雷達軟件自動化測試環(huán)境設(shè)計與實現(xiàn)

1、雷達軟件自動化測試環(huán)境設(shè)計與實現(xiàn) 【摘 要】自動化測試可以大幅度提高軟件測試的效率和軟件測試的充分性，保證軟件的質(zhì)量和可靠性，本文首先給出雷達軟件的特點和雷達軟件測試環(huán)境技術(shù)現(xiàn)狀，通過分析現(xiàn)有雷達測試環(huán)境的缺點和不足，構(gòu)建了適用于雷達軟件自動化測試環(huán)境，通過實際應(yīng)用表明該自動化環(huán)境提高了雷達軟件測試效率和充分性，降低了測試成本。 【關(guān)鍵詞】雷達軟件;自動化;測試環(huán)境 1 引言 隨著計算機技術(shù)和軟件無線電技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)中的比重逐漸增大，完成的功能也越來越多;與此同時，雷達軟件的研制周期越來越短，導致雷達軟件測試的周期越來越短。因此，如何在雷達軟件規(guī)模不斷增大和測試周期縮短的條

2、件下，提高雷達軟件測試的充分性和自動化程度成為亟待解決的問題之一。作為雷達軟件測試支撐技術(shù)的雷達軟件仿真測試環(huán)境的研究一直為眾學者所關(guān)注，在實裝驗證環(huán)境的基礎(chǔ)上，文獻【1】【2】【3】先后提出了雷達軟件全數(shù)字仿真測試環(huán)境、半實物仿真測試環(huán)境，為提高雷達軟件測試的充分性保證雷達軟件的質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。但是，隨著雷達軟件規(guī)模不斷增大和測試周期縮短的條件下，用戶對雷達軟件質(zhì)量要求更加苛刻，這種測試環(huán)境支撐技術(shù)也成為制約雷達軟件測試效率的瓶頸，迫切需要對雷達軟件測試自動化、智能化環(huán)境技術(shù)進行研究，以應(yīng)對雷達軟件技術(shù)的飛速發(fā)展。 2 雷達軟件的特點 雷達軟件是雷達系統(tǒng)的核心和靈魂，主要完成雷達工作

3、模式和任務(wù)的實時調(diào)度，控制雷達各個分機設(shè)備協(xié)同工作，共同完成雷達對指定空域的目標搜索、目標截獲和目標跟蹤，同時完成對雷達分機進行實時監(jiān)測。因此，雷達軟件一般具有如下特點： （1）雷達軟件一般屬于實時嵌入式軟件，對于工作時序要求非常嚴格，其軟件的邏輯正確性嚴格受控于時間和空間，也就是在規(guī)定的時間、規(guī)定運行環(huán)境中正確地完成規(guī)定的任務(wù)。 （2）雷達軟件外圍接口較多，內(nèi)部邏輯復雜，涉及較多的算法模型：如濾波算法、坐標轉(zhuǎn)換處理、點點相關(guān)、航跡管理、威脅度計算等。 （3）雷達軟件的安全性和可靠性要求較高，為了保證軟件的高安全性和高可靠性，雷達軟件采取大量的冗余和容錯設(shè)計; 3 雷達軟件測試環(huán)境的研究現(xiàn)狀

4、雷達軟件測試環(huán)境的發(fā)展先后經(jīng)歷實裝測試環(huán)境，全數(shù)字仿真測試環(huán)境和半實物仿真測試環(huán)境三個階段【4】【5】。 （1）實裝測試環(huán)境：雷達軟件處于完全真實的運行環(huán)境中，直接將目標機（被測軟件）和其外圍設(shè)備建立真實的連接，形成閉環(huán)進行測試。全實物測試環(huán)境與真實系統(tǒng)有一致的映射關(guān)系，具有相同的接口，相同的i/o傳輸格式等，雷達軟件隨整個雷達系統(tǒng)一起運行，對雷達軟件接口測試、實時性測試較真實，但是可控性差，不易操作，異常的測試用例無法開展，雷達軟件測試的充分性難以保證。 （2）全數(shù)字仿真環(huán)境：對雷達軟件目標機和外圍環(huán)境進行仿真，除雷達軟件運行的目標機與真實目標機不一致外，其他的外圍接口、時序保持和真實運行系

