doi.org/10.35321/term27-08

Terminija kaip inžinerinių požymiais grindžiamų modelių kūrimo pagrindas

RICARDO EITO BRUN

Universidad Carlos III de Madrid

SANTRAUKA

Palydovų eksploatavimui reikia kartu naudoti įvairius įrankius, padedančius vykdyti inžinerinę veiklą ir valdyti erdvėlaivį. Šį ryšį valdo Stebėsenos ir valdymo sistema (MCS), kuri priima telemetrijos duomenis iš erdvėlaivio ir siunčia telekomandas, kad būtų palaikoma palydovo orientacija ir skrydžio trajektorija. Šios sudėtingos sistemos kuriamos kaip atviros platformos, kurias galima plėsti ir pritaikyti konkrečios misijos reikalavimams bei tikslams. Apskritai galima teigti, kad šios programinės įrangos taikomosios programos yra tinkamos kandidatės struktūruotai ir planingai įgyvendinti kintamumo mechanizmus, o jų funkcionalumas yra tinkamas kandidatas analizuoti požymiais grindžiamo modeliavimo metodų taikymo galimybes. Šiame straipsnyje aprašoma terminijos analizės taikymas, siekiant sukurti požymių modelį, kuris padėtų analizuoti šio tipo programine įranga grindžiamų sistemų reikalavimus.

RAKTAŽODŽIAI: Techninė terminija, požymiais grindžiami modeliai, aviacijos ir kosmoso inžinerija, terminų išskyrimas

ANOTACIJA

Palydovų operacijoms reikalingi įvairūs įrankiai, skirti užtikrinti sklandų inžinerinį darbą ir valdyti erdvėlaivį. Šį ryšį valdo Stebėjimo ir kontrolės sistema (SKS), kuri gauna telemetrinius duomenis iš erdvėlaivio ir duoda telekomandas, kad palaikytų palydovo padėtį ir skriejimo trajektoriją. Šios sudėtingos sistemos yra sukurtos kaip atviros platformos, kurias galima išplėsti ir pritaikyti pagal konkrečios misijos reikalavimus ir tikslus. Galime teigti, kad paprastai šios taikomosios programos gali būti naudojamos norint struktūruotai ir planuotai įdiegti variantiškumo mechanizmus, o jų funkcionalumas leidžia analizuoti požymių modeliavimo metodikų pritaikymo galimybes. Šiame straipsnyje aprašomas terminologinės analizės panaudojimas požymių modeliui, palaikančiam reikalavimų analizę šio tipo programinėms sistemoms, sukurti.

ESMINIAI ŽODŽIAI: techninė terminologija, požymių modeliai, aviacijos inžinerija, terminų atpažinimas

186

Ricardo Eito Brun

Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

1. ĮVADAS

NASA žodyne palydovai apibrėžiami taip: „laisvai skrendantis objektas, skriejantis aplink Žemę, kitą planetą arba Saulę.“ Palydovai yra erdvėlaivių rūšis, skriejanti reguliaria, aiškiai apibrėžta orbita aplink kito dangaus kūno masės centrą (Garner 1996: 4). Nuo pirmųjų dirbtinių palydovų – Sputnik 1 1957 m. spalio 4^th d. ir Explorer 1 1958 m. sausio 31^st d. – paleidimo vykdyta daug įvairios paskirties palydovinių misijų: astronominių tyrimų, ryšių ir navigacijos paslaugų teikimo, Žemės stebėjimo, žvalgybos ir mokslinių tyrimų. Palydovai yra sudėtingos aviacijos ir kosmoso sistemos, sudarytos iš antžeminių ir kosminių elementų: erdvėlaivį turi valdyti Žemėje esantis valdymo elementas, su kuriuo jis privalo palaikyti ryšį. Šiandien mokslo pažanga ir naudotojams teikiamos paslaugos priklauso nuo palydovų ir jų telkinių. Svarbūs pavyzdžiai: Hablo kosminis teleskopas (HST), navigacijos sistemos, tokios kaip GPS (Global Positioning System), GLONASS ir Europos „Galileo“, UARS (Upper Atmosphere Research Satellite) arba GOES (Geostationary Operational Environment Satellite). Remiantis JAV SSN² katalogu, nuo 1957 m. paleista iš viso beveik 18 200 palydovų; UNOOSA 2017 m. į kosminę erdvę paleistų objektų rodyklėje nurodoma, kad šiuo metu aplink planetą skrieja 4635 palydovai, t. y. 357 palydovais (8,95%) daugiau nei ankstesniais metais³. Šio straipsnio tikslas – parodyti, kad terminijos valdymą ir išskyrimą būtina taikyti kuriant požymiais grindžiamus modelius, kuriais būtų organizuojamos sąvokos, apibūdinančios palydovų stebėsenai ir valdymui naudojamų programinės įrangos taikomųjų programų funkcijas.

