場(chǎng)景法在導(dǎo)引頭軟件測(cè)試中的應(yīng)用

付永樂(lè) 趙星漢 高湘飛

摘要

將場(chǎng)景法運(yùn)用于導(dǎo)引頭軟件測(cè)試中，通過(guò)對(duì)搜索、跟蹤狀態(tài)切換以及偏差量解算功能、激光編碼識(shí)別功能進(jìn)行場(chǎng)景劃分，通過(guò)對(duì)用例個(gè)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出測(cè)試用例。結(jié)果表明，使用該方法設(shè)計(jì)的用例保證了測(cè)試的充分性和有效性。驗(yàn)證的基于場(chǎng)景法的測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法在復(fù)雜時(shí)序系統(tǒng)測(cè)試中得以推廣和應(yīng)用，滿足了軟件充分性要求和覆蓋率的要求，提高了系統(tǒng)測(cè)試的效率和效果，為保證軟件產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了作用。

【關(guān)鍵詞】黑盒測(cè)試技術(shù) 測(cè)試用例 設(shè)計(jì) 場(chǎng)景法 導(dǎo)引頭

1 引言

導(dǎo)引頭軟件配置在激光末端修正迫彈導(dǎo)引頭上，是精確制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)的重要組件，用來(lái)完成對(duì)目標(biāo)的自主搜索和跟蹤，并給出制導(dǎo)所需要的控制信號(hào)。導(dǎo)引頭控制軟件作為導(dǎo)引頭的核心，其性能和可靠性對(duì)導(dǎo)引頭的制導(dǎo)精度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了保證導(dǎo)引頭軟件的可靠性，需要對(duì)其進(jìn)行充分性測(cè)試。

導(dǎo)引頭是典型的反應(yīng)式系統(tǒng)，其進(jìn)程通常都是無(wú)終止地、不間斷地響應(yīng)環(huán)境的激勵(lì)。反應(yīng)性使得軟件的輸入空間更大，且更復(fù)雜，因而測(cè)試難度也更大。在對(duì)導(dǎo)引頭軟件概述的基礎(chǔ)上，講述了利用場(chǎng)景法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，對(duì)用例數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，并分析測(cè)試方法的有效性和測(cè)試的充分性。通過(guò)采用這種測(cè)試設(shè)計(jì)方法，使導(dǎo)引頭軟件測(cè)試的思路更清晰，測(cè)試的充分性也得以保證。

2 導(dǎo)引頭軟件概述

導(dǎo)引頭軟件是精確制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)的重要組件，是典型的嵌入式實(shí)時(shí)軟件，具有復(fù)雜的外部信息交聯(lián)關(guān)系，必須具備快速響應(yīng)外部激勵(lì)的能力，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和外部輸入處理產(chǎn)生新的系統(tǒng)狀態(tài)和輸出控制信息。

導(dǎo)引頭軟件的基本工作過(guò)程是，在激光目標(biāo)指示器發(fā)射激光束到目標(biāo)上后，目標(biāo)反射的激光信號(hào)經(jīng)導(dǎo)引頭光學(xué)天線成像于光電探測(cè)器，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和放大后形成回波信號(hào)和激光觸發(fā)信號(hào)，回波信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路由模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。導(dǎo)引頭軟件根據(jù)激光編碼數(shù)據(jù)對(duì)激光觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行激光編碼識(shí)別，激光編碼確認(rèn)后由回波信號(hào)解算出目標(biāo)方位偏差角、高低偏差角和回波能量，根據(jù)回波能量調(diào)整接收電路增益，將方位、高低偏差角轉(zhuǎn)換為偏差量。導(dǎo)引頭軟件能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行雙向通信，接收并反饋激光編碼信息，發(fā)送偏差量信息。

