基于SHMCM的航天測試軟件健康管理系統(tǒng)研究

解維奇 蔡遠(yuǎn)文 程 龍

裝備學(xué)院，北京 101416

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基于SHMCM的航天測試軟件健康管理系統(tǒng)研究

解維奇 蔡遠(yuǎn)文 程 龍

裝備學(xué)院，北京 101416

結(jié)合航天測試軟件面臨的問題和未來需求，將軟件健康管理技術(shù)和軟件構(gòu)件技術(shù)引入到航天測試軟件領(lǐng)域。在對(duì)軟件健康管理發(fā)展動(dòng)因分析的基礎(chǔ)上，對(duì)軟件健康管理概念進(jìn)行了正式定義。通過對(duì)軟件健康管理層次的劃分，設(shè)計(jì)了基于COM構(gòu)建的SHMCM(Support Health Management Component Model: SHMCM)。通過對(duì)航天測試軟件健康管理設(shè)計(jì)原則的分析，提出了基于SHMCM的航天測試軟件健康管理系統(tǒng)框架，并對(duì)其中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。通過軟件健康管理技術(shù)和軟件構(gòu)件技術(shù)的結(jié)合，研究了基于SHMCM的航天測試軟件健康管理系統(tǒng)，其對(duì)軟件健康管理系統(tǒng)的研究具有一定的借鑒意義，對(duì)提高航天測試軟件運(yùn)行的可靠性和高效率研制具有重要意義。 關(guān)鍵詞 軟件健康管理；航天測試軟件；軟件構(gòu)件；構(gòu)件模型；軟件故障診斷

軟件健康管理(Software Health Management, SWHM)思想最早起源于NASA“Integrated Vehicle Health Management Technical Plan”報(bào)告，旨在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測、診斷、預(yù)計(jì)和減緩由軟件異常引起的不良事件[1]。軟件健康管理發(fā)展的動(dòng)力主要有2方面：1)軟件潛在缺陷會(huì)在某種運(yùn)行環(huán)境下被觸發(fā)，引起不良事件，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果[2-3]；2)缺少對(duì)軟件運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估和預(yù)測[4]。目前國外在軟件健康管理概念、框架設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)方面已經(jīng)取得了一定的成果，并且正在開發(fā)一些實(shí)用系統(tǒng)[5-9]，而我國在這方面的研究基本處于空白，所以借鑒國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、研究成果和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，開展軟件健康管理相關(guān)工作顯得迫在眉睫。

目前，測試領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)ATS(Auto Test System，自動(dòng)測試系統(tǒng))軟件構(gòu)件可重用、TPS(Test Programme Set，測試程序集)可移植性等的需求日益增強(qiáng)[10]，DoD在NxTest ATS中明確提出了下一代自動(dòng)測試系統(tǒng)的目標(biāo)，使用構(gòu)件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)功能的添加、裁減和重構(gòu)[11-12]。目前航天測發(fā)控系統(tǒng)軟件在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中主要存在2個(gè)問題：1)大量的軟件要開發(fā)、維護(hù)；2)存在大量的重復(fù)性遺產(chǎn)系統(tǒng)。如何提高航天測試系統(tǒng)軟件的研制效率和可靠性成為對(duì)當(dāng)前航天測試系統(tǒng)軟件提出的一個(gè)新需求。目前測試界也提出了測試軟件構(gòu)件化的思想，通過軟件構(gòu)件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測試軟件的構(gòu)件化設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測試程序的可移植性、通用性、可擴(kuò)展性(靈活的升級(jí)途徑)[10]，同時(shí)利用構(gòu)件化可復(fù)用的特點(diǎn)[13]，可以快速提高航天測試系統(tǒng)軟件的研制效率和可靠性。

本文結(jié)合航天測試系統(tǒng)軟件面臨的問題和未來的需求，將軟件健康管理技術(shù)和軟件構(gòu)件技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種支持軟件健康管理的構(gòu)件SHMCM(Support Health Management Component Model)，研究基于SHMCM的航天測試軟件開發(fā)方法，對(duì)提高航天測試軟件的可靠性運(yùn)行和高效率研制具有重要意義。

