Статистическое моделирование работы КЭНС для оценки ее точностных характеристик

В качестве выходной информации модуль выдает сформированные массивы ПЗК, РЗК, код завершения работы, а также дополнительную информацию для протоколирования и архивации результатов работы. Указанная дополнительная информация вполне достаточна для проведения в случае необходимости анализа результатов работы модуля.

Функционально модуль состоит из четырех основных процедур:

- диспетчер модуля и графическое отображения результатов расчетов;

- процедура расчета «информативности» ЗК;

- процедура расчета параметров массива ПЗК;

- процедура статистического моделирования;

Модуль построен на интерактивном принципе работы. На каждом этапе оператор принимает решение о продолжении либо прекращении работы, о принятии либо отклонении результатов расчета и выбранного маршрута. Режим работы модуля и предоставляемая оператору информация и рекомендации будут описаны в разделе 1.В заключение работы модуля, при положительном решении оператора о принятии маршрута с выбранными зонами коррекции, осуществляется подготовка и выдача массивов ПЗК и РЗК в бинарном виде.

Написание программы

Процесс написания программы состоит из непосредственного писания кода и визуализации. Рекомендуется руководствоваться правилами хорошего стиля, то есть:

- Отсутствие переходов типа GoTo, использование базовых структур (следование, выбор и повторение);

- Наличие кратких и содержательных комментариев;

- Смысловые и короткие имена данных;

- Наличие отступов и выравниваний в тексте программы;

- Разделение программы с помощью пустых строк на логически завершённые части параграфы.

Визуализация состоит в создании графической формы и размещение на ней всех необходимых для работы программы компонентов.

Программное обеспечение представляет из себя простой и интуитивно понятный визуальный графический интерфейс, предназначенный для облегчения работы пользователя. Форма содержит кнопки, надписи, текстовые поля и окно выбора. Исходные тексты программы содержаться в следующих файлах: BinsErrors.h, BinsErrors.cpp, SPMain.cpp, StatisticProcess.h, statmain.cpp.

Тестирование и отладка программы

Тестирование заключается в процессе выполнения программы с целью выявление всех ошибок и сбоев. Программе подаются некоторые данные на вход и проверяются результаты, в надежде найти несоответствия. В качестве входных данных используются как правильные, так и непредусмотренные.

Тестирование так же проводиться для оценки производительности, надёжности, требований к системе, удобства использования, защищённости, предельных нагрузок, и т.п.

Отладка программы состоит в исправлении всех обнаруженных ошибок. Большое значение для успешной отладки программы имеют простота и рациональность ее кодирования.

Ошибки бывают следующих видов:

- Ошибки анализа. К ним относятся неполный учёт ситуаций, которые могут случиться, а так же крупные и мелкие логические ошибки;

- Ошибки общего характера. Это недостаточное знание и понимание языка программирования или компьютера, и ошибки, допущенные при проектировании алгоритмов программы;

- Синтаксические ошибки. В качестве примера можно привести пропуск, либо дублирование знаков и меток, несогласованность знаков, неправильное формирование оператора, неверное образование имени переменной, неправильное использование операторов, неверное написание зарезервированных слов, запрещённый переход.

- Ошибки физического характера. К таким можно отнести пропуск операторов, отсутствие необходимых данных, недопустимые данные, неверный формат данных.

Определить, есть ли в программе ошибки можно по:

- Отсутствию уверенности в том, что программа начала выполняться;

- Преждевременному останову;

- Зацикливанию;

- Выдаче неправильной информации;

- Выдаче сообщения об ошибке.

Любая из этих ситуаций требует проверки последовательности выполнения команд. Обычно для этого пригодна трассировка, выполняемая в отладчике. Процесс обнаружения ошибок характеризуется выявлением двух мест в программе: точки обнаружения и точки происхождения.

Точка обнаружения выявляется первой и служит отправным пунктом для поиска точки происхождения. Действительная ошибка исходит не из точки обнаружения, а из точки происхождения.

Отладка начинается с того момента, когда перестают выдаваться сообщения о синтаксических ошибках. Вначале процесса отладки надо использовать простые тестовые данные. Если при этом получаются верные результаты, следует переходить к тестированию программы на более сложных данных.

Существуют различные методы отладки:

- Грубая сила - расстановка операторов печати, либо вывода сообщений по всей области, где предположительно возникает ошибка и тестирование на большом объёме данных;

- Индукция - просмотр симптомов ошибок, установленных несколькими тестами и взаимосвязи между ними для выявления причины возникновения ошибок;

- Дедукция - заключение на основе некоторых общих теорий или предпосылок. Метод дедукции использует операторы исключения или уточнения гипотез;

- Прослеживание логики в обратном порядке. Отладка начинается в той точке, где был обнаружен некоторый результат. Для этой точки на основании полученного результата устанавливается, какими должны быть значения переменных. Далее ищется место в программе между точкой, где состояние программы соответствовало ожидаемому и точкой, в которой состояние программы отличалось от ожидаемого.

Разработку ПО можно изобразить в виде спирали.

Рисунок 3.2. Спираль цикла разработки ПО

Отладка программы проводилась на стандартном рабочем компьютере в среде Builder C++ 2006. Процесс отладки программы облегчил тот факт, что выбранная интегрированная среда разработки обладает информативным и удобным отладчиком программы, позволяющим выполнять трассировку, то есть детально и пошагово прослеживать поведение программы в различных местах.

Оптимизация программы

Оптимизация программы представляет собой процесс преобразования исходного кода в эквивалентный, обладающий лучшим временем работы и объёмом занимаемой памяти.

К оптимизации программы относиться:

- Сегментация, то есть разделение большой программы на подпрограммы;

- Чистка и перепрограммирование критических областей, то есть наиболее часто используемых участков кода;

- Структурное кодирование позволяет получать программы более удобные для тестирования, модификации и использования.

Написание программной документации

При написании программной документации следует руководствоваться характером программного обеспечения, а так же требованиями ГОСТ. По ПО статистического моделирования написан комплект программной документации, включающий описание программы, текст программы и руководство оператора.

Сдача в эксплуатацию и сопровождение

После сдачи в эксплуатацию группа сопровождения выполняет обязанности, связанные с исправлением дефектов изготовленных программных изделий (корректирующее сопровождение) или незначительными изменениями (адаптивное сопровождение).

Изменения, проводимые на этапе сопровождения, бывают корректирующими и расширяющими. Корректирующие изменения вызываются переменами, происходящими в окружающей среде. Расширяющие изменения не являются обязательными и направлены лишь на улучшение характеристик ПО. Сопровождение как вид деятельности заключается в обработке запросов на исправление, проверку и расширение.

3.3 Схемы технологического процесса разработки и отладки программы

Исходя из вышеизложенного спроектирован технологический процесс разработки и отладки программы статистического моделирования работы КЭНС. Изобразим основные этапы технологического процесса и сам его ход в графическом виде.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таким образом, был разработан технологический процесс разработки и отладки программы. Использование технологического процесса разработки ПО хоть и не охватывает всех проблем обеспечения успеха проекта, но значительно упрощает работу. Кроме того, благодаря технологическому процессу экономятся временные ресурсы.

4. Обоснование и расчет финансовых затрат

В экономическом разделе будет проведен анализ целесообразности разработки программного обеспечения, определена себестоимость, а так же построен ленточный график работ.

4.1 Анализ рынка программного обеспечения

Отрасль информационных технологий развивается довольно быстрыми темпами. Она состоит из нескольких сегментов, одним из которых является рынок программного обеспечения, выполняющий роль катализатора развития экономики. Степень внедрения и использования компьютерных технологий в жизни общества становиться решающим фактором экономического роста.

Важную роль играет доступность программных продуктов, которая определяется следующими факторами:

- Уровень цен на программное обеспечение;

- Уровень цен на доступ к сети Интернет;

- Уровень распространения в стране широкополосных каналов связи;

- Уровень доходов населения;

- Уровень компьютерной грамотности населения.

В настоящее время можно говорить о процессе активного формирования спроса на прикладное и аналитическое ПО. При чём наблюдается положительная зависимость между размером предприятия и долей использования ПО. Большинство компаний проявили общее понимание специфики делового программного обеспечения для решения прикладных задач и признали его практическую полезность.

Так что, можно говорить о больших перспективах данного сегмента с учётом того, что сам процесс продвижения (рост осведомлённости) может способствовать росту спроса.

