Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

doi.org/10.35321/term27-08 المصطلحات أساسًا لبناء نماذج هندسية قائمة على السمات RICARDO EITO BRUN جامعة كارلوس الثالث في مدريد الملخص تتطلب عمليات الأقمار الصناعية استخدام أدوات مختلفة مجتمعة لدعم الأنشطة الهندسية والتحكم في المركبة الفضائية. ويتولى نظام المراقبة والتحكم Monitoring and Control System (MCS) إدارة هذا الاتصال؛ إذ يتلقى بيانات القياس عن بُعد من المركبة الفضائية ويرسل الأوامر عن بُعد للحفاظ على وضع القمر الصناعي ومساره. وتُطوَّر هذه الأنظمة المعقدة بوصفها منصات مفتوحة يمكن توسيعها وتخصيصها لتلبية متطلبات المهمات وأهدافها المحددة. وبوجه عام، يمكن القول إن هذه التطبيقات البرمجية مرشحة جيدًا لتطبيق آليات التباين بطريقة منظمة ومخطط لها، كما أن وظائفها مناسبة لتحليل جدوى تطبيق تقنيات النمذجة القائمة على السمات. وتصف هذه الورقة استخدام تحليل المصطلحات لبناء نموذج سمات يدعم تحليل المتطلبات لهذا النوع من الأنظمة المعتمدة على البرمجيات. الكلمات المفتاحية: المصطلحات التقنية، النماذج القائمة على السمات، هندسة الطيران والفضاء، استخراج المصطلحات الملخص تتطلب عمليات الأقمار الصناعية أدوات متنوعة لضمان سلاسة العمل الهندسي والتحكم في المركبة الفضائية. ويتولى نظام المراقبة والتحكم Stebėjimo ir kontrolės sistema (SKS) إدارة هذا الاتصال؛ إذ يتلقى بيانات القياس عن بُعد من المركبة الفضائية ويرسل الأوامر عن بُعد للحفاظ على وضع القمر الصناعي ومساره المداري. وقد صُممت هذه الأنظمة المعقدة بوصفها منصات مفتوحة يمكن توسيعها وتكييفها وفقًا لمتطلبات المهمة المحددة وأهدافها. ويمكننا القول عمومًا إن هذه التطبيقات يمكن استخدامها لتنفيذ آليات التباين بطريقة منظمة ومخطط لها، كما تتيح وظائفها تحليل إمكانات تطبيق منهجيات نمذجة السمات. وتصف هذه الورقة استخدام التحليل المصطلحي لإنشاء نموذج سمات يدعم تحليل المتطلبات لهذا النوع من الأنظمة البرمجية. الكلمات الأساسية: المصطلحات التقنية، نماذج السمات، هندسة الطيران، التعرّف على المصطلحات 186 Ricardo Eito Brun Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models 1. المقدمة يعرّف معجم NASA الأقمارَ الصناعية بأنها: «جسمٌ حرّ الطيران يدور حول الأرض أو كوكب آخر أو الشمس.» والأقمار الصناعية نوع من المركبات الفضائية التي تسافر في مدار منتظم محدد بوضوح حول مركز ثقل جرم سماوي آخر (Garner 1996: 4). ومنذ إطلاق أول قمرين صناعيين اصطناعيين، Sputnik 1 في 4 أكتوبرth 1957 وExplorer 1 في 31 ينايرst 1958، أُطلقت أعداد كبيرة من البعثات الفضائية لأغراض مختلفة: الاستكشاف الفلكي، وتوفير خدمات الاتصالات والملاحة، ورصد الأرض، والاستطلاع، والبعثات العلمية. الأقمار الصناعية أنظمة فضائية جوية معقدة تتكون من عناصر أرضية وفضائية؛ إذ يتعين تشغيل المركبة الفضائية بواسطة عنصر تحكم على الأرض، وأن تظل على اتصال به. واليوم، يعتمد التقدم العلمي والخدمات المقدمة للمستخدمين على الأقمار الصناعية ومجموعاتها. ومن الأمثلة البارزة Hubble Space Telescope (HST)، وأنظمة الملاحة مثل GPS (Global Positioning System) وGLONASS ونظام Galileo الأوروبي، وUARS (Upper Atmosphere Research Satellite) أو GOES (Geostationary Operational Environment Satellite). ويقترب العدد الإجمالي للأقمار الصناعية التي أُطلقت منذ عام 1957، وفقًا لفهرس US SSN2، من 18200؛ ويذكر 2017 Index of Objects Launched into Outer Space الصادر عن UNOOSA أن 4635 قمرًا صناعيًا تدور حاليًا حول الكوكب، بزيادة قدرها 357 قمرًا صناعيًا (8.95%) مقارنةً بالعام السابق3. وتهدف هذه المقالة إلى بيان الحاجة إلى تطبيق إدارة المصطلحات واستخراجها لدعم تطوير نماذج قائمة على السمات لتنظيم المفاهيم التي تصف وظائف تطبيقات البرمجيات المستخدمة في مراقبة الأقمار الصناعية والتحكم فيها. تُصنَّف الأقمار الصناعية حسب الغرض ونوع المدار. ويشير الغرض إلى الخدمات التي يُراد للقمر الصناعي تقديمها. أما فيما يتعلق بالمدار، فيُميَّز بين Low Earth Orbit (LEO)، وMedium Earth Orbit (MEO)، وGeostationary Orbit (GEO). وتسلك أقمار LEO الصناعية، المستخدمة للعلوم ورصد الأرض، مدارًا إهليلجيًا؛ ولأن إمكانية رؤيتها من المحطات الأرضية محدودة، تُخزَّن البيانات على متنها وتُرسل إلى الأرض 1 راجع https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/TRC/laefs/laefs_s.html#satellite [تاريخ الاطلاع 2020-08-01]. 