1 軟件健康管理發(fā)展動(dòng)因分析

目前對(duì)航天軟件運(yùn)行時(shí)故障的主要處理方法是軟件容錯(cuò)[3，6]，盡管軟件容錯(cuò)技術(shù)已經(jīng)在一些應(yīng)用系統(tǒng)中取得了良好效果，但在航天軟件運(yùn)行故障處理方面仍存在以下幾個(gè)問題：1)缺少對(duì)軟件運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測。目前軟件容錯(cuò)技術(shù)都是基于軟件故障發(fā)生后采取的措施[7]，并沒有對(duì)軟件未來的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測；2)軟件容錯(cuò)方式單一，覆蓋范圍小。軟件容錯(cuò)技術(shù)僅僅應(yīng)用在軟件的關(guān)鍵模塊中，覆蓋范圍太小，而一些相對(duì)不重要的程序缺陷也可能引發(fā)嚴(yán)重的軟件故障；3)缺少將當(dāng)前各種軟件處理技術(shù)綜合的“容器”。目前在軟件故障檢測、定位、處理等方面已有很多的方法和技術(shù)，但還缺少一個(gè)將當(dāng)前的各種處理方法和技術(shù)融入一體進(jìn)行綜合管理運(yùn)用的“容器”。

軟件健康管理技術(shù)將是解決以上3個(gè)問題的一個(gè)重要途徑和方法，目前國外在軟件健康管理的概念、框架等方面已開展了研究[11- 13]。文獻(xiàn)[1，14-15]對(duì)軟件健康管理概念也進(jìn)行了定義，但基本還是移植了硬件健康管理的概念。由于軟件和硬件在很多方面存在差異[6，16-17]，如表1所示，因此僅僅移植硬件健康管理的概念并不能完全體現(xiàn)軟件的特點(diǎn)。

表1 軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)的區(qū)別

通過對(duì)軟件健康管理概念的理解可以看出，軟件健康管理具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)軟件健康管理是健康管理技術(shù)在軟件領(lǐng)域中的拓展，是健康管理的一個(gè)新分支；

2)強(qiáng)調(diào)自主性，自動(dòng)檢測、診斷和處理；

3)軟件健康管理關(guān)注的對(duì)象是由異常情況引起的不良事件，而非故障，該不良情況有可能是軟件內(nèi)部引起的，也可能由外部環(huán)境引起；

4)軟件健康管理的目的是通過對(duì)不良事件危險(xiǎn)性的評(píng)估，采取相應(yīng)的減緩措施阻止該不良事件演變成故障，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響；

5)健康管理的過程與硬件健康過程相似但不完全相同；筆者認(rèn)為與硬件健康管理最大的不同點(diǎn)在于對(duì)未來狀態(tài)的預(yù)測，對(duì)于引起不良事件的軟件構(gòu)件/模塊并不能對(duì)自己進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測，只能預(yù)測該構(gòu)件/模塊的不良事件在軟件內(nèi)部傳播時(shí)對(duì)與之相關(guān)構(gòu)件/模塊的影響。

結(jié)合以上分析，本文對(duì)軟件健康管理的定義為：軟件健康管理是健康管理技術(shù)在軟件領(lǐng)域中的應(yīng)用拓展，通過對(duì)被監(jiān)測軟件運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)由異常情況引起的不良事件進(jìn)行自動(dòng)檢測、診斷，并評(píng)估該不良事件在軟件內(nèi)部傳播的危險(xiǎn)性，根據(jù)評(píng)估結(jié)果自動(dòng)采取相應(yīng)的措施減緩由該不良事件造成的影響。

2 SHMCM構(gòu)件模型設(shè)計(jì)

通過軟件健康管理的概念可以看出，監(jiān)測信號(hào)的選取是進(jìn)行軟件健康管理的基礎(chǔ)。軟件監(jiān)測信號(hào)的選取與硬件監(jiān)測信號(hào)的選取有較大的不同，由于軟件的運(yùn)行狀態(tài)與其運(yùn)行環(huán)境有很大的關(guān)系，不僅要選取與軟件直接相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)，還要選取軟件運(yùn)行環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，如操作系統(tǒng)的CPU占用率、使用的內(nèi)存等相關(guān)資源消耗數(shù)據(jù)。所以，如何選取軟件健康管理的監(jiān)測信號(hào)至關(guān)重要。對(duì)于航天測試軟件健康管理系統(tǒng)監(jiān)測信號(hào)的選取，需要根據(jù)不同構(gòu)件/模塊完成的功能選取相應(yīng)的功能性信號(hào)、軟件內(nèi)部信號(hào)及運(yùn)行環(huán)境信號(hào)。軟件內(nèi)部信號(hào)主要是用于反映軟件自身質(zhì)量的信號(hào)，可以參考軟件設(shè)計(jì)矩陣，如CK矩陣[18]、MOOD矩陣[19]、QMOOD矩陣[20]、Statechart矩陣[21]、綜合矩陣[22]等；運(yùn)行環(huán)境信號(hào)主要是反應(yīng)軟件與運(yùn)行環(huán)境之間的關(guān)系，如CPU占有率、可用存儲(chǔ)空間、進(jìn)程數(shù)、可用內(nèi)存、中斷數(shù)等。軟件內(nèi)部信號(hào)和運(yùn)行環(huán)境信號(hào)的選取可以通用，在每個(gè)構(gòu)件/模塊內(nèi)都可使用，但是對(duì)于功能性信號(hào)則各不相同，功能性信號(hào)可以根據(jù)構(gòu)件/模塊功能可能的失效模式選取相應(yīng)的監(jiān)測信號(hào)，可以是數(shù)據(jù)也可以是事件。監(jiān)測信號(hào)的選取模型如圖1所示。

圖1 監(jiān)測信號(hào)選取模型

目前成熟的構(gòu)件技術(shù)主要有Microsoft的COM、OMG組織的CCM和SUN的EJB技術(shù)。由于航天測試軟件主要是在Windows操作系統(tǒng)的環(huán)境中開發(fā)的，并且運(yùn)行在Windows環(huán)境下，基于COM構(gòu)件和Windows操作系統(tǒng)天然的兼容性，本文將在COM構(gòu)件基礎(chǔ)上，構(gòu)建支持健康管理的構(gòu)件模型SHMCM(Support Health Management Component Model: SHMCM)，如圖2所示，各部分功能描述如下：

圖2 基于COM的SHMCM模型

構(gòu)件對(duì)象主要分為2大模塊：功能模塊和減緩措施模塊。其中功能模塊主要是為了完成構(gòu)件的功能，減緩措施模塊主要是當(dāng)功能模塊中出現(xiàn)異常時(shí)，接收減緩命令對(duì)功能模塊的功能進(jìn)行管理。

IUnknow端口：COM構(gòu)件在計(jì)算機(jī)中注冊(cè)時(shí)的唯一標(biāo)識(shí)碼，基于COM的SHMCM繼承了這一特性。

數(shù)據(jù)輸入端口：用于數(shù)據(jù)的輸入。

事件輸入端口：用于事件的輸入。

數(shù)據(jù)輸出端口：用于構(gòu)件相關(guān)數(shù)據(jù)的輸出，包括構(gòu)件內(nèi)部數(shù)據(jù)、功能數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)構(gòu)件的功能，并不是每次都必須輸出這3種信號(hào)。

事件輸出端口：用于構(gòu)件完成相關(guān)功能后，產(chǎn)生事件的輸出。

減緩命令端口：用于控制決策引擎，輸出構(gòu)件命令。

屬性信息端口：主要用于描述構(gòu)件的自身屬性，方便對(duì)構(gòu)件的管理，具體內(nèi)容如表2所示。

以上各類端口中， IUnknow端口和屬性信息端口是每個(gè)SHMCM必須包含的，其余端口根據(jù)構(gòu)件的功能和自身狀態(tài)可有可無。

表2 SHMCM屬性信息列表

在軟件健康管理中，通過對(duì)SHMCM中的數(shù)據(jù)輸入/輸出和事件輸入/輸出進(jìn)行監(jiān)測，從而獲取相關(guān)信息，對(duì)軟件的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。若已經(jīng)出現(xiàn)故障，則由故障診斷引擎進(jìn)行故障檢測和故障定位；若可以通過決策層和減緩措施層采取減緩措施減輕非健康狀態(tài)的影響，具體軟件健康管理過程將在下文進(jìn)行討論。

3 基于SHMCM的航天測試軟件健康管理框架設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

航天測試軟件根據(jù)功能的不同可分為地面測試軟件和遙測軟件，由于航天設(shè)備在地面測試時(shí)，測試流程和信息固定的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足軟件健康管理實(shí)時(shí)監(jiān)測、快速診斷和在線修復(fù)的需求，因此本文的航天測試軟件特指航天地面設(shè)備自動(dòng)測試軟件。通過對(duì)軟件健康管理概念的理解，在設(shè)計(jì)航天測試軟件的健康管理系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循的幾個(gè)原則如下：

1)由于航天測試軟件嚴(yán)格的高可靠性和高安全性要求，軟件健康管理系統(tǒng)對(duì)航天測試軟件可靠性的影響盡量的小。由于軟件健康管理系統(tǒng)需要對(duì)航天測試軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，這就要求兩者之間必須進(jìn)行數(shù)據(jù)流和控制流的交換。此外，減緩措施也需要在設(shè)計(jì)航天測試軟件時(shí)進(jìn)行考慮，因此要求軟件健康管理系統(tǒng)對(duì)航天測試軟件可靠性毫無影響是不可能的，但應(yīng)對(duì)航天測試軟件的影響降到最??；

2)可以自主處理內(nèi)、外異常情況。這也是軟件健康管理的基本要求和基本特征；

3)能夠包容人為干預(yù)控制被監(jiān)控軟件。航天測試軟件在運(yùn)行時(shí)并不是完全自主的，很多時(shí)候會(huì)人為的進(jìn)行干預(yù)控制。

總之，設(shè)計(jì)航天測試軟件的健康管理機(jī)制，在保證航天測試軟件運(yùn)行可靠、安全的前提下，要實(shí)現(xiàn)軟件異常情況處理的自主性，同時(shí)這種管理的自主性又不能影響人為的干預(yù)控制。

3.2 基于SHMCM的健康管理系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)航天測試軟件的健康管理，同時(shí)提高軟件的通用性和可移植性，采用基于構(gòu)件的軟件開發(fā)(Component Based Software Development: CBSD)方法對(duì)航天測試軟件和健康管理系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。健康管理系統(tǒng)軟件框架如圖3所示。

將航天測試軟件健康管理系統(tǒng)框架分成主機(jī)1和主機(jī)2，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1，盡量減少軟件健康管理程序?qū)Ρ粰z測軟件的影響。主機(jī)1的主體是被監(jiān)測軟件；主機(jī)2的主體是軟件健康管理程序。但是，由于健康管理系統(tǒng)所需要的信號(hào)必須由被監(jiān)測軟件提供，減緩措施的執(zhí)行也需要在被監(jiān)測軟件內(nèi)部完成，所以信號(hào)獲取模塊和減緩措施模塊必須由被監(jiān)測軟件實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)的處理、狀態(tài)評(píng)估、故障診斷和決策支持等功能則主要由主機(jī)2實(shí)現(xiàn)。整個(gè)健康管理過程是循環(huán)的，直到出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，需要減緩措施采取“停止”措施，對(duì)被監(jiān)控軟件進(jìn)行故障處理。通過圖4可知，主機(jī)1中的航天測試軟件主要包括儀器驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測、測量功能、激勵(lì)信號(hào)、自校驗(yàn)、測試管理和界面構(gòu)件，其中儀器驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和測量功能構(gòu)件(包)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵構(gòu)件。面向信號(hào)儀器驅(qū)動(dòng)構(gòu)件是測試過程中實(shí)現(xiàn)操作儀器功能的構(gòu)件，如數(shù)字萬用表構(gòu)件、恒流源構(gòu)件、AD掃描構(gòu)件和1553B驅(qū)動(dòng)構(gòu)件等；測量功能構(gòu)件(包)主要包括交、直流電壓測量構(gòu)件，交、直流電流測量構(gòu)件，時(shí)序信號(hào)測量構(gòu)件，觸點(diǎn)信號(hào)測量構(gòu)件、脈沖信號(hào)測量構(gòu)件等，這些構(gòu)件是系統(tǒng)的核心構(gòu)件也是實(shí)時(shí)監(jiān)測和健康管理的主要對(duì)象，為了滿足健康管理的需求，采用SHMCM模型進(jìn)行構(gòu)建。主機(jī)2中主要是軟件健康管理應(yīng)用程序，根據(jù)航天測試軟件健康管理層次結(jié)構(gòu)，可知軟件健康管理應(yīng)用程序主要的構(gòu)件包括：數(shù)據(jù)處理構(gòu)件、健康評(píng)估構(gòu)件、影響評(píng)估構(gòu)件、故障診斷構(gòu)件、決策構(gòu)件、用戶界面構(gòu)件和數(shù)據(jù)庫操作構(gòu)件。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程如圖4所示。其中決策構(gòu)件給出的減緩命令通過遠(yuǎn)程服務(wù)構(gòu)件發(fā)送到各測量構(gòu)件的減緩措施對(duì)象中，減緩異常事件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。在航天測試軟件健康管理系統(tǒng)中，存在的幾個(gè)關(guān)鍵問題如下：

