Метод повышения общесистемного уровня надежности программного обеспечения информационно-управляющих систем

Программные редктва и информационные технологии

В результате было установлено, что для наилучшего выделения изменений антропогенного характера, имеющих, как правило, более высокую яркость на снимке по сравнению с яркостью окружающего фона, следует выбирать спектральный диапазон 0,6-0,7 мкм. Спектральный диапазон 0,5-0,6 мкм тоже подходит для обнаружения изменений, но амплитуда яркости объектов на снимке в этом случае меньше. В диапазоне волн 0,8-0,9 мкм антропогенные изменения плохо различимы, поэтому не рекомендуется использовать эти спектральные каналы для выявления вновь появившихся на лесной территории объектов инфраструктуры и других изменений антропогенного характера [5; 8].

Для картографирования существующих объектов инфраструктуры на лесных территориях и контроля соблюдения проектных решений на этапе строительства и эксплуатации объектов следует использовать спутниковые снимки со средним пространственным разрешением (3-30 м). Для проведения точных численных оценок параметров объектов необходимы снимки с высоким пространственным разрешением (0,3-3 м).

В связи с относительно большим числом пасмурных дней на северных территориях Сибири в наших работах [5; 6] проведены исследования по выявлению лесных гарей с помощью радиолокационных снимков. При этом радиолокационные снимки могут использоваться автономно либо в комбинации с оптическими снимками, что повышает достоверность выявления лесных гарей. Эти исследования показали перспективность использования радиолокационных снимков, которые не зависят от наличия облачности, для мониторинга лесов. Многочисленные эксперименты по синтезу радиолокационных снимков с космического аппарата БЯ8-2 и спектральных каналов многозональных оптических снимков с аппаратов Метеор-3М и ЬаМ8а1-7 подтвердили [6] повышение достоверности выявления лесных гарей с помощью радиолокационных снимков. Проведенные исследования со спутниковыми снимками оптического и радиолокаци-

онного диапазонов позволили определить состав базы спутниковых данных в системе мониторинга лесов.

Библиографические ссылки

1. Лесной план Ханты-Мансийского автономного округа - Югры [Электронный ресурс]. URL: [http ://www.admhmao .ru/economic/ les_hoz/les_plan_1.pdf.].

2. Залява Т. Д. Электронная тайга Югры [Электронный ресурс]. 2009. № 48. URL: http://www.admhmao.ru/committe/frame.htm].

3. Базы данных : учебник для вузов / под ред. А. Д. Хомоненко. СПб. : КОРОНА принт, 2002. 672 с.

4. Дейт К. Д. Введение в системы баз данных. М. : Вильямс, 2001. 1072 с.

5. Хамедов В. А., Копылов В. Н., Полищук Ю. М., Шимов С. В. Применение информационно-космических технологий в лесном хозяйстве // Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве : материалы 4-й Ме-ждун. конф. (17-19 апреля 2007, г Москва). М. : ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. С. 81-83.

6. Копылов В. Н., Полищук Ю. М., Хамедов В. А. Синтез оптических и радиолокационных космических снимков при решении задачи оперативного обнаружения лесных гарей // Гео-Сибирь-2007 : материалы 3-го Междун. научн. конгресса (25-27 апреля 2007, г. Новосибирск). Новосибирск : СГГА, 2007. С. 157-161.

7. Копылов В. Н., Полищук Ю. М., Хамедов В. А. Геоинформационная технология оценки последствий лесных пожаров с использованием данных дистанционного зондирования // Геоинформатика. 2006. № 1. С. 56-61.

8. Хамедов В. А. [и др.]. Создание карты лесов Ханты-Мансийского округа на основе космических снимков среднего разрешения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Вып. 6. Т. II. М. : ООО «Аз-бука-2000», 2009. С. 474-478.

© Хамедов В. А., 2013

УДК 681.518

МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ОБЩЕСИСТЕМНОГО УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ*

Р. Ю. Царев, С. В. Литошик, К. К. Бахмарева, С. В. Ефремова, Г. А. Сидорова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Представлен мультиверсионный подход к повышению уровня надежности программного обеспечения информационно-управляющей системы. Определена задача повышения общесистемного уровня надежности программного обеспечения информационно-управляющих систем.

