Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ процессов проектирования диагностического обеспечения и диагностирования бортовых информационных систем летательных аппаратов 16
1.1. Анализ бортовых информационных систем летательных аппаратов, как объектов диагностирования 16
1.1.1. Анализ интерфейсов бортовых информационных систем летательных аппаратов 18
1.1.2. Анализ структуры и функций бортовых информационных систем летательных аппаратов 27
1.1.3. Анализ процессов проектирования диагностического обеспечения и диагностирования бортовых информационных систем в рамках жизненного цикла 36
1.2. Анализ диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов 45
1.3. Анализ наземных автоматизированных станций контроля авиационного оборудования 52
1.4. Анализ систем автоматизированного проектирования диагностического обеспечения 56
Глава 2. Разработка диагностической модели бортовых информационных систем летательных аппаратов и языка тестовых заданий 80
2.1. Разработка функциональной модели процесса проектирования диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов в рамках жизненного цикла 80
2.2. Модели дефектов и методы комплексного диагностирования бортовых информационных систем летательных аппаратов 89
2.2.1. Модели дефектов и методы диагностирования БИС ЛА системного уровня 89
2.2.2. Модели дефектов и методы диагностирования БИС ЛА архитектурного уровня 93
2.3. Модели дефектов и методы диагностирования блоков БИС ЛА 96
2.3.1. Модели дефектов и методы диагностирования блоков БИС ЛА функционального уровня 96
2.3.2. Модели дефектов и методы диагностирования блоков БИС ЛА архитектурного уровня 100
2.3.3. Модели дефектов и методы диагностирования блоков БИС ЛА аппаратного уровня 102
2.4. Модели дефектов и методы диагностирования интерфейсов БИС ЛА
106
2.4.1. Модели дефектов разовых команд 107
2.4.2. Модели дефектов аналоговых сигналов 107
2.4.3. Модели дефектов кодовой линий связи 108
2.5. Разработка требований к языку тестовых заданий 110
2.6. Разработка языка тестовых заданий 114
2.6.1. Выбор класса языка тестовых заданий 114
2.6.2. Выбор способа реализации языка тестовых заданий 117
2.6.3. Используемые символы языка тестовых заданий 118
2.6.4. Типы данных языка тестовых заданий 119
2.6.5. Данные и структуры данных языка тестовых заданий 120
2.6.6. Выражения языка тестовых заданий 125
2.6.7. Операторы языка тестовых заданий 128
2.6.8. Разработка библиотеки функций языка тестовых заданий 132
Глава 3. Разработка системы автоматизированного проектирования диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов 157
3.1. Разработка требований к функциям САПР ДО БИС ЛА 157
3.2. Разработка требований к компонентам и структуре САПР ДО БИС ЛА 161
3.2.1. Требования к разработке подсистемы пользовательского интерфейса 162
3.2.2. Требования к разработке системы отладки и исполнения тестовых заданий 164
3.2.3. Требования к разработке драйверов интерфейсных устройств и менеджеру драйверов 166
3.2.4. Требования к разработке модуля настройки конфигурации интерфейсных устройств 168
3.2.5. Требования к разработке базы данных электронной библиотеки и модулю системы управления базой данных 170
3.2.6. Требования к разработке справочной системы 176
3.3. Разработка программного диагностического комплекса ФРЕГАТ 177
3.3.1. Разработка подсистемы пользовательского интерфейса 178
3.3.2. Разработка визуального конструктора 181
3.3.3. Разработка модуля конфигурации устройств 184
3.3.4. Разработка системы управления базой данных 185
3.3.5. Разработка менеджера и драйверов интерфейсных устройств 187
3.3.6. Разработка системы отладки и исполнения тестовых заданий языка ТМАКЕ 190
3.4. Разработка универсального протокола управления контрольно-проверочной программы блока тестовым заданием 196
Глава 4. Исследование методики и системы автоматизированного проектирования диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов 205
4.1. Разработка методики автоматизированного проектирования диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов средствами ПДК ФРЕГАТ 205
4.1.1. Запуск ПДК ФРЕГАТ 208
4.1.2. Настройка интерфейсных устройств объекта контроля 208
4.1.3. Проектирование тестовых заданий 214
4.1.4. Работа с системой исполнения тестовых заданий 218
