嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法

趙 露

（安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蚌埠233000）

0 引言

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使得嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越大，嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性問(wèn)題逐漸受到各個(gè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注［1］。在實(shí)際應(yīng)用中，由于嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)受到傳輸路徑限制的原因，測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中很容易出現(xiàn)格式錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)包缺失或不一致等一系列問(wèn)題［2］，通過(guò)穩(wěn)定性檢測(cè)可以減少測(cè)試數(shù)據(jù)的損失，從而降低數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象發(fā)生。嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法是一種保護(hù)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的信息采集與分析方法，必須確保實(shí)時(shí)性和正確性，這樣才能準(zhǔn)確地管理嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)以及傳輸海量測(cè)試數(shù)據(jù)，降低不穩(wěn)定性帶來(lái)的損失［3］。

由于嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)的行為大多數(shù)都會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)流量的變化而變化，很多文獻(xiàn)都是通過(guò)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化，來(lái)檢測(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性?；谙伻核惴ǖ臄?shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法是通過(guò)計(jì)算每一條傳輸路徑上測(cè)試數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的測(cè)試值，根據(jù)測(cè)試值確定測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性［4］。該檢測(cè)方法具有較高的檢測(cè)效率，但是在數(shù)據(jù)誤報(bào)率方面存在一些缺陷。本文提出一種測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法，通過(guò)數(shù)據(jù)的提取、數(shù)據(jù)傳輸方程的組建以及檢測(cè)模型設(shè)計(jì)，來(lái)提高測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸檢測(cè)方法的檢測(cè)能力。

1 嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法設(shè)計(jì)

1.1 提取嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)

提取測(cè)試數(shù)據(jù)是檢測(cè)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，可以降低誤報(bào)個(gè)數(shù)。提取數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，首先建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)模型，數(shù)據(jù)提取過(guò)程如下。

選取嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢到的最大信任值，可以得到查詢時(shí)間間隔較長(zhǎng)的測(cè)試數(shù)據(jù)信任值，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性影響較?。?］，可以利用式（1）表示嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢的時(shí)間衰減函數(shù)：

式中，f(k-1)表示測(cè)試數(shù)據(jù)在k-1 時(shí)刻的衰減函數(shù)，那么在k-1時(shí)刻嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中，集成的嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)狀態(tài)方程可以表示為：

其中，A表示嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)強(qiáng)度，r表示嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，e-jkr表示測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定時(shí)的波長(zhǎng)，Rin表示測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)頻率，ain表示嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)指向性傳遞權(quán)重，e-jφin表示查詢操作的執(zhí)行代價(jià)。

按照測(cè)試數(shù)據(jù)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的反饋權(quán)系數(shù)［6］，建立集成的嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型：

式中，αk表示測(cè)試數(shù)據(jù)的規(guī)模，pk(y|μk，Σk)表示測(cè)試數(shù)據(jù)在k時(shí)刻的傳輸狀態(tài)先驗(yàn)分布情況，Σk表示嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的非線性恢復(fù)力，μk表示測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠詈瘮?shù)。

令{x1，x2，…，xn} 代表嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中集成的嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)間序列，m表示測(cè)試數(shù)據(jù)的嵌入維數(shù)，τ表示測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時(shí)間間隔，pk表示嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的后驗(yàn)概率估計(jì)函數(shù)，因此可以得到嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中集成的測(cè)試數(shù)據(jù)的構(gòu)成形式：

基于以上分析，可以得到嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)提取公式為［7］：

式中，Yq×U表示測(cè)試數(shù)據(jù)集成的傳輸維度矩陣，Wu×u表示測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的均衡概率，表示測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的隸屬度臨界值。嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)特征提取公式為：

式中，yl表示測(cè)試數(shù)據(jù)的數(shù)量，φl(shuí)表示測(cè)試數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)量的比例。

通過(guò)選取測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢到的最大信任值，得到了測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢的時(shí)間衰減函數(shù)，利用嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)狀態(tài)方程，建立了嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，利用嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)提取公式，完成嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的提取。

1.2 組建嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸方程

測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸方程的計(jì)算，可以確保傳輸?shù)姆€(wěn)定性，從而降低誤報(bào)個(gè)數(shù)。在嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的實(shí)際檢測(cè)中，測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸涉及緩存能量的產(chǎn)生、傳輸和接收等［8］。

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程可知，測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸路徑會(huì)受到外界干擾，主要是環(huán)境和溫度的變化對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，針?duì)嵌入式軟件的多導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，建立了測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)示意圖，如圖1所示。

