一種測試性驗證數據評估軟件的設計研究*

羅鑫云 房燕飛 葉曉慧

(1.海軍工程大學 武漢 430033)(2.91315部隊 大連 116041)

一種測試性驗證數據評估軟件的設計研究*

羅鑫云1房燕飛2葉曉慧1

(1.海軍工程大學 武漢 430033)(2.91315部隊 大連 116041)

針對目前測試性驗證數據處理工作繁瑣復雜,測試性驗證軟件相對較少的現狀,提出了一個數據處理的新模型,設計了測試性驗證數據評估軟件,重點對測試性驗證試驗流程、軟件數據處理流程、軟件功能設計、數據庫設計以及數據抽樣技術進行了研究,最后進行了實例分析,結果表明該模型能夠用軟件實現,并完成測試性驗證數據評估,具有一定的實用性和參考價值。

測試性驗證; 數據評估; 抽樣技術

Class Number TP302.8

1 引言

測試性驗證是為確定產品是否達到規定的測試性要求而進行的試驗與評價工作,是測試性設計的一個重要環節。測試性驗證主要由計算模型選擇、樣本量確定、樣本選取、樣本充分性度量、故障注入、參數評估等一系列相關技術組成,主要方法是進行測試性試驗驗證,需要進行大量的數據處理和計算。很多文獻對樣本量確定、方案設計、參數估計等方面進行了深入研究,并通過設計軟件提高了數據處理的效率。

目前,正式實施測試性驗證試驗時,對于如何進行試驗數據的整理和分析工作研究較少,特別是關于驗證試驗數據的統計評估,數據量大、計算復雜,沒有現有可操作的輔助軟件。本文針對這一現狀,在分析測試性驗證試驗流程的基礎上,提出了一個數據處理的新模型,設計開發了測試性驗證數據評估軟件。

2 測試性驗證試驗流程

測試性驗證的主要工作方法是進行測試性試驗驗證,即通過注入故障試驗方法和自然故障統計方法收集研究產品的試驗數據,根據測試性設計要求計算獲得的驗證方案,對試驗數據進行分析和抽樣,按其結果來評定產品的測試性水平,決定產品接收或拒收。

根據測試性驗證試驗流程,以及軟件實現的要求,用數據處理流程表示。

步驟1 根據研究產品確定測試性驗證要求,按照要求明確測試性驗證方案。

步驟2 采用注入故障試驗方法和自然故障統計方法進行驗證試驗,收集相關數據,需要確定試驗產品、故障模式、故障檢測隔離結果、產品工作時間等,建立數據統計表格。

步驟3 根據測試性驗證方案的要求,對數據庫中的數據進行分析和抽樣,獲得滿足條件的試驗數據。

步驟4 完成測試性驗證報告。

在上述各個環節中,一個關鍵步驟是驗證數據整理與評估,可以分為兩大部分:一是數據的采集、記錄、導入以及整理;二是根據驗證方案對研究產品驗證數據進行分析和抽樣。

3 評估軟件設計

3.1 軟件功能設計

根據測試性驗證要求,結合試驗數據處理流程,設計了測試性驗證數據評估軟件的功能,如圖1所示。

圖1 軟件功能圖

主要有兩個模塊:

1) 數據庫管理,運用Access2000軟件建立測試性驗證數據庫,對測試性驗證試驗數據進行統一分類保存,并通過Microsoft Visual Basic6.0實現數據的添加和修改。

2) 數據分析與抽樣,在采集的測試性試驗數據中運用加權隨機法、基于故障率抽樣法等方法抽取滿足驗證方案的試驗數據。

3.2 數據庫設計

本軟件采用的是Access數據庫,根據故障樣本模式、裝備物理模塊、驗證數據綜合模塊等進行分類,主要包括故障模式表、裝備物理模塊表、驗證數據綜合表等。如圖2所示。

故障模式表主要以產品故障模式為分類標準,如短路、開路、斷裂、參數漂移、過渡損耗等。主要存儲的有試驗時間、裝備名稱、故障模式、故障檢測、故障隔離、虛警次數、產品工作時間、實驗結果等信息。

