈等研究的基础上,得到智能手机应用软件界面设计的十四个影响因素,并从用户、设计师、技术、环境四个角度进行了详细说明。
3、总结了智能手机界面设计原则智能手机界面设计原则可以用于指导智能手机应用界面设计。本文通过设计影响因素、专家访谈等研究,总结了在智能手机应用软件界面设计的具体实施过程中需要注意的设计原则共二十一个,包括界面构架设计原则三个、界面流程设计原则五个、界面线框图设计原则五个、视觉化设计原则八个。
4、构建了智能手机应用软件界面的用户体验层面模型智能手机应用软件界面的用户体验层面模型可以用来指导设计智能手机界面设计的方法和流程。通过相关资料研究,专家访谈等基础上,从户体验中界面的用户体验表达途径的角度出发,建立了智能手机应用软件的界面体验层面模型,分别为人性关怀层面、情感呵护层面和超越性层面,并对三个层面模型在智能手机界面设计中的具体表现进行了详细的分析。
 
参考文献
[1] Bill Moggridge. Designing Interactions. MIT Press.2006
[2] Alan Cooper.About Face3:The Essentials Of Interaction Design.JOHN WILEY & SONSINC; Revised.2007
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[4] Ann Blandford,Simon Attfleld.Synthesis Lectures on Human-CenteredInformatics.Synthesis Lectures on Human-Centered Informatics.
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[8]马志强,蒋晓.基于用户体验的智能手机网站界面设计探讨.包装工程.2012年第33卷第16期63-66 页
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[10]李乐山.人机界面设计.科学出版社.(2004-08出版)
 

优秀工程专业硕士论文范文篇七

 
第一章 绪论
 
1.1 研究背景及意义
一直以来军用无线设备都是针对某些特定用途而设计。由于它们的发射单元和接受单元在射频载波频率、波形结构和调制方式的不统一,所以形成了军事无线装备系列多、互通差、协同难的局面很难适应未来海、陆、空一体化作战的要求[1]。理想的军用通信系统一方面应该满足其调制模式、信道带宽和语音编码类型灵活可变的特点,另一方面还可以根据具体的工作环境较易地对系统参数进行重新配置,工作环境包括信道的传输特性等。这样的系统能够有效阻止敌方的截获在战争的环境下具有很强的优势。所以在军用无线电中采用软件无线电的优势就显而易见。软件无线电在民用无线通信领域方面也有很强的需求。20 世纪 80 年代我国引入模拟制TACS 系统(1G),90 年代初引进数字制的 GSM 和 CDMA 系统(2G),到现在使用的 3G,在不久的将来又将步入 4G 时代。随着通信服务质量的日趋提高,通信系统的升级换代的速度是相当惊人的[2]。如果采用硬件的直接替换而实现系统的更新换代,这将要牺牲巨大的经济成本。如果现有的通信系统的基础硬件建立在软件无线电原理的基础上,那么随着服务质量和性能要求的不断提高现在乃至将来系统在更新换代的成本将会大幅度降低。MITRE 公司的美国科学家 Joseph Mitola 于 1992 年 5 月在 NTC 上首次明确提出了软件无线电思想的完整概念和结构体系。他对软件无线电的具体思想为:软件无线电本质为具有多频带特点的无线电,软件无线电具备有宽带的天线、数/模和模/数变换、射频转换,可支持多个空中接口和协议等特点,同时在理想状态下,利用软件可实现包括物理空中接口等几乎所有方面的定义。其核心思想是提供了一种可以通过软件升级将一种建立多模式、多频段、多功能的无线设备进行功能的改善。可使整个系统包括网络终端和网络采用灵活的软件对设备进行重新配置以达到预期的功能。即构建一种满足模块化、标准化、开放性要求的通用的硬件平台,各种目标功能可通过配置不同的软件程序实现。软件无线电系统的优势主要有下面几个方面[3]:
 
(1) 开放的系统结构易于新技术的应用
开放的软件无线电系统结构可以通过升级系统软件完成系统功能的改善。打破了传统无线通信系统研发周期长研发成本高的格局。软件无线电更方便采用新的信号处理方法。可尽可能的通过更新软件而优化无线电功能。
 
(2) 关键功能模块化,系统升级方便
软件无线电系统采用模块化结构,可方便改变系统功能与系统升级。可通过软件实现功能的设定和升级,使通信系统拥有多频带、多模式的通信能力。软件无线电系统的物理和电气接口符合开放标准,在硬件需要提高的时候可以在不影响其他模块的条件下更换所需要的模块。从而延长系统硬件的使用寿命。
 
