王 宇 陳 濤

(91413部隊 秦皇島 066000)

基于系統(tǒng)功能的雷達(dá)探測能力軟件測試方法*

王 宇 陳 濤

(91413部隊 秦皇島 066000)

用軟件測試角度,從雷達(dá)系統(tǒng)專業(yè)背景考慮,對雷達(dá)系統(tǒng)軟件探測能力指標(biāo)進(jìn)行考核驗證,測試用例設(shè)計基于雷達(dá)系統(tǒng)功能和作戰(zhàn)使用,以期通過軟件測試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷,體現(xiàn)裝備軟件測試的專業(yè)背景?；谙到y(tǒng)功能的軟件測試方法,將裝備軟件測試與裝備專業(yè)理論結(jié)合起來,符合信息化裝備發(fā)展的要求,符合裝備軟件測試按專業(yè)領(lǐng)域劃分的要求,有利于保證測試的充分性和有效性,提升裝備軟件測試對裝備軟件質(zhì)量的保障。

探測能力; 軟件測試; 雷達(dá); 武器裝備

Class Number TP391

1 引言

雷達(dá)探測能力是雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的能力,通常指雷達(dá)系統(tǒng)最大探測距離和最小作用距離。探測能力是雷達(dá)系統(tǒng)的重要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)之一,以往對雷達(dá)探測能力的驗證多在外場試驗中進(jìn)行,很少從軟件測試的角度去考核驗證?，F(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)采取軟硬結(jié)合的開發(fā)方式,系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)都在軟硬結(jié)合模塊中,系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)與軟件關(guān)系十分密切。裝備軟件測評是從不同角度,用不同方法,對系統(tǒng)指標(biāo)要求進(jìn)行考核驗證,與外場試驗存在一定交叉很正常、也是必要的[1～2]。

面對軟件高度集成的現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng),本文提出基于系統(tǒng)功能的軟件測試方法,用軟件測試角度,從雷達(dá)系統(tǒng)專業(yè)背景考慮,研究雷達(dá)系統(tǒng)軟件探測能力指標(biāo)測試,以期通過軟件測試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷而不僅僅是軟件缺陷。

2 測試對象分析

以某雷達(dá)軟件系統(tǒng)作為測試對象開展測試方法研究。該雷達(dá)系統(tǒng)是一種新體制對空、對海警戒雷達(dá),系統(tǒng)主要功能是完成不同探測模式下的目標(biāo)探測、搜索、跟蹤;工作方式分對海搜索和對空搜索兩種方式。

1) 對海搜索工作方式

對海目標(biāo)系統(tǒng)功能:對海上目標(biāo)的警戒監(jiān)視;15個工作頻點(diǎn);點(diǎn)跡通道為短脈沖;跟蹤方式為粗跟蹤。

對海探測信息數(shù)據(jù)處理任務(wù):對雷達(dá)前端探測的海上目標(biāo)回波信號,形成目標(biāo)探測點(diǎn)跡,并對點(diǎn)跡進(jìn)行跟蹤濾波處理,生成目標(biāo)航跡,在雷達(dá)顯示界面顯示。

2) 對空搜索工作方式

對空目標(biāo)系統(tǒng)功能:對空中目標(biāo)搜索、監(jiān)視和跟蹤;15個工作頻點(diǎn);點(diǎn)跡通道為長脈沖、短脈沖,短脈沖用于對近區(qū)空中目標(biāo)搜索,長脈沖用于遠(yuǎn)區(qū)空中目標(biāo)搜索;跟蹤方式為粗跟蹤和精跟蹤。

對空探測信息數(shù)據(jù)處理任務(wù):對雷達(dá)前端的探測空中目標(biāo)回波信號,形成目標(biāo)探測點(diǎn)跡,并對點(diǎn)跡進(jìn)行跟蹤濾波處理,生成目標(biāo)航跡,在雷達(dá)顯示界面顯示。

根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)功能分類,測試項目為雷達(dá)軟件系統(tǒng)探測能力指標(biāo)測試,測試內(nèi)容包括對海探測能力和對空探測性能。具體如下:

對海探測能力:對海最大探測距離,對海最小作用距離。

對空探測能力:對空最大探測距離,對空最小作用距離。

3 測試環(huán)境建立

測試環(huán)境由雷達(dá)實裝系統(tǒng)、模擬測試系統(tǒng)和真實?？漳繕?biāo)構(gòu)成。利用飛機(jī)和海上艦船為雷達(dá)軟件提供真實目標(biāo)數(shù)據(jù),利用模擬測試系統(tǒng)產(chǎn)生模擬目標(biāo)回波和目標(biāo)點(diǎn)跡、航跡數(shù)據(jù)。測試時,綜合利用真實目標(biāo)和模擬目標(biāo)。模擬測試系統(tǒng)1負(fù)責(zé)按設(shè)定的模擬目標(biāo)參數(shù)產(chǎn)生回波數(shù)據(jù),驅(qū)動全系統(tǒng)軟件運(yùn)行,模擬測試系統(tǒng)2根據(jù)測試需要產(chǎn)生目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù),通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給雷達(dá)系統(tǒng)軟件。測試環(huán)境總體部署如圖1所示。

