基于系統功能的雷達探測能力軟件測試方法*

王 宇 陳 濤

(91413部隊 秦皇島 066000)

基于系統功能的雷達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,從雷達系統專業背景考慮,對雷達系統軟件探測能力指標進行考核驗證,測試用例設計基于雷達系統功能和作戰使用,以期通過軟件測試發現系統缺陷,體現裝備軟件測試的專業背景。基于系統功能的軟件測試方法,將裝備軟件測試與裝備專業理論結合起來,符合信息化裝備發展的要求,符合裝備軟件測試按專業領域劃分的要求,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量的保障。

探測能力; 軟件測試; 雷達; 武器裝備

Class Number TP391

1 引言

雷達探測能力是雷達系統發現目標的能力,通常指雷達系統最大探測距離和最小作用距離。探測能力是雷達系統的重要戰術指標之一,以往對雷達探測能力的驗證多在外場試驗中進行,很少從軟件測試的角度去考核驗證。現代雷達系統采取軟硬結合的開發方式,系統的主要功能實現都在軟硬結合模塊中,系統戰術指標與軟件關系十分密切。裝備軟件測評是從不同角度,用不同方法,對系統指標要求進行考核驗證,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代雷達系統,本文提出基于系統功能的軟件測試方法,用軟件測試角度,從雷達系統專業背景考慮,研究雷達系統軟件探測能力指標測試,以期通過軟件測試發現系統缺陷而不僅僅是軟件缺陷。

2 測試對象分析

以某雷達軟件系統作為測試對象開展測試方法研究。該雷達系統是一種新體制對空、對海警戒雷達,系統主要功能是完成不同探測模式下的目標探測、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

對海目標系統功能:對海上目標的警戒監視;15個工作頻點;點跡通道為短脈沖;跟蹤方式為粗跟蹤。

對海探測信息數據處理任務:對雷達前端探測的海上目標回波信號,形成目標探測點跡,并對點跡進行跟蹤濾波處理,生成目標航跡,在雷達顯示界面顯示。

2) 對空搜索工作方式

對空目標系統功能:對空中目標搜索、監視和跟蹤;15個工作頻點;點跡通道為長脈沖、短脈沖,短脈沖用于對近區空中目標搜索,長脈沖用于遠區空中目標搜索;跟蹤方式為粗跟蹤和精跟蹤。

對空探測信息數據處理任務:對雷達前端的探測空中目標回波信號,形成目標探測點跡,并對點跡進行跟蹤濾波處理,生成目標航跡,在雷達顯示界面顯示。

根據雷達系統功能分類,測試項目為雷達軟件系統探測能力指標測試,測試內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 測試環境建立

測試環境由雷達實裝系統、模擬測試系統和真實海空目標構成。利用飛機和海上艦船為雷達軟件提供真實目標數據,利用模擬測試系統產生模擬目標回波和目標點跡、航跡數據。測試時,綜合利用真實目標和模擬目標。模擬測試系統1負責按設定的模擬目標參數產生回波數據,驅動全系統軟件運行,模擬測試系統2根據測試需要產生目標點跡數據,通過網絡發送給雷達系統軟件。測試環境總體部署如圖1所示。

圖1 測試環境示意圖

4 測試方法說明

基于系統功能的軟件測試方法,采用功能分解法,按照雷達系統功能和作戰使用,制定測試項目和內容。采用等價類劃分法和邊界值分析法,設計測試用例。以真實海空目標數據為首選驅動雷達系統軟件運行,在真實目標數據難以滿足測試要求的情況下,采用模擬目標數據,對軟件進行綜合測試[3～7]。

4.1 對海探測能力指標測試方法

模擬系統根據測試需要產生目標點跡數據,模擬目標在信號處理分系統前端注入,驅動雷達系統軟件運行。

設定雷達工作狀態:

工作方式:對海搜索,工作頻點:F0/F7/F14,點跡通道:短脈沖,跟蹤方式:粗跟蹤,數據率:對海搜索模式;

設定模擬目標屬性:

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

2) 模擬目標能量按系統信號處理算法要求的航跡建批準則設定小、適中、大三個方面。

1) 對海最大探測距離

設定目標航路:

