顧濱兵，于慧媛

（解放軍91413部隊(duì)，秦皇島066000）

0 引 言

隨著信息化技術(shù)特別是軟件技術(shù)的發(fā)展，軟件在軍事裝備中的地位和作用越來越突出。但由于軟件故障具有易于引入，難以清除，影響廣泛等特點(diǎn)，軟件問題對(duì)裝備整體的影響越來越大，已成為軍事裝備質(zhì)量的焦點(diǎn)和瓶頸。

軟件測試是保證軟件質(zhì)量、提高軟件可靠性的重要途徑和必備手段，尤其是對(duì)即將列裝的軟件，必須進(jìn)行嚴(yán)格的測試，否則存在的質(zhì)量隱患會(huì)影響軟件的使用，甚至造成不可挽回的損失。因此優(yōu)質(zhì)高效的軟件測試是確保軍用軟件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

有效的軟件測試方法是保證軟件測試質(zhì)量的關(guān)鍵，針對(duì)不同類型專業(yè)軍用軟件的特點(diǎn)，采用切實(shí)、有效的測試方法，是軟件測試工作的一項(xiàng)最重要的任務(wù)。本文從雷達(dá)偵察裝備軟件的特點(diǎn)出發(fā)，探討研究針對(duì)性的軟件測試方法。

1 雷達(dá)偵察裝備軟件的特點(diǎn)

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，各種雷達(dá)以及導(dǎo)彈武器的使用使得電子偵察對(duì)戰(zhàn)爭的勝負(fù)起著愈來愈大的作用，各種現(xiàn)代化武器效能的發(fā)揮，在很大程度上依賴于雷達(dá)效能的發(fā)揮。

雷達(dá)偵察以作用距離遠(yuǎn)、預(yù)警時(shí)間長、隱蔽性好、獲取的信息多而準(zhǔn)、不受氣候條件的影響等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭中不可替代的一部分，雷達(dá)偵察裝備是目標(biāo)探測、監(jiān)視和威脅告警的重要手段，在武器裝備系統(tǒng)中扮演著重要的角色［1］。

作為雷達(dá)偵察裝備的配套軟件，雷達(dá)偵察裝備軟件從信息獲取、信息處理、信息輸出的角度完成裝備的主要功能。它采用多種不同的算法，對(duì)信號(hào)流進(jìn)行自動(dòng)分選，對(duì)分選出的雷達(dá)信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行分析、識(shí)別等處理，最后輸出到相應(yīng)的顯示設(shè)備或引導(dǎo)其它對(duì)抗設(shè)備進(jìn)行電子對(duì)抗。

從測試和考核的角度，雷達(dá)偵察裝備軟件具有以下的特點(diǎn)：

（1）使命任務(wù)對(duì)雷達(dá)偵察裝備軟件的信息傳輸處理速度、對(duì)外部事件的快速反應(yīng)提出了更高的要求，因此，雷達(dá)偵察裝備軟件具有高的實(shí)時(shí)性要求；

（2）作為與硬件裝備高度耦合的軟件，受硬件信息處理能力的影響，被硬件條件所制約；

（3）雖然總的運(yùn)行流程相對(duì)單一，但參數(shù)設(shè)置、信號(hào)分選、融合識(shí)別等數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜，相互依賴性強(qiáng)；

（4）雷達(dá)偵察裝備軟件針對(duì)特定領(lǐng)域，涉及信號(hào)處理的分選、識(shí)別、融合等多個(gè)方面，算法專業(yè)性強(qiáng)，處理精度要求高；

（5）面臨復(fù)雜、不確定和惡劣的使用環(huán)境，要求雷達(dá)偵察裝備軟件具有一定的適應(yīng)性、安全保密性和容錯(cuò)能力；

（6）作為嵌入式系統(tǒng)軟件，數(shù)據(jù)注入、故障注入、獲取數(shù)據(jù)都比較困難，有的不能通過直接手段獲取數(shù)據(jù)，有的需要借助特殊的儀器設(shè)備或傳輸設(shè)備。

2 以往軟件測試中存在的一些問題

軍用軟件測試就是軟件測評(píng)機(jī)構(gòu)按照國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，考核軟件是否符合技術(shù)文件的要求，發(fā)現(xiàn)并幫助改進(jìn)軟件中存在的錯(cuò)誤，確保應(yīng)用程序能夠穩(wěn)定高效地運(yùn)行的活動(dòng)，是確保軟件質(zhì)量、提高軟件可靠性的關(guān)鍵步驟。

