ПРИНЦИПЫ ИМИТАЦИИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

При отладке сложных программных продуктов необходимо большое количество исходных данных и эталонных значений для анализа результатов тестирования. Для этих целей используются программные модели и имитаторы, реализуемые на ЭВМ.

Важным достоинством применения ЭВМ является возможность повторения результатов функционирования и исследования большого количества вариантов и сценариев тестирования. В отличие от натурных экспериментов имитацию всегда можно остановить на некоторой промежуточной фазе и повторить с абсолютно теми же исходными данными.

Программная имитация внешних сигналов на ЭВМ позволяет:

  • • проводить длительное непрерывное генерирование имитируемых данных для определения характеристик качества функционирования системы в широком диапазоне изменения условий и параметров, что зачастую невозможно при использовании реальных объектов;
  • • расширять диапазоны характеристик имитируемых объектов за пределы реально существующих или доступных источников данных, а также генерировать потоки информации, отражающие перспективные характеристики создаваемых систем и объектов внешней среды;
  • • создавать тестовые данные, соответствующие критическим или опасным ситуациям функционирования объектов внешней среды, которые невозможно или рискованно реализовать при натурных испытаниях;
  • • обеспечивать высокую повторяемость имитируемых данных при заданных условиях их генерации и возможность прекращения или приостановки имитации на любых фазах моделирования внешней среды. Программные имитаторы внешней среды в зависимости от ЭВМ, на которой они реализуются, подразделяются на совмещенные с отлаживаемой программой в одной ЭВМ и разделенные. Ограниченность производительности ЭВМ, на которой реализуется основной программный комплекс, как правило, позволяет применять первый вариант только в очень ограниченном числе случаев; обычно используется второй вариант. В этом случае имитаторы работают на отдельной универсальной ЭВМ и выдают информацию на диски, с которых данные вводятся в СПИ, реализующие комплекс программ.

Для комплексной отладки существенное значение имеют имитация и ввод тестовой информации в реальном времени. В этих условиях возникает необходимость синхронизации процесса генерации тестов, процесса реального функционирования комплекса программ и процесса обработки информации. При программной реализации всех трех процессов необходимо время, затраты которого не должны искажать реальное время функционирования АСУ. Для решения этой задачи используются три способа.

1. Предполагается, что затраты времени на генерацию тестов малы, не искажают реального времени и могут производиться незадолго до их выдачи вне связи с реальным временем функционирования комплекса программ.

Подготовленная для имитации тестовая информация должна содержать время, на которое она рассчитана и когда она должна быть введена для использования в системе управления.

  • 2. Время, необходимое для генерации тестов и обработки результатов настолько велико, что не обеспечивается темп поступления информации в реализующую ЭВМ. Тогда имитируемая информация заранее накапливается в имитирующей технологической ЭВМ со значениями времени, которым она соответствует. Затем эта информация переписывается на диски, и таким образом обеспечивается ввод информации в тестируемый программный комплекс и вывод результатов из ЭВМ в реальном времени. Однако в данном случае затруднена имитация обратных связей и реакции объектов внешней среды на управляющие воздействия, так как моделирование данных от объектов производится предварительно, вне реального времени, до их выдачи на тестируемый комплекс.
  • 3. Используется основная ЭВМ, но решение вспомогательных задач в реальном времени невозможно. Тогда реальное время сохраняется только при решении задач программного комплекса, а решение задач генерации тестов происходит вне счета реального времени. При этой схеме имитации могут корректно моделироваться управляемые объекты с учетом обратных связей от работы комплекса программ.

Для испытания сложных автоматизированных систем приходится строить специальные моделирующие испытательные стенды с объемом программ, значительно превышающим объемы соответствующих испытываемых программных комплексов.

Так, например, для комплексной отладки, тестирования, испытаний и сертификации программ управления воздушным движением (УВД) проводится имитация в реальном времени всей информации, поступающей из внешней среды. Источниками информации для центров УВД являются радиолокационные станции, летный состав на борту воздушных судов, диспетчеры управления воздушным движением и исходные планы полетов. Вследствие этого необходимо имитировать ряд разнородных объектов с учетом интенсивных случайных воздействий, а также при наличии управления со стороны диспетчеров центра УВД и летного состава на борту воздушного судна. Автоматически имитировать реакцию и действия диспетчеров на ЭВМ очень трудно, так как они в значительной степени зависят от квалификации и конкретных психологических особенностей поведения диспетчеров при различных ситуациях воздушной обстановки. Поэтому при комплексной отладке и испытаниях программных комплексов центров УВД обычно участвуют реальные диспетчеры и их средства управления.

Важное значение имеют также стенды, моделирующие условия эксплуатации СРВ. К ним, например, относятся:

  • • стенды для проверки электрических параметров аппаратуры (напряжение питания, уровень радиопомех, устойчивость при воздействии магнитных полей, потребляемая мощность, сопротивление, электрическая прочность изоляции);
  • • вибрационные стенды для испытания конструкции приборов на резонанс и на виброустойчивость;
  • • ударные механизмы для испытаний на устойчивость к ударным нагрузкам;
  • • стенд качки на устойчивость к качке;
  • • камера влажности для испытаний на влагоустойчи- вость;
  • • камеры холода и тепла для испытаний на холодоустойчивость и теплоустойчивость.

В зависимости от конкретных условий применения аппаратуры и назначения системы к аппаратуре предъявляются и другие специальные требования (например, радиационная устойчивость, устойчивость к воздействию морского тумана и т. д.), для проверки удовлетворения которым разрабатываются соответствующие методы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >