裝備虛擬訓(xùn)練軟件測(cè)試技術(shù)研究

根據(jù)裝備虛擬訓(xùn)練軟件測(cè)試的特點(diǎn)和測(cè)試關(guān)鍵問題，在傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試方法，保證測(cè)試工作能有效地發(fā)現(xiàn)裝備仿真訓(xùn)練軟件開發(fā)各個(gè)階段存在的缺陷和錯(cuò)誤，有效保障軟件的質(zhì)量和可靠性。

【關(guān)鍵詞】虛擬訓(xùn)練軟件 軟件測(cè)試 測(cè)試性

隨著信息化軍事技術(shù)的不斷發(fā)展，裝備仿真訓(xùn)練軟件也獲得了迅速的發(fā)展，其規(guī)模越來越龐大、實(shí)現(xiàn)的功能越來越多、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，裝備仿真訓(xùn)練軟件的性能和可靠性也成為至關(guān)重要問題的。因此，軟件測(cè)試成為裝備仿真訓(xùn)練軟件開發(fā)過程中一個(gè)必要的環(huán)節(jié)。依據(jù)一個(gè)科學(xué)的測(cè)試模型，使用先進(jìn)的軟件測(cè)試技術(shù)對(duì)裝備仿真訓(xùn)練軟件進(jìn)行充分的測(cè)試，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟件程序中的錯(cuò)誤，有效降低軟件錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率，驗(yàn)證軟件功能的可行性，提高軟件的可靠性和安全性。

1 軟件測(cè)試模型

軟件測(cè)試是裝備仿真訓(xùn)練軟件開發(fā)過程中一個(gè)不可缺少的重要步驟，而且隨著裝備仿真訓(xùn)練軟件規(guī)模的增大、復(fù)雜度的增加，軟件測(cè)試也變得越來越重要。裝備仿真訓(xùn)練軟件軟件測(cè)試過程與開發(fā)過程一樣，都能決定軟件的質(zhì)量，而且測(cè)試過程的質(zhì)量將直接影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。

在軟件開發(fā)幾十年的實(shí)踐過程中，人們總結(jié)了很多的開發(fā)模型，這些模型對(duì)于軟件開發(fā)過程具有很好的指導(dǎo)作用，由于測(cè)試與開發(fā)是緊密結(jié)合在一起的，所以軟件測(cè)試也需要有測(cè)試模型去指導(dǎo)實(shí)踐。軟件測(cè)試模型是將測(cè)試過程活動(dòng)進(jìn)行抽象的概念模型，用于定義測(cè)試活動(dòng)的流程和方法，是確保軟件工程質(zhì)量的重要手段。測(cè)試專家通過實(shí)踐總結(jié)出了很多很好的測(cè)試模型。這些模型將測(cè)試活動(dòng)進(jìn)行了抽象，明確了測(cè)試與開發(fā)之間的關(guān)系，更好的分析軟件測(cè)試在整個(gè)軟件研發(fā)中的參與度和工作過程，進(jìn)而不斷完善軟件質(zhì)量保證流程，提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，并成為了測(cè)試管理的重要參考依據(jù)。目前，主要的測(cè)試模型主要有以下4種：

1.1 V模型

V模型是將傳統(tǒng)測(cè)試模型瀑布模型改進(jìn)后的一種測(cè)試模型，如圖1所示，從左到右，分別描述了軟件的基本開發(fā)過程和對(duì)應(yīng)的測(cè)試行為，清楚地體現(xiàn)出每個(gè)測(cè)試階段和開發(fā)過程各階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。但是在V模型當(dāng)中，測(cè)試過程放在了編碼的下一個(gè)階段，這就容易使人誤解為測(cè)試是軟件開發(fā)的最后一個(gè)階段，而需求分析的檢驗(yàn)工作也是在驗(yàn)收測(cè)試才能進(jìn)行。

1.2 W模型

W模型由兩個(gè)V模型組成，分別代表測(cè)試與開發(fā)過程，非常明確的標(biāo)注了生產(chǎn)周期中開發(fā)與測(cè)試之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖2所示。但是在W模型中測(cè)試和開發(fā)也保持著一種線性的前后關(guān)系，上一階段工作完全結(jié)束，才能正式開始下一階段的工作，這樣就無法支持迭代、自發(fā)性以及變更性調(diào)整等情況。

1.3 H模型

H模型形成了一個(gè)完整獨(dú)立的測(cè)試過程，并且將測(cè)試準(zhǔn)備活動(dòng)和測(cè)試執(zhí)行活動(dòng)清晰的區(qū)別出來，如圖3所示。圖中僅僅演示了在整個(gè)生命周期中某個(gè)層次上的一次測(cè)試“微循環(huán)”，圖中的“其他流程”可以是任意開發(fā)流程。H模型的特點(diǎn)是軟件測(cè)試是一個(gè)獨(dú)立的流程，貫穿產(chǎn)品整個(gè)生命周期，與其他流程并發(fā)地進(jìn)行。當(dāng)某個(gè)測(cè)試點(diǎn)就緒時(shí)，軟件測(cè)試即從測(cè)試準(zhǔn)備階段進(jìn)入測(cè)試執(zhí)行階段。

2 裝備仿真軟件測(cè)試的特點(diǎn)及關(guān)鍵問題

2.1 裝備仿真軟件測(cè)試的特點(diǎn)

裝備仿真訓(xùn)練軟件是一個(gè)由系統(tǒng)、分系統(tǒng)/子系統(tǒng)、模塊組成的復(fù)雜系統(tǒng)，并隨著系統(tǒng)和操作功能的增多，復(fù)雜程度也在增加，系統(tǒng)的好壞歸根結(jié)底是由各個(gè)分系統(tǒng)和各個(gè)模塊的好壞決定的，對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)和各個(gè)模塊的測(cè)試是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試具有以下6個(gè)特點(diǎn)：

2.1.1 裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試主要分為三個(gè)階段

從軟件生命周期全過程來看，軟件測(cè)試可分為單元測(cè)試、功能測(cè)試、集成測(cè)試、性能測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、配置測(cè)試、回歸測(cè)試等階段。根據(jù)裝備仿真訓(xùn)練軟件的結(jié)構(gòu)、規(guī)模、類型和安全性關(guān)鍵等級(jí)等方面的特點(diǎn)，確定裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試主要分為單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試三個(gè)階段。

2.1.2 單元測(cè)試是裝備仿真訓(xùn)練軟件的測(cè)試重點(diǎn)

裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試是一項(xiàng)針對(duì)性很強(qiáng)的工作，即使對(duì)同一類型的功能，可能由于不同型號(hào)任務(wù)的要求，功能實(shí)現(xiàn)也會(huì)有所差異，因此要求重點(diǎn)進(jìn)行單元測(cè)試。單元測(cè)試是根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)和源程序，了解每個(gè)最小模塊的輸入、輸出條件和邏輯結(jié)構(gòu)是否正確合理。單元測(cè)試通常應(yīng)對(duì)模塊內(nèi)所有控制路徑設(shè)計(jì)測(cè)試用例，以便發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。

2.1.3 裝備仿真訓(xùn)練軟件程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，路徑組合數(shù)目龐大

程序的三種基本結(jié)構(gòu)分別是：順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，裝備仿真訓(xùn)練軟件最小組成模塊的內(nèi)部程序都可看作是這三種結(jié)構(gòu)按不同方式組合的產(chǎn)物，這其中包含大量多重選擇和循環(huán)嵌套的程序，而且模塊與模塊之間存在著大量的交互，所以程序內(nèi)部包含的不同路徑數(shù)目可能是天文數(shù)字，尤其對(duì)大規(guī)模復(fù)雜的裝備仿真訓(xùn)練軟件，窮舉所有的路徑是不可能的，需要根據(jù)實(shí)際情況去選擇適合的覆蓋測(cè)試方法。

