張瑜潔,滕 飛,謝菁珠

(西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所,西安 710065)

0 引言

某型靈巧彈藥能夠?qū)顒?dòng)裝甲目標(biāo)實(shí)施遠(yuǎn)程精確打擊,具有常規(guī)炮彈間瞄射擊的優(yōu)點(diǎn),并能在目標(biāo)區(qū)上空自動(dòng)探測(cè)、識(shí)別并發(fā)射爆炸成型彈丸,攻擊目標(biāo)相對(duì)薄弱的頂裝甲,實(shí)現(xiàn)“打了不用管”,是一種高效費(fèi)比的智能彈藥[1]。

某型靈巧彈藥軟件基于嵌入式平臺(tái)開(kāi)發(fā),其性能對(duì)于作戰(zhàn)效能的影響至關(guān)重要。為避免其可能出現(xiàn)的失效而導(dǎo)致災(zāi)難性后果,要求對(duì)嵌入式系統(tǒng)及軟件進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證[2]。

實(shí)時(shí)嵌入式軟件在時(shí)間和空間上的約束比較嚴(yán)格,被測(cè)軟件一般具有實(shí)時(shí)性、并發(fā)性等特點(diǎn)[3]。軟件測(cè)試包括單元測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試,其中,系統(tǒng)測(cè)試是最重要的測(cè)試,因?yàn)槠渌麥y(cè)試均不能測(cè)試出實(shí)時(shí)軟件中潛藏的時(shí)序錯(cuò)誤和軟件、硬件接口錯(cuò)誤[4]。

1 軟件測(cè)試需求分析

某型靈巧彈藥軟件由3個(gè)CSCI組成,包括信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)單元、激光雷達(dá)3個(gè)配置項(xiàng)。系統(tǒng)測(cè)試在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行采用I/O接口模擬真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境。

信號(hào)處理器接收激光、毫米波、紅外的敏感信息,完成目標(biāo)識(shí)別及攻擊定位;按要求輸出控制信號(hào);驅(qū)動(dòng)單元對(duì)各種控制信號(hào)進(jìn)行功率放大,形成點(diǎn)火指令,并完成輔助時(shí)序控制和電源掉電自毀;激光雷達(dá)為信號(hào)處理器提供距離信息。靈巧彈藥系統(tǒng)如圖1所示。

通過(guò)分析被測(cè)系統(tǒng)輸入和輸出信號(hào),解析真實(shí)環(huán)境下,激光、毫米波、紅外掃描目標(biāo)數(shù)據(jù)特征,結(jié)合信號(hào)特性,確定被測(cè)系統(tǒng)正常識(shí)別目標(biāo)的外部激勵(lì)信號(hào),以及相應(yīng)待測(cè)試的輸出信號(hào)。

測(cè)試內(nèi)容如下:

a)信號(hào)處理器和驅(qū)動(dòng)單元之間的交聯(lián)信號(hào),通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn);

b)模擬目標(biāo)輸入:輸入包括激光、雷達(dá)掃描目標(biāo)的特性目標(biāo);

c)時(shí)序:驅(qū)動(dòng)單元提供時(shí)序輸入,信號(hào)處理器按照時(shí)序工作;

d)目標(biāo)識(shí)別算法數(shù)學(xué)模型:靈巧彈藥系統(tǒng)核心接收毫米波的探測(cè)信號(hào)、紅外的物體識(shí)別信息和激光雷達(dá)的一維距離信息,實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)融合,進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和定位,并完成起爆信號(hào)輸出。

2 測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成

測(cè)試系統(tǒng)是一種半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng),由信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)單元、激光雷達(dá)、電源、數(shù)據(jù)回放模擬設(shè)備等組成,構(gòu)成原理圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)計(jì)

3.1 半實(shí)物仿真測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試時(shí),靈巧彈藥作戰(zhàn)流程為基本操作指導(dǎo),通過(guò)數(shù)據(jù)仿真軟件進(jìn)行測(cè)試用例的輸入,向各配置項(xiàng)發(fā)送命令,各單體在接收命令后實(shí)施操作,并實(shí)時(shí)反饋信息。

