Экспертная программа для проведения испытаний технологического программного обеспечения систем микропроцессорной централизации

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Юридические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Стандартизация и сертификация
39
Стандартизация и сертификация
УДК 656. 257:681. 32
Экспертная программа для проведения испытаний технологического программного обеспечения систем микропроцессорной централизации
Д. А. Васильев, С. В. Гизлер, О. А. Наседкин, М. П. Шайфер Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»
Аннотация. Авторами разработана эталонная модель станции, позволяющая описать зависимости, лежащие в основе логики микропроцессорной централизации. На ее основе реализована экспертная программа, применяемая для проведения испытаний технологического программного обеспечения систем микропроцессорной централизации.
Ключевые слова: микропроцессорная централизация- технологическое программное обеспечение- испытания на безопасность- эталонная модель станции- экспертная программа.
1 Введение
При проведении испытаний технологического программного обеспечения (ТПО) систем микропроцессорной централизации на безопасность функционирования ключевыми задачами являются определение набора тестов и анализ результатов тестирования. В настоящий момент в основном эти задачи решаются экспертным методом, однако большой объем работы и ее сложность обуславливают высокую вероятность ошибки в процессе их решения — легко можно пропустить ту или иную проверку в программе испытаний или не обратить внимания на некорректное поведение тестируемой программы. Очевидно, что следует стремиться к автоматизации максимально возможного количества тестов, оставив эксперту только нетривиальные проверки, чтобы минимизировать влияние человеческого фактора.
Таким образом, необходимо разработать программу, определяющую минимальный набор тривиальных проверок ТПО с учетом специфики конкретной системы микропроцессорной централизации, особенностей то-
пологии станции и эксплуатационных условий и анализирующую поведение ТПО в процессе испытаний на наличие нарушений безопасности и корректности функционирования.
Экспертная программа (ЭП), реализующая вышеприведенные требования, была разработана в ИЦ ЖАТ ПГУПС и применялась для испытаний ТПО системы ЭЦ-ЕМ, а также для определения перечня необходимых проверок при замене ТПО ЭЦ-ЕМ на станциях в связи с внесением изменений в топологию станции.
2 Описание экспертной программы
Исходными данными для ЭП являются однониточный план станции, таблица взаимозависимостей и информация об особенностях тестируемой системы. Для получения списка проверок необходимо задать цель испытаний и критерий отбора проверок. В случае замены ТПО при изменении топологии станции нужно указать экспертной программе измененные объекты станции, характер этих изменений и, возможно, дополнительные требования к построению тестов. После этого ЭП автоматически формирует программы проверок, которые могут использоваться для испытаний ТПО как часть комплексного тестирования системы или для сравнения с программами проверок, предложенными разработчиками системы.
Анализ поведения ТПО может производиться как в реальном времени, в процессе испытаний, так и после проведения испытаний, на основе полученных протоколов. И в том и в другом случае ЭП анализирует поведение ТПО, обрабатывая информацию о со-
40
Стандартизация и сертификация
бытиях, происходящих в процессе тестирования, и выдавая сообщения в случае, если обнаруживаются ошибки в функционировании программного обеспечения системы микропроцессорной централизации. Для анализа в реальном времени ЭП имеет интерфейс для подсоединения к имитатору, на ко-
тором проводятся испытания ТПО различных систем МПЦ (рис. 1).
Структура имитатора и его применение при проведении испытаний программного обеспечения систем МПЦ подробно рассмотрены в [1, 2].
Рис. 1 Применение экспертной программы для тестирования ТПО МПЦ в реальном времени
3 Эталонная модель станции
ЭП должна реализовывать эталонную модель станции (ЭМС), построенную на базе однониточного плана станции и таблицы взаимозависимостей (ТВЗ). Основу ЭМС составляет граф станции, состоящий из таких элементов, как участки, стрелки, светофоры, тупики и др., что аналогично традиционному географическому принципу, используемому при создании релейных систем электрической централизации. Однако в ЭМС добавлены особые типы связей для моделирования различных отношений между элементами и особые, дополнительные типы элементов (ДЭ), позволяющие более полно и эффективно проводить моделирование и анализ системы ЭЦ. Среди введенных в ЭМС дополнительных элементов можно указать такие элементы, как «граница области» и «вариант прохождения».
Дополнительный элемент «граница области» используется для выделения подмножества элементов графа, объединенных некоторым общим свойством. Это позволяет описать границы станции, парка, горловины, области изменений, зоны управления дежурного и т. п.
Дополнительный элемент «вариант прохождения» используется для описания прохождения маршрута через узел графа станции. В зависимости от типа узла графа это может быть вариант прохождения стрелки, светофора, участка или стрелочной секции. «Вариант прохождения» дает возможность получить список маршрутов, проходящих через любой узел графа станции в заданном направлении и при заданных условиях (например, при данном положении стрелки). Важно, что элементы типа «вариант прохождения» и их связи строятся автоматически, путем перебора таблицы маршрутов.
