Information Support System for Autonomous Spacecraft Control Macro-Programming Andrew Tyugashev, Anton Nasekin, Saint Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, Saint Petersburg 12 - 14 November 2015 Tools and Methods of Program Analysis in St. Petersburg

1. Система поддержки процессов
проектирования и верификации
макропрограмм интегрального управления КА
СИПР МП

2. Тенденции развития систем управления
в космической отрасли
Управление современными средствами
выведения и космическими аппаратами на
основе бортовых вычислительных систем
(БЦВМ)
Перенос «центра тяжести» в принятии
решений с Земли на борт
Возрастающие объем и сложность
программного обеспечения (до 500 связанных
модулей, многозадачность)

3. Особенности бортового ПО на
современном этапе
Разработка ПО вносит значительный вклад в
стоимость и сроки создания космических комплексов
в целом
Ошибки в управляющем ПО регулярно приводят к
авариям дорогостоящих аппаратов, включая
международные проекты
По оценке ЦНИИМАШ , в наши дни трудоемкость
создания программного обеспечения БКУ превосходит
аппаратную часть в 10 раз

4. Известные случаи катастроф по
причине БПО
Mariner I, – первая известная ошибка БПО, приведшая к
аварии 28 июля 1962 г.
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=MARIN1
Ariane 5 – самая дорогая; ущерб оценивается до 7 000 000 000
евро, 4 июня 1996 г. http://www.ima.umn.edu/~arnold/disasters
/ariane5rep.html
Мars Polar Lander и Mars Climate Orbiter, 1999
http://www.computerworld.com/s/article/9183580/Epic_failures_11_infamous_soft
ware_bugs?taxonomyId=18&pageNumber=1
 Российский носитель "Рокот" с ИСЗ «Криосат» 8 октября 2005 года
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4381840.stm

5. Актуальность обусловлена
 Сложностью и трудоемкостью разработки
комплекса бортовых управляющих программ.
Размер комплексов управляющих программ
современных КА достигает сотен тысяч и
миллионов команд.
 Разработка комплекса БПО может быть
«критическим путем» на сетевом графике
работ по созданию КА в целом.

6. Проблемы при создании
БПО
Высокая трудоемкость разработки и отладки
Тестирование не дает 100% гарантии надежности
(и не может дать в принципе)
Недопонимание между участниками разработки
(специалистами по бортовым системам, алгоритмистами,
программистами)
Переход на новые вычислительные платформы
Большой объем программной документации,
требующий актуализации наряду с ПО

7. Назначение
СИПР МП разрабатывается в рамках договора с
Заказчиком - АО «ИСС», г. Железногорск
Объект проектирования – макропрограммы
интегрального управления КА (координируют
комплексное функционирование различных
бортовых систем и функциональных модулей БПО
при решении КА целевой задачи)

8. СИПР МП
Цели разработки
Улучшение взаимопонимания в группе
разработчиков БПО
Сокращение трудоемкости, сроков разработки
Снижение числа ошибок, повышение надежности
программ
Автоматизация отладки и тестирования БПО
Автоматизация построения актуальной,
соответствующей версии кода программной
документации

9. СИПР МП
Принципы
Использование удобных методик, языков и
инструментария
Автоматизация тестирования
Применение интуитивно понятного человеку
визуального представления созданной
программы
Автоматизация документирования и контроля
версий ПО
Интегрированная среда разработки

10. СИПР МП. Структура комплекса
 Интегрирующая оболочка. Все модули вызываются на исполнение из
единой среды разработки с передачей единого проекта.
 Средства визуализации макропрограмм различного типа (выполнение
задач автономного управления КА, дежурный контроль и диагностика, и пр.)
 Средства генерации тестов в требуемом формате НКО (метод «белого
ящика», покрытие всех путей или ветвей и условий). Построение «трасс» исполнения
программы при заданных значениях параметров. Выявление
комбинаций значений, не учтенных в программе, и оповещение об
этом разработчика
 Средства генерации документации с возможностью гибкого
формирования шаблонов документов, контроля версий и
обеспечением соответствия версии документации программе

11. СИПР МП
Интегрированная среда разработки

12. СИПР МП
Визуализация/графическое конструирование макропрограммы

13. СИПР МП
Визуализация связей между макропрограммами

14. СИПР МП. Средства генерации тестов

15. СИПР МП
Проверка векторов текущего состояния КА

16. СИПР МП
Определение всех вариантов исполнения программы

17. СИПР МП
Пример сгенерированного теста на языке НКО АО «ИСС»

18. СИПР МП
Генерация «трассы» для каждого варианта исполнения

19. СИПР МП
Автоматически сгенерированная документация

20. СИПР МП
Автоматически сгенерированная документация

21. СИПР МП
Автоматически сгенерированная документация

22. СИПР МП
Автоматически сгенерированная документация

23. д. т. н., профессор ИТМО А.А. Тюгашев
тел. +79171040493
e-mail: tau797@mail.ru