基于仿真環境的無線電高度表軟件測試方法

張蕾　周敏剛

摘 要：搭建高逼真度的仿真環境，對無線電高度表軟件的功能和性能指標進行考核驗證，設計無線電高度表功能的測試用例，通過軟件測試發現功能缺陷和軟件隱患。可提高軟件配置項和系統測試的效率，有利于配置模擬不同故障模態、提高測試的充分性和有效性。

關鍵詞：無線電高度表；配置項測試；仿真環境

無線電高度表，測量飛機到地面垂直距離的重要機載設備，它測量的高度是飛機距離地面的真是高度、它能在各種氣候條件下精確測量飛機距離地面或海面的相對高度，高度探測能力是無線電高度表的主要能力，通常指無線電高度表探測范圍和精度。

無線電高度表采取軟件與硬件相結合的開發方式，系統的主要功能實現都在軟件功能模塊中。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，本文提出基于仿真環境的軟件測試方法，研究同一系列無線電高度表軟件探測能力指標測試方法，通過軟件測試發現系統缺陷和軟件隱患。

1 測試對象分析

以某無線電高度表軟件作為測試對象開展測試方法研究。駐留在無線電高度表接口板CPU上的高度表軟件，將從高度表時間/數碼板讀取來的15位并行碼高度數字信號分別轉換為1553B串行數字信號和RS-422串行數字信號，并響應1553B總線命令。響應的命令包括環繞命令、非法命令及十種方式命令（不帶字同步、帶字同步、發送狀態字、啟動自檢、取自檢結果、發送器關閉、取消發送器關閉、復位遠程終端、發送矢量字、發送上一命令）。

另外，還根據高度信息，控制高度表三路跳閘信號。該高度表的高度數據分辨率為0.5米，1553B總線高度數據刷新周期為50ms。高度表軟件的結構如圖1所示。

此軟件要控制接口板實現下述功能：

1）經GJB289A-97多路數據總線（以下簡稱1553B總線）以數字形式輸出高度測量數據和其它數字數據信息；

2）經RS-422接口以數字形式輸出高度測量數據；

3）經離散線送出3路跳閘信號；

4）實現高度表加電自檢和啟動自檢的功能。

高度表軟件包含1個主程序和2個中斷程序：主程序包括芯片初始化、自檢、讀取時間數碼板送來的并行高度信息進行數據處理、根據高度信息控制高度表產生3路跳閘信號；中斷程序包括1553B中斷、RS-422中斷。

2 測試環境建立

測試環境由無線電高度表、總線控制（BC）仿真環境和高度表綜合檢測儀構成。利用檢測儀為高度表提供各種模態的高度數據和供電，并且利用檢測儀檢測驗證高度表的422信號輸出和跳閘信號輸出，利用BC仿真環境產生模擬1553B總線命令和檢測相應高度表的1553B輸出信號。

測試環境總體部署如圖2所示。

3 測試方法說明

基于模擬環境的軟件測試方法，采用功能分解法，按照無線電高度表功能和使用，制定測試項目和內容。設計測試用例。以模擬數據驅動無線電高度表軟件運行，對軟件進行功能和模態測試。

3.1 測試環境的差異性分析和有效性

BC仿真環境安裝在一臺PC機上，用微機串口232與高度表（安裝接口板）連接，通過模擬總線控制器BC向高度表接口板發送1553B總線命令，使高度表軟件響應命令請求，完成1553B信號輸出，并將輸出結果返回PC機顯示。高度表綜合檢測儀用電纜與高度表（安裝接口板）連接，通過模擬高度表接口板的外部接口，包括模擬輸入高度數據的接口、RS-422串行通訊（輸出高度數據）接口、以及顯示跳閘信號接口，向高度表接口板輸入信號激勵高度表軟件運行，對其進行綜合測試，并將運行結果通過這些接口回送給檢測儀，供測試人員分析高度表軟件運行的正確性。

高度表軟件測試環境的輸入和輸出使用方法為：從高度表綜合檢測儀中輸入高度數據值（十進制），并通過BC仿真環境模擬發送1553B總線命令；在高度表綜合檢測儀中觀察RS-422串行通訊口輸出（十進制）的高度數據值和顯示的跳閘信號，以及PC機中顯示的1553B信號輸出（十六進制）結果是否同預期結果一致。

3.2 軟件測試的原則

軟件測試的目的是找到潛伏在軟件中的錯誤，以保證和提高軟件的質量。要想找出軟件中的所有缺陷，確保軟件完美無缺，是一種理想狀態，選擇合理的測試集就存在著一定的風險。測試過程中必須做好測試集選取和風險識別工作。

3.3 測試模態的選取

3.3.1響應十種方式命令

初始化PC機內1553B仿真卡，按照指定協議配置總線表、模擬機上BC功能，按照總線通通信協議向無線電高度表發送總線命令，分別測試高度表軟件對十種不同命令響應功能是否正確；分別是“不帶字同步”、 “啟動自測試”、“復位遠程終端”、“發送器關閉”、“發送狀態字”、“取消發送器關閉”、“發送矢量字”、“帶數據字的同步方式命令”、“發送上一命令”和“發送自檢測字”方式命令。

3.3.2自檢功能

通過高度表檢測儀模擬不同情況的加電自檢工況，分別選取以下測試點：高度表正常時加電自檢、高度表故障時（高度值設為15m、64m）加電自檢、高度表正常時周期自檢、高度表故障時（高度值設為15m、64m）周期自檢、高度表正常時啟動自檢、高度表故障時（高度值設為15m、64m）啟動自檢。

3.3.3經1553B總線周期輸出高度數據

通過BC仿真器接收高度表不同狀態下的周期測高狀態、 數據處理、中斷處理。分別設置以下測試點： 24m、768m、1000m、1500m、1800m、2000m、4096m、無效模擬高度數據、0m、6000m。

3.3.4經RS-422接口輸出高度數據

通過高度表檢測儀的RS422接口接收高度表不同狀態下的周期測高狀態、 數據處理、中斷處理。分別設置以下測試點： 24m、768m、1000m、1500m、1800m、2000m、4096m、無效模擬高度數據、0m、6000m。

3.3.5跳閘功能

通過高度表檢測儀經離散線接口接收高度表送出3路跳閘信號，分別設置以下測試點： 20m、50m、170m、2300m、無效模擬高度數據、30m、60m、200m。

3.3.6余量測試

測試滿負荷情況下高度表內數據存儲占用空間的數據，實測占用空間為5.61KB，滿足占用空間余量≥20%要求。

3.3.7強度測試

檢測判斷高度表周期自檢時間，要求50ms±2ms秒，測量5次周期控制時間均為50ms。加電自檢時間要求是1分鐘內成，實際測量5次時間分別為45s、47s、45s、48s、48s。

3.4 測試充分性分析

基于模擬環境的配置項級測試在測試需求分析階段，測試方依據軟件需求規格說明和測試人員識別的隱含需求，歸納出高度表軟件配置項級測試項7項。測試設計與實現階段依據測試需求分析階段中確定的測試項，分別設計了測試用例概要表和詳細表，共設計52個配置項級測試用例，覆蓋各測試項所要求的測試類型及測試內容。這種自頂向下的測試需求分解，可以從軟件需求規格說明一直追蹤到測試用例，反之亦可追蹤，從而保證了系統級測試的充分性。

3.5 測試差異和異常分析

在配置項測試中，測試方使用的測試環境與測試需求規格說明要求一致，在測試執行前，測試人員和開發方進行了測試環境確認，并就測試用例的適應性和可執行性進行了分析與再次確認，保證了測試用例的最大限度執行。在測試執行過程中，根據測試環境對測試用例的操作步驟進行了修改完善，保證了測試用例的正確性。

4 結語

基于模擬環境的軟件測試，對無線電高度表軟件的全部功能和工作流程進行測試，發現軟件缺陷和高度表功能性能缺陷。通過搭建可配置的高逼真度載機模擬環境和飛機模擬環境，基于實際使用的典型數據模態設置測試用例，能對高度表軟件以及系統功能進行功能驗證和性能驗證，同時只需調整配置接口協議和測試模態，該方法便可推廣至該系列的高度表軟件測試。

參考文獻：

[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] 張海藩.軟件工程[M].北京：人民郵電出版社，2002：55-123.

[3] 鄭人杰，許靜，等.軟件測試[M].北京：人民郵電出版社，2011：49-76.

[4] 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.

作者簡介：張蕾（1979-），女，工程師，主要從事機載嵌入式軟件測試技術的研究工作。