圖3 航天測試軟件健康管理系統(tǒng)框架

1)減緩措施的研究。目前主要采取軟件容錯(cuò)措施，主要完成功能的恢復(fù)，但并不是所有的軟件故障都需要功能恢復(fù)，對(duì)于一些危險(xiǎn)性較小的軟件故障可以采取其他的處理方式，如：忽視(ignore)、使用過去數(shù)據(jù)(use-past-data)、停止操作(stop)和重啟(Restart)[23]等，將發(fā)生的異常情況及處理方法在運(yùn)行日志中進(jìn)行記錄，然后在軟件非運(yùn)行時(shí)再進(jìn)行檢查、排錯(cuò)，這樣不僅可以提高軟件運(yùn)行時(shí)的可靠性也可以減少成本；

2)軟件故障的快速診斷，包括快速檢測和快速定位。目前有很多故障檢測和定位算法，如基于程序譜的軟件錯(cuò)誤定位算法(spectrum-based fault localization)，基于運(yùn)行序列的故障診斷(sequence-based fault location)，基于貝葉斯、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)流等方法的故障診斷[24-28]，如何選擇合適的算法至關(guān)重要。由于航天測試軟件實(shí)時(shí)性要求高，在故障診斷過程中不能影響航天測試軟件的正常運(yùn)行，所以故障診斷引擎速度要快，要能在最短的時(shí)間內(nèi)診斷出故障，為健康管理系統(tǒng)的評(píng)估提供結(jié)果。航天測試軟件的測試流程是從測試任務(wù)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取的，測試流程是固定的，所以可利用航天測試軟件的這一優(yōu)勢(shì)，將對(duì)航天器的測試信息考慮到數(shù)據(jù)流中，加快對(duì)故障的診斷；

3)軟件健康管理應(yīng)用程序的可靠性。軟件健康管理的決策結(jié)果正確與否引起了經(jīng)典的“Who guards the guardians?”[29]?？煽康能浖】倒芾硐到y(tǒng)可以提高航天測試軟件的可靠性和運(yùn)行成本，但是如果健康管理系統(tǒng)并不可靠，如發(fā)生“虛警”或漏掉了嚴(yán)重的故障，可能引起更嚴(yán)重的災(zāi)難和增加成本，所以如何保證軟件健康管理系統(tǒng)的可靠性需要認(rèn)真對(duì)待。

圖4 航天測試軟件健康管理系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

4 結(jié)論

結(jié)合航天測試系統(tǒng)軟件面臨的問題和未來的需求，將軟件健康管理技術(shù)和軟件構(gòu)件技術(shù)引入到航天測試領(lǐng)域。在對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了軟件健康管理的特點(diǎn)，對(duì)軟件健康管理的概念進(jìn)行了正式的定義及層次結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)航天測試軟件開發(fā)特點(diǎn)及健康管理層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了基于COM構(gòu)件的SHMCM模型，對(duì)模型進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。同時(shí)根據(jù)航天測試軟件特點(diǎn)，提出了航天測試軟件健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，并在此基礎(chǔ)上基于SHMCM構(gòu)建了航天測試軟件健康管理系統(tǒng)框架，同時(shí)對(duì)其中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了說明。通過將軟件健康管理技術(shù)與軟件構(gòu)件技術(shù)結(jié)合，研究基于SHMCM的航天測試軟件健康管理系統(tǒng)，對(duì)國內(nèi)研究軟件健康管理系統(tǒng)具有一定借鑒意義，對(duì)提高航天測試軟件的可靠性運(yùn)行和高效率研制具有重要意義。