2 تتولى US Space Surveillance Network مسؤولية كشف الأجسام الاصطناعية التي تدور حول الأرض وتتبعها وفهرستها وتحديد هويتها. ويتاح الفهرس على: https://www.space-track.org/#/ssr [تاريخ الاطلاع 2020-08-01]. 3 United Nations Office for Outer Space Affairs. راجع https://www.pixalytics.com/sats-orbiting-earth-2017/ Terminologija | 2020 | 27 187 المحطات عندما تصبح المركبة الفضائية مرئية. وتُستخدم أقمار GEO لأغراض الاتصالات السلكية واللاسلكية والأرصاد الجوية؛ إذ تستقبل أقمار الاتصالات إشارات الترددات الراديوية (RF) من الأرض، وتضخّمها، وتحول ترددها، ثم تعيد إرسالها إلى الأرض. وهي تدور على ارتفاع 36000 كم فوق خط الاستواء (في المستوى نفسه)، ويتزامن دورانها مع دوران الأرض، بحيث تبقى فوق النقطة نفسها على خط الاستواء طوال الوقت)4. وعلى غرار الأقمار الصناعية، تحتاج البعثات العلمية إلى الفضاء السحيق أيضًا إلى مراقبة وتحكم مماثلين لإرسال الأوامر واستقبال القياسات عن بُعد. تتطلب البعثات الفضائية موظفين متخصصين لإجراء مراقبة مستمرة للحظية لحالة القمر الصناعي وموضعه. والتحكم بالبعثة هو مجموعة المهام التي ينفذها مهندسو العمليات بعد الإطلاق بمساعدة تطبيقات برمجية، ويتضمن تبادل البيانات بين القطاعين الأرضي والفضائي لمراقبة حالة الأنظمة الفرعية الموجودة على متن القمر الصناعي والتحكم فيها. وفي البعثات العلمية، يلزم أيضًا تلقي المعلومات من حمولة القمر الصناعي وإيصالها إلى المستخدمين النهائيين (المجتمع العلمي). وتشمل الوظائف المعتادة المنفذة أثناء التحكم بالبعثة استقبال القياسات عن بُعد وتحليلها، وإرسال الأوامر، والتتبع. والقياسات عن بُعد هي البيانات التي يرسلها القمر الصناعي إلى الأرض لإبلاغها بحالته وظروفه وحالة أنظمته الفرعية وظروفها. أما الأوامر عن بُعد فهي التعليمات التي تُرسل من الأرض إلى المركبة الفضائية لتهيئتها وتشغيلها. (Uhlig, Sellmaier, and Schmidhuber 2015: 232). ويتألف التتبع والمحافظة على الموقع المداري، المعروفان أيضًا باسم ranging، من مراقبة مسار الرحلة والموضع وتحديدهما باستخدام تقنيات وإشارات الترددات الراديوية. من منظور هندسة البرمجيات، يتطلب التحكم بالأقمار الصناعية تطبيقات وأدوات مختلفة لديناميكيات الطيران، وتخطيط البعثات، والقياسات عن بُعد وإرسال الأوامر، والتحكم بالشبكات والتوجيه، فضلًا عن واجهات الربط بينها. وقد أفضى هذا التعقيد إلى أن تقدم وكالات الفضاء حلولًا مختلفة. ومن أبرز المحطات في تطوير برمجيات MCS قرار قسم Ground Systems Engineering التابع لـ ESA بتطوير مجموعة من التطبيقات البرمجية وترخيصها للصناعة الأوروبية، وتوزيعها تحت اسم MICONYS® 4 تتوزع أقمار GEO الصناعية في منطقة محدودة من الفضاء. ويخصص International Telecommunication Union (ITU) مواقعَ مدارية لتفادي التصادمات، وهي مخاطر ترتبط بمسألة الحطام الفضائي التي تحظى باهتمام متزايد اليوم. 188 Ricardo Eito Brun │ Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models (نظام التحكم بالمهمة). يُعدّ MICONYS ومكوّنه SCOS-2000® على الأرجح أشهر مثالين على سياسة ESA هذه في تطوير البرمجيات والابتكار ونقل التكنولوجيا (Kaufeler, Jones and Karl 2001). يدعم SCOS-2000 إرسال الأوامر عن بُعد، واستقبال بيانات القياس عن بُعد، والعرض، والأرشفة. وكان SCOS-2000 حصيلة الخبرة التي اكتسبتها ESA في تطوير الأنظمة المماثلة السابقة وتشغيلها: MSSS وSCOS-1 وSCOS-2. وتعمل ESA اليوم على تطوير نظام MCS الجديد، بهدف أن يحلّ محل SCOS-2000 في المستقبل. واسمه الأنظمة الأرضية الأوروبية – النواة المشتركة (EGS-CC). وعلى غرار SCOS، يهدف المشروع إلى تطوير بنية تحتية مشتركة لدعم رصد المهمات الفضائية والتحكم بها في مرحلتي ما قبل الإطلاق وما بعده، باستخدام تقنيات حديثة وهندسات موجّهة نحو الخدمات (Peccioli et al. 2012). ولا تقع مسؤولية تطوير EGS-CC على عاتق ESA وحدها؛ إذ تشارك في المشروع وكالات الفضاء الوطنية الأوروبية (CNES ووكالة الفضاء البريطانية وDLR) والشركات الصناعية (AIRBUS Defence and Space وThales Alenia Space وOHB Systems). إلى جانب مشروعات ESA، توجد مبادرات أخرى تهدف إلى تطوير نظام برمجي عام لـMCS. وقد أنجزت NASA مشروعات مماثلة، كان معظمها تطويرات داخلية. وطوّر مركز غودارد لرحلات الفضاء نظامين، هما ITOS وASIST، لإدارة مهمات مثل WMAP (مسبار ويلكنسون لقياس تباين الموجات الميكروية)، وIMAGE (مُصوِّر الاستكشاف العالمي للغلاف المغناطيسي إلى الشفق القطبي)، وEO-1 (رصد الأرض 1)، وST-5 (تقنية الفضاء 5)، وSDO (مرصد الديناميكيات الشمسية)، أو LRO (مركبة الاستطلاع المدارية القمرية) (Pfarr et al. 2007). في جميع هذه الحالات، نتعامل مع نظام معقّد يحتاج إلى تنفيذ وظائف مختلفة يمكن تفعيلها أو عدم تفعيلها تبعًا لخصائص القمر الصناعي والمهمة. ولذلك، تُعدّ هذه الأنظمة كثيفة البرمجيات مرشحة جيدة للتطوير باستخدام تقنيات خطوط المنتجات والنمذجة القائمة على السمات، التي تعتمد على تنظيم واضح ومنهجي للمفاهيم لفهم المجال والقدرات المطلوبة في النظام. 2. النمذجة القائمة على السمات بوصفها تنظيمًا للمفاهيم النمذجة القائمة على السمات إحدى التقنيات المستخدمة في هندسة خطوط منتجات البرمجيات، وهي مجال لبناء برامج برمجية قابلة لإعادة الاستخدام اكتسب شعبية في أواخر التسعينيات. وتهدف SPLE إلى Terminologija | 2020 | 27 189 بناء مكوّنات ومصنوعات قابلة لإعادة الاستخدام يمكن جمعها لاحقًا لبناء منتجات تلائم احتياجات عميل وسياق محددين. وقد وُثّقت تجارب SPLE على نطاق واسع في الأدبيات المهنية والأكاديمية. وأدرج Capilla (2013) عدة دراسات حالة طُبّقت فيها SPLE بنجاح: برامج الطيران التشغيلية والحرجة للمهام لدى Boeing الخاصة بوظائف إلكترونيات الطيران ومقصورة القيادة، وبرمجيات التحكم بمحركات أنظمة البنزين لدى Bosch، وبرمجيات الطابعات لدى Hewlett Packard، ومعدات توليد الطاقة ونقلها لدى Toshiba، وبرمجيات التحكم بمجموعة نقل الحركة لدى General Motors. وتشمل فوائد خطوط منتجات البرمجيات (SPL)، وفقًا لـApel et al. (2013: 9)، تكييف المنتجات البرمجية مع احتياجات العملاء المحددة، وخفض التكلفة — إذ يمكن جمع مجموعة من الأصول القابلة لإعادة الاستخدام بطرق مختلفة لتوليد منتجات جديدة — وتحسين الجودة وتقليص وقت الوصول إلى السوق. تُعدّ السمات والنمذجة القائمة على السمات مفهومين مهمين في تطوير SPL. ويقدّم معيار ISO/IEC/IEEE 24765:2010، هندسة الأنظمة والبرمجيات — المفردات، تعريفًا عامًا لـالسمات، مقتبسًا من IEEE Std 829:2008 معيار IEEE لتوثيق اختبار البرمجيات والأنظمة: «خاصية تميّز عنصرًا من عناصر النظام. ملاحظة: تشمل السمات الوظيفية وغير الوظيفية، مثل الأداء وقابلية إعادة الاستخدام.» ويعرّف Kang and Lee (2013, 28) السمات بأنها «مفاهيم مجردة تدعم بفاعلية التواصل بين أصحاب المصلحة المتنوعين في خط المنتجات، ولذلك فمن الطبيعي والبديهي أن يعبّر الناس عن أوجه التشابه والتباين في خطوط المنتجات بمصطلحات السمات.» تؤدي السمات أغراضًا مختلفة في عمليتي ابتكار المنتجات وتطويرها. فهي وسيلة للتواصل بشأن خصائص المنتج ودعم تحديد المتطلبات؛ كما أنها المفاهيم التي توجّه قرارات التصميم والتنفيذ. يتألف تطوير خط المنتجات من دورتَي حياة متكاملتين: • هندسة المجال، و • هندسة التطبيقات. يعرّف معيار IEEE 1517-2010 هندسة المجال بأنها: «دورة حياة تتألف من مجموعة عمليات لتحديد أوجه التشابه والتباين في خط المنتجات وإدارتها. تحلّل هندسة المجال مجال خط المنتجات وتطوّر مجموعة من المصنوعات القابلة