4.2. Реализованные проекты диагностического обеспечения, основанные на применении программного диагностического комплекса ФРЕГАТ 219
4.3. Анализ процессов автоматизированного проектирования диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов с применением ПДК ФРЕГАТ 230
4.3.1. Анализ процессов автоматизированного проектирования комплексного диагностического обеспечения БИС ЛА 230
4.3.2. Анализ процессов автоматизированного проектирования диагностического обеспечения отдельных блоков БИС ЛА 242
Заключение 252
Библиографический список 256
Приложение 269
- Анализ диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов
- Модели дефектов и методы комплексного диагностирования бортовых информационных систем летательных аппаратов
- Разработка требований к компонентам и структуре САПР ДО БИС ЛА
- Реализованные проекты диагностического обеспечения, основанные на применении программного диагностического комплекса ФРЕГАТ
Введение к работе
Актуальность. Одной из основных проблем авиаприборостроения в настоящее время является обеспечение высокой надежности функционирования современной бортовой цифровой техники, как блоков в отдельности, так и систем в целом. Это объясняется увеличением количества бортовой процессорной техники, увеличением сложности алгоритмов функционирования и особенностью сферы применения.
Развитие бортовых информационных систем (БИС) летательных аппаратов (ЛА) сопровождается постоянным усложнением их составных частей. Надежность БИС ЛА напрямую определяет надежность пилотирования летательного аппарата, так как при помощи индикаторов БИС ЛА пилотам отображается навигационная и пилотажная информация. Условия встроенного применения блоков и индикаторов БИС ЛА определяют повышенные требования по временным, надежностным, массогабаритным и энергетическим характеристикам.
Основное назначение диагностирования БИС ЛА состоит в повышении их надежности на этапе эксплуатации, а также в уменьшении производственного брака на этапе изготовления. Кроме того, диагностическое обеспечение (ДО) позволяет получать высокие значения достоверности правильного функционирования систем.
БИС ЛА российского производства предыдущего поколения и в настоящее время функционируют на бортах более тридцати типов летательных аппаратов, таких как Ил-76, Ту-204, Ил-96, Ил-114 и их модификаций. С развитием цифровой техники, уменьшением массогабаритных параметров модулей и блоков, увеличением количества выполняемых функций интерфейсными устройствами стала возможным доработка элементов данных систем и разработка новых современных БИС ЛА. Разработанные БИС ЛА нового поколения эксплуатируются на бортах более двадцати модификаций летательных аппаратов, таких как Ту-214, Ту-334, Ан-148, АНСАТ, Ка-226, Ка-32А11ВС и пр. Также существенно возросло число типов существующих информационных интерфейсов взаимодействия, обрабатываемых БИС ЛА. В индикаторах и блоках нового поколения появилось встроенное программное обеспечение: базовая система ввода-вывода, операционная система реального времени, функциональное программное обеспечение. Блоки и индикаторы пополнились модулями приема и обработки информации. Количество используемых модулей зависит от количества типов информационных линий связи, используемых на борту летательного аппарата.
Диагностическое обеспечение БИС ЛА предыдущего поколения было рассчитано на состав и структуру систем, не имело опциональных возможностей, и не было рассчитано на наличие в устройствах систем программного обеспечения. Ввиду сильного различия между БИС ЛА предыдущего и современного поколения, возросшей номенклатурой систем, использование ранее разработанных методов и средств диагностирования стало малоэффективным, а зачастую и невозможным. В связи с этим актуальной стала задача проектирования ДО БИС ЛА нового поколения. Методики проверки БИС ЛА предыдущего поколения на стендах устарели, используемые диагностические комплексы не удовлетворяют современным требованиям. В свою очередь, вновь разработанные системы подверга-
ются усовершенствованию и модернизации. Новые спроектированные ЛА тоже увеличивают разнообразие БИС ЛА. Большая номенклатура, частые модификации и сменяемость БИС ЛА приводят к необходимости также быстрой модификации ДО. К ДО предъявляются требования универсализации и автоматизации процесса диагностирования.