Стандартизация и сертификация
41
Некоторые элементы являются составными. Входящие в них подэлементы указываются с помощью связей. Такими элементами являются, например, «стрелочная секция» и «маршрут».
Для каждого элемента в базу данных заносится запись, содержащая символьное имя, символьный тип, список дополнительных характеристик элемента, список связей с другими элементами и блок двоичных данных. В блоке двоичных данных содержатся адреса записей другой базы данных, в которых с отметкой времени фиксируются события, происходящие с элементами в процессе моделирования работы системы железнодорожной автоматики и телемеханики.
Отношения между некоторыми парами элементов задаются с помощью направленных связей. Первый элемент в паре связываемых элементов назовем начальным, а второй — конечным. Для каждой связи всегда имеется связь и противоположного направления. Все связи элемента, для которых он является начальным, организованы в список, который, в свою очередь, включен в запись элемента в базе данных. Порядок связей в списке в ряде случаев имеет смысловую нагрузку. Например, в записи маршрута присутствует список связей с вариантами прохождения элементов и секций. Порядок в этом списке связей соответствует последовательности прохождения трассы маршрута через эти элементы и секции.
Каждая связь имеет идентификатор связи, тип конечного элемента, имя конечного элемента, идентификатор обратной связи (от конечного элемента к начальному) и ссылку на конечный элемент в базе данных. Для выбранного начального элемента в его списке связей все идентификаторы связей различны. Сортировка по этому идентификатору обеспечивает нужный порядок связей в списке. Тип связи определяется типами начального и конечного элементов. Идентификатор связи раскладывается на две составляющие: одна составляющая позволяет выделить группу связей из общего списка связей данного начального элемента, а вторая составляющая позволяет выделить связь из группы, в которой связи упорядочены. Группа связей может состоять и из одной связи. Каждая группа связей имеет определенную смысловую нагрузку. Так, в элементе «стрелочная сек-
ция» имеется группа связей с элементами типа «стрелка». Наличие такой связи в этой группе означает, что стрелка входит в секцию.
Такая схема хранения в ЭМС информации о маршрутах и связях маршрутов с элементами, через которые они проходят, дает больше возможностей, чем прямая связь маршрута с элементами. Например, при анализе объекта станции мы можем легко получить список маршрутов, проходящих через данный объект в заданном направлении.
4 Структура экспертной программы
Структура экспертной программы представлена на рис. 2. Основу ее составляют две базы данных — база данных статических объектов, содержащая постоянную, не изменяющуюся в процессе испытаний информацию, и база состояний объектов, содержащая динамически изменяющиеся характеристики объектов с привязкой ко времени их изменения. Эти базы данных являются основой реализации ЭМС в экспертной программе.
Поступающие от имитатора в процессе проведения испытаний технологические события (например, информация о занятости секций, положении стрелок, показаниях сигналов) обрабатываются модулем анализа событий, который на основании последовательности событий по каждому объекту и заданных параметров выдает сообщения об ошибке в случае обнаружения некорректного поведения тестируемого ПО.
Модуль генерации программ проверок формирует тестовые программы для проведения испытаний ТПО, основываясь на анализе информации, получаемой из базы данных статических объектов, в том числе на информации об изменениях топологии станции.
Для ввода данных в ЭП на основе документации по станции используется модуль подготовки данных для экспертной программы. Он включает визуальные средства ввода данных и механизм контроля их корректности с возможностью автоматического вычисления всех возможных характеристик объектов. Модуль импорта данных из форматов других программ, как следует из его названия, позволяет загружать в экспертную программу данные, представленные, например, в формате имитатора или какой-либо системы МПЦ.
42
Стандартизация и сертификация
Экспертная программа
Рис. 2 Структура экспертной программы
5 Заключение
Экспертная программа, разработанная специалистами ИЦ ЖАТ ПГУПС, применялась в составе имитационного комплекса при проведении испытаний на безопасность технологического программного обеспечения различных систем микропроцессорной централизации. Возможности программы также широко использовались для определения набора необходимых проверок при замене ТПО на станциях, оборудованных системами ЭЦ-ЕМ и МПЦ-2. Ограничения для применения ЭП были вызваны в основном отсутствием единообразного и формализованного представления всей информации по станции
в электронном виде, что приводило к необходимости прибегать к ручному вводу данных. В остальном использование экспертной программы подтвердило целесообразность ее разработки.
Библиографический список
1. Наседкин, О. А. Методическое и техническое обеспечение испытаний микропроцессорных систем // Автоматика, связь, информатика /
О. А. Наседкин, Д. А. Васильев, А. М. Белоус. -2013.- № 12. — С. 23−27.
2. Gavzov, D. W. Sicherheitsnachweise fur mikroelektronische Eisenbahnsignaltehnik // Sig-nal+Draht — 2001. — № 12. — Pp. 44−47.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой