某型靈巧彈藥軟件系統(tǒng)測試的研究*

張瑜潔,滕 飛,謝菁珠

(西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所,西安 710065)

0 引言

某型靈巧彈藥能夠?qū)顒友b甲目標(biāo)實(shí)施遠(yuǎn)程精確打擊,具有常規(guī)炮彈間瞄射擊的優(yōu)點(diǎn),并能在目標(biāo)區(qū)上空自動探測、識別并發(fā)射爆炸成型彈丸,攻擊目標(biāo)相對薄弱的頂裝甲,實(shí)現(xiàn)“打了不用管”,是一種高效費(fèi)比的智能彈藥[1]。

某型靈巧彈藥軟件基于嵌入式平臺開發(fā),其性能對于作戰(zhàn)效能的影響至關(guān)重要。為避免其可能出現(xiàn)的失效而導(dǎo)致災(zāi)難性后果,要求對嵌入式系統(tǒng)及軟件進(jìn)行嚴(yán)格的測試和驗(yàn)證[2]。

實(shí)時嵌入式軟件在時間和空間上的約束比較嚴(yán)格,被測軟件一般具有實(shí)時性、并發(fā)性等特點(diǎn)[3]。軟件測試包括單元測試、配置項(xiàng)測試和系統(tǒng)測試,其中,系統(tǒng)測試是最重要的測試,因?yàn)槠渌麥y試均不能測試出實(shí)時軟件中潛藏的時序錯誤和軟件、硬件接口錯誤[4]。

1 軟件測試需求分析

某型靈巧彈藥軟件由3個CSCI組成,包括信號處理器、驅(qū)動單元、激光雷達(dá)3個配置項(xiàng)。系統(tǒng)測試在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行采用I/O接口模擬真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境。

信號處理器接收激光、毫米波、紅外的敏感信息,完成目標(biāo)識別及攻擊定位;按要求輸出控制信號;驅(qū)動單元對各種控制信號進(jìn)行功率放大,形成點(diǎn)火指令,并完成輔助時序控制和電源掉電自毀;激光雷達(dá)為信號處理器提供距離信息。靈巧彈藥系統(tǒng)如圖1所示。

通過分析被測系統(tǒng)輸入和輸出信號,解析真實(shí)環(huán)境下,激光、毫米波、紅外掃描目標(biāo)數(shù)據(jù)特征,結(jié)合信號特性,確定被測系統(tǒng)正常識別目標(biāo)的外部激勵信號,以及相應(yīng)待測試的輸出信號。

測試內(nèi)容如下:

a)信號處理器和驅(qū)動單元之間的交聯(lián)信號,通過數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn);

b)模擬目標(biāo)輸入:輸入包括激光、雷達(dá)掃描目標(biāo)的特性目標(biāo);

c)時序:驅(qū)動單元提供時序輸入,信號處理器按照時序工作;

d)目標(biāo)識別算法數(shù)學(xué)模型:靈巧彈藥系統(tǒng)核心接收毫米波的探測信號、紅外的物體識別信息和激光雷達(dá)的一維距離信息,實(shí)時完成數(shù)據(jù)融合,進(jìn)行目標(biāo)識別和定位,并完成起爆信號輸出。

2 測試系統(tǒng)構(gòu)成

測試系統(tǒng)是一種半實(shí)物仿真測試系統(tǒng),由信號處理器、驅(qū)動單元、激光雷達(dá)、電源、數(shù)據(jù)回放模擬設(shè)備等組成,構(gòu)成原理圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)測試設(shè)計(jì)

3.1 半實(shí)物仿真測試

系統(tǒng)測試時,靈巧彈藥作戰(zhàn)流程為基本操作指導(dǎo),通過數(shù)據(jù)仿真軟件進(jìn)行測試用例的輸入,向各配置項(xiàng)發(fā)送命令,各單體在接收命令后實(shí)施操作,并實(shí)時反饋信息。

3.2 測試用例設(shè)計(jì)

測試用例是為了某個特殊目標(biāo)而編制的一組測試輸入、執(zhí)行條件以及預(yù)期結(jié)果,以便測試某個程序路徑或核實(shí)是否滿足某個特定需求[5]。采用一個有效的測試用例設(shè)計(jì)流程以及一些基于黑盒測試的用例設(shè)計(jì)方法,提高測試效率,降低軟件測試缺陷遺漏率[5]。

針對目標(biāo)識別算法數(shù)學(xué)模型,目標(biāo)識別過程如圖3所示。

通過分析實(shí)際目標(biāo)的特性,使用邊界值分析方法、等價類劃分方法進(jìn)行測試用例輸入設(shè)計(jì),采用Matlab目標(biāo)特性解算系統(tǒng),生成測試用例實(shí)例。

a)目標(biāo)特性:①目標(biāo)形狀特性:目標(biāo)寬度,目標(biāo)高度;②目標(biāo)反射特性:毫米波幅度峰值,毫米波持續(xù)時間;③目標(biāo)輻射特性:紅外幅度峰值,紅外持續(xù)時間。

b)識別方法:①兩兩識別方式;②極端加嚴(yán)方式:單激光識別、單毫米波識別。

c)打擊決策:①子彈轉(zhuǎn)速;②子彈當(dāng)前高度。

在測試中,直接復(fù)用成熟測試用例付出的代價要遠(yuǎn)小于重新開發(fā)測試用例[6]。對于多模態(tài)的靈巧彈藥武器系統(tǒng),從目標(biāo)特性、打擊方法提取相同或相近的功能點(diǎn),設(shè)計(jì)測試用例,并構(gòu)建系統(tǒng)軟件測試用例庫。這樣不同型號的靈巧彈藥軟件可直接復(fù)用具體的測試用例,有效提高軟件測試工作效率。

4 測試結(jié)果

測試人員向被測系統(tǒng)提供輸入目標(biāo)激勵信號,通過數(shù)據(jù)回放仿真系統(tǒng)采集、分析相應(yīng)的激光、毫米波、紅外信息曲線、起爆信號,對系統(tǒng)的工作時序進(jìn)行比對,完成對該系統(tǒng)的軟件測試。

實(shí)驗(yàn)界面如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)界面分為5個顯示分區(qū):

電源狀態(tài)區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面左上部,顯示電源的工作狀態(tài);

參數(shù)設(shè)置區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面左部,顯示檢測閾值、檢測脈寬、輸入輸出點(diǎn)數(shù)等信息;

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面右部,顯示本次半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)的毫米波激光紅外掃描信息、起爆信息等;

實(shí)驗(yàn)實(shí)時區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面上部,顯示本次半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)狀態(tài);

引爆時刻區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面下部,框內(nèi)顯示信號的次數(shù)與時刻信息。

5 結(jié)束語

文中介紹了某型靈巧彈藥軟件的系統(tǒng)測試方案。該方案采用半實(shí)物仿真測試,通過提取目標(biāo)特性,設(shè)計(jì)了一種基于黑盒的測試用例注入方法。測試結(jié)果表明該方案能有效模擬真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境,顯著提高軟件測試效率,為搭建多模態(tài)靈巧彈藥通用測試用例庫提供設(shè)計(jì)依據(jù)。