Отдельным вопросам методологии проектирования систем диагностирования посвящен широкий круг работ разных российских авторов: П.П. Пархоменко, Е.С. Согомоняна, В.В. Кабирского, Б.М. Кагана, Г.В. Дружинина, В.В. Липаева, В.В. Клюева, Л.Г. Евланова, И.М. Синдеева, Г.М. Гнедова, P.M. Боровика, В.Д. Кудрицкого, В.И. Ямпольского и др.
Вопросам проектирования систем контроля и диагностирования также посвящен широкий круг работ зарубежных ученых: Р. Лонгботтома, Г. Майерса, Р. Селлерса, Г. Чжена, Е. Меннинга, Г. Метца, С. Chen, М. Gooding, A. Helfrick, L. Buckwalter, E.R. Maher, C.S. Byington, P.W. Kalgren, B.K. Dunkin, B.P. Donovan, A.M. Stanley, J.D. Smith, K.R. Toll и др.
Наиболее интенсивные исследования в области автоматизированного проектирования ДО БИС ЛА начали проводиться в 80-х годах прошлого века с появлением модулей, способных формировать и принимать бортовые интерфейсы. Исследования вопросов проектирования диагностического обеспечения БИС ЛА проводились такими фирмами - разработчиками, как Бета ИР (Россия), Aeronautical Radio Incorporated (Соединенные Штаты Америки), RADA Electronic Industries (Израиль), National Instruments (Соединенные Штаты Америки), EADS Test & Services (Великобритания), Aeroflex Inc. (Соединенные Штаты Америки), Rockwell-Collins (Соединенные Штаты Америки).
Однако, проведенные исследования не учитывали особенности современных БИС ЛА российского производства, а также, не были ориентированы на комплексное рассмотрение вопросов автоматизированного проектирования (АП) ДО в рамках жизненного цикла (ЖЦ) данных БИС ЛА, что существенно влияет на эффективность, как проектирования диагностического обеспечения, так и осуществления диагностирования. Таким образом, все вышеизложенное определяет актуальность разработки интегрированного комплекса новых моделей, методов и системы автоматизированного проектирования (САПР) ДО БИС ЛА на всех этапах ЖЦ.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование системы автоматизированного проектирования диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов, исследование их моделей дефектов и методов диагностирования.
Исходя из этой цели, в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:
Анализ существующих систем автоматизированного проектирования диагностического обеспечения и методов диагностирования БИС ЛА.
Разработка и исследование диагностической модели БИС ЛА.
Разработка специализированного языка тестовых заданий БИС ЛА.
Разработка системы автоматизированного проектирования ДО БИС ЛА.
Разработка методики автоматизированного проектирования ДО БИС ЛА.
Объектом исследования в работе является автоматизация проектирования диагностического обеспечения БИС, предметом исследования служат применяемые для этого модели, методы и система автоматизированного проектирования.
Методы исследования базируются на теории технической диагностики, теории множеств, теории алгоритмов, теории системного анализа, теории вычислительных систем, теории программирования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена непротиворечивостью применяемых моделей и методов, результатами экспериментальных исследований и результатами многолетнего успешного применения моделей, методов и разработанной САПР.
Основные положения, выносимые на защиту:
Комплексная функциональная модель процессов проектирования диагностического обеспечения современных БИС ЛА на всех этапах жизненного цикла.
Диагностическая модель бортовой информационной системы летательного аппарата.
Специализированный язык проектирования тестовых заданий БИС ЛА.
Система автоматизированного проектирования диагностического обеспечения БИС ЛА.