5、統(tǒng)一致，從而達到對雷達軟件邏輯處理驗證的目的。全數(shù)字仿真環(huán)境應(yīng)用在軟件測試中的最大優(yōu)點是它的成本低、開發(fā)周期短、有效性高、測試可重復。但是它在接口、實時性、數(shù)據(jù)真實性等方面較弱，部分測試類型尤其是性能測試、安全性測試等無法有效地實施。 （3）半實物仿真環(huán)境：半實物仿真環(huán)境綜合考慮實裝環(huán)境和全數(shù)字環(huán)境的優(yōu)缺點，應(yīng)運而產(chǎn)生的一種軟件測試環(huán)境，采用真實目標機運行被測軟件，測試結(jié)果的可信度高，可以支持較多的測試類型;缺點是對邊界及特定情況不易考察，白盒測試較困難，需要大量的開發(fā)工作，研制周期較長，經(jīng)費投入大，通用性不好。 4 雷達軟件自動化測試環(huán)境 4.1 雷達軟件自動化測試環(huán)境功能 為滿足雷達軟件測

6、試自動化的需求，雷達軟件自動化測試環(huán)境rsate（radar software auto test equipment）包括被測單元（目標機和被測軟件）、被測單元外圍接口模擬轉(zhuǎn)換、測試數(shù)據(jù)記錄、測試用例自動執(zhí)行、測試用例自動生成、測試數(shù)據(jù)自動分析判斷和用戶接口功能模塊。整體系統(tǒng)的邏輯功能框架分為三層：測試應(yīng)用管理層、測試執(zhí)行層和外圍接口模擬層，參見圖1。外圍接口模擬層提供了雷達目標機外圍非標準接口與通用標準接口的一個轉(zhuǎn)接層，也是整個雷達自動測試環(huán)境搭建關(guān)鍵的一環(huán)。被測單元包含雷達軟件和運行雷達軟件的真實目標機，可以通過配置不同外部接口模塊的方式直接接入，以實現(xiàn)雷達軟件半實物環(huán)境的快速搭建。 圖

7、1 rsate功能層次圖 4.2 雷達軟件自動化測試環(huán)境設(shè)計 依據(jù)雷達軟件自動測試環(huán)境rsate功能要求，rsate系統(tǒng)除目標機及外圍接口保持與被測系統(tǒng)相同，其他設(shè)備均采用pc機，通信均采用高速以太網(wǎng)，以提高raste通用性和可靠性。raste的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2 raste的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 4.2.1 硬件構(gòu)成 雷達軟件測試環(huán)境主要由6個部分組成，分別為被測單元系統(tǒng)、外圍接口轉(zhuǎn)接模擬、測試管理計算機、測試用例自動生成計算機、測試結(jié)果自動分析判斷計算機、codetest測試設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備組成。 被測單元系統(tǒng)構(gòu)成雷達軟件的真實運行環(huán)境，確保測試執(zhí)行結(jié)果真實可信。 外圍接口模擬設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)

8、通信到專用接口、專用接口到網(wǎng)絡(luò)通信的轉(zhuǎn)換，確保通信時序和通信周期與真實設(shè)備一致。外部接口模擬設(shè)備配有與目標專用通信的各種通信卡，一般包括rs-422、rs-485、rs-232串口卡，專用高速并口卡。 codetest設(shè)備負責對雷達目標機總線數(shù)據(jù)進行實時采集，對雷達軟件測試的充分性進行評估是否達到委托方的要求，并提供測試未覆蓋的分支、語句信息。 測試用例自動生成計算機、測試管理計算機、測試結(jié)果自動分析計算機提供測試用例自動生成軟件、測試管理軟件、測試結(jié)果分析軟件等應(yīng)用軟件的運行環(huán)境。 4.2.2 軟件設(shè)計 雷達軟件自動化測試環(huán)境的軟件由以下幾部分組成，分別測試管理軟件、測試用例自動生成軟件、測

9、試用例自動執(zhí)行軟件、測試數(shù)據(jù)錄取軟件、測試數(shù)據(jù)自動分析軟件、測試數(shù)據(jù)自動判定軟件以及外部接口轉(zhuǎn)接模塊軟件，上述軟件均采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口要求設(shè)計，以便于不同型號雷達軟件測試環(huán)境搭建時復用。 （1）測試管理軟件：用于軟件測試需求的自動生成和管理，形成測試用例與測試需求的追溯關(guān)系，確保測試用例對軟件需求的覆蓋。在軟件需求變更時，提醒測試人員及時完成測試用例的變更。 （2）測試用例自動生成軟件：用于軟件測試用例的開發(fā)，按照雷達軟件外部接口的協(xié)議自動生成測試數(shù)據(jù)，以保證測試結(jié)果的唯一性，確保不同的測試人員在執(zhí)行該測試用例時均能得到相同的結(jié)果。 （3）測試用例自動執(zhí)行軟件：用于測試用例的自動執(zhí)行，控制雷達