لإعادة الاستخدام. وتشمل هذه المصنوعات متطلبات البرمجيات وعناصر التصميم وحالات الاختبار و 190 Ricardo Eito Brun Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models الإجراءات، ووثائق المستخدم، وما إلى ذلك. ويمكن النظر إلى تحليل المجال بوصفه نوعًا من هندسة المتطلبات لخط المنتجات بأكمله، بما في ذلك تحديد أوجه التباين المتوقعة. والأثر الرئيسي الناتج عن تحليل المجال هو نموذج السمات الذي سيحدد المنتجات ضمن الخط ويصفها. نمذجة السمات هي تقنية تخطيط بياني طُرحت في تسعينيات القرن العشرين مع منهجية FODA (تحليل المجال الموجّه بالسمات). وقد وفّرت FODA بدائيات لتمثيل العلاقات البنيوية (التركيب، والتعميم، والتخصيص)، والاختيارية، والتناوب، والاعتماد المتبادل. وراجعها لاحقًا مؤلفون مختلفون (Kang and Lee 2013: 30–31). ومخططات السمات هي التمثيل المرئي لنماذج السمات، حيث تُمثَّل السمات بمربعات في شجرة هرمية. وتُرفق بكل عقدة تسمية تحمل اسم السمة. وينشئ الترتيب الهرمي للسمات علاقات بين الآباء والأبناء. فإذا اختيرت سمة ابنة، وجب اختيار سمة والدها أيضًا. ويمكن للمخططات التمييز بين السمات الإلزامية والاختيارية، وتحديد تركيبات السمات الصالحة. وعلى وجه الخصوص، يمكن لمخططات السمات تمثيل ما يلي: السمات المجرّدة، التي تُستخدم لتنظيم السمات في الشجرة، لكنها لا ترتبط بآثار تنفيذية. وتُمثَّل بمربعات رمادية. السمات الملموسة، التي تقابل آثارًا تنفيذية وتُمثَّل بمربعات بيضاء. السمات الإلزامية، التي تحمل نقطة معبأة فوق الحد العلوي لمربعها. السمات الاختيارية، التي تحمل نقطة غير معبأة فوق الحد العلوي لمربعها. ضرورة اختيار سمة واحدة فقط من السمات الابنة لسمة والد محددة (OR حصري، XOR، أو واحدة من مجموعة). ويُمثَّل ذلك بقوس فارغ عند الحد السفلي لمربع سمة الوالد. إمكانية اختيار أكثر من سمة ابنة لسمة والد محددة (OR أو بعضها من مجموعة). ويُمثَّل ذلك بقوس معبأ عند الحد السفلي لمربع سمة الوالد. الاعتماديات بين السمات، وتُمثَّل بأسهم مرفقة بتعليقات نصية. Terminologija | 2020 | 27 191 يوضح المخطط أدناه مخططَ ميزاتٍ نموذجيًا وفق الاصطلاحات الموصوفة أعلاه: الشكل 1. مثال على تخطيط مخطط الميزات (المصدر: Gargantini 2015) ينبغي أن يتضمن نموذج الميزات معلومات إضافية إلى جانب المخطط. ويشير Apel وآخرون (2013: 27) إلى إمكانية إضافة هذه البيانات: «وصف ميزة ومجموعة المتطلبات المقابلة لها. العلاقة بالميزات الأخرى، ولا سيما التسلسل الهرمي والترتيب والتجميع. الاعتماديات الخارجية، مثل موارد الأجهزة المطلوبة. أصحاب المصلحة المعنيون. التكلفة المقدّرة أو المقاسة لتحقيق ميزة. إلخ.» يجب أن يبدأ تطوير نموذج ميزات لتمثيل الخصائص الوظيفية للتطبيقات البرمجية الخاصة بالتحكم في الأقمار الصناعية بفهم واضح للمفاهيم التي يتألف منها المجال ونمذجتها. وتحقيقًا لهذه الغاية، توفر الأنشطة المتعلقة بعلم المصطلحات وصناعته، وتحديد المصطلحات والمفاهيم والعلاقات بينها، الأساسَ لبناء النموذج المستهدف. 192 Ricardo Eito Brun Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models 3. منهجية العمل استُكمل نموذج السمات المقترح باتباع الخطوات التالية: تحديد الأدبيات المهنية والأكاديمية المنشورة في هذا المجال ومراجعتها. ويشمل ذلك البحث عن معلومات حول النهج المتبع في مشاريع الطيران والفضاء التي تقودها جهات مثل ESA (European Space Agency) أو NASA (National Aeronautics and Space Administration). إعداد مسرد استنادًا إلى الأدبيات التي جرى تحليلها، باستخدام تقنيات إدارة المصطلحات لتسجيل معلومات عن المصطلحات والعلاقات بينها والتعريفات الواردة في الوثائق والسياقات التي تُستخدم فيها المصطلحات. إنشاء نموذج قائم على السمات يمثّل الوظائف التي توفرها تطبيقات برمجيات مراقبة الأقمار الصناعية والتحكم فيها، باستخدام المسرد أساسًا لذلك. شملت المدخلات المستخدمة لتحديد المصطلحات مجموعة فرعية من الوثائق التقنية التي تصف المنتج المختار: أدلة التشغيل والأوراق