Методика автоматизированного проектирования диагностического обеспечения БИС ЛА.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Функциональная модель процессов проектирования диагностического обеспечения, разработанная в рамках жизненного цикла БИС ЛА, является комплексной, покрывает все этапы жизненного цикла и определяет структуру необходимого диагностического обеспечения БИС ЛА.
Предложенная комплексная диагностическая модель БИС ЛА, как иерархически структурированное множество моделей дефектов и методов их диагностирования, учитывающих особенности современных БИС ЛА, как объектов диагностирования, определяет функциональные требования к языку тестовых заданий.
Разработанный специализированный язык тестовых заданий ТМАКЕ, позволяет выразить все эксперименты по диагностированию разработанных моделей дефектов, позволяет реализовывать как тестовые, так и функциональные методы диагностирования на различных уровнях описания разработанных моделей дефектов БИС ЛА.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
Разработанный программный диагностический комплекс ФРЕГАТ позволяет автоматизировано проектировать диагностическое обеспечение всего спектра БИС ЛА российского производства современного и предыдущих поколений.
Разработанная методика, основанная на различных уровнях описания БИС ЛА, позволяет автоматизировано проектировать диагностическое обеспечение как отдельных блоков БИС ЛА, так и систем в комплексе.
Реализация и внедрение результатов. Разработанные в рамках данной работы система автоматизированного проектирования ДО БИС ЛА и методика автомати-
зированного проектирования ДО отдельных блоков БИС ЛА и систем в комплексе применяются в ОАО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения», г. Ульяновск, для автоматизированного проектирования ДО и диагностирования различных модификаций разрабатываемых блоков и систем КИСС, СЭИ, КСЭИС, БИСК, СПАЛИ, БСТО, СПКР, СУОСО, EUI-100, БСК, БПВ таких летательных аппаратов как Superjet-100, Ан-148, Ту-204, Ту-214, Ту-334, Ил-76, Ил-114, Ка-32А11ВС, Ка-226, АНСАТ, Ми-26, МИ-38 и их модификаций.
Данные результаты также применяются в ОАО «Конструкторское бюро промышленной автоматики» г. Саратов, при проектировании диагностического обеспечения пульта управления ПУ-56М и его модификаций, используемых в бортовых информационных системах летательных аппаратов Ту-204, Ту-214 и Ил-96.
Также результаты работы применяются в наземных автоматизированных станциях контроля (HACK), серийно выпускаемых в ОАО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» г. Ульяновск, ОАО «Ульяновский приборостроительный завод», г. Ульяновск, ОАО «Уфимское приборостроительное производственное объединение», г.Уфа. Средствами НАСК-1, НАСК-2000-1, НАСК-2000-2 диагностируются блоки таких БИС ЛА как КИСС-1, СЭИ-85, КСЭИС-76, КСЭИС-85, КСЭИС-90, САС-4, САС-6, САС-7, САС-8, САС-9, СПА-ДИ-1, СПАДИ-2, СПАДИ-3, СПАДИ-4, СПКР-85, СПКР-90 и их модификаций для летательных аппаратов Ил-96-300, Ил-96-400, Ту-204, Ту-214 и их модификаций. Данные станции контроля эксплуатируются в России и за рубежом в производственных, ремонтных и эксплуатирующих организациях: ЗАО «Авиаприбор», г. Москва, ОАО «Воронежское акционерное самолетостроительное общество», г. Воронеж, ОАО «Международный аэропорт Шереметьево», авиационно-техническая база, г. Москва, ОАО «Внуковский авиаремонтный завод», г. Москва, ОАО «Ильюшин Финанс Ко», диагностическая лаборатория авиационного оборудования «ИФК Техник», г. Москва, Авиакомпания «Cubana de Aviacion S.A.», г. Гавана, республика Куба.
Акт, подтверждающий внедрение результатов работы приведен в приложении 4 диссертационной работы.
Апробация работы проведена на конференциях:
Системы искусственного интеллекта и нейроинформатика. Международная конференция « Континуальные логико-алгебраические исчисления и нейро-математика в науке, технике и экономике - КЛИН - 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 гг.».