(1)模擬目標從距離雷達大于AA公里處起始至雷達穩定跟蹤目標結束,勻速直線向站航行;

(2)模擬目標從距離雷達C公里處起始至目標完全消失結束,勻速直線背站航行;

記錄發現模擬目標點跡到建批、穩定跟蹤的目標數據;記錄目標消失距離值。

數據處理方法:

(1)概率統計法,對數據進行分段統計,計算在滿足檢測概率和虛警概率條件下的目標發現距離。

(2)記錄每次測試時目標消失距離值,取最小值。

判定準則:

(1)在一定的檢測概率和虛警概率條件下,目標發現距離≥最大探測距離指標值。

(2)目標消失距離最小值≥最大探測距離指標值。

2) 對海最小作用距離

設定目標航路:

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

(2)模擬目標從距離雷達小于C公里處起始至發現目標,勻速直線背站航行;

記錄雷達發現目標和目標消失的距離值。

數據處理方法:記錄每次測試時目標發現和丟失距離,取最大值。

判定準則:目標發現/目標消失距離值最大值≤最小作用距離指標值。

4.2 對空探測能力指標測試方法

模擬系統根據測試需要產生目標點跡數據,模擬目標在信號處理分系統前端注入,驅動雷達系統軟件運行。

設定雷達工作狀態:

1) 工作方式:對空搜索,工作頻點:F0/F7/F14,點跡通道:長脈沖,跟蹤方式:粗跟蹤,數據率:對空搜索模式;

2) 工作方式:對空搜索,工作頻點:F0/F7/F14,點跡通道:短脈沖,跟蹤方式:精跟蹤,數據率:對空搜索模式;

設定模擬目標屬性:

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

2) 模擬目標能量按系統信號處理算法要求的航跡建批準則設定小、適中、大三個方面。

3) 模擬目標高度設定高、中、低三個層次。

1) 對空最大探測距離

設定目標航路:

(1)模擬目標從距離雷達大于BBB公里處起始至距雷達穩定跟蹤目標結束,勻速直線向站飛行。

(2)模擬目標從距離雷達小于AA公里處起始至目標完全消失結束,勻速直線背站飛行。

記錄發現模擬目標點跡到建批、穩定跟蹤的目標數據,記錄目標丟失數據。

數據處理方法:

(1)概率統計法,對數據進行分段統計,計算在滿足檢測概率和虛警概率條件下的目標發現距離。

(2)記錄每次測試時目標消失距離值,取最小值。

判定準則:

(1)在一定的檢測概率和虛警概率條件下,目標發現距離≥最大探測距離指標值。

(2)目標消失距離最小值≥最大探測距離指標值。

2) 對空最小作用距離

設定目標航路:

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

(2)模擬目標從距離雷達小于C公里處起始至雷達發現目標,勻速直線背站飛行。

記錄雷達發現目標和目標消失的距離值。

數據處理方法:記錄每次測試時目標發現和丟失距離,取最大值。

判定準則:目標發現/目標消失距離最大值≦最小作用距離指標值。

對每類航路執行五次測試,要求每次測試的結果均滿足指標要求[8～10]。

5 結語

裝備軟件測試要體現出裝備專業背景,以往雷達系統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行測試,通過軟件測試發現軟件缺陷,裝備軟件測試與裝備系統功能和作戰使用脫離,難以保證測試的充分性和有效性。基于系統功能的軟件測試方法,測試用例設計基于雷達的系統功能和作戰使用,通過軟件測試以期發現系統缺陷,符合裝備信息化發展的要求,符合裝備軟件測試按專業領域劃分的要求,有利于提升裝備軟件測試對裝備軟件質量的保障,進一步增強對裝備質量的保障。

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

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

[3] Ian Sommerville.軟件工程[M].北京:機械工業出版社,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.軟件工程導論[M].北京:清華大學出版社,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.系統建模與仿真[M].北京:清華大學出版社,2004:3-10.

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

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

[10] 安樹林,董印權,等.海軍武器裝備試驗仿真技術[M].北京:國防工業出版社,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