Автоматизация разработки программного обеспечения логики функционирования космических аппаратов Драч, Владимир Викторович

Введение к работе

Актуальності.. Разработка и эксплуатация современных космических аппаратов (КЛ) непосредственно евнэана с разработкой про-граммпого обеспечения (ПО), которое функционирует как и бортовых комплексах управлении (БКУ). выполненных па основе бортовых цифровых пычнелительпых машин (БЦВМ), так в наземных контурах управления (НКУ). В настоящее время а разработке п эксплуатации космических аппаратов используется сочетание серийных методов с индивидуальным производством, которое характериsyeiot с одпоіі стороны высокой степенью унификации базовых программных элементов, методов к методик их разработки, с другой - применением уникального ПО даже в КА одного типа. В процессе эксплуатации КЛ возможно изменение характеристик КЛ и режимов его функционирования, вследствие технических неисправностей или іпменениіі в программах целевой работы, что отражается ни составе и алгоритмах управляющего ПО. В случае выведения КЛ ш нештатных состояний время разработки управляющего ПО определяет вероятность успешного завершения этой операции и размер ущерба. Поэтому среди множества требований к качеству ПО, методам и методикам его разработки и сопровождения таких как: надежность, эффективность, быстродействие и т.д. можно выделить дополнительные требования: скорость и эффективность разработки, средства тестирования и анализа, доступность методов и инструментальных средств широкому кругу специалистов. Эти дополнительные требования могут быть достигнуты путем авто-, матизацни разработки ПО и применения специальных методов построения управляющего ПО.

Среди методов построения управляющего ПО, направленных на достижение указанных требований, существуют такие, которые ориентированы на создание в ПО БКУ программных машин (ПМ), которые работают в терминах ключевых абстракций и механизмов проблемной области н способны обеспечить заданные требования к качеству управления КА. Большой крут задач, решаемый этими ПМ, обеспечивается адекватностью их структуры н способа функционирования требованиям проблемной области. Реализуются ПМ it виде набора программ бортового ПО, которые в процессе функционирования, путем интерпретации заданных программ, реализуют процесс управления. Будем называть программы для ПМ программным обеспечением логики функционирования (ЛФ) КА.

Эффективность применения ПМ для управления КА> снижает отсутствие инструментальной и методологическон поддержки процесса разработки ПО ЛФ, как единого комплекса средств, что снижает скорость разработки, надежность, эффективность, приводит к нерацио-

пальному использованию человеческих "и материальных ресурсом. Вследствие этого, задача автоматизации разработки ПО ЛФ КА является актуальной.

L^-ilUi.3:liyi!iUKi^ii^LU.^:il!iiiii Целью диссертационной работы ЯН-ляетея агпомагшацпя формирования. ПО ЛФ за счет создания методо» и алгоритмов функционирования инструментальных средств автоматизации и методик ах применения: создания алгоритмов и методик разработки инструментальных средств (ИС) автоматизации.

Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

i. Разработать формальный способ представления ЛФ, позволяющий осуществлять ра"-рабоіку ПО ЛФ в терминах проектировщиков подсистем КА и обеспечивающий применение автоматизированных методо о преобразования г. бортовые структуры данных и методов анализа и тестировании с заданными показателями качества.

1. Разработай, алгоритмы функционирования и методики применения ]!С формирования Сортовых структур данных ПО ЛФ с учетом организационных, технических и технологических требовании к форме представления выходной информации.

2. Рафабогать алгоритмы функционировании н методик» применения ПС лнґерпреіашш телеметрической информации (ТМИ) а терминах ЛФ.

3. Разработать алгоритмы функционирования п методики применения 11С анализа и тестирования ПО Л ср.

4. Разработать методики и алгоритмы построения ПС автоматизации формирования ПО ЛФ для различных версий ПМ бортового ПО.

Me пуна исследовании. В диссертационной работе использованы методы теории синтаксического анализа ті компиляции, Графой, cereii Петри,

Па защиту пьнюептен следующие основные положения.