Проведём SWOT-анализ:

Таблица 4.1. Анализ российского рынка ПО

Сильные стороны	Потенциал существующих технологий и инфраструктуры Новые продукты и услуги
Слабые стороны	Отставание от мировых лидеров Низкий начальный уровень развития Неравномерное развитие регионов Относительно низкая компьютерная грамотность населения
Возможности	Высокие темпы роста Снижение стоимости технологий Рост компьютерной грамотности и осведомлённости
Угрозы	Высокая зависимость от зарубежной продукции Низкий уровень правовой защиты интеллектуальной собственности

4.2 Оценка целесообразности разработки программного продукта

Разработанное программное обеспечение имеет практическую пользу в виду простоты использования и малых материальных затрат. Натурные испытания хоть и позволяют получить реальную картину, но относительно дорогостоящие, поэтому статистическое моделирование работы КЭНС представляется более чем целесообразным. Составим сравнительную таблицу качества натурных испытаний и статистического моделирования.

Таблица 4.2. Сравнение натурных испытаний и моделирования

Характеристики качества	Натурные испытания(NI)	Статистическое моделирование(SM)	Значимость (м)
Высокая точность	Да	Нет	0.15
Независимость от погодных условий	Нет	Да	0.05
Отсутствие рисков	Нет	Да	0.1
Ресурсная экономичность	Нет	Да	0.15
Временная экономичность	Нет	Да	0.15
Простота изменяемости маршрутов	Нет	Да	0.1
Простота перезапускаемости	Нет	Да	0.1
Возможность точного повторения	Нет	Да	0.05
Простота приёма информации	Нет	Да	0.05
Тестирование БПЛА	Да	Нет	0.1

Примем «Да» равным 10, а «Нет» - 1. Рассчитаем интегральный показатель качества программного обеспечения статистического моделирования:

J_ТУ = (0.15 + 0.1)/10 + 10·(0.05 + 0.1 + 0.15 + 0.15 + 0.1 + 0.1 + 0.05 + 0.05) = 0.025 + 7.5= 7.75

Показатель качества гораздо больше единицы, значит разработка программного обеспечения оправдана.

4.3 Определение себестоимости программного обеспечения

Определение затрат на создание программного обеспечения начнём с определения затрат на оплату труда персонала. При этом зарплата персонала по стадиям работ рассчитывается по формуле:

,

где - трудоемкость j-ой стадии работы;

- средняя дневная тарифная ставка оплаты работ j-ой стадии работы.

Составим таблицу расчета заработной платы персонала.

Таблица 4.3. Заработная плата персонала

№	Стадия работ	Трудоемкость (дни)	Исполнители	Дневная ставка (руб.)	Заработная плата (руб.)
			Должность	Численность
1	Разработка ТЗ	5	Руководитель	1	3500	17500
2	Разработка структуры	5	Разработчик	1	1200	6000
3	Разработка алгоритмов	5	Разработчик	1	1200	6000
4	Написание программы	15	Разработчик	1	1200	18000
5	Тестирование	10	Разработчик	1	1200	12000
6	Отладка	5	Разработчик	1	1200	6000
7	Сдача в эксплуатацию	1	Руководитель	1	3500	3500

З_{зп осн} = 69 000 рублей

Рассчитаем затраты на оборудование:

Для разработки и последующего использования программного обеспечения необходимо оборудование - стандартный рабочий компьютер

З_об = 30 000 рублей

Рассчитаем отчисления на социальные нужды:

Р_отч = З_{зп осн} · 34% = 69 000·0.34 = 23 460 рублей

Проведём анализ требуемого ПО:

Для решения задачи потребуется операционная система, среда программирования для разработки программного обеспечения, географическая информационная система для отображения цифровых карт местности и офисный пакет для создания отчётов.

Моделирующий комплекс ориентирован на работу в операционных системах семейства Windows и не поддерживает unix-подобные ОС. Поэтому логичнее выбрать Microsoft Windows XP в виду сочетания малых системных требований, простоты, удобства работы, относительной дешевизны и функциональности.

Поскольку моделирующий комплекс и модуль формирования параметров для работы алгоритмов КЭНС написаны с использованием интегрированной среды разработки приложений Borland Developer Studio 2006, то имеет смысл остановиться именно на ней. Кроме того, она обладает широким, удобным и простым функционалом.

В качестве ГИС используется программа Карта 2005, разработанная КБ «Панорама», так как имеет набор визуальных компонентов Gis ToolKit, который успешно интегрируется в среду Borland Developer Studio 2006 для разработки приложений с использованием цифровых карт местности.