Palydovai klasifikuojami pagal paskirtį ir orbitos tipą. Paskirtis nusako paslaugas, kurias palydovas turi teikti. Kalbant apie orbitą, skiriamos žemosios Žemės orbitos (LEO), vidutinės Žemės orbitos (MEO) ir geostacionarioji orbita (GEO). LEO palydovai, naudojami moksliniams tyrimams ir Žemės stebėjimui, skrieja elipsine orbita; kadangi antžeminės stotys juos mato ribotą laiką, duomenys saugomi borto atmintyje ir siunčiami į Žemę

¹ Žr. https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/TRC/laefs/laefs_s.html#satellite [žiūrėta 2020-08-01].

² JAV kosmoso stebėjimo tinklas atsakingas už aplink Žemę skriejančių dirbtinių objektų aptikimą, sekimą, katalogavimą ir identifikavimą. Katalogą galima rasti adresu: https://www.space-track.org/#/ssr [žiūrėta 2020-08-01].

³ Jungtinių Tautų Kosmoso reikalų biuras. Žr. https://www.pixalytics.com/sats-orbiting-earth-2017/

Terminologija | 2020 | 27

187

stotys, kai orlaivis tampa matomas. GEO palydovai naudojami telekomunikacijų ir meteorologijos reikmėms; telekomunikacijų palydovai priima radijo dažnio (RF) signalus iš Žemės, juos sustiprina, pakeičia jų dažnį ir perduoda atgal į Žemę. Jie skrieja 36 000 km aukštyje virš Pusiaujo (toje pačioje plokštumoje), o jų sukimasis sinchronizuotas su Žemės sukimusi, todėl visą laiką lieka virš to paties Pusiaujo taško)⁴. Kaip ir palydovams, giliosios kosmoso mokslinėms misijoms taip pat reikia panašios stebėsenos ir valdymo, skirtų telekomandoms perduoti ir telemetrijai priimti.

Palydovų misijoms reikia specializuotų darbuotojų, kurie realiuoju laiku ir nuolat stebėtų palydovo būseną bei padėtį. Misijos valdymas – tai užduočių visuma, kurią po paleidimo atlieka operacijų inžinieriai, naudodami programinės įrangos taikomąsias programas; jis apima duomenų mainus tarp antžeminio ir kosminio segmentų, kad būtų stebima ir valdoma palydovo borto posistemių būklė. Mokslinėse misijose taip pat būtina priimti informaciją iš palydovo naudingojo krovinio ir perduoti ją galutiniams naudotojams (mokslo bendruomenei). Įprastos misijos valdymo funkcijos apima telemetrijos priėmimą ir analizę, telekomandų perdavimą bei sekimą. Telemetrija – tai iš palydovo į Žemę perduodami duomenys apie palydovo ir jo posistemių būseną bei sąlygas. Telekomandos – tai iš antžeminės stoties į erdvėlaivį perduodami nurodymai, skirti jam konfigūruoti ir valdyti. (Uhlig, Sellmaier, and Schmidhuber 2015: 232). Sekimas ir orbitos palaikymas, dar vadinami nuotolio matavimu, apima skrydžio trajektorijos ir padėties stebėjimą bei nustatymą, naudojant RF metodus ir signalus.

Programinės įrangos inžinerijos požiūriu palydovų valdymui reikia įvairių skrydžio dinamikos, misijų planavimo, telemetrijos ir telekomandų perdavimo, tinklo valdymo bei maršrutizavimo taikomųjų programų ir įrankių, taip pat jų sąsajų. Dėl šio sudėtingumo kosmoso agentūros pateikė įvairių sprendimų. Vienas svarbiausių MCS programinės įrangos kūrimo etapų buvo ESA sprendimas sukurti taikomųjų programų rinkinį ir suteikti licencijas Europos pramonei; šis rinkinys buvo platinamas pavadinimu MICONYSAntžeminių sistemų inžinerijos departamento^®.