البيضاء والمواد التدريبية. ونموذج السمات عبارة عن شجرة هرمية للسمات المصنفة على أنها إلزامية أو اختيارية، مع وجود تبعيات فيما بينها. وفي حالة التطبيق البرمجي الخاضع للتحليل، جرى، إلى جانب تحديد السمات الاختيارية والإلزامية، تحديد متطلبات إضافية لتباين خط المنتجات. وعلى وجه الخصوص، تتطلب بعض الوظائف التي يدعمها البرنامج محل التحليل استبدال الشيفرة القائمة أو تخصيصها. وقد تم تحديد حالات التباين هذه بمساعدة خبراء يعملون في تطوير هذا النوع من التطبيقات البرمجية وتخصيصها. وأُجريت مقابلات شخصية لجمع هذه المعلومات. الأداة المختارة لإنشاء نموذج السمات ومخططاته هي FeatureIDE5. وهي أداة مفتوحة المصدر قائمة على Java وEclipse، طوّرها موظفو Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. وباستخدام FeatureIDE، يمكن إنشاء نموذج سمات باستخدام محرر رسومي، وتصنيف السمات على أنها إلزامية أو اختيارية أو مجردة، وبناء الشجرة الهرمية. وبعد إنشاء نموذج السمات، يمكن إنشاء تكوينات مختلفة: وهي مجموعات مختارة من السمات التي ستُستخدم لتوليد التطبيق البرمجي المستهدف. 5 See https://FeatureIDE.github.io/. آخر تحقق: 01-03-2018. Terminologija | 2020 | 27 193 الشيفرة المصدرية للأداة. وللأسف، لا توفر الأداة إمكانات لإدارة المصطلحات أو وحدات المصطلحات، ما يجعل استخدام أدوات تكميلية أمرًا ضروريًا. الشكل 2. FeatureIDE (أنشأه المؤلف) 4. عرض النتائج ومناقشتها يلخص هذا القسم جزءًا من نموذج الخصائص لتطبيقات برمجيات أنظمة التحكم بالمهمات (MCS). وأفضى تحليل المفاهيم المستخلصة من الوثائق إلى تنظيم وظائف النظام ضمن المجالات الآتية: إدارة سطح المكتب والجلسات، التي توفر وظائف تسجيل الدخول وبدء جلسة وتشغيل التطبيقات المختلفة. وفي حالة إدارة عدة أقمار صناعية، يستطيع المستخدم التبديل بين مساحات عمل الأقمار الصناعية. سلسلة القياس عن بُعد، التي تشمل معالجة القياس عن بُعد، ومدير الإنذارات، وعرض بيانات القياس عن بُعد. 194 Ricardo Eito Brun Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models سلسلة الأوامر عن بُعد، التي تشمل إرسال الأوامر عن بُعد إلى القمر الصناعي، ومكدس الأوامر اليدوية، ومكدس الأوامر المجدولة، وسجل الأوامر عن بُعد. جسر TT&C/TCR، الذي يتيح الاطلاع على واجهة المحطة الأرضية والتحكم بها فيما يتعلق بتدفقات بيانات القياس عن بُعد والأوامر والمدى (TCR) وتوجيه الهوائي. سجل الأحداث، الذي يسجل الأحداث المحددة أثناء تشغيل النظام، ويتيح للمشغلين استعراض سجل الأحداث الكامل والبحث فيه. إدارة الذاكرة الموجودة على متن المركبة، التي توفر إمكانات إدارة صورة ذاكرة المركبة الفضائية (تنزيلها وتحريرها وإرسالها إلى المركبة). أفضى تحليل الوثائق والمصطلحات إلى إنشاء نماذج خصائص لوظائف النظام هذه. ويُعرض مثال موجز لحالة إدارة القياس عن بُعد. ويمكن ملاحظة كيفية تقديم تعريفات للخصائص المحددة تستند إلى الأدبيات القائمة والوثائق التقنية: يشير المصطلح سلسلة القياس عن بُعد إلى العمليات المختلفة المعنية بمعالجة القياس عن بُعد: الاستقبال من TT&C، وتقسيم البيانات إلى حزم، والأرشفة، والتوزيع على التطبيقات المستهلكة للبيانات: تقسيم القياس عن بُعد إلى حزم. يستقبل MCS حزم مصدر القياس عن بُعد وفقًا لمعيار حزم القياس عن بُعد، ويضيف بيانات وصفية (مثل جودة تدفق القياس عن بُعد)، ثم يحولها إلى حزمة داخلية واحدة أو أكثر للقياس عن بُعد في MCS. وقد تختلف معايير إنشاء الحزم من البيانات الواردة باختلاف القمر الصناعي والمهمة وبروتوكولات BBE. فحص جودة الحزم. يفحص MCS باستمرار جودة القياس عن بُعد باستخدام عمليات فحص يجريها إما TT&C أو MCS نفسه. وتُضاف بيانات جودة القياس عن بُعد الوصفية إلى كل حزمة داخلية. وبناءً على نتائج تلك الفحوص، يمكن تصنيف الحزمة على أنها صالحة للمعالجة (GOOD) أو غير صالحة للمعالجة (BAD). كما ينبغي تحديد حالات فقدان القياس عن بُعد أثناء العملية. ومن فحوص الجودة المعتادة فحص تسلسل الإطارات، الذي يقيّم ما إذا كانت