圖2 軟件數據庫結構

裝備物理模塊表主要以裝備物理模塊為分類標準,如天線、放大器、電源、調制器、頻率跟蹤器等。主要存儲的有試驗時間、裝備名稱、物理模塊、故障檢測、故障隔離、虛警次數、產品工作時間、實驗結果等信息。

驗證數據綜合表存儲了整個裝備的測試性驗證試驗數據,主要有試驗時間、裝備名稱、故障檢測、故障隔離、虛警次數、產品工作時間、實驗結果等信息。

3.3 數據抽樣技術

測試性驗證數據抽樣技術的核心是能夠根據確定了的試驗方案,在驗證數據庫中自動抽取最有效的試驗數據,這也是測試性驗證數據評估軟件的關鍵技術。

以某型裝備為例,對故障檢測率和隔離率進行驗證的定數試驗方案為(n,C),其中n是故障樣本量,C是合格判定數。數據庫中關于該型裝備的測試性驗證數據為(N,M),由圖1所示的測試性驗證試驗流程可知,需要從(N,M)中選取一組數據(n,F),比較C與F的大小來判定接受或拒收產品,以達到測試性驗證的目的。

下面對測試性驗證數據評估和抽樣方法進行介紹。

規定若n≤N,則(n,F)?(N,M),否則(n,F)?(N,M)。

討論N與n的大小關系,測試性驗證試驗數據選取可以分為四種情況:

1) 若N>n,則(n,F)?(N,M),能夠從數據庫中抽取滿足條件的(n,F)。

(1)加權隨機抽樣法

已知數據庫數據為(N,M),則

選到失敗試驗的概率為

選到成功試驗的概率為

在(N,M)隨機選取i組(n,Fi),每次選到失敗次數為Fi的概率為

最終抽樣得到試驗數據為(n,F),若F≤C,則產品接收;若F>C,則產品拒收。

(2)基于故障率抽樣法

若F≤C,則產品接收;若F>C,則產品拒收。

2) 若n=N,則直接比較M、C,即可完成測試性驗證結果評定。若M≤C,則產品接收;若M>C,則產品拒收。

若M0≤C,則產品接收;若M0>C,則產品拒收。

4) 若N

4 實驗數據處理案例

根據測試性驗證試驗流程以及數據評估中抽樣要求,設計測試性驗證試驗數據統計表如表1所示。

以某型裝備為例,假定其定數試驗方案為(12,3),根據測試性驗證試驗,采集獲得測試性驗證數據為(15,5),并導入數據庫,通過軟件進行數據評估和抽樣。因篇幅所限,只給出加權隨機抽樣結果,如圖4所示。

表1 測試性驗證實驗數據統計表

圖3 抽樣前數據

圖4 抽樣后數據

由圖4和圖5可知,測試性驗證數據評估軟件能夠在確定測試性驗證方案的基礎上,通過給定的抽樣方法抽取合適的實驗數據,從而完成測試性驗證數據評估。

5 結語

本軟件經過實例驗證,能夠根據要求完成對測試性驗證試驗數據的整理和抽樣。

本文根據對測試性驗證試驗流程的分析,提出了測試性驗證數據評估軟件的設計方案,介紹了軟件數據處理流程、功能模塊、數據庫設計、驗證數據抽樣算法、測試性驗證試驗數據統計表,并通過實例應用證實了該方案的可行性,對于以后測試性驗證相關軟件的研究具有一定指導意義。

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Testability Verification Data Evaluation Software

LUO Xinyun1FANG Yanfei2YE Xiaohui1

(1. Naval University of Engineering, Wuhan 430033)(2. No. 91315 Troops of PLA, Dalian 116041)

At present, there are complex data processing of testability verification and a small number of software for testability verification. In view of this status, the paper proposes a new model of data processing and designs testability verification data evaluation software. In particular, testability processes of testability verification, data processing processes of software, the design of software functions, the design of database and data sampling techniques are studied. Finally, a case application is described. The result shows that the model can be implemented in software and complete testability verification data evaluation.

testability verification, data evaluation, sampling techniques

2013年7月2日,

2013年8月27日

機電一體化設備測試性驗證方法和手段研究項目資助。

羅鑫云,男,碩士,研究方向:自適應信號處理與故障診斷。葉曉慧,男,博士生導師,教授,研究方向:自適應信號處理與故障診斷。

TP302.8

10.3969/j.issn1672-9730.2014.01.031