某型靈巧彈藥軟件系統測試的研究*

張瑜潔,滕 飛,謝菁珠

(西安現代控制技術研究所,西安 710065)

0 引言

某型靈巧彈藥能夠對活動裝甲目標實施遠程精確打擊,具有常規炮彈間瞄射擊的優點,并能在目標區上空自動探測、識別并發射爆炸成型彈丸,攻擊目標相對薄弱的頂裝甲,實現“打了不用管”,是一種高效費比的智能彈藥[1]。

某型靈巧彈藥軟件基于嵌入式平臺開發,其性能對于作戰效能的影響至關重要。為避免其可能出現的失效而導致災難性后果,要求對嵌入式系統及軟件進行嚴格的測試和驗證[2]。

實時嵌入式軟件在時間和空間上的約束比較嚴格,被測軟件一般具有實時性、并發性等特點[3]。軟件測試包括單元測試、配置項測試和系統測試,其中,系統測試是最重要的測試,因為其他測試均不能測試出實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、驅動單元、激光雷達3個配置項。系統測試在目標機上運行采用I/O接口模擬真實的運行環境。

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

通過分析被測系統輸入和輸出信號,解析真實環境下,激光、毫米波、紅外掃描目標數據特征,結合信號特性,確定被測系統正常識別目標的外部激勵信號,以及相應待測試的輸出信號。

測試內容如下:

a)信號處理器和驅動單元之間的交聯信號,通過數據總線實現;

b)模擬目標輸入:輸入包括激光、雷達掃描目標的特性目標;

c)時序:驅動單元提供時序輸入,信號處理器按照時序工作;

d)目標識別算法數學模型:靈巧彈藥系統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的一維距離信息,實時完成數據融合,進行目標識別和定位,并完成起爆信號輸出。

2 測試系統構成

測試系統是一種半實物仿真測試系統,由信號處理器、驅動單元、激光雷達、電源、數據回放模擬設備等組成,構成原理圖如圖2所示。

3 系統測試設計

3.1 半實物仿真測試

系統測試時,靈巧彈藥作戰流程為基本操作指導,通過數據仿真軟件進行測試用例的輸入,向各配置項發送命令,各單體在接收命令后實施操作,并實時反饋信息。

3.2 測試用例設計

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

針對目標識別算法數學模型,目標識別過程如圖3所示。

通過分析實際目標的特性,使用邊界值分析方法、等價類劃分方法進行測試用例輸入設計,采用Matlab目標特性解算系統,生成測試用例實例。

a)目標特性:①目標形狀特性:目標寬度,目標高度;②目標反射特性:毫米波幅度峰值,毫米波持續時間;③目標輻射特性:紅外幅度峰值,紅外持續時間。

b)識別方法:①兩兩識別方式;②極端加嚴方式:單激光識別、單毫米波識別。

c)打擊決策:①子彈轉速;②子彈當前高度。

在測試中,直接復用成熟測試用例付出的代價要遠小于重新開發測試用例[6]。對于多模態的靈巧彈藥武器系統,從目標特性、打擊方法提取相同或相近的功能點,設計測試用例,并構建系統軟件測試用例庫。這樣不同型號的靈巧彈藥軟件可直接復用具體的測試用例,有效提高軟件測試工作效率。

4 測試結果

測試人員向被測系統提供輸入目標激勵信號,通過數據回放仿真系統采集、分析相應的激光、毫米波、紅外信息曲線、起爆信號,對系統的工作時序進行比對,完成對該系統的軟件測試。

實驗界面如圖4所示。

實驗界面分為5個顯示分區:

電源狀態區:位于實驗界面左上部,顯示電源的工作狀態;

參數設置區:位于實驗界面左部,顯示檢測閾值、檢測脈寬、輸入輸出點數等信息;

實驗數據區:位于實驗界面右部,顯示本次半實物仿真實驗的毫米波激光紅外掃描信息、起爆信息等;

實驗實時區:位于實驗界面上部,顯示本次半實物仿真實驗狀態;

引爆時刻區:位于實驗界面下部,框內顯示信號的次數與時刻信息。

5 結束語

文中介紹了某型靈巧彈藥軟件的系統測試方案。該方案采用半實物仿真測試,通過提取目標特性,設計了一種基于黑盒的測試用例注入方法。測試結果表明該方案能有效模擬真實試驗環境,顯著提高軟件測試效率,為搭建多模態靈巧彈藥通用測試用例庫提供設計依據。