الإطارات قد استُقبلت بالتسلسل أم لا. Terminologija | 2020 | 27 195 تُصدر الأحداث في حال عدم استيفاء هذه الفحوصات. ويمكن للمشغّل اختيار السلوك الواجب تطبيقه عند تحديد إطارات القياس عن بُعد BAD (معالجتها أو تجاهلها). • فحوصات جودة الوقت. تتحقق هذه الفحوصات مما إذا كان الفرق بين الوقت الذي يُبلّغ عنه نظام TT&C لكل تدفق للقياس عن بُعد والأوقات المحلية لنظام MCS كبيرًا أكثر من اللازم. ويقع الفرق بين الوقت الحالي لنظام MCS والطابع الزمني في إطار القياس عن بُعد (الذي تحدده المحطة الأرضية عند استقبال الإطار) ضمن نافذة زمنية قابلة للضبط. وتُصدر رسائل الأحداث عند إخفاق هذه الفحوصات. وتتطلب فحوصات جودة الوقت إضافة طابع زمني إلى حزم القياس عن بُعد. • فكّ تجميع القياس عن بُعد، الذي يستخرج عينات معاملات القياس عن بُعد من الحزم6. ويشمل استخراج المعاملات، وفك ترميز البتات، والمعايرة، والتحقق من تجاوز النطاق، والتحقق من الصلاحية، وتأريخ المعاملات. ○ استخراج معاملات القياس عن بُعد يحدّد القيم الخام لمعاملات القياس عن بُعد في الحزم ويستخرجها. وتكون القيم الخام عادةً أعدادًا صحيحة موقّعة أو غير موقّعة، أو أعدادًا بفاصلة عائمة. وتُعد هذه العملية بسيطة في القياس عن بُعد الثابت، إذ تتوفر جميع المعلومات اللازمة عن موضع المعامل في قاعدة معلومات المهمة الفضائية MIB، لكنها أكثر تعقيدًا في القياس عن بُعد القابل للبرمجة. ○ فك ترميز البتات يستخلص القيمة الخام من القيمة المرمّزة في حزمة القياس عن بُعد. وفي الحالة المعتادة، تطابق القيمة الخام القيمة المرمّزة في الحزمة، لكن توجد حالات يلزم فيها إجراء تحويل على مستوى البتات (مثل عكس البتات أو متمّم الاثنين) أو على مستوى البايتات. ○ المعاملات المشتقة أو الاصطناعية. لا تُستمد هذه المعاملات من المركبة الفضائية، بل تُشتق خوارزميًا على الأرض باستخدام معاملات القياس عن بُعد المكتسبة كمعاملات إدخال. وتُحسب باستخدام صيغ مكتوبة بلغات البرمجة النصية. وتُحسب قبل المعايرة، وفحوصات الصلاحية، وتأريخ المعاملات. نوع خاص من المعاملات المشتقة هو المعاملات المشتقة المبرمجة مباشرةً (HCDP)، المكتوبة بلغات برمجة منخفضة المستوى 6قد تكون المعاملات متزامنة (تُرسل إلى الأرض ضمن القياس عن بُعد فور أخذ عيناتها على متن المركبة) أو غير متزامنة (لا تُرسل إلى الأرض ضمن القياس عن بُعد فور أخذ عيناتها على متن المركبة، بل تُخزّن في الذاكرة الموجودة على متن المركبة وتُرسل لاحقًا). وعادةً ما تؤخذ عينات المعاملات وتُرمّز مرة واحدة أو عدة مرات في كل تنسيق، باستثناء المعاملات ذات التبديل الجزئي، التي لا تؤخذ عيناتها ولا تُرمّز في جميع التنسيقات، والمعاملات ذات التبديل الفائق، التي تؤخذ عيناتها وتُرمّز مرات متعددة. 196 Ricardo Eito Brun | Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models مثل C++ أو Fortran أو C. ويتطلب تعديلها إعادة تجميع الشيفرة المصدرية. o تأريخ معلمات القياس عن بُعد يحدد تاريخًا لعينات المعلمات، باستخدام وقت الحزمة التي تحتوي عليها وإضافة إزاحة وفقًا لما هو محدد في MIB القمر الصناعي. o التحكم في تجاوز النطاق (OOR) يحلل ما إذا كانت القيمة الخام لمعلَمة قياس عن بُعد تقع خارج نطاق المعايرة المحدد. وتُعلَن معلمات القياس عن بُعد المتجاوزة للنطاق غير صالحة ضمن الفئة OOR. ويُستخدم OOR لتقييم صلاحية معلَمة القياس عن بُعد، ولتحديد ما إذا كانت قيمتها مفيدة أم عديمة المعنى. بالإضافة إلى ذلك، يجب عرض المعلمات المتجاوزة للنطاق على المشغلين، وعليهم الإقرار بها. وتشمل الحالات الأخرى التي تؤدي إلى إعلان عدم صلاحية معلمة ما: انتهاء صلاحية المعلمة، أو — في حالة المعلمات المشتقة — حسابها باستخدام معلمات غير صالحة. وفي جميع الأحوال، يجب أن تفصّل البيانات الوصفية الخاصة بعدم صلاحية معلمة القياس عن بُعد سبب هذه الحالة. • معايرة معلمات القياس عن بُعد تحوّل قيمها الخام إلى صيغة مقروءة للبشر (قيم هندسية أو معايرة بالوحدات المناظرة للمقدار الفيزيائي). ويمكن إجراء المعايرة باستخدام