Interactive systems and technologies: The Problem of Human-Computer Interaction, - Ulyanovsk, U1STU, 2005.
Information technologies: Proceeding of Russian-German scientific conference devoted to 10-years cooperation of Ulyanovsk State Technical University and Darmstadt University of Applied Science. - Ulyanovsk, U1STU, 2007.
Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области обработки, хранения, передачи и защиты информации», - Ульяновск, УлГТУ, 2009.
Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе: две в журналах списка ВАК, получены два свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611950 и №2009610501.
Участие в научно-технических выставках. Система автоматизированного проектирования диагностического обеспечения БИС ЛА была награждена золотой медалью на 21-ой международной выставке «Изобретения, инновации и технологии ITEX-2010» в г. Куала-Лумпур (Малайзия), серебряной медалью на 61-ой международной выставке «Идеи, изобретения, инновации IENA-2009» в г. Нюрнберг (Германия).
Структура и объем работы. Основное содержание работы изложено на 268 страницах машинописного текста, который включает 62 иллюстрации и 34 таблицы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 122 наименований и четырех приложений.
Анализ диагностического обеспечения бортовых информационных систем летательных аппаратов
С момента появления летательных аппаратов проверка их оборудования осуществлялась при помощи контрольно-измерительной (КИА) и контрольно-проверочной аппаратуры (КПА), которая разрабатывалась параллельно с самим оборудованием. Проверку оборудования вручную осуществлял обслуживающий персонал (инженерно-технический состав) [13].
По мере развития авиации количество оборудования, устанавливаемого на летательных аппаратах, становилось все больше, а само оборудование становилось сложнее. В связи с этим стали возникать трудности проверки этого оборудования и подготовки его к, полетам с помощью обычной контрольно-проверочной аппаратуры вручную. Более того, для анализа поведения оборудования в полете встала необходимость записи различных параметров, характеризующих условия полета и состояния оборудования летательного аппарата [11]. Дальнейшее усложнение бортовых информационных систем потребовало применения автоматизированных средств, которые помогали бы инженерно-техническому составу осущест влять его контроль, а в особенности, отыскание неисправностей, то есть возникла необходимость в автоматизации процесса контроля и диагностики [15].
Для проверки технического состояния БИС ЛА при подготовке летательного аппарата к полёту, профилактических и ремонтных работах используются разнообразные системы контроля. По способу реализации алгоритмов диагностирования различают аппаратные, программные и программно-аппаратные системы контроля [16].
Аппаратные системы контроля реализуются контрольно-измерительной аппаратурой (приборы, стенды, установки и др.) [17].
В программных системах используются рабочие или специальные тестовые программы. Эти программы должны обеспечить проверку исправности всех элементов объекта контроля (ОК). Для программного контроля могут применяться также программы решения рабочих задач, когда известны правильные окончательные и, возможно, промежуточные результаты решения. Программные способы контроля наибольшее применение нашли для контроля электронно-вычислительных устройств.
В программно-аппаратных системах контроля сочетаются аппаратные и программные средства контроля. По способу связи с объектом контроля системы бывают внешние и встроенные. Внешние системы не входят в состав контролируемых объектов. Они могут быть наземными, бортовыми или наземно-бортовыми. Встроенные системы входят органически в контролируемый объект. За последние годы встроенные системы контроля получили широкое развитие [18].
По степени автоматизации системы контроля делятся на ручные, автоматизированные и автоматические. В первом случае весь процесс управления контролем осуществляется вручную, включая анализ результатов измерений. Автоматизированные системы контроля обеспечивают сочетание автоматического и ручного управления процессом контроля. Они по следовательно решают задачи сбора, передачи, обработки и анализа информации об объекте контроля с целью определения его технического состояния. Современные автоматизированные системы обладают высокой достоверностью контроля, простотой обслуживания и резко сокращают временные затраты на диагностирование состояния БИС ЛА. Автоматические системы контроля практически исключают ручные операции, кроме операций подключения к объекту контроля. Однако их реализация сложна, требует больших затрат и не имеет достаточной надёжности [14].
