仿真模拟器软件维护研究

2019-11-29 19:01张渊博彭汉国
科技传播 2019年19期
关键词:模拟器软件系统

张渊博,彭汉国

随着模拟器仿真技术的进步以及硬件技术的飞速发展,模拟器已经发展到能够逼真、定性、定量的模拟设备运动规律和操纵特点。设备维护通常都是针对硬件的维护,往往忽视了对软件的维护,随着计算机技术的进步发展,模拟器的维护早已不能局限于只是对硬件的维护,为了使仿真更接近现实,培训效果更加明显,模拟器软件的维护的重要性必将愈加突出。本文根据仿真软件的特点和影响软件维护的因素,针对性提出了可行的维护策略。

1 软件维护

软件维护是指软件交付使用后,为改正软件中新发现的问题,或为改进软件的性能,或其它属性,或为使软件适应新的运行环境而对其进行的修改。

1.1 软件维护的分类

软件维护可以分以下几类:

1)改正性维护。在软件开发中,通常不可能生成完全可靠和准确的软件,因为在开发过程中会有各种因素导致软件产生隐藏错误,其中一些隐藏的错误会被带到运行阶段,当运行环境达到某种特定状态要求时,这些隐藏的错误就会暴露出来。改正性维护就是为了能够在软件运行过程中持续识别和改正这些隐藏错误,弥补软件性能上缺陷的过程。

2)预防性维护。预防性维护是为了实现软件的可维护性和可扩展性要求,为将来可能的维护工作预先做好准备,即采用先进的软件工程方法对需要维护的软件或者软件中的某一部分进行设计、编制和测试。

3)适应性维护。计算机领域的进步发展十分迅速,系统和版本会不断出现和更新,外部环境、数据环境等系统原件也会随之发生变化,通常应用软件的使用时间,往往比原先的实际设备使用时间更为长久,为了适应环境变化和克服本身存在的不足,对软件进行调整、补充和修改过程就称为适应性维护。

4)完善性维护。在软件的使用过程中,用户会提出一些在软件系统分析和设计阶段中没有规定的新功能和新性能,这就需要对原有软件进行功能扩充或性能改进,这个完善系统功能再开发维护活动称为完善性维护。完善性维护占整个系统维护工作的比重较大,应当有计划、有步骤地完成。

1.2 影响维护工作量的因素

软件维护工作会占用大量的工作量,影响因素主要有:

1)系统规模。由于不同系统有着不同的功能特点以及工作职能,所以其系统结构及系统所包含要素的复杂程度是不一样的,从而导致其规模大小必然是不同的,系统的大小可以通过源程序语句、模块的数量以及数据库的大小等来具体度量。

2)设计语言。程序设计语言是影响软件规模的基础性因素,应当尽可能的用功能强大的可视化高级编程语言,高级语言能有效控制程序的规模,语言功能越强大,生成程序的语句和指令就越少,也越容易被人们理解掌握,相应的维护工作量也会减少。

3)开发人员。开发人员的专业知识掌握水平、编程语言规范能力、配套文档实时同步等素质因素都会对后期的软件维护产生影响。维护人员开展软件的维护工作时通常需要先理解软件设计者编写的程序和文档,因此详细的注释、清晰的结构可有效的增强程序的可读性。此外,软件行业人员流动性比较大,在软件的整个生命周期中,不可避免的人员变动会导致对软件熟悉程度的显著降低,有时候这也是造成一个软件系统瘫痪的原因之一。

4)系统年龄。随着系统不断的进行修改,维护的次数就会不断增多,系统结构也变得越来越复杂混乱,维护工作量必然逐渐增加。同时由于文档的缺失、开发人员离开以及管理人员的更换,也会使维护工作变的更加困难,这就造成老系统的维护会比新系统的维护耗费更多的工作量。

5)数据库技术的运用。数据库技术能够有效的解决信息处理过程中大量用户程序数据的组织和存储的问题,可以减少系统中数据存储冗余、实现数据共享以及高效地检索数据和处理数据,有效的减少软件的维护工作量。

从用户操作软件的角度出发,协作关系包括直接控制、远程控制、协作控制和人机交互等。图3是观察型ROV的协作关系图。

2 模拟器的结构和特点

模拟器是借助于模拟仿真、计算机和网络计算进行操纵、攻防战术、战法推演等按照预先给定的方案或规则进行演练。模拟器就是实现仿真的操纵平台,其功能与实际装备相当,用以模拟实际装备的各种行为。

2.1 模拟器的结构

它通常以仿真服务器为核心,配备相关的输入输出设备以及其它外部设备,通过网络连接形成完整的模拟器系统。在模拟器系统中,一般安装有各种仿真工作站、计算机局域网、和通信接口控制设备,从而构成多个模拟子系统。每个分系统又分为教练员控制部分和操纵员操纵部分,使得模拟系统更加真实有效。

2.2 模拟器的特点

1)模拟器巡逻的逼真性。操纵员操纵部分与实际装备结构、功能基本相同,通过部分实装与模拟器布置场景,结合三维视景图象实现全景模拟。驾驶舱由六自由度平台支撑,舱内的仪器仪表设置以及平台模拟运动感觉等都与实装相似,操作大纵倾或设置较大风浪时,受训人员能感受到明显的晃动,时间一久,个别新训人员还会出现晕船现象。

