Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » Статьи о средствах измерений » Лахнин А.Н., Спиридонова Т.П., "Анализ программного обеспечения измерительных систем при испытаниях для целей утверждения типа"

Анализ программного обеспечения измерительных систем при испытаниях для целей утверждения типа




А.Н. Лахонин, Т.П. Спиридонова; ФГУ "Нижегородский ЦСМ"

 

Создание современных измерительных систем (ИС) невозможно без применения того или иного вида вычислительной техники - персональной ЭВМ, однокристальной микро-ЭВМ, микропроцессора или микроконтроллера. Все эти устройства функционируют под управлением программного обеспечения. Программное обеспечение ИС может решать следующие задачи:

- реализация алгоритмов управления процессом измерений величин, характеризующих состояние исследуемого объекта,

- формирование управляющих воздействий по заданному закону управления,

- реализация алгоритмов управления процессом измерений нескольких величин (например: давление, разность давлений, температура) с последующим расчетом искомой величины, характеризующей объект измерений (например: расход энергоносителя, количество тепловой энергии и т.д.).

При проведении испытаний для целей утверждения типа ИС требуется проверка программного обеспечения или его аттестация.

Существуют различные подходы к аттестации программного обеспечения (ПО) измерительных систем. Эти подходы можно сформулировать следующим образом.

1. Аттестация ПО средств измерений параметров физических объектов (в том числе измерительных систем) с использованием специально разработанных компьютерных программ генерации образцовых цифровых тестовых сигналов.

Данный метод позволяет выявить функциональные возможности и оценить метрологические характеристики ПО (при выполнении преобразований, вычислений и округлении результатов) при испытаниях для целей утверждения типа, а в последствии использовать его при
поэлементной поверке системы.

2. Аттестация программного обеспечения средств измерений и измерительных систем путем сравнения значений, получаемых при измерении нескольких величин, и вычислении на их базе по определенным функциональным зависимостям требуемой величины со значением, полученным-путем задания действительных значений величин и расчета на специально созданном программном обеспечении. В этом случае возникает задача аттестации тестового программного обеспечения. Решение этой задачи позволяет проводить оценку точности проводимых измерений и вычислений измерительных каналов ИС. Примером может служить программа по расчету расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления -- “Расходомер-СТ”.

3. Аттестация программного обеспечения средств измерений и измерительных систем путем задания образцовых тестовых сигналов, имитирующих первичные преобразователи (задание тока или напряжения) или сами величины (давление, температура и т.д.), на входы измерительных каналов системы. В этом случае проводится оценка функциональных и метрологических характеристик измерительных каналов системы с учетом программного обеспечения.

4. Аттестация программного обеспечения средств измерений и измерительных систем путем анализа исходного текста программного обеспечения. При этом ПО оболочки пользователя и применяемых интерфейсов должно быть проанализировано, является ли только определенный набор операций и команд единственно возможным при воздействии на компоненты системы и ее программную часть и блокированы ли все другие операции и команды, которые могут поступать от пользователя системой и через интерфейсы.

Опыт проведения работ по испытаниям для целей утверждения типа показывает, что важной частью аттестации ПО измерительных систем является анализ надежности защиты ПО от несанкционированного доступа как к области данных, так и к коду программы.

Эту задачу можно разделить на две основные части. Первая заключается в анализе защиты области данных (коэффи циентов, параметров, установок и т.д.), вводимых пользователем при настройке системы. Любые изменения этих параметров должны фиксироваться или специальными счетчиками событий (наиболее простой способ фиксирования вмешательства в ПО), или записываться в специальный файл событий с регистрацией даты, времени, предыдущего значения изменяемой величины и соответственно ее нового значения. Кроме того, данные (переменные, массивы констант и т. д.), которые участвуют в процессе измерений и вычисления, должны быть так же защищены от возможности их изменения. Это может быть выполнено с помощью кодирования данных (например представлением в двоичном коде, что не может обеспечить полную защиту данных от изменения) или например специальной записью таких данных в постоянное запоминающее устройство (не допускающее перепрограммирование - ROM) или во FLASH-память со специальным кодом доступа, несъемное программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM, PROM). И вторую часть задачи - защиту кода программы, - можно решать, например, с помощью вычисления контрольных сумм байтов кода программы (при этом применяются не только суммирование, но и другие способы математической обработки). Контрольная сумма, для повышения уровня защиты, может шифроваться специальными методами. В дальнейшем, программное обеспечение рассчитывает значение или ряд значений контрольной суммы при загрузке или исполнении, сравнивает его со значением, установленным при утверждении типа, и определяет подлинность своих компонентов.

Защита кода программы может осуществляться лишь для тех ее частей (модулей, подпрограмм), которые отвечают за функциональное назначение и обеспечивают необходимые метрологические характеристики.

При внесении изменений в программное обеспечение ИС после утверждения типа, например, модификация, смена интерфейса пользователя, настройка на конкретный объект измерений и т.д., разработчик должен гарантировать неизменность частей ПО, которые отвечают за функциональные и метрологические характеристики измерительных каналов системы, а также обеспечивают защиту интерфейса. Если вносимые изменения касаются указанных выше частей ПО, то оно должно быть заново аттестовано и проведены дополнительные испытания.

К сожалению, существует лишь МИ 2174-91 “Основные положения аттестации алгоритмов и программ обработки данных при измерениях”, которое не охватывает все вопросы, связанные с проблемой аттестации ПО. На сегодняшний день возникает необходимость разработки институтами Ростехрегулирования дополнительных нормативных документов, которые бы позволили повысить качество выпускаемых измерительных систем и, прежде всего, их ПО. Необходимым для этого опытом располагают разработчики ИС и государственные испытательные центры.


Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » Статьи о средствах измерений » Лахнин А.Н., Спиридонова Т.П., "Анализ программного обеспечения измерительных систем при испытаниях для целей утверждения типа"