以往軟件測試雖然也都是按照GJB141《軍用軟件測試指南》等國家軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開展的，使用了很多通用的軟件測試方法和一些常規(guī)的測試手段，但在針對(duì)性、有效性、完整性方面存在一些不足，影響了測試工作的效率和效果。

2.1 數(shù)據(jù)生成方面

作為嵌入式系統(tǒng)，受系統(tǒng)信息輸入的限制，有些數(shù)據(jù)不是從軟件前端輸入的，比如輸入某載頻為1GHz的雷達(dá)信號(hào)，受測試條件限制，必須通過從射頻前端注入射頻信號(hào)，無法直接輸入信號(hào)數(shù)據(jù)，而這種輸入在中間環(huán)節(jié)可能發(fā)生“值漂移”，在軟件前端不一定正好是1GHz信號(hào)。以往測試通常未考慮這種“漂移”，影響了等價(jià)類劃分、邊界值分析等測試方法的使用，未完全達(dá)到預(yù)期的測試效果。

2.2 硬件約束方面

一般說來，軟件由于自身特點(diǎn)，進(jìn)行信息處理時(shí)的數(shù)據(jù)范圍更廣、靈活性更強(qiáng)，因此對(duì)軟件進(jìn)行考核時(shí)，既要考慮當(dāng)前硬件條件下軟件的工作情況，還要考慮在硬件條件適當(dāng)放寬時(shí)軟件真實(shí)的處理能力。比如假設(shè)某型雷達(dá)偵察裝備可處理的俯仰范圍為－10°～ ＋10°，以往軟件測試對(duì)－10°和＋10°及其邊界的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，而未進(jìn)行軟件實(shí)際能力的探索性測試，對(duì)“純軟件”的真實(shí)性能情況不掌握。

2.3 專業(yè)算法方面

以往軟件測試一般較多地對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)的正確性進(jìn)行測試，而對(duì)軟件專業(yè)算法的合理性考核較少，尤其是對(duì)雷達(dá)偵察裝備軟件來說，信號(hào)分選、信號(hào)識(shí)別和融合等既要考慮既定算法實(shí)現(xiàn)的正確性，還要考慮算法本身是否符合正常邏輯和戰(zhàn)術(shù)合理性。

2.4 惡劣環(huán)境方面

以往軟件測試大都在“環(huán)境干凈”的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，而外場試驗(yàn)大都是在實(shí)戰(zhàn)化復(fù)雜電磁環(huán)境下進(jìn)行考核，出現(xiàn)了雷達(dá)偵察裝備軟件內(nèi)場測試合格，外場試驗(yàn)不過關(guān)的情況，很大程度上影響裝備在真實(shí)電磁環(huán)境特別是復(fù)雜電磁環(huán)境下的使用［2］。

2.5 易用性方面

由于雷達(dá)偵察裝備軟件涉及大量的參數(shù)設(shè)置，操作過程復(fù)雜，各步驟關(guān)聯(lián)程度高，對(duì)操作手往往提出了很高的要求，如果設(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理，很容易導(dǎo)致官兵的“厭用”甚至“棄用”的心理。

以往軟件測試的主要關(guān)注焦點(diǎn)在于軟件功能、接口的正確性、性能是否滿足指標(biāo)要求等方面，而對(duì)軟件易用性關(guān)注得不夠，尤其在人機(jī)交互界面方面，由于缺乏明確的考核要求和適當(dāng)?shù)目己藰?biāo)準(zhǔn)，雖然在結(jié)論階段提出了“千篇一律”的優(yōu)化改進(jìn)建議，但軟件在實(shí)際交付使用后“不好用”、“不實(shí)用”的問題非常突出。

3 雷達(dá)偵察裝備軟件測試的策略和方法

針對(duì)以上問題，本文就相應(yīng)的策略和方法進(jìn)行探討，嘗試加以解決，并對(duì)現(xiàn)階段不能完全解決的問題也提出了相應(yīng)的建議。

3.1 虛實(shí)測試環(huán)境構(gòu)設(shè)