Так как базы данных моделирующего комплекса созданы в среде Microsoft Access 2007, то для их совместимости и удобного редактирования на стадии разработки и написания отчётов лучше использовать офисный пакет Microsoft Office 2007. Свободный пакет Open Office, к сожалению, не поддерживает работу с базами данных типа mdb.

Рассчитаем затраты на используемое программное обеспечение:

Таблица 4.4. Затраты на используемое ПО

№	Название ПО	Стоимость
1	Операционная система Microsoft Windows XP SP3	1 600
2	Среда разработки Borland Developer Studio 2006	24 700
3	ГИС Панорама Карта 2005	34 000
4	Средство разработки приложений Gis ToolKit	18 900
5	Офисный пакет Microsoft Office 2007	14 500

Р_ПО = 93 700 рублей

Рассчитаем накладные расходы, приняв коэффициент равным 1.5:

Р_накл = З_{зп осн} · k_накл = 69 000·1.5 = 103 500 рублей

Занесём данные в таблицу и определим суммарные расходы на разработку программного обеспечения.

Таблица 4.5. Затраты на разработку ПО

№	Наименование статей затрат	Затраты (руб.)	Удельный вес (%)
1	Оборудование	30 000	9.4
2	Заработная плата основных исполнителей (ЗПП ОСН)	69 000	21.6
3	Отчисления на социальные нужды	23 460	7.4
4	Программное обеспечение	93 700	29.3
5	Накладные расходы	103 500	32.3
	Итого	319 920	100

Р _РПО = 319 920 рублей

4.4 Определение годовых эксплуатационных затрат программного обеспечения

Годовые эксплуатационные затраты при выполнении работы на моделирующем комплексе включают следующие затраты:

затраты на оплату труда персонала, обслуживающего комплекс (ЗП_Э.МК)

отчисления на социальные нужды обслуживающего персонала ()

амортизационные отчисления ()

затраты на электроэнергию для решения комплекса задач ()

затраты на текущий ремонт и обслуживание ()

затраты на технические носители информации ()

накладные расходы по эксплуатации (З_Н.МК)

Р_ЭГ = ЗП_Э.МК + З_СОЦ.Н + А_ВТ.Г + З_ЭЛ + З_{Р ВТ} + З_НОС + З_НАКЛ

Определим затраты на оплату труда персонала, обслуживающего моделирующий комплекс:

ЗП_Э.МК = d_МК · 12 · Ч · r_мес · (1 + K_доп + K_пр),

где d_МК - коэффициент использования мощности моделирующего комплекса для решения комплекса задач с использованием анализируемого программного обеспечения;

где - машинное время, используемое в течение года для реализации данного ПП, час,

- годовой эффективный фонд времени работы работы вычислительной техники, час ().

d_МК = 0.2

Ч - среднегодовая численность персонала профессиональной группы, чел. (Ч = 1),

- месячный оклад или среднемесячная заработная плата персонала j-ой профессиональной группы, руб. (),

- коэффициент дополнительной заработной платы (),

- коэффициент премиальных выплат ().

ЗП_Э.МК = 0.2 · 12 · 1 · 19000 · (1 + 0.1 + 1.3) = 109 440 рублей

Рассчитаем отчисления на социальные нужды обслуживающего персонала:

З _СОЦ.Н = ЗП_Э.МК · 34%

З_СОЦ.Н = 109 440 · 0.34 = 37 210 рублей

Найдём амортизационные отчисления:

где - стоимость вычислительной техники, руб.,

- годовая норма амортизационных отчислений, % ()

С_ВТ = 30 000

А_ВТ.Г = 30 000 · 0.25 · 0.2 = 1500 рублей

Определим годовые затраты на электроэнергию:

где W - мощность вычислительной техники, кВт/час,

- стоимость одного кВт/час электроэнергии.

W = 0.6 кВт / час

C_ЭЛ = 4 рублей

З_ЭЛ = 0.6 ·450 · 4 · 0.2 = 216 рублей

Рассчитаем затраты на текущий ремонт и обслуживание:

где - цена вычислительной техники,

- норматив затраты средств на ремонт ВТ в процентах к , % ()

З_{Р ВТ} = 30 000 · 0.05 · 0.2 = 300 рублей

Определим затраты на технические носители информации:



где - норматив затрат средств на технические носители информации в процентах к ()

З_НОС = 30 000 · 0.015 · 0.2 = 90 рублей

Рассчитаем накладные расходы по эксплуатации:

где - коэффициент накладных расходов ()

З_НАКЛ = 109 440 · 2 · 0.2 = 43 776 рублей

Занесем все расходы в таблицу и найдём годовые эксплуатационные расходы.

