面向船舶軟件的仿真測試平臺研究

蔡兆虎，張能文，劉永才，陸金花，姜少偉

(江蘇遠望神州軟件有限公司，江蘇江陰，214400）

面向船舶軟件的仿真測試平臺研究

蔡兆虎，張能文，劉永才，陸金花，姜少偉

(江蘇遠望神州軟件有限公司，江蘇江陰，214400）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式軟件黑盒測試領(lǐng)域更加完善，軟件仿真測試便是其中的一種。本文特意針對船舶軟件的仿真測試問題，分析艦船在作戰(zhàn)指揮控制的系統(tǒng)中的交聯(lián)環(huán)境，探討了仿真測試的管理技術(shù)；并且設(shè)計將測試實驗?zāi)Ｐ娃D(zhuǎn)化為XML文件并深刻解析運行方法，實現(xiàn)測試平臺的智能執(zhí)行；建立測試數(shù)據(jù)的智能收集和分析模式，并且開發(fā)了船舶嵌入式軟件的仿真測試系統(tǒng)，明顯地提高了船舶的測試效率和測試的科學(xué)性、準確度。

船舶嵌入式軟件；仿真測試平臺；測試數(shù)據(jù)收集及分析

0 引言

軟件仿真測試平臺在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最廣，到目前為止，有不少相應(yīng)的學(xué)者、科學(xué)家設(shè)計出了不同類型和分布的測試環(huán)境，包括嵌入式軟件仿真測試環(huán)境GESTE、實時分布式仿真測試系統(tǒng)ESSTDP航空電子軟件仿真測試環(huán)境，這類設(shè)計是由北航工程研究所的研究人員所開發(fā)出來的。而對于腳本驅(qū)動的劃分則更為明確，主要分為五類，即為：關(guān)鍵字驅(qū)動、結(jié)構(gòu)化驅(qū)動、共享腳本、以及線形腳本。對于現(xiàn)在情況來說，開發(fā)出一個智能自動的閉環(huán)測試環(huán)境，即嵌入式仿真測試系統(tǒng)，建立一個仿真的測試環(huán)境，從而完成對船舶船艦的自動測試。

1 分析嵌入式軟件交聯(lián)環(huán)境

1.1 主要結(jié)構(gòu)

以太網(wǎng)、RS232/RS422/RS485、AI/AO/DI/DO是現(xiàn)如今船艦裝備系統(tǒng)上常見的接口形式，而我們所研究的測試系統(tǒng)的實驗對象，主要就是以這種接口為主的各種時統(tǒng)系統(tǒng)軟件、各種顯示臺軟件、以及各種武器控制系統(tǒng)軟件。

1.2 行為特性分析

測試系統(tǒng)和各個設(shè)備之間產(chǎn)生的反應(yīng)，被測試是所接納和分析，主要的特征可以分為。

（1）單個交聯(lián)設(shè)備被測試軟件所輸入，可分為事件型輸入和周期型輸入，這是按照時間性質(zhì)劃分的；還可以按照有無反饋的條件來進行劃分，主要分為存在反饋和不存在反饋。

（2）多個交聯(lián)設(shè)備被測試軟件所輸入，可分為存在時間同步，存在數(shù)據(jù)同步，存在反饋關(guān)系同步，無相關(guān)性等四種情況來判斷是否有所反饋和同步，其發(fā)生形式主要包括以下兩種。

（1）單個條件與各個設(shè)備發(fā)生反應(yīng)時，可能是一定時間階段或者時間點對上一個測試進行完畢，導(dǎo)致現(xiàn)設(shè)備發(fā)生了改變，從而測試軟件進行了某種輸出。

（2）多個條件與各個設(shè)備發(fā)生反應(yīng)時，按照一定的邏輯順序進行排列組合。

2 仿真測試環(huán)境的工作原理

主控節(jié)點、VXWORKS仿真節(jié)點、WINDOWS仿真節(jié)點、測試服務(wù)、以及各種同學(xué)協(xié)議。各個仿真節(jié)點主要通過主控節(jié)點相接，并且以各類接口形式相連。

測試的主控節(jié)點對仿真節(jié)點的集中管理和控制，主要分為三個步驟，即測試執(zhí)行前，測試執(zhí)行中，以及測試執(zhí)行后。每一個步驟的管理方式也不盡相同，如在測試執(zhí)行前，測試主控節(jié)點創(chuàng)建模型，這類型模型滿足不同管理艦船的需求，完成之后，將這個指導(dǎo)命令發(fā)送到每一處的仿真節(jié)點中，仿真節(jié)點收到命令之后，開始進行接口連接，做出執(zhí)行準備；在測試執(zhí)行時，依舊以主控節(jié)點為主進行集中控制，使各個仿真節(jié)點進行相應(yīng)的測試，并且暫時保存；保存之后進入到測試執(zhí)行后，各個仿真節(jié)點測試開始對保存進行整理，然后發(fā)送給主節(jié)點，主節(jié)點根據(jù)所采集到的信息進行有效的分析和判定，來決定是否通過。