طرائق مختلفة: o المعايرة العددية أو الخطية المتقطعة: يُستخدم الاستيفاء الخطي انطلاقًا من منحنى معايرة مكوّن من أزواج (X, Y)، حيث تمثل X القيمة الخام وتمثل Y القيمة الهندسية. o المعايرة النصية أو الرقمية أو معايرة الحالة: تربط سلاسلًا نصية بنطاقات القيم الخام للمعلمات. ويمكن الحصول على القيم النصية من قيم متقطعة أو من نطاق منها. ومن الأمثلة البسيطة حالة التشغيل/الإيقاف لوحدات المركبة الفضائية، التي يمكن الحصول عليها من معلَمة ذات بت واحد، حيث تعني 0 إيقافًا وتعني 1 تشغيلًا. o المعايرة متعددة الحدود: تستخدم كثير حدود من درجة تصل إلى الخامسة لتحويل القيم الخام إلى قيم هندسية. دون الخوض في مزيد من التفاصيل بشأن السمات المستخلصة (إذ لم يُوصَف سوى جزء منها لإظهار أن تحديدها يتطلب عملًا متينًا في المصطلحات)، يعرض المخطط التالي السمات الرئيسية المحددة لهذا المجال الوظيفي: Terminologija | 2020 | 27 197 الشكل 3. معالجة TM – الخصائص الشكل 1: FeatureIDE (أنشأه المؤلف) 5. الاستنتاجات تصف هذه الورقة تطوير نموذج خصائص لتطبيقات برمجيات التحكم بالأقمار الصناعية، باستخدام وثائق تقنية (أدلة التشغيل، والأوراق البيضاء، والمواد التدريبية) تصف وظائف نوع النظام قيد الدراسة. وتتمثل الخطوة الأولى في 198 Ricardo Eito Brun Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models تحديد المصطلحات واستخراجها من خلال فحص الوثائق، وتحديد تعريفاتها عبر السياق الذي تُستخدم فيه. ثم تُحلَّل مجموعة المصطلحات هذه لتحديد الخصائص، التي رُتبت في نموذج الخصائص ومخططه وفق معايير وظيفية، ضمن اثنتي عشرة فئة رئيسية: إدارة الجلسات، وإدارة الاتصال بالمحطة الأرضية، ومعالجة القياسات عن بُعد، وعرض بيانات القياسات عن بُعد، ومعالجة الأوامر عن بُعد، وأرشيف المهمة، وغير ذلك. لكل مجال وظيفي، لُخّص وصف المفاهيم الرئيسية والخصائص التي ينبغي أن يدعمها نظام برمجي، ومُثّلت في مخططات الخصائص التي أُنشئت باستخدام أداة FeatureIDE. وشكّلت التعريفات وسياق الاستخدام أيضًا أساسًا لإقامة العلاقات بين الخصائص وتحديد فرص التباين. وقد حُدّدت ثلاثة أسباب رئيسية للتباين: معلمات تهيئة خاصة بالمهمة، تُدار عادةً باستخدام ملفات تهيئة عامة. اختيار الخصائص الاختيارية وفقًا لنوع المهمة؛ مثلًا، الأوامر عن بُعد المستندة إلى الموقع، وهي من خصائص أقمار المدار الأرضي المنخفض (LEO) المستخدمة لرصد الأرض. تخصيص الخدمات الخاصة بالمهمة التي توسّع الخدمات والوظائف الأساسية المحددة في معايير القياسات عن بُعد والأوامر عن بُعد، مثل PUS. يوضح هذا العمل ضرورة تطبيق التقنيات المتعلقة بالمصطلحات لجمع معاني المصطلحات وتحليلها وتوثيقها، واستخراج العلاقات التي يمكن استخدامها لاحقًا لأغراض مختلفة. وفي نماذج هندسة البرمجيات القائمة على الخصائص، تشكّل المصطلحات أساسًا لوصف وظائف البرمجيات والأنظمة وصفًا لا لبس فيه، ولتحديد خصائص الأنظمة المعقدة. كما أن الاتساق في استخدام المصطلحات ضروري لضمان أن يتشارك مختلف الأطراف المشاركين في مهام الهندسة اللاحقة (التصميم والتنفيذ والاختبار وغيرها) فهمًا مشتركًا لخصائص النظام، مما يجنب الأخطاء الناجمة عن ضعف تعريف المجال الذي يُراد للنظام دعمه. REFERENCES Apel et al. 2013: Feature-Oriented Software Product Lines: Concepts and Implementation, Berlin: Springer. Capilla Rafael 2013: Variability Scope. – System and Software Variability Management: Concepts, Tools, and Experiences, Berlin: Springer, 43–56. CCSDS 520.0-G-3 (Mission operations services concept), December, 2010. Clements, Paul C. and Northrop Linda M. 2002: Software Product Lines: Practices and Patterns, Boston: Addison-Wesley Professional. Gargantini Angelo 2015: Generating Tests for Detecting Faults in Feature Models. – 2015 IEEE 8th International Conference on Software Testing, Verification and Validation, ICST 2015 – Proceedings. Terminologija | 2020 | 27 199 