根據(jù)所測雷達(dá)偵察裝備及配試設(shè)備的實(shí)際情況從以下4個(gè)角度加強(qiáng)了測試環(huán)境的構(gòu)設(shè)，為了描述簡便，我們把測試環(huán)境集中在1張圖上表示，如圖1所示。

圖1 雷達(dá)偵察裝備軟件虛實(shí)環(huán)境構(gòu)設(shè)示意圖

圖中，請(qǐng)注意信號(hào)模擬設(shè)備／模擬器可同時(shí)使用多臺(tái)，為圖形描述得簡便，只畫了1臺(tái)；由于論文篇幅有限，將所有可能情況集中在1張圖上，在實(shí)際測試中根據(jù)情況選擇裁減。（1）真實(shí)裝備和模擬設(shè)備相結(jié)合的方式

分別根據(jù)測試需要和所能提供的設(shè)備，搭建測試環(huán)境采用雷達(dá)偵察真實(shí)裝備與模擬仿真設(shè)備混合搭建的方式構(gòu)建，如圖1中的1和2，對(duì)信號(hào)處理和信號(hào)識(shí)別測試時(shí)，在不影響測試的情況下，可進(jìn)行相應(yīng)替換。

（2）干凈信號(hào)環(huán)境與復(fù)雜信號(hào)環(huán)境相結(jié)合的方式

可將雷達(dá)偵察裝備只保留單一信號(hào)來源，將其它信號(hào)關(guān)閉或斷開，進(jìn)行干凈信號(hào)環(huán)境下的測試，或選擇多種信號(hào)來源，進(jìn)行復(fù)雜信號(hào)環(huán)境下的測試，必要時(shí)將2種測試結(jié)果進(jìn)行比較分析。

（3）外界真實(shí)信號(hào)環(huán)境與內(nèi)場模擬仿真環(huán)境相結(jié)合的方式

可如圖1中的接收外界真實(shí)電磁信號(hào)作為背景的情況下，利用射頻模擬設(shè)備發(fā)送信號(hào)進(jìn)行測試。

（4）手工輸入報(bào)文數(shù)據(jù)與射頻信號(hào)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式

如圖1中的5和4，可分別在裝備射頻前段和網(wǎng)絡(luò)傳輸線路注入射頻信號(hào)／報(bào)文數(shù)據(jù)，5發(fā)送的報(bào)文數(shù)據(jù)可根據(jù)測試需要通過手工填寫，與4產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行融合等活動(dòng)來完成相應(yīng)測試。

3.2 考慮儀器設(shè)備的不確定性因素，進(jìn)行必要的不確定度評(píng)價(jià)

測試借用的信號(hào)輸入、計(jì)量儀器等設(shè)備本身具有不確定度，這些不確定度會(huì)引入到軟件測試結(jié)果中去，造成測試的不確定性。

一方面，如果借用的儀器設(shè)備測量不確定度在允許區(qū)間內(nèi)，未造成測試結(jié)果的直接影響，在對(duì)測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)（忽略其影響）的情況下，認(rèn)可測試結(jié)果。如進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)載頻信息顯示時(shí)，雖然發(fā)送載頻為10GHz的信號(hào)，但由于信號(hào)輸入設(shè)備的不確定度，發(fā)送了1 001MHz的信號(hào)，顯示為1 001MHz，但考慮到不確定度的影響，可在進(jìn)行誤差分析（可與載頻允許的誤差范圍進(jìn)行比較）和不確定度評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，認(rèn)為顯示功能正確。再如對(duì)方位進(jìn)行測試，載頻雖然有發(fā)送誤差，但顯然其誤差對(duì)方位測試無影響。

另一方面，要測試的結(jié)果量值有準(zhǔn)確度要求，儀器設(shè)備的不確定度可能影響測試結(jié)果，按照標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)測量不確定度進(jìn)行評(píng)定，測試結(jié)果表述同時(shí)包含被測量值和與該值相關(guān)的測量不確定度或類似的簡化評(píng)估方法［3］。簡單的不確定度評(píng)價(jià)過程如下：

（1）通過計(jì)量方法，測量重復(fù)性引入的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

如假設(shè)某模擬器多次檢定產(chǎn)生的載頻如表1所示。

表1 某模擬器多次檢定產(chǎn)生的載頻

根據(jù)貝塞爾法，用以下公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

取實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值作為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：uA＝3.56MHz。