(3) 通过软件进行控制和处理使系统的生命周期更长
软件无线电可以方便地对信道接入方式、调制方式进行调节,满足各种不同调制方式和不同接入信号的要求。利用软件工具可实现业务扩展、无线通信环境分析等功能。基于软件无线电的产品生产,不仅比传统的产品生产周期短,还降低了设备制造商的投资方险,使系统的生命周期更长。
 
(4) 功能部件通用化,设备可互操作
为了及时满足人们日益增长的需求,在现有的通信网络基础上需对其进行扩容。需不断改进和更新设备。为了解决网络的更新换代和执行不同标准系统的互操作,软件无线电为之提供了可能性。软件无线电可通过支持不同协议栈来解决由不同标准带来的难题,通过更新的软件下载解决由新的技术标准而带来的难题。软件无线电还可以为用户通过通用的终端设备平台,可使用户支持多种常用技术标准还可使用户通过下载升级终端设备。理想的软件无线电电台是将宽带的 A/D 转换器为了尽可能早地将接收来的模拟信号转变为数字信号,需将 A/D 转换器尽可能地接近射频天线,从而实现 DSP 进行最高效的信号处理,对接收来的模拟信号经过放大后直接采样然后全部交由 DSP 芯片处理。通过软件的可编程性可轻松根据要求实现通信的各种调制方式。包括 FDMA、CDMA、TDMA 等各种通信调制方式。软件无线电框图如 1.1 所示。
 
第二章 上下变频的理论基础及 FPGA 概述
 
2.1 信号采样理论
软件无线电的实现是以数字技术为基础的。软件无线电通过 ADC/DAC 实现模拟部分和数字部分的连接。软件无线电的工作频带一般比较宽,而 ADC/DAC 器件的性能直接影响软件无线电的性能。软件无线电可以实现在较宽的频率范围内实现多频段地采样。在采样的过程中,对于采样后获得的离散序列应该保证足以恢复出原始的模拟信号。采样过程所遵循的规律称作采样定理。
 
2.1.1 低通采样
用时间上离散的采样值代替时间上连续的模拟信号是 Nyquist 采样定理的核心意义,这是将模拟信号进行数字化理论依据。Nyquist 定理在数字信号处理中具有重要地位。在理想的软件无线电体系结构中,输入信号的频率范围一般在 0.1MHz 到 2GHz 之间甚至更高。系统如果想覆盖整个频段范围,那么根据 Nyquist 低通采样定理可知,采样率至少要在 4GHz 以上,这对 ADC 的采样速率提出了相当高的要求,并且较高的数据速率对对信号的处理要求也较高,以当前的技术水平是很难达到的,从经济角度来说也是不实际的。高速数据流对于后端的 DSP 信号处理也是相当的困难的。
 
第三章 软件无线电中的上变频设计与实现 ....... 22
3.1 FPGA 开发工具及硬件描述语言概述 .... 23
3.2 系统时钟单元控制电路的设计 ...... 24
3.3 其它核心器件分析及设计 ...... 25
3.4 数字上变频设计与实现 ...... 27
3.4.1 上变频的电路设计 ..... 27
3.4.2 上变频的 FPGA 实现 ....... 29
3.5 本章小结 ...... 30
第四章 软件无线电中的下变频设计与实现 ....... 32
4.1 数字下变频电路设计 ...... 32 
4.2 NCO 模块的设计与 FPGA 实现 ..... 34
4.3 多速率滤波器的 FPGA 实现 ...... 39
4.4 CIC 模块的设计与 FPGA 实现...... 39
4.4.1 CIC 滤波模块的设计 ...... 39
4.4.2 CIC 滤波模块的 FPGA 实现 .... 41
4.5 HB 滤波模块的设计与 FPGA 实现.... 42 
4.6 FIR 模块的设计与 FPGA 实现 ...... 45
4.6.1 FIR 滤波模块的设计 ...... 45
4.6.2 FIR 滤波模块的 FPGA 实现 ....... 47
4.7 本章小结 ...... 49
第五章 系统及控制接口电路设计与实现 ....... 50
5.1 USB 控制芯片的设计与实现....... 50
5.1.1 USB 控制芯片硬件电路的实现 ...... 50
5.1.2 电源系统的设计 ..... 51
5.2 系统联调 ...... 51
5.2.1 软件无线电平台的介绍 ..... 51
5.2.2 平台调试..... 52
5.3 本章小结 ...... 54
 
结论
 
本文首先对软件无线电上下变频技术进行了研究,在对相关理论研究的基础上,完成了基于 FPGA 的数字上下变频算法的设计和实现,此方案不仅解决了软件无线电中数字上下变频的处理速度瓶颈问题,同时有效满足了软件无线电易扩展的要求。本文完成的主要研究有:
(1)在总结了数字上下变频技术的研究现状和软件无线电在国内外的发展近况和趋势以及 FPGA 的主要优点和性能的基础上,提出了基于 FPGA 的软件无线电上下变频技术。
(2)在数字上变频中,提出并设计完成利用 FPGA 和 AD9862 相集合的数字上变频的方案。同时完成了系统时钟单元控制电路的设计以及其它核心器件的分析与设计。通过 SPI 接口对 AD9862 寄存器进行配置,完成了数字上变频的设计与实现。
(3)在数字下变频中,对数字下变频模块中的数控振荡器、积分梳状滤波、半带滤波、FIR 滤波器分别进行了分析和算法设计。完成了数字下变频的电路设计和下变频系统多级滤波结构设计,通过多级滤波的方式完成数字下变频设计与实现。
(4)完成了系统及控制接口电路设计与实现,之后利用 FPGA 实现 GMSK 信号的调制与解调,通过实验室制作的软件无线电实验平台进行系统联调。在调试平台中利用 Linux 终端通过 python 语言进行系统调试,得到了应有的设计效果,验证了基于 FPGA 的软件无线电上下变频技术设计的正确性。
由于时间的问题,在系统联调时本文只对 GMSK 一种信号进行简单调试和验证。一方面,今后还需要利用 FPGA 实现多种信号的调试并根据实际要求进行算法优化。另一方面,还要结合项目需求,将研究的成果应用到具体的生产实践中去。
 
参考文献
[1]姜宇柏,游思晴.软件无线电原理与工程应用[M]. 北京:机械工业出版社,200
[2] E.Buracchini. The software radio Concept[J].IEEE Communications Magazine,2000,38(9)139-142
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[9]郭浩, 邓建国, 董桢等. 数字下变频器的设计与FPGA实现[J].中国有线电视,2005,(23)
[10] Walter Tuttle著,杨小牛等译.软件无线电技术与实现[M].电子工业出版社,2004.
 

优秀工程专业硕士论文范文篇八

 
第1章绪论
 
1.1研究背景
“移动优先”的口号最早由雅虎前首席设计架构师卢克?弗罗布莱夫斯基于2009年提出,三年来该口号已经得到业界的广泛响应。这种理念的倡导设计应该首先针对移动终端而不是个人电脑端。在移动互联网时代下,“移动优先”本质上是聚焦用户新的核心需求。以用户为中心的原则越来越被强化,设计师们要从产品一幵始的时候,就要介入到整体的逻辑架构中去。因此,设计师必须要对移动终端软件用户有一个全新的态度和认识。现今的用户思维不再局限于互联网时代的办事方式,而是更加地注重对移动体验的感受。移动互联网的时代也影响了终端产业发展方式的发展,传统的移动终端制造商逐渐丧失了竞争优势,移动智能终端成为移动终端市场快速增长的关键驱动力。据国际电信联盟的数据统计,截至2011年底,全球手机用户己经达到59亿,其中使用移动宽带业务的用户接近12亿,移动智能终端用户的增长成为拉动移动终端设备增长的主要动力。以手机移动终端为例,目前手机操作系统己经取代手机品牌成为手机厂商竞争的核心优势,如诺基亚2010年的市场份额下降了 10个百分点,三星、LG等品牌的市场份额也出现了不同程度的下滑趋势。移动互联网行业的快速发展加快了移动终端产品的创新速度,移动终端产品的升值己越来越依赖于上层软件和应用的发展。
 
1.2研究目的及意义
 
1.2.1研究目的
第一,在符号学的视野下,本文对当今移动终端的软件界面设计进行解析,将界面视为一个符号系统,里面包含了各式各样的符号。本文从用户接受界面刺激的途径,将“界面”这个符号系统分解为视觉符号、触觉符号、听觉符号、嗅觉符号、味觉符号。
第二,在符号与用户交互的过程中,用户的心理因素对于符号的认知有显著影响,探究符号与用户心智模型之间是怎样的关系,是本文的一个研究目的。
第三,移动终端软件用户与符号系统进行交互,是符号解码的过程;设计师与符号系统进行交互,是符号编码的过程。用户和设计师通过符号进行联系,那么探讨符号、用户心智模型、设计师表现模型三者之间的关系及如何互动显得尤为重要。
 
1.2.2研究意义
第一,移动互联网的发展影响了很多领域,当然也包括本文的研究领域一一移动办公。本文在案例部分的具体分析,有助于设计师理解如何将界面设计的理念在微观层面上进行操作,例如移动办公软件一一全球贸易移动办公软件在信息建构的时候,就将管理、沟通、即时这些理念融入进去。这样做有助于验证移动终端软件用户界面的设计成果的可行性,对新形势下移动终端界面设计的相关实践领域是一个补充。
第二,随着移动互联网时代的到来,设计师必须重新审视移动终端软件用户界面。虽然相关领域的研究比较热门,但是从符号学的角度对移动终端软件界面进行的研究还不是很充分。本文通过从符号学的角度来对界面要素进行解析,并尝试建构适应新环境变化的界面设计途径,这样做有助于完善界面符号与用户之间的互动理论。
 