3.2 測(cè)試用例設(shè)計(jì)

測(cè)試用例是為了某個(gè)特殊目標(biāo)而編制的一組測(cè)試輸入、執(zhí)行條件以及預(yù)期結(jié)果,以便測(cè)試某個(gè)程序路徑或核實(shí)是否滿(mǎn)足某個(gè)特定需求[5]。采用一個(gè)有效的測(cè)試用例設(shè)計(jì)流程以及一些基于黑盒測(cè)試的用例設(shè)計(jì)方法,提高測(cè)試效率,降低軟件測(cè)試缺陷遺漏率[5]。

針對(duì)目標(biāo)識(shí)別算法數(shù)學(xué)模型,目標(biāo)識(shí)別過(guò)程如圖3所示。

通過(guò)分析實(shí)際目標(biāo)的特性,使用邊界值分析方法、等價(jià)類(lèi)劃分方法進(jìn)行測(cè)試用例輸入設(shè)計(jì),采用Matlab目標(biāo)特性解算系統(tǒng),生成測(cè)試用例實(shí)例。

a)目標(biāo)特性:①目標(biāo)形狀特性:目標(biāo)寬度,目標(biāo)高度;②目標(biāo)反射特性:毫米波幅度峰值,毫米波持續(xù)時(shí)間;③目標(biāo)輻射特性:紅外幅度峰值,紅外持續(xù)時(shí)間。

b)識(shí)別方法:①兩兩識(shí)別方式;②極端加嚴(yán)方式:單激光識(shí)別、單毫米波識(shí)別。

c)打擊決策:①子彈轉(zhuǎn)速;②子彈當(dāng)前高度。

在測(cè)試中,直接復(fù)用成熟測(cè)試用例付出的代價(jià)要遠(yuǎn)小于重新開(kāi)發(fā)測(cè)試用例[6]。對(duì)于多模態(tài)的靈巧彈藥武器系統(tǒng),從目標(biāo)特性、打擊方法提取相同或相近的功能點(diǎn),設(shè)計(jì)測(cè)試用例,并構(gòu)建系統(tǒng)軟件測(cè)試用例庫(kù)。這樣不同型號(hào)的靈巧彈藥軟件可直接復(fù)用具體的測(cè)試用例,有效提高軟件測(cè)試工作效率。

4 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試人員向被測(cè)系統(tǒng)提供輸入目標(biāo)激勵(lì)信號(hào),通過(guò)數(shù)據(jù)回放仿真系統(tǒng)采集、分析相應(yīng)的激光、毫米波、紅外信息曲線(xiàn)、起爆信號(hào),對(duì)系統(tǒng)的工作時(shí)序進(jìn)行比對(duì),完成對(duì)該系統(tǒng)的軟件測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)界面如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)界面分為5個(gè)顯示分區(qū):

電源狀態(tài)區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面左上部,顯示電源的工作狀態(tài);

參數(shù)設(shè)置區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面左部,顯示檢測(cè)閾值、檢測(cè)脈寬、輸入輸出點(diǎn)數(shù)等信息;

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面右部,顯示本次半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)的毫米波激光紅外掃描信息、起爆信息等;

實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面上部,顯示本次半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)狀態(tài);

引爆時(shí)刻區(qū):位于實(shí)驗(yàn)界面下部,框內(nèi)顯示信號(hào)的次數(shù)與時(shí)刻信息。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中介紹了某型靈巧彈藥軟件的系統(tǒng)測(cè)試方案。該方案采用半實(shí)物仿真測(cè)試,通過(guò)提取目標(biāo)特性,設(shè)計(jì)了一種基于黑盒的測(cè)試用例注入方法。測(cè)試結(jié)果表明該方案能有效模擬真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境,顯著提高軟件測(cè)試效率,為搭建多模態(tài)靈巧彈藥通用測(cè)試用例庫(kù)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。