（2）標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定

B類評(píng)定為非統(tǒng)計(jì)方法得出的不確定度分量，往往直接給出，假設(shè)有該分量：uB＝2.5MHz。

（3）計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.3 信號(hào)處理能力、反應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)的考核

（1）性能測試對(duì)雷達(dá)偵察裝備軟件的各項(xiàng)性能指標(biāo)逐項(xiàng)進(jìn)行性能測算和分析處理，為確保性能指標(biāo)的有效性和合理性，在沒有明確說明時(shí)，性能指標(biāo)在最苛刻的情況下進(jìn)行測算；

（2）對(duì)軟件進(jìn)行長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行測試，除了進(jìn)行指標(biāo)規(guī)定的飽和數(shù)據(jù)處理能力和長時(shí)間運(yùn)行能力的測試外，還進(jìn)行更復(fù)雜條件下的測試，一是對(duì)于單一指標(biāo)，通過強(qiáng)制軟件運(yùn)行到設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)以至于超出極限的狀態(tài)，來檢驗(yàn)軟件的最大處理極限。如某雷達(dá)偵察裝備軟件能處理100批目標(biāo)，在數(shù)據(jù)生成環(huán)境滿足的情況下，數(shù)據(jù)量大大超出指標(biāo)要求（如120、200批目標(biāo)），這時(shí)檢查軟件運(yùn)行情況，甚至在出現(xiàn)異常后，通過減少數(shù)據(jù)量（減少至100批目標(biāo)以下），觀察軟件是否能夠恢復(fù)等。二是還在多項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)超限情況下對(duì)軟件的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查。比如對(duì)于復(fù)雜體制雷達(dá)（捷變、脈壓、高重頻等雷達(dá)），一般在處理批數(shù)超出指標(biāo)范圍的情況，脈沖密度也往往超過指標(biāo)范圍，在這種條件下檢查軟件的運(yùn)行情況。

（3）對(duì)處理目標(biāo)批數(shù)等指標(biāo)，可采用一個(gè)測試流程完成性能測試、邊界測試（性能界限）、余量測試、容量測試和強(qiáng)度測試。如某雷達(dá)偵察裝備軟件的處理目標(biāo)批數(shù)，性能指標(biāo)為200批，設(shè)計(jì)時(shí)留有25%的余量（未明確為20%），根據(jù)處理采用的數(shù)據(jù)類型及設(shè)計(jì)算法，最大能處理512批目標(biāo)?？刹捎脠D2所示測試流程完成這些測試類型的測試。

圖2 采用多種測試類型對(duì)處理目標(biāo)批數(shù)開展測試示意圖

（4）對(duì)某些顯然是受當(dāng)前硬件約束所定義的軟件指標(biāo)，在進(jìn)行指標(biāo)符合性的相關(guān)測試后，分析其軟件可能的指標(biāo)擴(kuò)展空間，測試軟件真實(shí)的處理能力，如上面所說的俯仰角度指標(biāo)的測試。

3.4 對(duì)一般邏輯和戰(zhàn)術(shù)合理性的考核

測試人員站在使用者角度進(jìn)行合理性的考核。比如某雷達(dá)偵察裝備軟件的融合算法中，將載頻、重頻、脈寬、目標(biāo)方位等結(jié)合在一起進(jìn)行融合判斷，該算法利用不同的權(quán)值來處理信號(hào)各參數(shù)特征，但未考慮有些參數(shù)具有天然的“一票否決權(quán)”，出現(xiàn)了將載頻、重頻、脈寬等參數(shù)完全一致，而方位不一致的雷達(dá)融合為一批的現(xiàn)象，而事實(shí)上只是2部相同型號(hào)的雷達(dá)在不同位置。軟件測試不應(yīng)只測試算法實(shí)現(xiàn)的正確性，還要盡可能考察合理性。

3.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)、以往測試數(shù)據(jù)的復(fù)用

一方面，試驗(yàn)是在逼真的使用環(huán)境下對(duì)裝備較為全面、系統(tǒng)的考核和裝備質(zhì)量信息的收集。試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告中的軟件缺陷記錄能夠在很大程度上反映裝備軟件質(zhì)量的真實(shí)情況，更為重要的是，同類裝備的缺陷信息對(duì)其它裝備都有著較大的借鑒和參考作用。