10、軟件的運行周期，按照雷達軟件的運行時序準確地將測試用例中的雷達各個分機數(shù)據(jù)注入到被測單元中。并實時顯示測試用例的執(zhí)行進度和被測試單元的回送信息。 （4）數(shù)據(jù)記錄軟件：用于記錄被測單元的所有輸入輸出信息，并進行存儲，存儲的文件名與測試用例文件名一一對應(yīng)。以便于后期的數(shù)據(jù)分析和判定。該軟件運行于后臺，隨測試用例自動執(zhí)行軟件一起運行。 （5）數(shù)據(jù)分析軟件：用于對記錄數(shù)據(jù)進行分析和解碼，按照雷達軟件接口協(xié)議解碼成各雷達分機的接口信息。 （6）數(shù)據(jù)判定軟件：用于測試用例執(zhí)行結(jié)果的判定，對測試數(shù)據(jù)的分析結(jié)果進行的顯示和執(zhí)行結(jié)果的預先判定，對于不通過的測試用例提示進行人工判讀和故障定位。 （7）測試報告自動

11、生成：主要完成測試用例的生成情況、執(zhí)行情況、通過情況進行分析，然后生成相關(guān)的測試報告并進行顯示。 5雷達軟件自動化測試環(huán)境使用分析 5.1 雷達軟件自動化測試環(huán)境使用流程 使用雷達自動化測試環(huán)境raste進行測試時，測試需求分析、測試用例自動生成、測試用例自動執(zhí)行、測試數(shù)據(jù)自動采集、測試數(shù)據(jù)分析、測試結(jié)果判定等測試活動即可以分時進行、流水作業(yè)，也可以同時進行、共同作業(yè)。 5.2 雷達自動化測試環(huán)境使用結(jié)果分析 從可控性、可觀測性、可操作性【6】、自動化程度和測試覆蓋程度等方面對雷達自動化測試環(huán)境進行分析評價，并與實際裝備環(huán)境、全數(shù)字仿真環(huán)境和半實物測試環(huán)境進行對比。發(fā)現(xiàn)在自動化測試環(huán)境上進行測

12、試，可以大幅度提高雷達軟件的測試效率，與實際裝備環(huán)境相比可以提高50%，測試充分性方面語句覆蓋率的53.3%提高到85.4%，分支覆蓋率由49.3%提高到82.5%。具體情況見表1。 表1 雷達軟件自動化測試環(huán)境使用結(jié)果分析對比 環(huán)境名稱 評價指標 實裝測試環(huán)境 全數(shù)字測試環(huán)境 半實物測試環(huán)境 自動化測試環(huán)境 可控性 較差 較好 較差 較好 可觀察性 較好 較好 較好 較好 可操作性 較好 較好 較好 較好 自動化程度 較低 一般 一般 較高 異常測試 不支持 支持 支持 支持 測試真實程度 測試環(huán)境真實 與真實環(huán)境差距較大 測試環(huán)境真實 測試環(huán)境真實 語句覆蓋率 53.3% 82.5% 66

13、.7% 85.4% 分支覆蓋率 49.3% 80.7% 63.2% 82.5% 用例執(zhí)行率 67% 80% 85% 100% 單個用例執(zhí)行平均用時 20分鐘 1分鐘 2分鐘 30秒鐘 總用時 14人日 7人日 9人日 4人日 6 結(jié)論 本文介紹了雷達軟件的特點和雷達軟件測試環(huán)境的技術(shù)現(xiàn)狀，充分考慮了現(xiàn)行雷達軟件測試環(huán)境的優(yōu)缺點，提出雷達軟件自動化測試環(huán)境應(yīng)具備三個層次的功能結(jié)構(gòu)，并將雷達目標機直接嵌入到雷達自動化體系結(jié)構(gòu)中，開發(fā)了一系列通用的測試自動化軟件，經(jīng)過與實裝環(huán)境、半實物測試環(huán)境的使用對比，表明雷達自動化測試環(huán)境能夠提高雷達軟件測試的充分性和測試效率。 參考文獻： 1林潔，吳慈伶等.雷達軟件測試環(huán)境仿真平臺技術(shù)研究與實踐j.現(xiàn)代雷達，2010（6）. 2李昊，田峰敏.雷達軟件的安全性測試研究j.信息化研究，2013（6）. 3云雷