Ключевые слова: программное обеспечение, информационно-управляющие системы, мультиверсионность.

*В рамках тематического плана № 8.5534.2011 «Модели, методы и алгоритмы синтеза и управления развитием отказоустойчивых программных архитектур распределенных информационно-телекоммуникационных систем».

Решетневскуе чтения. 2013

METHOD OF INCREASING INFORMATION CONTROL SYSTEM SOFTWARE RELIABILITY

R. Ju. Tsarev, S. V. Litoshikh, K. K. Bahmareva, S. V. Ephraim, G. A. Sidorov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, "Krasnoyarsky Rabochy" Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia

A multiple version approach to improve the reliability of information control system software is presented. The problem of increasing information control system software reliability on the system level is defined.

Keywords: software, information management systems, multiversioning.

Информатика как научная дисциплина предлагает и использует на базе различных методов программирования технологию надежной разработки программного обеспечения, используя, как правило, тестирование программ и их верификацию на основе методов доказательного программирования для систематического анализа правильности алгоритмов и разработки программ без алгоритмических ошибок. Однако развитие современных информационно-управляющих систем характеризуется повышением сложности входящего в их состав программного обеспечения, которое реализует функции обработки данных. Связано это с тем, что программное обеспечение может обладать избыточностью основных элементов и подсистем, процесс управления может вовлекать сложные расчеты данных большого объема. Повышение уровня сложности программного обеспечения информационно-управляющих систем требует увеличения количества контролируемых параметров или атрибутов, характеризующих процессы его создания и функционирования.

Системы обработки информации, используемые в таких критичных приложениях, как авиационная, ракетно-космическая техника, атомная промышленность, химическое производство, сложные системы электроснабжения, должны обладать высоким уровнем надежности. Отказ системы управления в указанных областях может привести к значительным финансовым потерям и нанести урон здоровью людей.

Таким образом, исследования, связанные с разработкой математического и программного обеспечения сложных технических и социальных систем, соответствуют приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы». Результаты являются значимыми для экономики и обороноспособности Российской Федерации и имеют существенное значение для развития современных прикладных и фундаментальных исследований в области информатики.

Проведя анализ состояния исследований в России и за рубежом в данной предметной области, можно сделать вывод, что зачастую единственно правильное представление о программном обеспечении (ПО) -это набор его исходных кодов. Это справедливо как для отказоустойчивого, основанного на избыточности программного обеспечения информационно-управляющих систем, так и для классического ПО [1].

В критических областях использования ПО информационно-управляющих систем, например, при создании бортового ПО, в работе Е. А. Микрина при-

водится следующая рекомендация по конструированию программного обеспечения бортовых комплексов управления космических аппаратов - программирование в четыре руки [2].

При использовании такого подхода двумя командами программистов независимо друг от друга разрабатываются две мультиверсии модуля, программы или программного комплекса - эталонная и фактическая. Именно качество исходных текстов программ оказывает существенное влияние на качество функционирования информационно-управляющей системы в целом. Это означает, что любое решение, относящееся к кодам на языках конструирования программных средств (моделирования, проектирования, кодирования и др.) и улучшающее качество кодов, не замедлит сказаться на результатах [3; 4].

В то же время необходимо отдельно отметить требование разнообразия по используемым языкам при разработке высоконадежного программного обеспечения сложных информационно-управляющих систем. Если при этом разрабатываются избыточные версии автономных компонентов и модулей (уровень пакетов или программ), то это может быть выполнено, и успешно, с помощью существующих средств и технологий так, чтобы процесс не зависел ни от них, ни от среды и времени выполнения.

Одним из наиболее перспективных методов синтеза высоконадежного программного обеспечения информационно-управляющих систем на основе методологии избыточности является мультиверсионное проектирование. Данный метод гарантирует, что ошибки одной из версий модуля не приведут к нарушению процесса обработки информации при работе ПО информационно-управляющих систем, для которых характерны жесткие требования по надежности и в которых интегрировано данное отказоустойчивое программное обеспечение.