По месту установки системы подразделяются на бортовые, наземные и наземно-бортовые. Бортовые средства регистрации параметров полёта устанавливаются на борту летательного аппарата. Они обеспечивают запись на специальный накопитель информации значений различных параметров полета и бортовых систем. Эти записи затем используются для анализа полета, качества работы и прогнозирования состояния авиационной техники, для исследования причин предпосылок к летным происшествиям и других целей для повышения безопасности и регулярности полетов [10].
Наземные системы контроля предназначены для обслуживания БИС ЛА на земле и представляют собой сложные комплексы, способные решать все задачи контроля, диагностирования, прогнозирования и воспроизведения технического состояния оборудования. Построение наземных систем контроля базируется на применении компьютеров, поэтому они обладают универсальностью, высокой достоверностью и большим быстродействием при решении различных задач контроля. Наземные системы контроля могут быть стационарными, предназначенными для применения в условиях завода или лаборатории авиационно-технической базы, или передвижными (мобильными), предназначенными для обслуживания БИС ЛА непосредственно на аэродроме [19].
Модели дефектов и методы комплексного диагностирования бортовых информационных систем летательных аппаратов
Системный уровень описания характеризует совокупное поведение всех устройств системы, их взаимодействие во времени. Системные тесты не сводятся к проверке отдельных функций системы. Системное диагностическое обеспечение проектируется в форме сценариев, представляющих собой ряд последовательных действий, входных данных и ожидаемых результатов. В сценарии также указываются действия, которые должны быть выполнены во время исполнения теста [51]. Обобщенные условия правильного функционирования БИС ЛА могут быть представлены путем интерпретации фундаментальных свойств алгоритмических систем в виде требований к процессам обработки [90]. Соответственно невыполнение этих условий (т.е. исключение из правил) задает полный список моделей дефектов системного уровня. Исходя из классификации процессов в сценариях, следует различать следующие свойства процессов: избирательность, упорядоченность, результативность, зависимость. Для диагностирования на системном уровне необходимо проверить правильность выполнения перечисленных свойств процессов.
Следовательно, определим следующие модели дефектов системного уровня. Избирательность процесса: процесс определен на конечном множестве функций. Моделью дефектов в данном случае будет выполнение функции не из заданного допустимого множества: где fd - функция из заданного допустимого множества, f d — функция не из заданного допустимого множества. Таким образом, полным набором функций системы будет объединение функций из допустимого множества и не из допустимого множества: Упорядоченность процесса: процесс задан алгоритмом выполнения функций. Моделью дефекта данного свойства процесса будет нарушение порядка выполнения функций: a) DSA0 = f,/05 функция из заданного множества алгоритма не выполняется; б) DSAV = fj/fn 5 выполняется функция не из заданного множества алгоритма; в) DSAm = fj/fj з функции из заданного множества алгоритма вы полняются в неверной последовательности.
Результативность процесса: процесс приводит к требуемому преобразованию входных данных в выходные. Моделью дефекта данного свойства является не получение требуемого результата преобразования: а) DSR0 = 1";(К;)/Т;(0) 5 независимо от входных данных, процесс не приводит ни к какому результату; б) DSR fXRiVfiCRj), независимо от входных данных процесс приводит к произвольному результату; в) DSRk = fj (Rj )/fj (К.) , независимо от входных данных процесс приводит к константному результату. Зависимость процесса: процесс исполнения функции определяется входными условиями. Моделями дефектов данного свойства являются исполнения функций независимо от входных условий: a) DSC0 = Cj —» 0 5 независимо от входных условий никакая функция не запускается; 6)DSCv=Ci -» fj, запускается произвольная функция; в) DSCk = С; — fk , независимо от входных условий запускается определенная (константная) функция. Методом диагностирования БИС ЛА на системном уровне является разработка тестовых сценариев внешних функций системы, основанных на четких и точных внешних спецификациях. Из этого следует, что система диагностирования должна обеспечивать интерфейсы бортовой информационной системы и тестовые сценарии, имитирующие взаимодействие БИС с сопрягаемыми системами и датчиками на борту летательного аппарата.
Для разработки методов диагностирования БИС ЛА на системном уровне описания необходимо определить множество диагностируемых процессов в соответствии с внешними спецификациями на систему. В качестве внешних спецификаций необходимо использовать техническое задание на разработку системы. Для каждого определенного процесса необходимо произвести диагностирование перечисленных выше свойств. 1) Диагностирование свойства избирательности процесса: - сформировать допустимое множество функций, - определить на данном множестве классы эквивалентности функций; - спроектировать тесты по диагностированию свойства избирательности на каждом классе эквивалентности. 2) Диагностирование свойства упорядоченности процесса: - сформировать допустимое множество функций каждого алгоритма; - спроектировать тесты по диагностированию свойства упорядоченности по моделям дефектов для каждого множества. 3) Диагностирование свойства результативности процесса: - определить классы эквивалентности входных данных; - для каждого класса эквивалентности произвести диагностирование по моделям дефектов в следующей последовательности: DSR0j DSRk, DSRk, DSRV. 4) Диагностирование свойства зависимости: - определить классы эквивалентности внешних условий;
Разработка требований к компонентам и структуре САПР ДО БИС ЛА
Для выполнения системой диагностирования перечисленных выше функций требуется определить ряд основных программных компонентов САПР ДО, необходимых для автоматизации процесса проектирования диагностического обеспечения БИС ЛА: - подсистема пользовательского интерфейса, - текстовый редактор, - препроцессор тестовых заданий, - интерпретатор тестовых заданий, - модуль настройки интерфейсных устройств, - драйвера интерфейсных устройств, - менеджер драйверов интерфейсных устройств, - база данных, - система управления базой данных, - электронная библиотека, - справочная система.
Поскольку при диагностировании данных типов БИС ЛА не предъявляются жесткие временные требования, в качестве операционной системы, под которой должна функционировать САПР ДО, целесообразно выбрать операционную систему семейства Microsoft Windows. Компоненты САПР ДО могут представлять собой исполняемые файлы и динамически загружаемые библиотеки в зависимости от назначения. Внутрисистемное взаимодействие между компонентами САПР ДО может осуществляется посредством общих областей памяти и локальной вычислительной сети. Структура САПР ДО БИС ЛА показана на рисунке 3.1.
Исходя из функций САПР ДО, перечисленных выше, в системе диагностирования необходимы компоненты администрирования и доступа ко всем функциональным модулям системы. Исходя из этого, и из общих правил разработки программных продуктов, функционирующих под управлением операционной системы семейства Microsoft Windows, необходима разработка подсистемы пользовательского интерфейса системы диагностирования, которая должна содержать: - текстовый редактор для разработки тестовых заданий, - панели инструментов и меню доступа к функциям текстового редактора, - панели инструментов и меню доступа ко всем функциональным модулям системы диагностирования, - средства визуальной разработки тестовых заданий.
Подсистема пользовательского интерфейса должна быть интуитивно понятна и удобна в эксплуатации. Для повышения расширяемости применения системы диагностирования во всех окнах подсистемы пользовательского интерфейса, пунктах меню, сообщениях и прочих выводах текстовой информации оператору должен быть применен механизм локализации однобайтной кодировки ANSI. Применение подобного механизма должно позволить формировать интерфейс комплекса на любом языке без модификации бинарных файлов системы.
Для разработки тестовых заданий в составе САПР ДО должен быть разработан модуль текстового редактора со всеми общепринятыми функциями работы с текстом. На сегодняшний день существуют уже разработанные полнофункциональные текстовые редакторы, однако, для удобства работы с САПР ДО текстовый редактор должен различать цветовую подсветку языка тестовых заданий ТМАКЕ с возможностью ее настройки и должен быть интегрирован в главное окно подсистемы пользовательского интерфейса системы диагностирования. При отладке тестовых заданий, редактор должен обеспечивать подсветку строки с найденной ошибкой. Для работы одновременно с несколькими тестовыми заданиями в режиме мультитестовости текстовый редактор должен иметь многооконную структуру.