⁴ GEO palydovai išsidėstę ribotoje kosmoso srityje. Orbitų pozicijas skiria Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga (ITU), kad būtų išvengta susidūrimų – rizikos, susijusios su kosminių šiukšlių problema, kuriai šiandien skiriama vis daugiau dėmesio.

188 Ricardo Eito Brun │ Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

(Misijos valdymo sistema). MICONYS ir jo komponentas SCOS-2000® tikriausiai yra geriausiai žinomi šios ESA programinės įrangos kūrimo, inovacijų ir technologijų perdavimo politikos pavyzdžiai (Kaufeler, Jones and Karl 2001). SCOS-2000 palaiko telekomandų perdavimą, telemetrijos priėmimą, rodymą ir archyvavimą. SCOS-2000 buvo sukurtas remiantis ESA patirtimi, įgyta kuriant ir eksploatuojant ankstesnes panašias sistemas: MSSS, SCOS-1 ir SCOS-2. Šiandien ESA kuria naują MCS sistemą, kuri ateityje turėtų pakeisti SCOS-2000. Jos pavadinimas – Europos antžeminių sistemų bendroji bazinė sistema (EGS-CC). Kaip ir SCOS, šio projekto tikslas – sukurti bendrą infrastruktūrą kosminių misijų stebėsenai ir valdymui prieš paleidimą ir po jo, taikant šiuolaikines technologijas ir į paslaugas orientuotas architektūras (Peccioli et al. 2012). Už EGS-CC kūrimą atsakinga ne vien ESA: projekte dalyvauja Europos nacionalinės kosmoso agentūros (CNES, JK kosmoso agentūra ir DLR) bei pramonės įmonės (AIRBUS Defence and Space, Thales Alenia Space ir OHB Systems).

Be ESA projektų, yra ir kitų iniciatyvų, kuriomis siekiama sukurti bendro pobūdžio MCS programinės įrangos sistemą. NASA įgyvendino panašius projektus, kurių dauguma buvo vykdomi organizacijos viduje. Goddardo kosminių skrydžių centras sukūrė dvi sistemas – ITOS ir ASIST – tokioms misijoms kaip WMAP (Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondas), IMAGE (magnetopauzės ir auroros pasaulinio tyrimo vaizdinimo sistema), EO-1 (Žemės stebėjimo palydovas 1), ST-5 (Kosmoso technologija 5), SDO (Saulės dinamikos observatorija) arba LRO (Mėnulio žvalgybos orbitinis aparatas) (Pfarr et al. 2007).

Visais šiais atvejais susiduriame su sudėtinga sistema, kurioje reikia įgyvendinti įvairias funkcijas, kurias galima įjungti arba išjungti atsižvelgiant į palydovo ir misijos ypatybes. Todėl šios programinei įrangai imlios sistemos yra tinkamos kurti taikant produktų linijų ir požymiais grindžiamo modeliavimo metodus; šie metodai remiasi aiškia ir gerai sutvarkyta sąvokų sistema, padedančia suprasti sritį ir reikiamas sistemos galimybes.

2. POŽYMIAIS GRINDŽIAMAS MODELIAVIMAS

KAIP SĄVOKŲ ORGANIZAVIMO PRIEMONĖ

Funkcijomis grindžiamas modeliavimas yra viena iš metodikų, taikomų programinės įrangos produktų linijų inžinerijoje – disciplinoje, skirtoje pakartotinai naudojamoms programinės įrangos programoms kurti, kuri išpopuliarėjo dešimtojo dešimtmečio pabaigoje. SPLE siekia

Terminologija | 2020 | 27

189

kurti pakartotinai naudojamus komponentus ir artefaktus, kuriuos vėliau galima derinti kuriant produktus, pritaikytus konkretaus kliento ir konteksto poreikiams. SPLE taikymo patirtis plačiai aprašyta profesinėje ir akademinėje literatūroje. Capilla (2013) pateikė keletą atvejų analizių, kuriose SPLE buvo sėkmingai taikoma: Boeing’s operacinės, misijai kritiškai svarbios skrydžio programos avionikos ir kabinos funkcijoms, Bosch’s variklio valdymo programinė įranga benzininiams varikliams, Hewlett Packard’s spausdintuvų programinė įranga, Toshiba’s elektros energijos gamybos ir perdavimo įranga bei General Motors’ jėgos agregatų valdymo programinė įranga. Programinės įrangos produktų linijų (SPL) privalumai, anot Apel ir kt. (2013: 9), yra galimybė pritaikyti programinės įrangos produktus prie konkrečių klientų poreikių, mažesnės sąnaudos – nes pakartotinai naudojamų išteklių rinkinį galima įvairiai derinti kuriant naujus produktus, – geresnė kokybė ir trumpesnis pateikimo rinkai laikas.