另一方面，軟件測評(píng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)ρb備軟件提供較為完整和充分的測試，可以大量全面地暴露軟件缺陷，所保留的軟件缺陷記錄最為全面細(xì)致。對(duì)以往數(shù)據(jù)的復(fù)用可提高測試效果和測試效率。比如其它雷達(dá)偵察裝備中出現(xiàn)連續(xù)波照射下自檢功能異常、左右舷方位數(shù)據(jù)處理不正確等都可在當(dāng)前裝備軟件測試中檢驗(yàn)。

3.6 易用性的考核

雷達(dá)偵察裝備軟件涉及大量的參數(shù)設(shè)置，操作過程復(fù)雜，進(jìn)行易用性的考核，應(yīng)當(dāng)對(duì)操作過程難易程度進(jìn)行分級(jí)，對(duì)設(shè)置參數(shù)的數(shù)量加以適當(dāng)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)在測試過程中的操作錯(cuò)誤情況進(jìn)行記錄，以保留第一手資料，在條件允許的情況下進(jìn)行同類比較。

4 未來雷達(dá)偵察裝備軟件測試的建議

由于現(xiàn)有的軟件測試手段不能提供復(fù)雜電磁環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)雷達(dá)對(duì)抗裝備的注入，只能依靠手工操作或設(shè)備研制單位提供的調(diào)試設(shè)備輸入比較簡單的調(diào)試數(shù)據(jù)，極大地限制了各種軟件測試方法的運(yùn)用，而各種現(xiàn)有的測試手段、測試工具和裝備沒有一個(gè)很好的依托平臺(tái)結(jié)合起來供測試使用，對(duì)雷達(dá)對(duì)抗裝備軟件在復(fù)雜電磁環(huán)境下的決策、引導(dǎo)、資源分配等能力的評(píng)價(jià)不夠系統(tǒng)準(zhǔn)確。

在未來雷達(dá)偵察裝備軟件測試中利用模擬器產(chǎn)生多種有源探測裝備、新體制雷達(dá)等各種復(fù)雜體制的電磁脈沖信號(hào)，錄取雷達(dá)對(duì)抗現(xiàn)場的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)，存入電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫，通過設(shè)置雷達(dá)對(duì)抗場景，綜合使用模擬產(chǎn)生的電磁脈沖信號(hào)和數(shù)據(jù)庫中的現(xiàn)場電磁環(huán)境數(shù)據(jù)合成綜合戰(zhàn)場電磁環(huán)境態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，以中頻或數(shù)字信號(hào)方式注入被測件；通過各種輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置和組合，綜合利用各種測試方法（如等價(jià)類法、環(huán)境設(shè)定模擬、外部數(shù)據(jù)注入、人工故障注入、邊界值分析等），并結(jié)合各種測試工具完成軟件的功能、性能測試，特別是將這些方法和工具配合起來進(jìn)行覆蓋率測試、邊界測試、安全性可靠性測試等，例如在各種數(shù)據(jù)輸入條件下運(yùn)行被測件并結(jié)合Mc－Cabe軟件進(jìn)行覆蓋率測試；提供數(shù)據(jù)接口，利用現(xiàn)有的VTR軟件對(duì)被測系統(tǒng)的雷達(dá)對(duì)抗過程進(jìn)行仿真和推演等。

5 結(jié)束語

由于電子對(duì)抗裝備軟件本身的特殊性，軟件測試的要求與一般軟件也有所不同，在測試中要求盡量考慮到電子對(duì)抗裝備軟件的本身特點(diǎn)，做到測試目的性明確，針對(duì)性強(qiáng)［4］。本文對(duì)于如何建立一個(gè)具體的適合電子對(duì)抗裝備軟件的測試策略與方法進(jìn)行了分析、研究和探索，并將在今后的工作中進(jìn)行更加深入的研究。

［1］李兵艦，吳小強(qiáng).現(xiàn)代雷達(dá)偵察技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展方向［J］.艦船電子對(duì)抗，2007（1）：19－21.

［2］劉麗明，黃文亮，孫璐璐.海戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法［J］.艦船電子對(duì)抗，2010（4）：15－17.

［3］楊根興，宗宇偉.軟件測試不確定性研究及解決途徑［J］.計(jì)算機(jī)工程，2004（7）：51－53.

［4］李強(qiáng)，許少華，范哲，等.電子對(duì)抗裝備軟件的測試策略與方法［J］.裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（2）：48－52.