第2章移动终端软件用户界面中符号学与心智模型创新互动分析
 
界面设计是一个很宽泛的概念,在计算机领域里是“接口”的含义。广义上讲,它包含了两种体系,一是计算机领域里的人机界面设计体系;二是以用户为中心的界面设计体系。[1]本文研究的主体对象是用户界面设计,因此在界面设计的过程中会涉及到用户研究以及任务流程的分析。本文的设计实践部分对此处将会有详细的阐述。
 
2.1用户界面的符号学阐述
按照《大不列颠百科全书》定义,符号学作为一种方法论,是研究符号和符号使用行为的学科。本文的研究主体对象是移动终端软件用户界面,符号在与用户互动的过程中,实际上是在与用户心理进行交互,因此有必将引入交互上“用户心智模型”概念,探讨心智模型与符号学的关系,等同于探讨用户与符号交互的关系。索绪尔将符号学分成意符(Signifier)和意指(Signified),即指称物和被指称物。根据其解释,符号的存在取决于“能指”和“所指”的结合,能指是指符号的形象,构成表达面;所指是基于思想观念、文化内涵、象征意义等内容层面上的理解,属于符号传达的意义部分。根据索绪尔的符号学理论,“符号”具备一种指称关系,它是一种人工信息而非自然信息,用户界面传递的信息也属于加工的信息范畴。胡飞W等学者研究认为,符号是每一个物质对象在交际过程中“达到传达关于实在即关于客观世界或交际过程的任何一方的感情的、美感的、意志的等等内在体验这个目的”时,它成为一个符号。动作语言、话语、图形与文字都属于符号的范畴,动作语言是人有意义的动作体系,具备三种特征:瞬时传播、表意性极强、原处意义存在的表征。话语是音素的操作和组合,自由地描述事物是它的明显优势,因而话语能成为意义外化的主导形式。而图形和文字也是意义外化的手段,其影响力非常深远,并且随着意义外化的进程,出现了人们熟知的社会发展现象,例如从图画文字到象形文字再到拼音文字以及电子媒体等现象,显然它们已深刻改变了人类的思维方式,正在颠覆传统的模式。从胡飞等学者的解读中,符号学对于“电子媒体”影响力也越来越深,那么与用户交互的界面也应受到符号学的影响。
 
第3章基于SRM-SMM互动模型的移......... 13
3.1移动终端软件用户界面符号的构成......... 13
3.2 SRM-SMM互动模型中移动终端软件.........13
3.3视觉认知层面的移动终端软件用户......... 14
3.4行为层面的移动终端软件用户界面设计......... 18
3.5 本章小结......... 25
第4章基于SRM-SMM互动模型的移动终端.........26
4.1移动终端软件用户界面设计原则......... 26
4.2移动终端软件信息的架构模型......... 27
4.3移动终端软件交互设计......... 31
4.4移动终端软件视觉符号......... 34
4.4.1 图标符号......... 34
4.4.2 视觉风格......... 37
4.5本章小结......... 39
第5章基于SRM-SMM互动模型的移动.........40
5.1移动办公软件界面设计项目概述......... 40
5.2用户需求分析......... 41
5.3全球贸易移动办公软件用户......... 43
 
结论
 
本文从系统的观点出发,通过研宄符号学与心智模型、表现模型之间的关系,提出了 SRM-SMM互动模型。SRM-SMM模型不是凭空创造的,它建立在索绪尔和皮尔斯符号学理论及Alan Cooper交互领域相关知识的基础上,仍然是符号学理论在交互设计中的应用。本文认为界面的符号与心智模型、表现模型三者之间的互动关系,可以理解为心智模型与表现模型越接近,则界面符号的物质存在形式越能有效地传达设计师给予界面符号的物质存在形式部分的解释。本文认为界面符号是一个符号系统,结合移动互联网时代下移动终端软件界面的新特点,本文从符号系统学的角度对用户的视觉认知层面及行为层面进行解析,这一过程也是对SRM-SMM模型中的用户心智模型、设计师表现模型、界面符号之间互动关系旳理解。
通过解析界面符号及用户心智模型的关系,本文提出用户界面设计需要经历“信息架构——交互层面——视觉层面”三个层面的构建,这个过程也正是“以用户为中心”设计理念旳体现。在这三个层面上,本文在通用的界面设计原则指导下,基于SRM-SMM模型对移动终端软件界面中的界面进行了分析和总结。最后在基于Windows 8平台的移动办公软件界面设计实践中,顺着用户界面符号的构建路径,本文构建了从用户的需求分析到建立用户需求场景,到界面视觉、手势的表现再到完成移动办公软件界面设计等一系列的过程。在测试的部分,本文从界面的视觉符号角度展开,并将用户测试的范围框定为移动办公人员。测试数据的分析主要包括两方面:一,将图标符号的意义传达与用户的心智模型联系起来进行测试分析。从SRM-SMM互动模型系统的观点出发,对图标符号造型元素进行拆解,并用数据测试来证明用户心智模型中对于“商务风格”的理解。二,在图标符号“语意的维度”上,也用数据测试目标用户一商务人士的感官意向。
 