Funkcijos ir funkcijomis grindžiamas modeliavimas yra svarbios SPL kūrimo sąvokos. ISO/IEC/IEEE 24765:2010, Systems and software engineering — Vocabulary, pateikia bendrą funkcijų apibrėžtį, paimtą iš IEEE Std 829:2008 IEEE Standard for Software and System Test Documentation: „Skiriamasis sistemos elemento požymis. PASTABA. Apima ir funkcinius, ir nefunkcinius atributus, tokius kaip našumas ir pakartotinis naudojimas.“ Kang ir Lee (2013, 28) funkcijas apibrėžia kaip „abstrakčias sąvokas, veiksmingai padedančias įvairioms produktų linijos suinteresuotosioms šalims bendrauti, todėl žmonėms natūralu ir intuityvu produktų linijų bendrumą ir kintamumą išreikšti funkcijomis.“

Funkcijos atlieka įvairius vaidmenis kuriant produkto idėją ir jį plėtojant. Jos yra priemonė produkto savybėms perteikti ir reikalavimams nustatyti; be to, tai sąvokos, kuriomis vadovaujamasi priimant projektavimo ir įgyvendinimo sprendimus.

Produktų linijos kūrimas apima du vienas kitą papildančius gyvavimo ciklus:

• Srities inžinerija ir

• Taikomųjų programų inžinerija.

IEEE 1517-2010 standarte srities inžinerija apibrėžiama taip: „Gyvavimo ciklas, kurį sudaro procesų rinkinys produktų linijos bendrumui ir kintamumui apibrėžti bei valdyti. Srities inžinerija analizuoja produktų linijos sritį ir kuria pakartotinai naudojamų artefaktų rinkinį. Šie artefaktai apima programinės įrangos reikalavimus, projektavimo elementus, testavimo atvejus ir

190

Ricardo Eito Brun

Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

procedūros, naudotojo dokumentacija ir kt. Domeno analizę galima laikyti tam tikra visos produktų linijos reikalavimų inžinerija, apimančia ir numatomų variacijų nustatymą. Pagrindinis domeno analizės rezultatas yra funkcijų modelis, kuriame bus apibrėžti ir aprašyti produktų linijos produktai.

Funkcijų modeliavimas yra diagramų sudarymo technika, pristatyta devintajame dešimtmetyje kartu su FODA (į funkcijas orientuota domeno analize) metodika. FODA pasiūlė struktūrinių ryšių (kompozicijos, apibendrinimo ir specializacijos), pasirenkamumo, alternatyvumo ir tarpusavio priklausomybių vaizdavimo pradmenis. Vėliau ją peržiūrėjo įvairūs autoriai (Kang ir Lee 2013: 30–31). Funkcijų diagramos yra vizualus funkcijų modelių atvaizdas; jose funkcijos vaizduojamos langeliais hierarchiniame medyje. Prie kiekvieno mazgo pateikiama etiketė su funkcijos pavadinimu. Hierarchinis funkcijų išdėstymas sukuria tėvinių ir vaikinių funkcijų ryšius. Pasirinkus vaikinę funkciją, turi būti pasirinkta ir jos tėvinė funkcija. Diagramose galima atskirti privalomąsias ir pasirenkamąsias funkcijas bei nustatyti galiojančius jų derinius.

Visų pirma, funkcijų diagramose galima vaizduoti:

Abstrakčiosios funkcijos, naudojamos funkcijoms medyje organizuoti, tačiau nesusietos su įgyvendinimo artefaktais. Jos vaizduojamos pilkais langeliais.

Konkrečiosios funkcijos, atitinkančios įgyvendinimo artefaktus ir vaizduojamos baltais langeliais.

Privalomosios funkcijos, kurių langelio viršutinės kraštinės viršuje yra užpildytas taškas.

