某型灵巧弹药软件系统测试的研究*

张瑜洁,滕 飞,谢菁珠

(西安现代控制技术研究所,西安 710065)

0 引言

某型灵巧弹药能够对活动装甲目标实施远程精确打击,具有常规炮弹间瞄射击的优点,并能在目标区上空自动探测、识别并发射爆炸成型弹丸,攻击目标相对薄弱的顶装甲,实现“打了不用管”,是一种高效费比的智能弹药[1]。

某型灵巧弹药软件基于嵌入式平台开发,其性能对于作战效能的影响至关重要。为避免其可能出现的失效而导致灾难性后果,要求对嵌入式系统及软件进行严格的测试和验证[2]。

实时嵌入式软件在时间和空间上的约束比较严格,被测软件一般具有实时性、并发性等特点[3]。软件测试包括单元测试、配置项测试和系统测试,其中,系统测试是最重要的测试,因为其他测试均不能测试出实时软件中潜藏的时序错误和软件、硬件接口错误[4]。

1 软件测试需求分析

某型灵巧弹药软件由3个CSCI组成,包括信号处理器、驱动单元、激光雷达3个配置项。系统测试在目标机上运行采用I/O接口模拟真实的运行环境。

信号处理器接收激光、毫米波、红外的敏感信息,完成目标识别及攻击定位;按要求输出控制信号;驱动单元对各种控制信号进行功率放大,形成点火指令,并完成辅助时序控制和电源掉电自毁;激光雷达为信号处理器提供距离信息。灵巧弹药系统如图1所示。

通过分析被测系统输入和输出信号,解析真实环境下,激光、毫米波、红外扫描目标数据特征,结合信号特性,确定被测系统正常识别目标的外部激励信号,以及相应待测试的输出信号。

测试内容如下:

a)信号处理器和驱动单元之间的交联信号,通过数据总线实现;

b)模拟目标输入:输入包括激光、雷达扫描目标的特性目标;

c)时序:驱动单元提供时序输入,信号处理器按照时序工作;

d)目标识别算法数学模型:灵巧弹药系统核心接收毫米波的探测信号、红外的物体识别信息和激光雷达的一维距离信息,实时完成数据融合,进行目标识别和定位,并完成起爆信号输出。

2 测试系统构成

测试系统是一种半实物仿真测试系统,由信号处理器、驱动单元、激光雷达、电源、数据回放模拟设备等组成,构成原理图如图2所示。

3 系统测试设计

3.1 半实物仿真测试

系统测试时,灵巧弹药作战流程为基本操作指导,通过数据仿真软件进行测试用例的输入,向各配置项发送命令,各单体在接收命令后实施操作,并实时反馈信息。

3.2 测试用例设计

测试用例是为了某个特殊目标而编制的一组测试输入、执行条件以及预期结果,以便测试某个程序路径或核实是否满足某个特定需求[5]。采用一个有效的测试用例设计流程以及一些基于黑盒测试的用例设计方法,提高测试效率,降低软件测试缺陷遗漏率[5]。

针对目标识别算法数学模型,目标识别过程如图3所示。

通过分析实际目标的特性,使用边界值分析方法、等价类划分方法进行测试用例输入设计,采用Matlab目标特性解算系统,生成测试用例实例。

a)目标特性:①目标形状特性:目标宽度,目标高度;②目标反射特性:毫米波幅度峰值,毫米波持续时间;③目标辐射特性:红外幅度峰值,红外持续时间。

b)识别方法:①两两识别方式;②极端加严方式:单激光识别、单毫米波识别。

c)打击决策:①子弹转速;②子弹当前高度。

在测试中,直接复用成熟测试用例付出的代价要远小于重新开发测试用例[6]。对于多模态的灵巧弹药武器系统,从目标特性、打击方法提取相同或相近的功能点,设计测试用例,并构建系统软件测试用例库。这样不同型号的灵巧弹药软件可直接复用具体的测试用例,有效提高软件测试工作效率。

4 测试结果

测试人员向被测系统提供输入目标激励信号,通过数据回放仿真系统采集、分析相应的激光、毫米波、红外信息曲线、起爆信号,对系统的工作时序进行比对,完成对该系统的软件测试。

实验界面如图4所示。

实验界面分为5个显示分区:

电源状态区:位于实验界面左上部,显示电源的工作状态;

参数设置区:位于实验界面左部,显示检测阈值、检测脉宽、输入输出点数等信息;

实验数据区:位于实验界面右部,显示本次半实物仿真实验的毫米波激光红外扫描信息、起爆信息等;

实验实时区:位于实验界面上部,显示本次半实物仿真实验状态;

引爆时刻区:位于实验界面下部,框内显示信号的次数与时刻信息。

5 结束语

文中介绍了某型灵巧弹药软件的系统测试方案。该方案采用半实物仿真测试,通过提取目标特性,设计了一种基于黑盒的测试用例注入方法。测试结果表明该方案能有效模拟真实试验环境,显著提高软件测试效率,为搭建多模态灵巧弹药通用测试用例库提供设计依据。