参考文献
[1]姜葳.用户界面设计研究[D].浙江:浙江大学,2006.
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[10] Alan Cooper, Robert Reimann, Dave Cronin. About Face 3: The Essentials of InteractionDesign [M] .2008.
 

优秀工程专业硕士论文范文篇九

 
第1章概论
 
1.1智能手机音乐播放软件界面设计研究背景及意义
音乐是伴随着文明的产生而产生,并随着人类文明的发展而发展的,作为人类基本活动的重要形式之一,自古以来就和社会的方方面面息息相关。音乐丰富了人类的物质生活和精神需求,是人类对美的追求的一种形式。随着经济的发展和生活水平的提高,精神生活被提到了更加重要的位置,人们开始注重精神享受,热衷于在操作体验中寻求愉悦的感受。而音乐作为人类娱乐生活的重要组成元素,一直影响着人们的生活,不管是音乐专业人士,还是业余的音乐爱好者,又或者是在繁忙之余拿音乐来舒缓情绪、排解压力的消费者,都对音乐产业有着一定的依赖和追求;另一方面,音乐还可以幵发人的形象思维能力和逻辑思维能力,在特殊的场合还能起到治疗和预防犯罪的作用。因此,在教育和医疗界也得到了重视,这就更加显示出了音乐在现在社会生活中的重要地位,人类已经在一定程度上对音乐产生了依赖性。另一方面,移动信息时代的来临,使得手机作为移动信息服务终端逐渐取代了电脑、平板等个人信息终端,手机给人们工作和生活带来的便利日益受到追捧并逐渐成为流行,手机对于人们来说已经必不可少。同时,科技的发展更是不断带动着手机的发展,各种新技术也一直支持着手机作为移动多媒体终端的性能的提升。这也使得现代智能手机为音乐的感受、体验方式带来了全新的定义和改变。更是有不少业内人士认为,在继报纸、广播、电视、互联网之后,智能手机将成为第五种大众传播传媒。
苹果手机iPhcme的流行不仅仅改变了人们是生活体验,更是冲击着整个智能手机市场,它的成功不但刺激着手机界各大品牌包括芬兰诺基亚(Nokia)、韩国三星(Sumsug).等手机公司的不断更新换代,更是促使了很多PC公司例如谷歌(Google)、微软(Microsoft)等公司也纷纷推出了自己品牌旗下的智能手机,掀起了一股大屏幕、触摸屏智能型手机的热潮。触屏智能型手机就像一台掌上电脑一样,几乎可以协助人们完成日常生活中的各类事物,它为如今快节奏的生活方式带来了诸多便利。全球最具权威的IT研究与顾问咨询公司Gartner在2011年的调查中有数据显示:智能手机的销售额在比去年增长85%,可见如今智能手机的普及率,同时也说明了 3G互联生活方式的覆盖将是大势所趋;另外2010年触屏手机全球销量超过3.627亿部,比2009年的1.843亿部增长96.8%。按照数据中的增长趋势预计,2013年触屏手机全球销量将占到整个手机市场的58%;而在北美和西欧等发达国家,这个比例更是被预计将超过80%。
另一方面,苹果公司推出的iTunes App Store——苹果在线应用软件商店和开放给第三方应用软件开放商的iOS——苹果手持设备应用软件开发操作系统。iOS平台拥有数目庞大的移动应用软件——App,几乎每一类别下的应用软件都多达数千款,因为iOS平台为第三方开发者提供了丰富的开发工具,从而让他们设计幵发的应用软件能够充分利用系统的先进技术。这样的方式不但给自身产品带来了经济效益和更好的用户持续性体验。更是给了第三方开发商更多的机会,包括音乐类应用软件的开发,共同创建一个丰富的应用体验资源库。截止到2011年,在全球整个智能手机系统市场份额中,iOS平台占据了 30%,而剩下的份额分别被谷歌的Android——安卓操作系统、黑莓的RJM操作系统、诺基亚的Symbian 塞班操作系统和微软的Windows Phone操作系统以及其他系统瓜分。像苹果公司的App Store——苹果在线应用软件商店一样,安卓系统也有开放了安卓市场,谷歌公司的Google Play,等等,这就意味着智能手机操作系统为第三方移动应用软件提供了庞大的市场。根据TNS《全球科技洞察》在前几年一项汇集29个国家1.6万名受访者的调查研究中,就己经得出这样的研究结论:音乐应用软件是整个智能手机软件应用市场中,增长最快速的手机平台应用服务。更值得一提的是,中国用户在手机音乐方面的感兴趣程度更是高于了全球平均水平,超过55%的用户表示他们在日常生活中都会使用手机来播放音乐。这说明用手机软件听音乐将逐渐成为主流。特别是近年来苹果公司所推出的苹果手机——iPhone的流行和普及更是让更多的人们体会到了智能手机为工作和生活带来的便捷,为娱乐生活带来的全新的体验。同时也有另外一项调查数据显示,在所有经常使用的智能手机平台的娱乐应用中,我国有62..5%的用户选择了音乐类应用软件,仅次于游戏类软件。而目前在手机音乐应用软件类别中,也只有为数不多的几款音乐播放软件,由此可见,基于智能手机系统的音乐数字软件的设计于开发具有广阔的前景,而通过对现有的几款音乐软件的分析比较,发现手机类应用软件的一个普遍趋势,即功能越来越多,界面越来越繁杂。给用户带来了许多界面体验上的困扰,也造成了部分功能的闲置和开发资源的浪费。
 