2.1.4 裝備仿真訓(xùn)練軟件黑盒測(cè)試用例數(shù)量龐大

裝備仿真訓(xùn)練軟件中包含了不同專業(yè)的多個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)又由多個(gè)子系統(tǒng)和模塊組成，其中包含的參數(shù)數(shù)量龐大，參數(shù)與參數(shù)之間的進(jìn)行組合之后的數(shù)量將更加龐大，而軟件運(yùn)行出現(xiàn)的故障時(shí)，更多的情況是由于多個(gè)參數(shù)的相互作用的原因，所以，要想充分考慮到參數(shù)與參數(shù)之間的關(guān)系，需要的測(cè)試用例數(shù)量是無窮盡的。

2.1.5 裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試一般需要特定的測(cè)試環(huán)境支持

裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試可以采用靜態(tài)測(cè)試方法和動(dòng)態(tài)測(cè)試方法。其中，靜態(tài)測(cè)試以人工檢查為主，不需要特定的測(cè)試環(huán)境；而動(dòng)態(tài)測(cè)試則需要建立驅(qū)動(dòng)軟件模塊執(zhí)行的測(cè)試環(huán)境，支持軟件模塊的參數(shù)輸入和輸出結(jié)果的可視化。

2.1.6 裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試一般采用白盒測(cè)試與黑盒測(cè)試相結(jié)合的方法

一般采用白盒測(cè)試方法來測(cè)試裝備仿真訓(xùn)練軟件程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)；裝備仿真軟件的功能測(cè)試部分則需要采用黑盒測(cè)試方法。

2.2 裝備仿真軟件測(cè)試的關(guān)鍵問題

軟件測(cè)試的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)軟件中可能存在的設(shè)計(jì)缺陷和錯(cuò)誤。測(cè)試時(shí)驗(yàn)證得越全面，軟件中可能存在的缺陷就會(huì)越少，而每一個(gè)項(xiàng)目、每一個(gè)軟件的測(cè)試都會(huì)有不同的特點(diǎn)和測(cè)試關(guān)鍵問題，測(cè)試工作要根據(jù)軟件的特點(diǎn)和關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)適合該軟件的測(cè)試。裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試的關(guān)鍵問題主要有以下4點(diǎn)：

2.2.1 測(cè)試工作必須由非開發(fā)人員來完成

由于許多開發(fā)單位對(duì)軟件測(cè)試的認(rèn)識(shí)水平不夠，自己設(shè)計(jì)、自己編程、自己測(cè)試、自己維護(hù)的現(xiàn)象還比較普遍，這樣的結(jié)果就是導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不理想，沒有達(dá)到測(cè)試的要求。所以，為了保證測(cè)試質(zhì)量，裝備仿真訓(xùn)練軟件的測(cè)試工作必須由非開發(fā)人員來進(jìn)行，保證的效果。

2.2.2 在白盒測(cè)試中，采用基本路徑測(cè)試方法解決路徑覆蓋率問題

在裝備仿真訓(xùn)練軟件結(jié)構(gòu)中，路徑組合是一個(gè)龐大的數(shù)字，所以要在測(cè)試中覆蓋所有路徑是不可能的，需要把覆蓋的路徑壓縮到一定范圍內(nèi)。如：程序的循環(huán)部分可以只循環(huán)一次。因此，在路徑覆蓋測(cè)試上，我們選擇基本路徑測(cè)試法。

2.2.3 在黑盒測(cè)試中，采用組合覆蓋測(cè)試方法解決測(cè)試用例無窮盡問題

由于裝備仿真訓(xùn)練軟件中參數(shù)與參數(shù)的組合數(shù)量龐大，無法設(shè)計(jì)無窮盡的測(cè)試用例滿足覆蓋率問題，為此，采用組合覆蓋測(cè)試方法，不僅可以充分考慮到軟件中參數(shù)與參數(shù)之間的相互作用，更重要的是能以最少的測(cè)試用例實(shí)現(xiàn)最大程度的覆蓋，具有較好的測(cè)試效果。