[1] Ashok N Srivastava，Robert W Mah，Claudia Meyer. Integrated Vehicle Health Management Technical Plan[R]. Version 2.03. NASA, 2009:44.

[2] Zhao Changzhi, et al. Software Active Online Monitoring Under Anticipatory Semantics[C]. 1st International Workshop on Software Health Management, 2009： 1.

[3] A N Srivastava, J Schumann. The Case for Software Health Management[C]. 2011 Fourth IEEE International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology, 2011：3.

[4] Avizienis A,et al. Basic Concepts and Taxonomy of Dependable and Secure Computing[J]. IEEE Trans. On Dependable and Secure Computing,January-March 2004： 11-12.

[5] J Riecks, W Storm, M Hollingsworth. Concept Development for Software Health Management[R].NTIS: NASA/CR-2011-217150, 2011： 8-10.

[6] K Pipatsrisawat, et al. Software Health Management: A Short Review of Challenges and Existing Techniques [R].Ames Research Center: ARC-E-DAA-TN664, 2009： 1-2.

[7] Schumann J, Mbaya T, Mengshoel O. Bayesian Software Health Management For Aircraft Guidance, Navigation, and Control[C].Annual Conference of the Prognostics and Health Management Society, 2011： 1-2.

[8] M Barry. Failsafe Project Software Health Management[EB/OL].2008.Available for Download at www.kestreltechnology.com/downloads/FailsafeOverview.pdf： 117-123.

[9] Schumann J, Mengshoel O J, Mbaya T. Integrated Software and Sensor Health Management for Small Spacecraft[C]. Fourth IEEE International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology, 2011： 77-82.

[10] 賴根,肖明清,何景峰.基于構(gòu)件的軍械測試系統(tǒng)軟件開發(fā)方法研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2006,14(9): 1266.(Lai Gen, Xiao Mingqing, He Jingfeng. Research of Component-Based Software Development Method in Aerial Armament Test System[J]. Computer Measurment & Control, 2006, 14(9): 1266.)

[11] James L Orlet，Gerald L Murdock.Cass Upgrade COSSI-A Systematic Approach to Incorporating NxTest Technology Into Military ATE[C].IEEE Autotestcon Proceedings, 2002：49-58.

[12] Malesich M Software Architecture Requirements for DOD Automatic Test Systems [C]. Autotestcon99 ， 1999.

[13] 楊芙清,梅宏.構(gòu)件化軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2008:5-6.(Yang Fuqing, Mei Hong. Design and Implementation of Component-Based Software[M]. Beijing: Tsinghua University Press,2008:5-6.)

[14] Gabor Karsai. Software Health Management an Introduction [EB/OL]. Available for download at www.isis.vanderbilt.edu/sites/default/files/Paper_7.pdf: 3.

[15] 張合生,李杰,金玉紅.火星探測器星載軟件自主管理設(shè)計(jì)[C].中國宇航學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集, 2010： 137.

[16] Schumann J, Mbaya T, Mengshoel O. Bayesian Software Health Management for Aircraft Guidance, Navigation, and Control[C].Annual Conference of the Prognostics and Health Management Society, 2011： 1-2.

[17] Dubey A, Mahadevan N, Kereskenyi R. Reflex and Healing Architecture for Software Health Management[EB/OL].Available for download at www.isis.vanderbilt.edu/sites/default/files/Dubey_Paper.pdf： 1-3.

[18] Chidamber SR, Kemerer CF. A metrics suite for object-oriented design[J ].IEEE Trans Softw Eng 20(6):476-493,1994.