圖1 測試環(huán)境示意圖

4 測試方法說明

基于系統(tǒng)功能的軟件測試方法,采用功能分解法,按照雷達(dá)系統(tǒng)功能和作戰(zhàn)使用,制定測試項目和內(nèi)容。采用等價類劃分法和邊界值分析法,設(shè)計測試用例。以真實?？漳繕?biāo)數(shù)據(jù)為首選驅(qū)動雷達(dá)系統(tǒng)軟件運(yùn)行,在真實目標(biāo)數(shù)據(jù)難以滿足測試要求的情況下,采用模擬目標(biāo)數(shù)據(jù),對軟件進(jìn)行綜合測試[3～7]。

4.1 對海探測能力指標(biāo)測試方法

模擬系統(tǒng)根據(jù)測試需要產(chǎn)生目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù),模擬目標(biāo)在信號處理分系統(tǒng)前端注入,驅(qū)動雷達(dá)系統(tǒng)軟件運(yùn)行。

設(shè)定雷達(dá)工作狀態(tài):

工作方式:對海搜索,工作頻點(diǎn):F0/F7/F14,點(diǎn)跡通道:短脈沖,跟蹤方式:粗跟蹤,數(shù)據(jù)率:對海搜索模式;

設(shè)定模擬目標(biāo)屬性:

1) 模擬目標(biāo)符合點(diǎn)跡合法性選取標(biāo)準(zhǔn)(按雷達(dá)探測信息處理要求:對海點(diǎn)跡距離必須在AA公里至C公里之間);

2) 模擬目標(biāo)能量按系統(tǒng)信號處理算法要求的航跡建批準(zhǔn)則設(shè)定小、適中、大三個方面。

1) 對海最大探測距離

設(shè)定目標(biāo)航路:

(1)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)大于AA公里處起始至雷達(dá)穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)結(jié)束,勻速直線向站航行;

(2)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)C公里處起始至目標(biāo)完全消失結(jié)束,勻速直線背站航行;

記錄發(fā)現(xiàn)模擬目標(biāo)點(diǎn)跡到建批、穩(wěn)定跟蹤的目標(biāo)數(shù)據(jù);記錄目標(biāo)消失距離值。

數(shù)據(jù)處理方法:

(1)概率統(tǒng)計法,對數(shù)據(jù)進(jìn)行分段統(tǒng)計,計算在滿足檢測概率和虛警概率條件下的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離。

(2)記錄每次測試時目標(biāo)消失距離值,取最小值。

判定準(zhǔn)則:

(1)在一定的檢測概率和虛警概率條件下,目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離≥最大探測距離指標(biāo)值。

(2)目標(biāo)消失距離最小值≥最大探測距離指標(biāo)值。

2) 對海最小作用距離

設(shè)定目標(biāo)航路:

(1)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)AA公里處起始至距目標(biāo)完全消失結(jié)束,勻速直線向站航行;

(2)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)小于C公里處起始至發(fā)現(xiàn)目標(biāo),勻速直線背站航行;

記錄雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和目標(biāo)消失的距離值。

數(shù)據(jù)處理方法:記錄每次測試時目標(biāo)發(fā)現(xiàn)和丟失距離,取最大值。

判定準(zhǔn)則:目標(biāo)發(fā)現(xiàn)/目標(biāo)消失距離值最大值≤最小作用距離指標(biāo)值。

4.2 對空探測能力指標(biāo)測試方法

模擬系統(tǒng)根據(jù)測試需要產(chǎn)生目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù),模擬目標(biāo)在信號處理分系統(tǒng)前端注入,驅(qū)動雷達(dá)系統(tǒng)軟件運(yùn)行。

設(shè)定雷達(dá)工作狀態(tài):

1) 工作方式:對空搜索,工作頻點(diǎn):F0/F7/F14,點(diǎn)跡通道:長脈沖,跟蹤方式:粗跟蹤,數(shù)據(jù)率:對空搜索模式;

2) 工作方式:對空搜索,工作頻點(diǎn):F0/F7/F14,點(diǎn)跡通道:短脈沖,跟蹤方式:精跟蹤,數(shù)據(jù)率:對空搜索模式;

設(shè)定模擬目標(biāo)屬性:

1) 模擬目標(biāo)符合點(diǎn)跡合法性選取標(biāo)準(zhǔn)(對空長脈沖點(diǎn)跡距離在AA公里至BBB公里之間,對空短脈沖點(diǎn)跡距離在AA公里至C公里之間)。