2.2.4 要有必要的測(cè)試文檔

沒有文檔的項(xiàng)目是一個(gè)不成功的項(xiàng)目，同樣，沒有文檔的測(cè)試也不會(huì)是一個(gè)成功的測(cè)試。測(cè)試工作的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和問題報(bào)告都要以文檔的形式記錄下來留存，方便同項(xiàng)目組人員進(jìn)行閱讀和修改，更重要的是對(duì)于后續(xù)同類項(xiàng)目是資源的積累過程和設(shè)計(jì)的改進(jìn)依據(jù)。

3 裝備仿真軟件測(cè)試模型

測(cè)試過程模型定義了測(cè)試的流程和方法，為測(cè)試工作提供了指導(dǎo)。但是傳統(tǒng)的測(cè)試模型各有長短，不可能適合所有的測(cè)試軟件，軟件測(cè)試模型因測(cè)試軟件的不同而不同，所以，本文通過對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)試過程模型進(jìn)行的分析和探討，同時(shí)研究分析了裝備仿真訓(xùn)練軟件的實(shí)際情況，進(jìn)而得到了適合裝備仿真軟件的測(cè)試模型，然后從該模型出發(fā)，完善軟件測(cè)試工作流程。裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試模型是一個(gè)包含了軟件文檔審查、代碼靜態(tài)分析和審查、單元測(cè)試、子系統(tǒng)集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試的綜合測(cè)試模型，如圖4所示。

3.1 測(cè)試準(zhǔn)備

測(cè)試準(zhǔn)備階段是在測(cè)試實(shí)施之前，構(gòu)造執(zhí)行測(cè)試所需的要素，這些要素通常包括軟件開發(fā)文檔、軟件開發(fā)程序、實(shí)際執(zhí)行測(cè)試所需的軟件、準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境和測(cè)試工具；同時(shí)還要為測(cè)試過程準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)臏y(cè)試用例。

3.2 單元測(cè)試

裝備仿真訓(xùn)練軟件單元測(cè)試部分包含靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試兩個(gè)部分。其中靜態(tài)測(cè)試的對(duì)象是裝備仿真訓(xùn)練軟件單元模塊的文檔和程序代碼，主要通過文檔審查、代碼審查、代碼靜態(tài)分析等方法來確保軟件需求和設(shè)計(jì)文檔的正確性、代碼的規(guī)范性、設(shè)計(jì)或?qū)崿F(xiàn)的正確性。而軟件結(jié)構(gòu)和功能方面的缺陷則需要采用動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法來完成。

裝備仿真訓(xùn)練軟件單元模塊動(dòng)態(tài)測(cè)試采用黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試相結(jié)合的方法，從模塊級(jí)檢查軟件的功能、性能、接口和其他約束條件是否滿足需求。白盒測(cè)試技術(shù)主要測(cè)試每個(gè)單元內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)的覆蓋率，黑盒測(cè)試技術(shù)測(cè)試模塊單元功能滿足需求情況。

3.3 集成測(cè)試

集成測(cè)試主要檢驗(yàn)裝備仿真訓(xùn)練軟件中經(jīng)過單元測(cè)試的模塊和子系統(tǒng)各部分工作是否實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)、達(dá)到了相應(yīng)的要求。在裝備仿真訓(xùn)練軟件集成測(cè)試部分，既可以彌補(bǔ)單元測(cè)試中沒有測(cè)試到的Bug，又可以測(cè)試單元測(cè)試中沒有辦法測(cè)試的功能，如裝備仿真訓(xùn)練軟件中前后臺(tái)集成之后的關(guān)聯(lián)功能。所以集成測(cè)試就是測(cè)試各個(gè)部件之間的配合情況，為系統(tǒng)測(cè)試提供基本保證。