Реализация высоконадежного программного обеспечения информационно-управляющих систем за счет введения программной избыточности требует дополнительных ресурсов. Вследствие этого проблема синтеза высоконадежного программного обеспечения сложных информационно-управляющих систем оказывается многоатрибутивной, так как наряду с повышением надежности работы системы, необходимо учитывать ряд других атрибутов, таких как денежные затраты на разработку, внедрение и модификацию системы, время реализации процесса управления, требуемый объем оперативной памяти и т. п.

Программные средства и информационные технологии

В докладе будет представлен новый математический метод, предназначенный для многоатрибутивного принятия решений при выборе компонент программного обеспечения сложной информационно-управляющей системы с целью повышения общесистемного уровня надежности.

Библиографические ссылки

1. Макконнелл С. Совершенный код. Мастер-класс. М. : Русская редакция ; СПб. : Питер, 2005. 896 с.

2. Микрин Е. А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. 336 с.

3. Boehm B., Turner R. Balancing Agility and Discipline: A Guide for the Perplexed. Boston, MA: Addison-Wesley, 1990. 268 p.

4. Card D. A Software Technology Evaluation Program // Information and Software Technology 29, no.6 (July/August), 2007. P. 291-300.

References

1. Makkonnell S. Sovershennyj kod. Master-klass / S. Makkonnell. M. : Izdatel'sko-torgovyj dom «Russkaja redakcija»; SPb. : Piter, 2005. 896 s.

2. Mikrin E. A. Bortovye kompleksy upravlenija kosmicheskimi apparatami i proektirovanie ih programmnogo obespechenija / E. A. Mikrin. M. : Izdatel'stvo MGTU im. N. Je. Baumana, 2003. 336 s.

3. Boehm B., Turner R. Balancing Agility and Discipline: A Guide for the Perplexed. Boston, MA: Addison-Wesley, 1990. 268 p.

4. Card D. A Software Technology Evaluation Program // Information and Software Technology 29, no.6 (July/August), 2007. P. 291-300.

© Царев Р. Ю., Литошик С. В., Бахмарева К. К., Ефремова С. В., Сидорова Г. А., 2013

УДК 681.518

МУЛЬТИВЕРСИОННЫЙ СИНТЕЗ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ*

Р. Ю. Царев2, К. А. Семенъко1, В. В. Брезицкая2, В. В. Храпунова2, А. В. Демиш2

1ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» Россия, 663300, Красноярский край, г. Норильск, пл. Гвардейская, 2 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Описан мулътиверсионный подход к проектированию и разработке программного обеспечения, отличающегося повышенной надежностью и отказоустойчивостью, с учетом различных аспектов его жизненного цикла.

Ключевые слова: программное обеспечение, информационно-управляющие системы, мулътиверсионностъ.

MULTIPLE VERSION SYNTHESIS OF SOFTWARE

R. Ju. Tsarev1, K. A. Semenko2, V. V. Brezitskaya2, V. V. Hrapunova2, A. V. Demish2

'MMC Norilsk Nickel Polar Division 2, Gvardeiskaya Square, Norilsk, 663300, Russia 2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, "Krasnoyarsky Rabochy" Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia

The multiple version approach to the design and development of software is described; it has got increased reliability and fault tolerance. The various aspects of the software life cycle are taken into consideration.

Keywords: software, information management systems, multiversioning.

На сегодняшний день разработаны различные ме- включаются несколько программных компонент, дуб-тоды проектирования отказоустойчивого программ- лирующих друг друга по своему целевому назначе-ного обеспечения [1]. Среди них одним из наиболее нию. Мультиверсионное программирование позволя-перспективных является метод мультиверсионного ет добиться программной избыточности, призванной проектирования. Он состоит в том, что в систему предупредить случайные сбои.

*В рамках тематического плана № 8.5534.2011 «Модели, методы и алгоритмы синтеза и управления развитием отказоустойчивых программных архитектур распределенных информационно-телекоммуникационных систем».