第2章音乐播放产品的发展特点
 
音乐,是一种艺术形式,它是一种有组织的、由物体规则震动发出的声响。从音乐诞生以来,它就一直被人们作为一种语言一般,用来表达自身的思想感情,行发情绪,或是借助其来反映现实生活的各种侧面。而如今已经无从考证究竟人类社会是从什么时候开始产生音乐的。音乐像其他精神世界的内容一样,作为一种抽象的精神食粮,也同样始终离不开物质世界。随着社会文明的发展和科学技术的不断提升,在将近一个多世纪前,音乐有了自己的传播载体,从而可以打破时空的界限,被无限的复制和传播。
 
2.1便携式音乐播放器的发展
对于音乐播放产品来说,工业时代的技术革新是一次重要的发展。工业技术带动各类工业产品的迅速发展,其中也推动了音乐播放产品的产生和发展。工业时代之前,音乐的传播方式主要是乐器以及人本身的演奏,而进入工业社会以来,人类将音乐播放与工业产品相结合,从而发展出了一系列的音乐播放产品。随着用户需求的不断改变以及科学技术的持续革新,音乐播放产品也随之不断更新、演变,它成为了人们娱乐生活的时尚道具。1877年,作为19世纪最令人振奋的三大发明之 留声机,不仅让爱迪生名声大噪,同时也幵启了传统音乐播放产品的发展道路。留声机也常被称作唱片机,它盛行于20世纪60年代,一直到现在,很多有着怀旧情结的音乐发烧友,仍然非常怀念当时那种唱针从黑胶唱片划过而带出的低沉优雅、慵懒悠扬的音乐氛围。
 
第3章音乐播放产品界面设计发展......... 16
3.1音乐产品界面设计的发展......... 16
3.2用户界面设......... 17 
3.3智能手机音乐软件界面设计......... 18 
3.4移动界面设计风格分析......... 20
3.4.1苹果系统的“拟物风格”的设计语言......... 21
3.4.2安卓最新“全息”视觉语言......... 22
第4章基于iOS平台的智能手机音乐播放......... 26
4.1音乐软件用户群体分析......... 26 
4.2音乐软件功能设定......... 29 
4.3界面视觉要素设计......... 35
第5章创造良好界面体验的简约设计......... 43
5.1简约风格在明确产品诉求中的体现......... 44
5.2 简化功能设定......... 46
5.2.1删除那些可有可无的功能......... 47
5.2.2 巧妙转移法......... 47
5.3简约风格在视觉元素设计上的应用......... 48
 