3 交聯(lián)環(huán)境的三重管理

主節(jié)點構(gòu)建的仿真測試交聯(lián)環(huán)境的模型管理，是整個嵌入式軟件測試管理的核心和基礎(chǔ)，在管理過程中，整個體系需要進行三個方面的變化來滿足軟件測試的需要。（1）配置管理：每一個環(huán)節(jié)都必須要有一個強大的硬件來支撐，其中最重要的便是主節(jié)點的配置管理，其次時仿真節(jié)點的配置管理，以及接口的配置管理等；（2）對于測試的執(zhí)行策略，測試的收集水平，以及測試形式的相互轉(zhuǎn)化都需要例模型管理；（3）對整個項目的規(guī)劃和管理，包括其基本信息等。

4 測試環(huán)節(jié)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)

測試環(huán)境的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，主要方面是指主節(jié)點與仿真節(jié)點之間的時序——保證主節(jié)點與仿真節(jié)點進行的先后順序，即保證在測試過程中的時間先后順序一致，才能保證在工作過程中的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；在時間保持統(tǒng)一的情況下，測試同步在每一個節(jié)點的正常工作能及時保存和傳輸新的信息。

5 用例自驅(qū)技術(shù)用法

對被測試軟件進行外部分析和數(shù)據(jù)管理，進而對整個任務(wù)的用例建立模版。這其中分為兩個步驟：（1）對測試任務(wù)進行分解，對各個要素進行解析和描述；（2）分析完這些要素之后，得到了數(shù)據(jù)模型和行為模型，從而組成用例模型。

6 仿真系統(tǒng)的開發(fā)

網(wǎng)絡(luò)通信層、數(shù)據(jù)層、展現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層展現(xiàn)在計算機中，這是系統(tǒng)軟件的分層結(jié)構(gòu)，主要以分布式為主，包括以個主節(jié)點，五個仿真節(jié)點（WINDOWS），一個仿真節(jié)點（VXWORDS）和一個測試數(shù)據(jù)服務(wù)器節(jié)點，無論是一般的輸入任務(wù)，還是實時高的輸入任務(wù)，兩個節(jié)點相互配合，進行高效的數(shù)據(jù)收集和準確的數(shù)據(jù)分析[6]。并且再整個主節(jié)點中，避免了復(fù)雜的操作，自動化的結(jié)果就是大大提高了工作的效率。

7 結(jié)語

船舶軟件開發(fā)的仿真測試，不僅保證了測試的科學(xué)性，準確性，而且還有效的提高了工作效率，進而提高了工作質(zhì)量，降低了人為原因而出現(xiàn)的時間浪費，從而節(jié)約了時間成本，所以無論從什么角度來說，這門技術(shù)非常值得推廣和應(yīng)用。

[1]郝衛(wèi)明,王永興,王力.船舶PMS控制策略仿真測試平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].船電技術(shù),2016. 36(4):73-76.

[2]吳青,王樂,柳晨光,等.基于MPC的無人船運動控制及可視化仿真系統(tǒng)實現(xiàn)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版), 2016.40(2):245-250.

[3]陳淑春,王文忠,劉保昆.暫態(tài)穩(wěn)定性模型在船舶動力系統(tǒng)分析及仿真中的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù), 2016.2(10):34-36.

[4]王圣潔,徐星,韓冰,等.基于三維仿真技術(shù)的船舶裝備可視化管理平臺開發(fā)[J].中國儀器儀表,2015.9(5):23-23.

Research on Simulation Test Platform for Ship Software

Cai Zhaohu,Zhang Nengwen,Liu Yongcai,Lu Jinhua,Jiang Shaowei
(Jiangsu Jiangyin Software Co.,Ltd.,Jiangyin Jiangsu,214400)

With the rapid development of modern science and technology, embedded software black box test field is more perfect, software simulation test is one of them. In this paper, we focus on the simulation test of ship software, analyze the cross-linking environment of ship combat control system, discuss the management technology of simulation test, and design the test experiment model into XML file and deeply analyze the running method, The intelligent implementation of the test platform, the intelligent collection and analysis mode of the test data, and the development of the simulation test system of the ship embedded software, which obviously improves the testing efficiency and the scientificity and accuracy of the ship.

Ship embedded software; simulation test platform; test data collection and analysis