[19] Abreu F B E, Henderson-Sellers B, Piattini M, Poels G, Sahraoui H A.Quantitative Approaches in Object-oriented Software Engineering[C ].In: ECOOP ’01: proceedings of the workshops on object-oriented technology. London, UK, Springer-Verlag, 2002： 174-183.

[20] Bansiya J, Davis C G. A Hierarchical Model for Object-oriented Design Quality Assessment[J].IEEE Trans Softw Eng 28(1), 2002： 4-17.

[21] Genero M, Miranda D, Piattini M. Defining and Validating Metrics for UML Statechart Diagrams[C].In: QAOOSE ’02: 6th International ECOOP Workshop on Quantitative Approaches in Object-oriented Software Engineering, 2002： 120-136.

[22] Ming Zhao, Jianfeng Yang. A DCA-based Method for Software Prognostics and Health Management[C].Prognostics & System Health Management Conference, 2012： 2.

[23] Dubey A, et al. Model-based Software Health Management for Real-Time Systems [C].IEEE Aerospace Conference, 5747559, 2011： 6-7.

[24] Abreu R, Zoeteweij P, Gemund A J C. Spectrum-Based Multiple Fault Localization[C]. In: ASE ’09: Proceedings of the 2009 IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering, IEEE Computer Society 2009： 88-99.

[25] Dallmeier V, Lindig C, Zeller A. Lightweight Defect Localization for Java[C]. In: ECOOP 2005-Object-Oriented Programming. Volume 3586 of Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin/Heidelberg, 2005： 528-550.

[26] 周桂如.貝葉斯統(tǒng)計(jì)法在軟件故障診斷中的應(yīng)用[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2010, 9(6)：17-18.

[27] 林立, 朱小冬, 王毅剛, 閻旭坤.基于數(shù)據(jù)挖掘的軟件故障診斷研究[J].微計(jì)算機(jī)信息, 2010, 26(12-1)：156-157.(LIN Li, ZHU Xiaodong, WANG Yigang, YAN Xukun. Applications of Data Mining Techniques in Software Fault Diagnois[J]. Microcomputer Information, 2010, 26(12-1)：156-157.)

[28] 曹國榮.航天器在軌自主健康管理技術(shù)的研究和應(yīng)用[D].長沙: 國防科學(xué)與技術(shù)大學(xué), 2007：53-68.

[29] Schumann J, Srivastava A N, Mengshoel O J. Who guards the Guardians-Towards V&V of Health Management Software (short paper)[C].St.Julians,Malta :Runtime Verification Conference, 2010: 399-400.

Study on the Health Management System of the Aerospace Testing Software Based on SHMCM

XIE Weiqi CAI Yuanwen CHENG Long

The Academy of Equipment, Beijing 101416, China

Bycombiningtheproblemsoftheaerospacetestingsoftwarewithfutureneeds,thesoftwarehealthmanagement(SWHM)technologiesandsoftwarecomponenttechnologiesareintroducedtothefieldoftheaerospacetestingsoftware.BasedontheanalysisoftheSWHMdevelopmentmotivation,theconceptofSWHMisformallydefined.AndbythearchitectureleveldivisionofSWHM,asupporthealthmanagementcomponentmodel(SHMCM)isdesigned.TheframeworkoftheaerospacetestingsoftwarebasedonSHMCMispresented,whichisbasedontheanalysisofthehealthmanagementdesignprinciples,andthekeyproblemsarestudiedaswell.TheresultsofthispaperhavecertainguidesignificanceforSWHMtechniquesusedinsoftwarefield,especiallyinthefieldofaerospacetestingsoftware.

Softwarehealthmanagement(SWHM);Aerospacetestingsoftware;Softwarecomponent;Componentmodel;Softwarefaultdiagnose

2013-06-02

解維奇(1987-)，男，安徽人，博士研究生，主要研究方向?yàn)楹教鞙y試發(fā)射控制理論與技術(shù)；蔡遠(yuǎn)文(1967-)，男，四川人，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)轱w行器測試發(fā)射控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；程 龍(1982-)，男，甘肅人，博士，講師，主要研究方向?yàn)轱w行器測試發(fā)射控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

TP311.52

A

1006-3242(2013)05-0090-07