Pasirenkamosios funkcijos, kurių langelio viršutinės kraštinės viršuje yra neužpildytas taškas.

Poreikis pasirinkti tik vieną konkrečios tėvinės funkcijos vaikinę funkciją (išskirtinis ARBA, XOR arba viena iš daugelio). Tai vaizduojama tuščiu lanku ties apatiniu tėvinės funkcijos langelio kraštu.

Galimybė pasirinkti daugiau nei vieną konkrečios tėvinės funkcijos vaikinę funkciją (ARBA arba kelios iš daugelio). Tai vaizduojama užpildytu lanku ties apatiniu tėvinės funkcijos langelio kraštu.

Funkcijų priklausomybės, vaizduojamos rodyklėmis su tekstinėmis anotacijomis.

Terminologija | 2020 | 27

191

Toliau pateiktoje diagramoje parodytas tipinis savybių diagramos pavyzdys, kuriame taikomos pirmiau aprašytos konvencijos:

1 pav. Savybių diagramavimo pavyzdys (šaltinis: Gargantini 2015)

Savybių modelyje turėtų būti pateikta papildoma informacija, kurios diagramoje nėra. Apel ir kt. (2013: 27) nurodo, kad galima pridėti šiuos duomenis:

„Savybės aprašymas ir jai priskirtų reikalavimų rinkinys.

Ryšys su kitomis savybėmis, ypač hierarchija, tvarka ir grupavimu.

Išorinės priklausomybės, pavyzdžiui, būtini aparatinės įrangos ištekliai.

Suinteresuotosios šalys.

Numatomos arba išmatuotos savybės įgyvendinimo sąnaudos.

Ir pan.“

Kuriant savybių modelį, skirtą palydovų valdymo programinės įrangos funkciniams požymiams aprašyti, reikia pradėti nuo aiškaus sritį sudarančių sąvokų supratimo ir modeliavimo. Šiuo tikslu terminologijos ir terminografijos veikla, terminų, sąvokų bei jų tarpusavio ryšių nustatymas sudaro pagrindą tiksliniam modeliui kurti.

192

Ricardo Eito Brun

Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

3. DARBO METODIKA

Siūlomas požymių modelis buvo sudarytas atliekant šiuos veiksmus:

Šios srities profesinės ir akademinės literatūros nustatymas ir apžvalga. Tai apima informacijos apie aviacijos ir kosmoso projektų, kuriems vadovauja tokios organizacijos kaip ESA (European Space Agency) arba NASA (National Aeronautics and Space Administration), taikomo metodo paiešką.

Remiantis analizuota literatūra sudaromas žodynėlis, taikant terminologijos valdymo metodus, kuriais registruojama informacija apie terminus, jų tarpusavio ryšius, dokumentuose rastus apibrėžimus ir kontekstą, kuriame terminai vartojami.

Remiantis žodynėliu sukuriamas požymiais pagrįstas modelis, vaizduojantis palydovų stebėjimo ir valdymo programinės įrangos taikomųjų programų siūlomas funkcijas.

Terminams nustatyti naudoti šaltiniai apėmė pasirinktą techninių dokumentų, aprašančių pasirinktą produktą, rinkinį: naudojimo vadovus, informacinius dokumentus ir mokymo medžiagą. Požymių modelis yra hierarchinis požymių medis, kuriame požymiai pažymėti kaip privalomi arba pasirenkami ir susieti tarpusavio priklausomybėmis. Analizuojamos programinės įrangos taikomosios programos atveju, be pasirenkamų ir privalomų požymių nustatymo, buvo nustatyti ir papildomi produktų linijos kintamumo reikalavimai. Visų pirma, kai kurioms analizuojamos programinės įrangos funkcijoms reikia perrašyti arba pritaikyti esamą kodą. Šie kintamumo atvejai buvo nustatyti padedant ekspertams, kurie kuria ir pritaiko tokio tipo programinės įrangos taikomąsias programas. Šiai informacijai surinkti buvo surengti asmeniniai pokalbiai.

Požymių modeliui ir diagramoms kurti pasirinktas įrankis yra FeatureIDE⁵. Tai atvirojo kodo įrankis, pagrįstas Java ir Eclipse, sukurtas Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg darbuotojų. Naudojant FeatureIDE, galima grafiniu redaktoriumi kurti požymių modelį, pažymėti požymius kaip privalomus, pasirenkamus arba abstrakčius ir sudaryti hierarchinį medį. Sudarius požymių modelį, galima kurti skirtingas konfigūracijas: požymių rinkinius, kurie bus naudojami tikslinei programinės įrangos taikomajai programai generuoti

⁵ Žr. https://FeatureIDE.github.io/. Paskutinį kartą tikrinta: 01-03-2018.