结论
 
本文通过对音乐播放器的发展的研究,总结了当下人们音乐体验方式的改变——音乐不再只是单纯的精神享受的艺术,更是成为了网络社交、资源分享的一种工具。同时,通过对智能手机的发展和技术讨论,了解到,现代先进技术支持着智能手机作为一种移动媒体终端为音乐的全新交互体验模式提供了强大的技术支持。音乐播放器的发展进入移动交互时代之后,更加注重用户的操作体验。依附与智能手机这一移动媒体终端,其界面设计就显得至关重要了。简约的界面设计更很好的融合软件功能,带给用户流畅、便捷的操作体验,让用户在体验中满足掌控的情感需求。
本文通过对界面设计隐性和显性两个方面入手,研究智能手机音乐软件用户类型、用户对音乐播放软件的情感需求、基于移动交互技术下的音乐分享功能诉求、音乐播放界面视觉要素设计等,并由设计实例——iPhone音乐播放软件的界面设计经验得到结论,分别根据每个重要环节阐述总结了如何设计才能达到简约的设计要求,从而创造良好的操作体验:1.为主流用户而设计。2.设法排除使用场景下的所有客观干扰。3.通过“删除法”和“转移法”简化功能设置。4.简化视觉要素:a.减少色彩的使用,避免干扰b.统一样式设计,精致的细节设计提升视觉效果c.通过“组织分块”和“隐藏法”简化界面布局设计复杂的产品不可持续,复杂的界面设计也会造成用户体验上的诸多干扰。不要只为专业用户而设计,不要为了追求功能的广度而忽略了深度,简化软件功能可以从根本上简化界面设计要素,同时也能减轻用户的操作负担。技术不断在发展,用户需求也会随之改变,音乐产品的功能也会不断多样化。但一个空间有限的手机操作界面始终无法囊括所有最新的功能,作为用户,过于繁杂的操作体验会造成负担,一个无法提供流畅的、便捷的体验的界面是不可持续的。因此,在界面设计中坚守“简约至上”的设计主旨有利于把握产品走向,抓住主流用户的需求,只有这样,才能设计一款成功的产品。
 
参考文献
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[10]鲍珊,现代机电产品人机界面设计研究[M],合肥工业大学出版社,2003
 

优秀工程专业硕士论文范文篇十

 
第一章引言
 
1.1相关背景
1.1.1课题背景
在长达几十年的嵌入式系统发展历程里,嵌入式系统的应用都非常局限。然而就在最近的十几年间,伴随着嵌入式硬件和软件技术的飞速发展,嵌入式系统得以广泛应用。在二十一世纪的今天,嵌入式系统正在以惊人的速度取代各种传统设备,渐渐地成为人们日常生活中必不可少的一部分。伴随着嵌入式技术发展的円新月异,嵌入式应用的不断增长以及嵌入式系统复杂性的不断提高,对嵌入式软件的规模和复杂性要求也不断提高。嵌入式设备产品的软件质量和幵发周期对整个产品的最终质量和上市时间起到决定性的影响,所以嵌入式软件的开发、分析与测试成为了现在研究的热点。虽然嵌入式软件的开发、分析与测试,可以借鉴现在已经比较成熟的通用型计算机软件的幵发、分析、测试方法。但是由于嵌入式系统与传统的通用型计算机系统相比还是有很大的不同之处,所以不可能直接套用通用计算系统机软件的成果。其中嵌入式系统与通用计算机系统相比,主要的不同之处表现在以下几个方面:
1.嵌入式系统通常情况下是面向特定的应用。所以嵌入式设备大多工作在为特定用户群设计的系统中,嵌入式设备通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,从而可以有利于嵌入式系统设计小型化,移动能力大大增强。与此同时,嵌入式系统跟通信网络的稱合性也越来越强。
2.由于嵌入式设备要求体积小、功耗低,所以嵌入式系统的硬件和软件都必须要高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的娃片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。
3.嵌入式设备要求高效执行软件和系统的高可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存C于磁盘等其它存IC载体中。
4.嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术与其各个行业的具体应用结合在一起以后的产物。这就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、需要不断创新的集成系统。
根据以上嵌入式系统的特点,我们很容易就知道了为什么嵌入式系统软件与通用计算机软件会在开发、分析、设计、测试上有比较大的不同之处。现在的嵌入式系统除了具有基本的处理多任务、文件及设备驱动的操作系统功能外,还应具有如下系统特性:面向特定应用的简化型系统调用接口,可以支持某种或某一类特定的嵌入式应用。最小内核处理集,最小的系统开销,代码运行效率高,最好可以用于各种各样的嵌入式设备。支持可伸缩性、可裁剪的系统体系结构,可以提供多层次的系统体系结构。
众所周知,软件的质量对产品的最终质量起到了决定性的作用。所以如何缩短嵌入式软件的开发周期并提高软件质量,是嵌入式系统发展过程中必须要解决的问题。近年来由于软件工程与软件科学的发展,己经给出了部分如何解决这些问题的答案。但是有关软性能部分,依然还没有一个较好的解决方法,还需要依靠强大的软件性能分析工具来帮助解决软件上的性能问题。功能强大并且支持各种不同嵌入式硬件平台的软件性能分析工具,是解决嵌入式系统软件性能中不可缺少的工具。软件性能分析工具的好坏,将直接影响到整个软件的开发进度和质量。综上所述,随着嵌入式系统的软硬件变得越来越复杂,其性能分析也变得越来越困难。其中最突出的问题还是集中在嵌入式手持移动设备的软件性能的优化上,这样一来,软件性能分析工具开始显现出了其在性能分析中的重要作用。然而在现阶段,专门针对特定的嵌入式手持移动设备软件的性能分析工具还不多。因此,开发出一款实用的嵌入式手持设备软件性能分析工具是嵌入式手持终端设备软件性能分析研究过程中急需解决的问题,具有很大的研究价值。
 