Garner John T. 1996: Satellite Control: a Comprehensive Approach, Chichester: John Wiley and sons, xv. Jones, M.; Srensren E. M. and Wolff T. 1993: “A review of mission planning systems”. – IPL SpaceOps 1992: Proceedings of the Second International Symposium on Ground Data Systems for Space Mission Operations (SEE N94-23832 06-66), 219–224. Available at: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19940019393 Kang Kyo-Chul and Lee H. 2013: Variability Modelling. – System and Software Variability Management: Concepts, Tools, and Experiences, eds. R. Capilla, J. Bosch and K. C. Kang, Berlin: Springer, 25–42. Kaufeler J.-F., Jones M., Karl H.-U. 2001: Promoting ESA Software as a European Product: The SCOS-2000 Example. – ESA Bulletin 108, 72–77. Pecchioli Mauro et al. 2012: Objectives and Concepts of the European Ground Systems Common Core (EGS-CC). – SESP 2012: Simulation and EGSE facilities for Space Programs, ESTEC Noordwijk, 25–27 September. Available at: http://www.egsc.esa.int/downloads/20120925_SESP_2012_egsc_objectives_and_concepts.pdf. Pfarr Barbara et al. 2007: Proven and Robust Ground Support Systems – GSFC Success and Lessons Learned. (2008). – IEEE Aerospace Conference, paper # 1219, version 6. Available at: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080045437.pdf Uhlig Thomas; Sellmaier Florian and Schmidhuber Michael 2015: Spacecraft Operations, Wien: Springer. TERMINOLOGIJA KAIP INŽINERINIŲ POŽYMIŲ MODELIŲ KŪRIMO PAGRINDAS S a n t r a u k a Paly dovai yra erdvėlaiviai, kurie skrieja aplink kito dangaus kūno gravitacijos centrą pastovia, aiškiai apibrėžta orbita (Garner 1996: 4). Nuo pirmųjų dirbtinių palydovų paleidimo – „Sputnik 1“ 1957 m. spalio 4 d. ir „Explorer 1“ 1958 m. sausio 31 d. – buvo paleista daug palydovų misijų, kuriomis siekta skirtingų tikslų: astronominiai tyrimai, komunikacinių ir navigacinių paslaugų teikimas, Žemės stebėjimas, žvalgyba ir mokslinės misijos. Palydovai turi būti valdomi Žemėje esančiu valdymo elementu ir palaikyti su juo ryšį. Šį ryšį valdo Stebėjimo ir kontrolės sistema (SKS), kuri gauna telemetrinius duomenis iš erdvėlaivio ir duoda telekomandas, kad palaikytų palydovo padėtį ir skriejimo trajektoriją. Galime teigti, kad šios taikomosios programos gali būti naudojamos norint struktūruotai ir planuotai įdiegti variantškumo mechanizmus, o jų funkcionalumas leidžia analizuoti požymių modeliavimo metodikų pritaikymo galimybes. Požymiai yra naudojami norint perduoti produkto charakteristikas ir palaikyti reikalavimų nustatymą. Jie taip pat naudojami priimant projektavimo ir įgyvendinimo sprendimus. Straipsnyje aprašomas požymių modelio sukūrimas remiantis šios srities profesinės ir akademinės literatūros apžvalga, žodynėlio, nurodančio ryšius tarp terminų, sudarymu ir požymių modelio, apimančio taikomųjų palydovų stebėjimo ir kontrolės programų funkcijas, sukūrimu. Įvesties duomenys, skirti identifikuoti terminus, apėmė techninių dokumentų, aprašančių pasirinktą produktą, pogrupį: valdymo vadovus, baltaisias knygas ir mokomąją medžiagą. Požymius nurodančios sąvokos ir terminai yra išdėstyti hierarchinės struktūros principu, o tarpusavio sąsajoms naudojamas FeatureIDE įrankis. Gauta 2020-09-07 Ricardo Eito Brun Universidad Carlos III de Madrid Calle Madrid, 126, 28903 Getafe, Madrid, Spain E-mail [email protected] 200 Ricardo Eito Brun | Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models