Для упрощения проектирования тестовых заданий на этапе ознакомления с языком ТМАКЕ, текстовый редактор должен поддерживать два способа проектирования тестовых заданий. Первый способ непосредственный, путем проектирования тестового задания в редакторе из операторов и функций. Для реализации второго способа в текстовый редактор должен быть встроен инструмент визуального проектирования тестовых заданий -визуальный конструктор. В задачу визуального конструктора должно входить обеспечение возможности оператору помещать функции языка ТМАКЕ в поле текстового редактора не вручную, а выбирая их мнемоническое представление в отдельном окне. Также визуальный конструктор должен обеспечивать возможность, при помещении в текстовый редактор вызова функции, автоматически помещать комментарий, описывающий действия данной функции.
Реализованные проекты диагностического обеспечения, основанные на применении программного диагностического комплекса ФРЕГАТ
В результате разработки программного диагностического комплекса ФРЕГАТ, описанного в третьей главе, стало возможным его применение при проектировании диагностического обеспечения в рамках проектов наземных автоматизированных станций контроля авиационного оборудования, станций контроля авиационного оборудования и стендов комплексной отладки и проверки бортовых информационных систем.
На сегодняшний день реализованы и находятся в эксплуатации сле дующие станции контроля: - НАСК-1, - НАСК-2000-1, - НАСК-2000-2.
На сегодняшний день в стадии серийного производства находятся следующие станции контроля, использующие в качестве средств автомати зированного проектирования диагностического обеспечения ПДК ФРЕГАТ: - НАСК-2000-1 в ОАО «Уфимское приборостроительное производственное объединение», - СКАО-2000-2 в ОАО «Ульяновский приборостроительный завод», - НАСК-2000-2 в ОАО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» .
Сведения о наземных автоматизированных станциях контроля, находящихся в эксплуатации, приведены в таблице 4.2.
Средствами наземных автоматизированных станций контроля в эксплуатирующих и производственных организациях диагностируются блоки и системы таких летательных аппаратов как: Ил-96-300, Ил-96-400, Ту-204, Ту-214 и их модификации. Сведения о блоках и бортовых информационных системах, диагностируемых средствами НАСК-1, НАСК-2000-1 и НАСК-2000-2, приведены в таблицах 4.3-4.5.
До разработки программного диагностического комплекса ФРЕГАТ, в предприятиях-разработчиках авиационного оборудования, в рамках холдинга «АВИАПРИБОР», бортовые информационные системы диагностировались на стендах проверки и отладки бортовых информационных систем, в качестве программного обеспечения которых выступали отдельные диагностические программы (ОДП), разработанные на стандартных языках программирования.
Схему процесса проектирования диагностического обеспечения предыдущего поколения можно представить в виде алгоритмической последовательности. В этом случае алгоритм будет выглядеть следующим образом: 1. Постановка задачи разработки отдельной диагностической программы, 2. Разработка отдельной диагностической программы, 3. Оценка качества разработанной ОДП, в случае неудачи возврат к пункту 2, 4. Диагностирование БИС ЛА посредством отдельной диагностической программы.
Анализ, проведенный в первой главе, показал частую сменяемость параметров при отладке БИС ЛА. При изменении данных параметров или алгоритмов работы БИС ЛА необходимо было выполнить все пункты приведенного выше алгоритма заново.
Опыт предыдущих лет разработки показывает, что для разработки и технической поддержки процесса диагностирования бортовой информационной системы средствами предыдущего поколения были необходимы рабочие места (РМ) системного специалиста и программиста, а также стенд комплексной проверки и отладки бортовой информационной системы. Перечень и назначение рабочих мест приведен в таблице 4.8.