Таблица 4.6. Годовые эксплуатационные расходы

№	Наименование расходов	Затраты (руб.)	Удельный вес (%)
1	Оплата труда обслуживающего персонала	109 440	56.9
2	Отчисления на социальные нужды	37 210	19.3
3	Амортизационные отчисления	1 500	0.8
4	Электроэнергия	216	0.1
5	Ремонт и обслуживание	300	0.16
6	Технические носители информации	90	0
7	Накладные расходы	43 776	22.8
	Итого	192 262	100

Р_ЭГ = 192 262 рубля

4.5 Построение ленточного графика

Построим ленточный график на основании данных о времени работ из таблицы 2.

Рисунок 4.1. Ленточный график

Таким образом, была доказана целесообразность разработки программного обеспечения, определена себестоимость разработки, рассчитаны годовые расходы по эксплуатации, а так же построен ленточный график работ. В результате, научно-исследовательская работа обоснована с экономической точки зрения.

Заключение

В ходе научно-исследовательской деятельности была рассмотрена и изучена специальная литература по множеству направлений, связанных с выбранной тематикой. В результате возросло умение самостоятельно искать и находить нужную и полезную информацию.

Было написано программное обеспечение для моделирующего комплекса. В процессе работы были повышены навыки программирования, а так же лучше освоены функциональные возможности среды программирования Builder Developer Studio 2006. Была изучена и опробована на практике система электронных карт Карта 2005.

Успешно спланирован и проведён научный эксперимент, связанный со статистическим моделированием. Полученные данные были обработаны, а результаты обработки проанализированы. По полученным результатам были построены соответствующие графики.

Был успешно разработан технологический процесс разработки и отладки программы, обоснованы и рассчитаны финансово-экономические затраты и проведён анализ труда на рабочем месте. Получен ценный опыт при составлении программных документов и отчётов в соответствии с требованиями ГОСТ.

Приобретённый в процессе обучения опыт научной и педагогической деятельности представляет большую ценность, так как может пригодиться в последующей жизни.

Библиографический список

1) Красовский А.А., Белоглазов И.Н., Чигин Г.П. Теория корреляционно - экстремальных навигационных систем. - М.: «Наука», 1979.

2) Вентцель Е.С. Теория вероятностей.

3) Миллер Б. Теория случайных процессов в примерах и задачах. Физматлит, 2002.

4) Волков И.К., Зуев С.М., Цветкова Г.М. Случайные процессы.

5) Дынкин Е. Марковские процессы.

6) Портенко Н.И., Скороход А.В., Шуренков В.М. Марковские процессы.

7) А.А. Лебедев, Л.С. Чернобровкин. Динамика полёта.

8) Жидков В.Н. Бортовые вычислительные устройства систем управления оснащением ЛА. Учебное пособие.

9) Матов В.И. и др. Бортовые цифровые вычислительные машины и системы. Учебное пособие для вузов.

10) Бромберг, П.В. Теория инерциальных систем навигации. Текст. / П.В. Бромберг. М.: Наука, 1979. - 296 с.

11) Бабич, О.А. Обработка информации в навигационных комплексах Текст. / О.А. Бабич. М.: Машиностроение, 1991. - 512 с.

12) Системы управления летательными аппаратами.

13) Соловьёв, 10. А. Системы спутниковой навигации. Текст. / 10. А. Соловьёв. М.: Эко-Трендз, 2000. - 270 с.

14) Основы спутниковой навигации. Системы GPS, NAVSTAR и ГЛОНАСС.

15) Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. - 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2001.

16) Методические рекомендации к проведению рассчётов по курсу «Безопасность жизнедеятельности». - МГУЛ.

17) Методика оценки качества КЭНС. Статья. - Электронный журнал МГУЛ.

18) Архангельский А.Я., Программирование в C++ Builder 6 и 2006. Разработка программ для Windows. Методические и справочные материалы по С++ Builder.

19) Бьерн Страуструп. Язык программирования С++. Второе дополненное издание.

Размещено на Allbest.ru