1. Способ представления ЛФ в виде программ ил языке формирование ЛФ позволяет ее формализовать ц и сети разработку «а высоко:,! уровне абстракции, доступной широкому круву разработчиков систем КА. , "" '.-. ,

2. Алгоритмы функционирования и методика применения ИС формирования бортовых структур данных позволяют осуществлять разработку ПО ЛФ с заданными показателями качества.

3. Алгоритмы функционирования и методики применения ИС интерпретации ТМИ позволяют представлять телеметрическую информацию в виде доступном для анализа разработчикам подсистем КА. путем интерпретации содержания ТМИ и ЛФ.

4. Алгоритмы функционлрооазшз и методики применения ИС зиашш и тестирования позволяют осуществлять анализ заданных характе-

pi!ir:;nc ПО ЛФ и проводить отдельные: этапы тестирования ЛФ без привлечения средств наземного отладочного комплекса (І10К). 5. Методики п алгоритми разработки 11С автоматизации формирования ПО ЛФ позволяют создать инструментальные среде та дач различных версии бортопого ПО.

.Ш^ШМ-Ш}.'.""''!¹!^. Л ''я нелеп автомати »;щии рлзрлГюікп ПО ЛФ КЛ предложен і.'омнлеіссніліі подход в рамках которого разработаны: 1.Способ формализации ЛФ КА в виде программ на языке представления Леї), позволяющий разрабатывать, ПО ЛФ широкому кругу проектировщиков подсистем КА.

2. Алгоритмы трансляции и компоновки ПО ЛФ в бортовые структуры данных.

3. Алгоритмы интерпретации ТМИ в терминах ЛФ, па основе синтаксически управляемого перевода ТМИ к программ на языке представлення ЛФ а предложения языка представлення ГМИ.

4. Алгоритмы преобразования ЛФ в сети Петра и их анализ:) для оценки Характеристик ПО ЛФ: алгоритмы тестирования ПО ЛФ на осно-пе эмуляции бортоьоіі вычислительной среды.

5. Алюрптмы и методики построения !К" автоматизации формирования ПО ЛФ, на основе их описання п виде атрибутных транслирующих грамматик.

Практически! ценность. Разработанные в диссертации алгоритмы и методики автоматизируют разработку ПО ЛФ КА путем создания НС и методик их применения. Применение систем автоматизации формирования ПО ЛФ сокращает сроки к снижает стоішость разработки, увеличивает надежность и улучшает сопровождение ПО. Применение спаем автоматизации упрощает организаиионно-технологическую схему разработки ПО"путем исключения промежуточных этапов формализации и кодирования, при этом разработка осуществляется силами специалистов по подсистемам, которые непосредственно формулируют задачл по управлению КА. Системы автоматизации формирования ПО ЛФ позволяют решать новые задачи по тестированию, быстрому восстановлению КА после нештатных ситуации, что стало возможно благодаря сжатым срокам разработки и новым формам представления ПО ЛФ, которые позволяют закладывать его непосредственно в ОЗУ БІДВМ средствами НКУ, минуя НОК.

Практический рсплизяиия. !\і:тгерікш диссертации использован при разработке ряда систем, внедренных в НПО ПМ, с помощью которых создано ПО ЛФ КА ретрансляции, и связи типа "Экспресс" и "Галс", которые эксплуатируются с 1992 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на VI Всесоюзной научно-техническая конференции "Опыт создания специального программного обеспечения АСУТП" в г. Черновцы в 1988 г., на 2-м Всесоюзном совещании по ав-

тома газированному проектированию ПО систем управления движущимися объектами в і'. Харькове в 1989 г., иа областной научно-технической конференции "'Молоділе ученые и спецпалисты-иародному хозиисіпу" г. і. Оренбург в 1989 г'., па учредительно!! конференции международной ассоциации но нетрадиционным методам оптимизации в г. Красноярск в 1992 г., на краевой научно-технической конференции "Устройства и системы автоматики автономных объектов" в г. Красноярске в 19S7 г.

11хГиШ>ІЩніі_ По теме диссертации опубликовано 8 работ отражающих ее основное содержание.

Cjjr iiii'iUiJML-'L^Jiayo'rbi. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и четырех приложении. Работа содержит 142 стр. машинописного текста, 15 рисунков и список использованной литературы из 101 наименования.