2)模拟器训练的可控性。模拟器与实装的一个显著不同就是模拟器的可控性。模拟器训练可以通过教控台人为设定训练数据。除了进行常规的各岗位部署操纵外,和可以进行一些在实装上不可能进行的科目训练,比如小破口失水事故、损失浮力等。新型实装交付使用之前的人员培训工作、人员新训工作以及一些战法推演、应急演练,都应该交由模拟器完成。

3)模拟器训练的可重复性。某次训练的初始信息可进行重新设定和重复设定,可用于科目训练、考核,还可用于不同操纵方案对同一初始状态的模拟训练,便于比较个方案的优次。可重复训练有利于在模拟过程中发现问题、解决问题,有助于战法研究。

2.3 模拟器软件的特点

模拟器因其特殊的功能作用,其软件功能相较于实装软件存在较大的差异也拥有独特的优势。其软件有如下特点:

1)虚拟现实性。它基于计算机、电子信息、仿真技术于一体,其基本实现方式是通过建立各种数学模型和模拟虚拟环境,实现实际装备的功能,直观体现实装操纵的全过程。

2)结构模块化。整个模拟器软件是个复杂的多功能系统,其基于不同结构模型和算法分为不同的模块,不同模块的计算机应用程序实现不同的模型,并最终通过标准化接口实现信息沟通和动态整合。

3)实时更新快。实际装备更新发展日新月异,需要及时的对系统做出升级更新,以提高模拟过程的真实性和准确性。

4)数据信息量大。各类数据以及相关信息(地形地貌、水文环境、敌我特性等)或来自系统数据库,或由模型计算产生,信息量巨大。

5)数据库的地位重要。务必做到数据库系统的实时更新,因为技术性能、仿真参数、战术指标等所有信息的准确性和有效性都直接影响到模拟器训练结果的真实性和可靠性。

3 模拟器软件维护

软件维护作为模拟器软件可靠保证的一个重要部分,关系到模拟器能否最大程度的发挥其应有的训练效能。针对实际使用工作中发现的问题,总结积累了一些实用的模拟器软件维护策略,主要措施包括:

1)重视软件维护工作,重视对软件维护理论的研究,是模拟器设备软件维护的一般原则。事实证明,软件投入运行后,为了使之正确运行或更好运行,必须对应用软件进行维护,对于一个优秀、先进的应用软件系统来说,随时能够对软件系统进行维护,才能确保软件实时性和准确性,实现应用系统的持续改进。因此作为模拟器的使用和维护机构,必须准确的认识到软件维护工作的重要性,我们要在技术和管理方面坚持进行科学的理论分析和研究。

2)强化前期的需求分析论证,建立完整有效的软件评估体系。后期软件的保障维护在极大程度上依赖软件的先天质量,研发单位在初始设计时应全方位考虑控制元件、控制系统、参数标定等可能发生变化的因素,尽可能的采用通用的模块化结构和标准的参数化控制,这样就可以只是通过单独添加模块来实现新的功能,减少了不必要程序修改,降低了维护的成本。对软件进行严格的测试和试运行,包括编码与单元测试、集成测试、测试审查等过程,尽可能早的暴露软件中隐藏的问题和隐患,以减少后期纠正性维护的工作量。

3)建立工作交流机制,加强使用方和研制方的沟通。研制方要定期组织培训工作,有利于使用方正确使用维护模拟器装备;使用管理方在模拟器设备的运行维护中,可以第一时间发现系统出现的问题,掌握仿真系统与实际设备参数和功能不一致情况的第一手资料,将这些关键信息及时反馈给研制方,为后续系统模型的升级改进奠定良好的基础,有效的提高了升级版本的先天质量,节约了系统开发的成本。

4)及时更新和丰富数据库,为系统提供真实可靠的仿真数据。模拟器系统的数据模拟结果的真实性和可靠性,很大程度上取决于基础数据的准确性与数据环境的完整性,数据的真实准确直接影响着模拟结果的可靠性。例如各种仿真要素的建模,各类温度压力信息,流量功率信息,辐射剂量信息、水声噪声技术指标等,都随着探测技术的发展和技术工艺的进步而不断更新。

5)在升级版本中突出VR(虚拟现实)和声光电控制技术的应用。在结合六自由度仿真运动平台上,加入更多的声、光、电、温、甚至气味的因素,营造更为逼真的环境氛围,触发本能的个人和组织行为。

6)建立健全软件维护制度,规范维护方法。任何人不得私自进行系统维护,维护工作必须按照规定的步骤开展,模拟器软件维护遵守一套完善的维护制度,软件维护前需要先进行维护可行性分析,在实现阶段要制定程序更改计划以便进行软件更改,在系统测试阶段要测试程序之间的接口,以确保系统满足原来的需求以及新增加的更改需求,完成后测试人员要审查文档及测试结果,确定系统功能是否满足需求,建立软件新版本,填制审查记录,便于日后维护时参考,减少重复劳动。此外,除了修改程序、数据、代码等部分以外,还应同时修改涉及的所有文档。

4 结束语

系统软件维护本身是一项及其复杂的工作,涉及到了技术上和管理上的各种问题,我们探索制定各种策略法来维护模拟器的软件都是为了一个目的,即扩充模拟器软件的功能,增强其软件的可靠性,从而提高整个系统的效能,最终实现模拟器训练作用的最大发挥。

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