在圖1中，V(0)和I(0)可以作為穩(wěn)定性檢測(cè)傳感器采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)，而V(l)和I(l)作為終端接收的測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸方程是解決測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性問(wèn)題的基礎(chǔ)［9］，嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸方程為：

圖1 測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)示意圖

式中，V(z，t)和I(z，t)表示t時(shí)刻嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)在z方向的電壓和電流分布，VF(z，t)和IF(z，t)表示t時(shí)刻測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾妷涸春碗娏髟础?/p>

由于檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性，在組建嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸方程的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)模型，來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性檢測(cè)。

1.3 檢測(cè)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性

在組建嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸方程的基礎(chǔ)上，采用聚類方法建立了數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)模型，來(lái)檢測(cè)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定性，降低誤報(bào)個(gè)數(shù)。

采用數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)模型實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的過(guò)程如下：

首先確定嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)聚類數(shù)，K、C表示測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)樣本集合，C={C1，…，Cι，…，}，Cι表示測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中的一類測(cè)試數(shù)據(jù)，采用ui來(lái)描述相同測(cè)試數(shù)據(jù)樣本中心點(diǎn)的推測(cè)［10］，選取ωˉ個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的聚類中心點(diǎn)，計(jì)算出測(cè)試數(shù)據(jù)樣本與聚類中心點(diǎn)之間的距離，然后選擇距離最長(zhǎng)的中心作為測(cè)試數(shù)據(jù)樣本φιξ的所屬類別，最后重新計(jì)算測(cè)試數(shù)據(jù)的聚類中心，重復(fù)上述過(guò)程，直到聚類中心值不變?yōu)橹梗?1］。具體步驟為：

先在嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)選取ωˉ個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)聚類中心點(diǎn)，計(jì)算每一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)樣本所屬類別：

對(duì)于嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中的不同類別，計(jì)算出該類別的測(cè)試數(shù)據(jù)聚類中心：

重復(fù)上述過(guò)程，直到測(cè)試數(shù)據(jù)的聚類中心不變，然后確定嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)的類別數(shù)，定義嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)的每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)［12］，每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都具有pn個(gè)特征，dιξ表示測(cè)試數(shù)據(jù)觀測(cè)點(diǎn)ι到ξ的距離，可以得到：

式中，φι′ξ表示測(cè)試數(shù)據(jù)觀測(cè)點(diǎn)向量，令Cr表示r類的測(cè)試數(shù)據(jù)觀測(cè)點(diǎn)，nr=|Cr|表示Cr類測(cè)試數(shù)據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，利用式（11）來(lái)定義r類測(cè)試數(shù)據(jù)集中任意兩個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的距離和為：

式（12）定義了嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中測(cè)試數(shù)據(jù)類別的平方和均值：

其中，Dr表示測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的距離和，Wk表示測(cè)試數(shù)據(jù)類別的平方和均值。

綜上所述，通過(guò)選取測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢到的最大信任值，得到了測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢的時(shí)間衰減函數(shù)，利用嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)狀態(tài)方程，建立了嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，基于嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)提取公式，完成嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的提?。桓鶕?jù)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，建立了測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在組建嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸方程的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的檢測(cè)。

2 仿真對(duì)比分析

2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)環(huán)境和參數(shù)的設(shè)置情況如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)作為自變量，利用基于蟻群算法的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

Step1：準(zhǔn)備仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，安裝并運(yùn)行simulation仿真軟件；

Step2：試運(yùn)行仿真程序，確保實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，將兩種檢測(cè)方法載入到仿真軟件中；

Step3：在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，進(jìn)行不同檢測(cè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)；

Step4：在未執(zhí)行任何檢測(cè)方法的情況下，記錄嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；

Step5：分別執(zhí)行兩種檢測(cè)方法，記錄嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，得到嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)對(duì)比曲線，如圖2所示。

圖2 嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)對(duì)比曲線

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，在嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)相同的情況下，兩種檢測(cè)方法存在很大差別，基于蟻群算法的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)不超過(guò)200 個(gè)時(shí)，誤報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)不超過(guò)20個(gè)，檢測(cè)能力可以達(dá)到90%，但是當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)越來(lái)越多時(shí)，誤報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)也在增加，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢測(cè)能力較差；而本文提出的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)不超過(guò)500 個(gè)時(shí)，誤報(bào)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)都低于20個(gè)，具有良好的檢測(cè)能力。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法，通過(guò)選取測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢到的最大信任值，得到了測(cè)試數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻查詢的時(shí)間衰減函數(shù)，利用嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)狀態(tài)方程，建立了測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，基于嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)提取公式，完成測(cè)試數(shù)據(jù)的提??；根據(jù)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，建立了測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)；在組建嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸方程的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，提出的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)方法具有較高的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性檢測(cè)能力。