第二章相关理论技术简介
 
由于FTC嵌入式移动设备软件性能分析工具并不是一个单一的软件工具,而是由硬件、ETM模块接口、TRACE32仿真调试工具,再加上FTC控制面板、数据解析和性能分析程序以及其需要使用的数据服务器、WEB服务器,共同组成的一个组件工具。在设计与实现的过程中不仅仅涉及到硬件、软件资源,还使用了一些比较流行的软件技术。为了更好的理解本文中所描述的FTC嵌入式移动设备性能软件分析工具的分析与设计,在本章中将会简单介绍一下相关的理论和使用到的相关的技术。
 
2.1软件性能
性能,是所有软件系统的质量属性之一,是对功能的进一步阐述。性能就是功能与所需要资源的比值。功能是静态的概念;性能则是动态的概念,其值是因应不同的功能与应用环境而有所不同【2】。软件性能是软件产品的一种特性,其主要的目的是用来表明软件系统的及时性、反应时间、资源的使用率等等相对用户或设计者要求的符合程度。对于用户来讲,可以把软件的性能理解成是软件的一种非功能特性,它关注的不是软件是否能够完成特定的某些功能,而是在完成该功能时所展示出来的及时性。由于感受软件性能的主体一般是使用者本人,而不同的人对于同样的软件性能会有不同的主观感受,而且不同的人对于软件性能关心的视角也不会有所不同。所以很难对软件性能的好坏给出一个真正意义上的评定标准。
 
第三章 需求分析................ 33-50 
    3.1 业务过程与解决方案构想................ 33-37 
        3.1.1 业务过程 ................33-36 
        3.1.2 解决方案构想................ 36-37 
    3.2 需求获取 ................37-43 
        3.2.1 利益相关人员................ 37-38 
        3.2.2 需求引导方法 ................38-43 
    3.3 系统需求................ 43-47 
    3.4 需求的确认、管理和文档................ 47-49 
    3.5 本章小结................ 49-50 
第四章 系统设计................ 50-56 
    4.1 物理体系结构................ 50-51 
    4.2 软件组件................ 51-52 
    4.3 软件架构 ................52-55 
    4.4 本章小结................ 55-56 
第五章 主要模块设计................ 56-73 
    5.1 用户图形界面模块................ 56-61 
    5.2 功能接口模块................ 61-62 
    5.3 信息解析与处理模块................ 62-65 
    5.4 调用与控制模块 ................65-67 
        5.4.1 软件调用部分................ 65 
        5.4.2 TRACE32的通信与控制................ 65-67 
    5.5 WEB应用服务程序模块................ 67-69 
        5.5.1 WEB应用模块................ 68 
        5.5.2 客户端用户界面 ................68-69 
    5.6 LOG模块................ 69-70 
    5.7 工具实现................ 70-72 
5.8 本章小结 ................72-73
 
结论
 
本文首先介绍了软件性能基本定义,分析了软件性能产生的原因与解决方法,论述了基于ETM的嵌入式设备性能分析软件的需求分析、设计、实现过程,讨论了这款性能分析软件的设计方式,并给出了其整体的系统设计,和提出了相关模块的具体划分,设计了 UI与信息收集处理部分的软件,研究了当前软件性能分析工具的各种特点与实现原理,最终组织实施了 FTC这款工具在功能性手机部门的实际安装与使用。本文取得的主要成果有:公司部门内部2010至2012年的全部的功能性手机产品相关的软件性能得到了很大程度的优化。实现了在低端硬件平台流畅运行各种高级应用软件的目标。本文深入地分析了性能分析软件工具的实现原理,并给出了具体的软件需求分析、设计、实现、测试的完整实现过程。对指导如何进行相关软件的丌发具有很大的参考价值。
另外,伴随着软件的“可持续集成”概念越来越普及。现阶段,公司内部也在大力发展软件的可持续集成和软件的高度自动化测试。对于软件性能部分的自动化测试也需要与可持续集成系统集成在一起,实现软件集成后的软件性能自动测试,最终实现真正意义上的软件自动化测试。下一阶段,这款工具会加入新的功能来支持可持续集成系统中的自动化测试功能。当测试失败时,FTC工具会自动获取相关软件信息并抓取相关的trace信息,以供开发人员进行相关分析。我相信它在将来的可持续成软件幵发环境中,同样会在性能测试方面起到非常重要的作用。
 
参考文献
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