裝備仿真訓(xùn)練軟件的集成測(cè)試必須在所有模塊、子系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能進(jìn)行，一般采用的方法是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法中的自底向上集成測(cè)試。具體的步驟是先測(cè)試組成子系統(tǒng)的模塊群，由于最底層的單元模塊都已經(jīng)經(jīng)過了單元測(cè)試，所以各個(gè)模塊可以向上集成為各個(gè)子系統(tǒng)；然后在此基礎(chǔ)上就可以測(cè)試各個(gè)子系統(tǒng)能否正常工作，以及進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)之間的測(cè)試工作。

3.4 系統(tǒng)測(cè)試

裝備仿真訓(xùn)練軟件的系統(tǒng)測(cè)試是在集成測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，不僅是單純的測(cè)試軟件部分，而是將硬件、網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)等其他要素結(jié)合進(jìn)來進(jìn)行綜合性測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試主要依據(jù)系統(tǒng)總體技術(shù)方案和需求說明書進(jìn)行測(cè)試，目的是發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶需求不符或矛盾的地方。

系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試類型一般包括功能測(cè)試、性能測(cè)試、負(fù)載測(cè)試、強(qiáng)度測(cè)試、容量測(cè)試、安全性測(cè)試、用戶界面測(cè)試、有效性測(cè)試、配置測(cè)試、故障恢復(fù)測(cè)試、安裝測(cè)試和回歸測(cè)試。而在裝備仿真訓(xùn)練軟件的系統(tǒng)測(cè)試中，功能測(cè)試、性能測(cè)試、負(fù)載測(cè)試、安全性測(cè)試、有效性測(cè)試、配置測(cè)試、故障恢復(fù)測(cè)試是必須進(jìn)行的，其他項(xiàng)目可以依據(jù)具體項(xiàng)目情況選擇性的進(jìn)行。

3.5 驗(yàn)收測(cè)試

在完成裝備仿真訓(xùn)練軟件的系統(tǒng)測(cè)試之后，進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試。只有通過了驗(yàn)收測(cè)試，才標(biāo)志著項(xiàng)目的結(jié)束，軟件產(chǎn)品的完成。一般來說，驗(yàn)收測(cè)試以用戶為主，主要驗(yàn)證軟件的功能、性能以及其他特性是否與用戶要求相一致。

4 結(jié)束語

軟件測(cè)試的目的是通過測(cè)試來發(fā)現(xiàn)缺陷，找出缺陷的分布特征和出現(xiàn)的規(guī)律，以便在新的開發(fā)項(xiàng)目中改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，避免缺陷的出現(xiàn)，同時(shí)也能夠通過設(shè)計(jì)有針對(duì)性的檢測(cè)方法，改善軟件測(cè)試的有效性。隨著裝備仿真訓(xùn)練軟件質(zhì)量要求的提高，軟件測(cè)試在軟件開發(fā)中的地位越來越重要。裝備仿真訓(xùn)練軟件測(cè)試模型是從傳統(tǒng)的軟件測(cè)試模型中提取出來的，適合裝備仿真訓(xùn)練軟件的測(cè)試模型，不僅可以提高測(cè)試在軟件生命周期中的作用，還可以完善軟件部分的工作流程。

參考文獻(xiàn)

[1]李龍等.軟件測(cè)試實(shí)用技術(shù)與常用模板[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]趙斌.軟件測(cè)試技術(shù)經(jīng)典教程（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

[3]唐見兵.仿真軟件測(cè)試研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用于軟件，2008，25（1）：105-107.

[4]趙一丁，李志民，苗風(fēng)君.一種新的針對(duì)仿真系統(tǒng)的測(cè)試方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（5）：1435-1438.

[5]黎連業(yè)，王華，李淑春.軟件測(cè)試與測(cè)試技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[6]王泉等.無人機(jī)飛控軟件測(cè)試方法研究[J].航空計(jì)算機(jī)技術(shù)，2008，38（2）：78-81.

作者簡(jiǎn)介

鐘尚斌（1971-），男，四川省資中縣人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為91550部隊(duì)工程師。研究方向?yàn)檠b備訓(xùn)練管理。

作者單位

91550部隊(duì) 遼寧省大連市 116000