Terminologija | 2020 | 27

193

… šaltinio kodą. Deja, įrankis neturi terminų ar terminologinių vienetų valdymo galimybių, todėl būtina naudoti papildomus įrankius.

2 pav. FeatureIDE (sukūrė autorius)

4. REZULTATŲ IR DISKUSIJOS PRISTATYMAS

Šiame skyriuje apibendrinama viena MCS programinės įrangos taikomųjų programų funkcijų modelio dalis. Iš dokumentų išgautų sąvokų analizė leido suskirstyti sistemos funkcijas į šias sritis:

Darbalaukio ir seansų valdymas – suteikia galimybę prisijungti, pradėti seansą ir paleisti įvairias programas. Valdydamas kelis palydovus, naudotojas gali perjungti palydovų darbo sritis.

Telemetrijos grandinė apima telemetrijos apdorojimą, aliarmų tvarkytuvę ir telemetrijos rodymą.

194

Ricardo Eito Brun

Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

Telekomandų grandinė apima telekomandų perdavimą aukštynkrypte linija, rankinę eilę, suplanuotą eilę ir telekomandų istoriją.

TT&C/TCR sąsaja, kuri leidžia stebėti ir valdyti sąsają su antžemine stotimi telemetrijos, komandų, nuotolio matavimo (TCR) ir antenos nukreipimo duomenų srautams.

Įvykių žurnalas fiksuoja sistemos veikimo metu nustatytus įvykius ir leidžia operatoriams naršyti visą įvykių istoriją bei joje ieškoti.

Borto atminties valdymas suteikia priemones erdvėlaivio atminties atvaizdui valdyti (atsisiųsti, redaguoti ir perduoti aukštynkrypte linija).

Dokumentacijos ir terminų analizė leido sukurti šių sistemos funkcijų funkcijų modelius. Kaip pavyzdys apibendrinamas konkretus telemetrijos valdymo atvejis. Galima pastebėti, kad nustatytoms funkcijoms pateikiamos apibrėžtys, pagrįstos esama literatūra ir technine dokumentacija:

Terminas telemetrijos grandinė reiškia įvairius procesus, susijusius su telemetrijos apdorojimu: priėmimą iš TT&C, paketavimą, archyvavimą ir paskirstymą vartotojiškosioms programoms:

Telemetrijos paketavimas. MCS priima telemetrijos šaltinio paketus pagal telemetrijos paketų standartą, prideda metaduomenis (pvz., telemetrijos srauto kokybę) ir konvertuoja juos į vieną ar kelis vidinius MCS telemetrijos paketus. Paketų generavimo iš gaunamų duomenų kriterijai gali skirtis priklausomai nuo palydovo, misijos ir BBE protokolų.

Paketų kokybės tikrinimas. MCS nuolat tikrina telemetrijos kokybę, atlikdama patikras, kurias vykdo arba TT&C, arba pati MCS. Telemetrijos kokybės metaduomenys pridedami prie kiekvieno vidinio paketo. Atsižvelgiant į šių patikrų rezultatus, paketas gali būti klasifikuojamas kaip tinkamas apdoroti (GOOD) arba netinkamas apdoroti (BAD). Proceso metu taip pat turi būti nustatomi telemetrijos praradimai.

Tipinis kokybės tikrinimas yra Kadrų sekos tikrinimas, kuriuo įvertinama, ar kadrai gaunami eilės tvarka.

Terminologija | 2020 | 27

195

Jei šie patikrinimai neatitinka reikalavimų, iškeliami įvykiai. Operatorius gali pasirinkti, kaip elgtis nustačius BAD telemetrijos kadrus (juos apdoroti arba atmesti).

• Laiko kokybės patikrinimai. Šiais patikrinimais nustatoma, ar TT&C kiekvienam telemetrijos srautui nurodytas laikas ir vietinis MCS laikas nėra pernelyg nutolę vienas nuo kito. Skirtumas tarp dabartinio MCS laiko ir laiko žymos telemetrijos kadre (ją antžeminė stotis nustato priimdama kadrą) neviršija konfigūruojamo laiko intervalo. Jei šie patikrinimai nepavyksta, iškeliami įvykių pranešimai. Laiko kokybės patikrinimams būtina nustatyti telemetrijos paketų laiko žymas.