2) 模擬目標(biāo)能量按系統(tǒng)信號處理算法要求的航跡建批準(zhǔn)則設(shè)定小、適中、大三個方面。

3) 模擬目標(biāo)高度設(shè)定高、中、低三個層次。

1) 對空最大探測距離

設(shè)定目標(biāo)航路:

(1)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)大于BBB公里處起始至距雷達(dá)穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)結(jié)束,勻速直線向站飛行。

(2)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)小于AA公里處起始至目標(biāo)完全消失結(jié)束,勻速直線背站飛行。

記錄發(fā)現(xiàn)模擬目標(biāo)點(diǎn)跡到建批、穩(wěn)定跟蹤的目標(biāo)數(shù)據(jù),記錄目標(biāo)丟失數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理方法:

(1)概率統(tǒng)計法,對數(shù)據(jù)進(jìn)行分段統(tǒng)計,計算在滿足檢測概率和虛警概率條件下的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離。

(2)記錄每次測試時目標(biāo)消失距離值,取最小值。

判定準(zhǔn)則:

(1)在一定的檢測概率和虛警概率條件下,目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離≥最大探測距離指標(biāo)值。

(2)目標(biāo)消失距離最小值≥最大探測距離指標(biāo)值。

2) 對空最小作用距離

設(shè)定目標(biāo)航路:

(1)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)AA公里處起始至目標(biāo)完全消失結(jié)束,勻速直線向站飛行。

(2)模擬目標(biāo)從距離雷達(dá)小于C公里處起始至雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo),勻速直線背站飛行。

記錄雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和目標(biāo)消失的距離值。

數(shù)據(jù)處理方法:記錄每次測試時目標(biāo)發(fā)現(xiàn)和丟失距離,取最大值。

判定準(zhǔn)則:目標(biāo)發(fā)現(xiàn)/目標(biāo)消失距離最大值≦最小作用距離指標(biāo)值。

對每類航路執(zhí)行五次測試,要求每次測試的結(jié)果均滿足指標(biāo)要求[8～10]。

5 結(jié)語

裝備軟件測試要體現(xiàn)出裝備專業(yè)背景,以往雷達(dá)系統(tǒng)軟件測評常用方式是基于軟件功能,對軟件的全部功能和工作流程進(jìn)行測試,通過軟件測試發(fā)現(xiàn)軟件缺陷,裝備軟件測試與裝備系統(tǒng)功能和作戰(zhàn)使用脫離,難以保證測試的充分性和有效性。基于系統(tǒng)功能的軟件測試方法,測試用例設(shè)計基于雷達(dá)的系統(tǒng)功能和作戰(zhàn)使用,通過軟件測試以期發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷,符合裝備信息化發(fā)展的要求,符合裝備軟件測試按專業(yè)領(lǐng)域劃分的要求,有利于提升裝備軟件測試對裝備軟件質(zhì)量的保障,進(jìn)一步增強(qiáng)對裝備質(zhì)量的保障。

[1] 郭久武,陳策,等.裝備軟件定型測評的幾個誤區(qū)[J].軍用軟件測評實驗室,2011(3):1-3.

[2] 丁鷺飛,耿富錄.雷達(dá)原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002:5-7.

[3] Ian Sommerville.軟件工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:304-313.

[4] 張海藩.軟件工程[M].北京:人民郵電出版社,2002:55-123.

[5] 張海藩.軟件工程導(dǎo)論[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.135-172.

[6] 鄭人杰,許靜,等.軟件測試[M].北京:人民郵電出版社,2011:49-76.

[7] 齊歡,王小平.系統(tǒng)建模與仿真[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004:3-10.

[8] 楊榜林,岳全發(fā),等.軍事裝備試驗學(xué)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2002:235-326.

[9] 蕭海林,王祎,等.軍事靶場學(xué)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012:155-175.

[10] 安樹林,董印權(quán),等.海軍武器裝備試驗仿真技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006:142-295.

A Software Testing Method of Radar Detection Ability Based on System Function

WANG Yu CHEN Tao

(No. 91413 Troops of PLA, Qinhuangdao 066000)

Under radar professional background, the detection ability of radar system was tested by software testing. Test cases were designed based on system function and operational use of radar system. System defects would be found by this software testing method, and professional background of the equipment software testing was embodied. The software testing method on the radar system function combined equipment software testing with equipment professional knowledge. It accorded with the development of information equipment and the demand which equipment software testing was classified on specialty field. It was in favor of software test adequacy and availability, and equipment software quality.

detection ability, software testing, radar, weapon equipment

2013年8月5日,

2013年9月25日

王宇,女,碩士,工程師,研究方向:裝備軟件測評。陳濤,女,工程師,研究方向:裝備軟件測評。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2014.02.035