• Telemetrijos dekomutavimas, kurio metu iš paketų išgaunami telemetrijos parametrų mėginiai⁶. Jis apima parametrų išgavimą, bitų dekodavimą, kalibravimą, tikrinimą, ar reikšmės neperžengia diapazono ribų, galiojimo tikrinimą ir parametrų laiko žymėjimą.

○ Telemetrijos parametrų išgavimas – tai neapdorotų telemetrijos parametrų reikšmių radimas ir išgavimas iš paketų. Neapdorotos reikšmės paprastai būna sveikieji skaičiai su ženklu arba be jo arba slankiojo kablelio skaičiai. Fiksuotosios telemetrijos atveju šis procesas yra paprastas, nes visa reikiama informacija apie parametro vietą pateikiama palydovo MIB, tačiau programuojamosios telemetrijos atveju jis sudėtingesnis.

○ Bitų dekodavimas – iš neapdorotos reikšmės, užkoduotos telemetrijos pakete, gaunama jos reikšmė. Įprastai neapdorota reikšmė sutampa su pakete užkoduota reikšme, tačiau kai kuriais atvejais reikia bitų (pavyzdžiui, bitų apvertimo arba dvejeto papildinio) arba baitų lygmens transformacijos.

○ Išvestiniai arba sintetiniai parametrai. Jie gaunami ne iš erdvėlaivio, o algoritmiškai išvedami antžeminėje dalyje, kaip operandus naudojant gautus telemetrijos parametrus. Jie apskaičiuojami formulėmis, užrašytomis skriptų kalbomis. Apskaičiuojami prieš kalibravimą, galiojimo patikras ir parametrų laiko žymėjimą.

Ypatingas išvestinių parametrų tipas yra kietai užkoduoti išvestiniai parametrai (HCDP), rašomi žemo lygio programavimo kalbomis

⁶ Parametrai gali būti sinchroniniai (telemetrija perduodami žemyn iškart po mėginių paėmimo borto įrangoje) arba asinchroniniai (telemetrija perduodami žemyn ne iškart po mėginių paėmimo borto įrangoje, o išsaugomi borto atmintyje ir perduodami vėliau). Parametrų mėginiai paprastai imami ir jie užkoduojami vieną arba kelis kartus kiekviename formate, išskyrus subkomutuojamus parametrus, kurių mėginiai imami ir jie užkoduojami ne visuose formatuose, ir superkomutuojamus parametrus, kurių mėginiai imami ir jie užkoduojami kelis kartus.

196 Ricardo Eito Brun | Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

kaip C++, Fortran ar C. Norint juos pakeisti, reikia iš naujo kompiliuoti pradinį kodą.

o Telemetrijos parametrų datavimas priskiria parametrų mėginiams datą, naudodamas juos turinčio paketo laiką ir pridėdamas nuokrypį, nurodytą palydovo MIB.

o Už diapazono ribų (OOR) kontrolė analizuoja, ar neapdorota telemetrijos parametro reikšmė nepatenka į nustatytą kalibravimo diapazoną. Už diapazono ribų esančių telemetrijos parametrų reikšmės laikomos negaliojančiomis ir joms priskiriama kategorija OOR. OOR naudojama telemetrijos parametro galiojimui įvertinti ir nustatyti, ar jo reikšmė naudinga, ar beprasmė.

Be to, už diapazono ribų esančius parametrus operatoriai turi matyti ir patvirtinti. Kitos sąlygos, kurioms esant parametras paskelbiamas negaliojančiu, yra šios: parametro galiojimo laikas pasibaigęs arba, išvestinių parametrų atveju, jie apskaičiuoti naudojant negaliojančius parametrus. Bet kuriuo atveju telemetrijos parametro negaliojimo metaduomenyse turi būti nurodyta šios būsenos priežastis.

• Telemetrijos parametrų kalibravimas paverčia jų neapdorotas reikšmes žmogui suprantama forma (inžinerinėmis arba kalibruotomis reikšmėmis su atitinkamais fizikinio dydžio vienetais). Kalibruoti galima įvairiais metodais:

o Skaitmeninis arba tiesinis diskretusis kalibravimas: naudojama tiesinė interpoliacija pagal kalibravimo kreivę, sudarytą iš (X, Y) porų, kur X žymi neapdorotą reikšmę, o Y – inžinerinę reikšmę.

o Tekstinis, skaitmeninis arba būsenos kalibravimas: tekstinės eilutės susiejamos su parametrų neapdorotų reikšmių intervalais. Tekstinės reikšmės gali būti gaunamos iš atskirų reikšmių arba jų intervalo. Paprastas pavyzdys – borto įrenginių ĮJUNGTA / IŠJUNGTA būsena, kurią galima nustatyti pagal vieno bito parametrą, kur 0 reiškia IŠJUNGTA, o 1 – ĮJUNGTA.

o Polinominis kalibravimas: neapdorotoms reikšmėms paversti inžinerinėmis reikšmėmis naudojamas ne aukštesnio kaip penktojo laipsnio polinomas.

Nesigilinant į išskirtas savybes (pateikiama tik jų dalis, siekiant parodyti, kad joms nustatyti reikia kruopštaus terminologinio darbo), toliau pateiktoje diagramoje vaizduojamos pagrindinės šiai funkcinei sričiai nustatytos savybės:

Terminologija | 2020 | 27

197

3 pav. TM apdorojimas – savybės 1 pav.: FeatureIDE (sukurta autoriaus)

5. IŠVADOS

Šiame straipsnyje aprašomas palydovų valdymo programinės įrangos taikomųjų programų savybių modelio kūrimas, remiantis techniniais dokumentais (eksploatavimo vadovais, informaciniais dokumentais ir mokymo medžiaga), kuriuose aprašomos tiriamo tipo sistemų funkcijos. Pirmasis žingsnis –

198

Ricardo Eito Brun

Terminology as the Basis for Building Engineering Feature-based Models

dokumentų peržiūra siekiant nustatyti ir išrinkti terminus bei, atsižvelgiant į jų vartojimo kontekstą, apibrėžti juos. Ši terminų visuma toliau analizuojama, siekiant nustatyti savybes, kurios pagal funkcinius kriterijus išdėstomos savybių modelyje ir diagramoje, suskirstytoje į dvylika pagrindinių kategorijų: seansų valdymas, antžeminės stoties ryšio valdymas, telemetrijos apdorojimas, telemetrijos duomenų rodymas, telekomandų apdorojimas, misijos archyvas ir kt.

Kiekvienai funkcinei sričiai pagrindinių sąvokų aprašymai ir charakteristikos, kurias turi palaikyti programinės įrangos sistema, buvo apibendrinti ir pateikti savybių diagramose, sukurtose naudojant įrankį FeatureIDE. Apibrėžtys ir vartojimo kontekstas taip pat buvo pagrindas nustatyti ryšius tarp savybių ir identifikuoti kintamumo galimybes. Nustatytos trys pagrindinės kintamumo priežastys:

Konkrečiai misijai būdingi konfigūracijos parametrai, paprastai valdomi viešaisiais konfigūracijos failais.

Neprivalomų savybių pasirinkimas, priklausantis nuo misijos tipo: pavyzdžiui, padėtimi pagrįstos telekomandos, būdingos Žemės stebėjimo LEO palydovams.

Misijai būdingų paslaugų, išplečiančių pagrindines telemetrijos ir telekomandų standartuose, pavyzdžiui, PUS, apibrėžtas paslaugas ir funkcijas, pritaikymas.

Šis darbas parodo, kad reikia taikyti su terminologija susijusius metodus terminams rinkti, analizuoti ir dokumentuoti jų reikšmes, taip pat išgauti ryšius, kuriuos vėliau galima panaudoti įvairiais tikslais. Savybėmis grindžiamų inžinerinių modelių atveju terminai yra pagrindas vienareikšmiškai aprašyti programinės įrangos ir sistemų funkcijas bei nustatyti sudėtingų sistemų charakteristikas. Nuoseklus terminų vartojimas taip pat būtinas siekiant užtikrinti, kad skirtingi tolesnėse inžinerijos užduotyse (projektavime, įgyvendinime, testavime ir kt.) dalyvaujantys subjektai vienodai suprastų sistemos savybes ir būtų išvengta klaidų, kurias lemia netiksliai apibrėžta sritis, kuriai sistemą numatyta pritaikyti.

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