3 測(cè)試需求分析

導(dǎo)引頭軟件主要功能包括偏差量解算功能、激光編碼識(shí)別功能以及搜索狀態(tài)和跟蹤狀態(tài)兩種狀態(tài)。

（1）偏差量解算功能，該功能在跟蹤狀態(tài)下進(jìn)行，激光編碼確認(rèn)進(jìn)入跟蹤狀態(tài)后，如果激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)且周期在有效范圍內(nèi)，導(dǎo)引頭軟件從刀D轉(zhuǎn)換電路中讀取回波信號(hào)的數(shù)字量，根據(jù)這信號(hào)數(shù)字量解算出目標(biāo)的方位偏差角、高低偏差角及回波能量。激光觸發(fā)信號(hào)周期有效范圍為激光編碼信息對(duì)應(yīng)周期前后一定時(shí)間以內(nèi)。如果激光觸發(fā)信號(hào)周期在有效范圍內(nèi)，則將CPU定時(shí)器中的值復(fù)位，重新進(jìn)行定時(shí);如果激光觸發(fā)信號(hào)周期不在有效范圍，則不復(fù)位CPU定時(shí)器的值。激光觸發(fā)信號(hào)周期不在有效范圍，應(yīng)判斷激光觸發(fā)信號(hào)周期是否大于激光編碼信息對(duì)應(yīng)周期的倍數(shù)，如果不大于則退出偏差量解算功能，等待下個(gè)激光觸發(fā)信號(hào)的到來(lái);如果大于，則退出跟蹤狀態(tài)進(jìn)入搜索狀態(tài)，需重新進(jìn)行激光編碼識(shí)別;如果CPU定時(shí)器中的值超過(guò)一定時(shí)間則退出跟蹤狀態(tài)進(jìn)入搜索狀態(tài)，需重新進(jìn)行激光編碼識(shí)別。

（2）激光編碼識(shí)別功能，如果連續(xù)兩個(gè)激光觸發(fā)信號(hào)周期在有效范圍內(nèi)則判定激光觸發(fā)信號(hào)有效，激光編碼得到確認(rèn);如果定時(shí)器的值超過(guò)一定時(shí)間，即一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)，將所有的激光編碼識(shí)別狀態(tài)清零，等待下一個(gè)激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)重新進(jìn)行激光編碼識(shí)別。

（3）搜索狀態(tài)，導(dǎo)引頭上電完成初始化進(jìn)入搜索狀態(tài);在跟蹤狀態(tài)時(shí)連續(xù)多個(gè)激光編碼周期激光觸發(fā)信號(hào)均無(wú)效，進(jìn)入搜索狀態(tài);在跟蹤狀態(tài)時(shí)一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)，進(jìn)入搜索狀態(tài)。

（4）跟蹤狀態(tài)，如果連續(xù)多個(gè)激光觸發(fā)信號(hào)周期在有效范圍內(nèi)則判定激光觸發(fā)信號(hào)有效，激光編碼得到確認(rèn)，進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。

4 基于場(chǎng)景的用例設(shè)計(jì)

在軟件測(cè)試中，測(cè)試人員依據(jù)需求規(guī)格說(shuō)明，編制測(cè)試需求規(guī)格說(shuō)明，并依據(jù)測(cè)試需求規(guī)格說(shuō)明編寫測(cè)試用例。在編制測(cè)試需求規(guī)格說(shuō)明的過(guò)程中，我們了解了執(zhí)行流程和任務(wù)目標(biāo)，為測(cè)試用例設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。為達(dá)到系統(tǒng)測(cè)試充分性的要求，應(yīng)綜合應(yīng)用多種測(cè)試方法，如等價(jià)類劃分法、邊界值分析法、猜錯(cuò)法、因果圖法、場(chǎng)景法等。本文主要針對(duì)場(chǎng)景法這一測(cè)試方法，對(duì)導(dǎo)引頭軟件的功能進(jìn)行測(cè)試。

4.1 場(chǎng)景法

場(chǎng)景法，是通過(guò)設(shè)計(jì)場(chǎng)景來(lái)描述軟件，首先由Rational公司提出，是黑盒測(cè)試技術(shù)中重要測(cè)試方法之一。這種測(cè)試方法，是從軟件設(shè)計(jì)的思想中引入到軟件測(cè)試的思想中，比較生動(dòng)的描繪了事件觸發(fā)時(shí)的場(chǎng)景，有利于測(cè)試設(shè)計(jì)者對(duì)復(fù)雜的時(shí)序軟件進(jìn)行測(cè)試用例的設(shè)計(jì)，更加容易理解和執(zhí)行。

目前，大多數(shù)軟件都是事件觸發(fā)來(lái)控制流程的，事件觸發(fā)時(shí)的情景便形成了場(chǎng)景，而同一事件不同的觸發(fā)順序和處理結(jié)果就形成事件流。

用例場(chǎng)景用來(lái)描述流經(jīng)用例的路徑，從用例開始到結(jié)束遍歷這條路徑上所有基本流和備選流。

基本流為經(jīng)過(guò)用例的最簡(jiǎn)單的路徑。一個(gè)備選流可能從基本流開始，在某一特定條件下執(zhí)行，然后重新加入基本流中，也可以源于另一個(gè)備選流，或者終止用例而不再重新加入到某一流。

測(cè)試用例的編寫是依據(jù)每個(gè)場(chǎng)景，并加入特定的條件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4.2 場(chǎng)景法用例設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試需求，進(jìn)行導(dǎo)引頭工作流程的梳理，以導(dǎo)引頭軟件為例，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景法在軟件測(cè)試中的應(yīng)用。結(jié)合偏差量解算功能、激光編碼識(shí)別功能以及搜索狀態(tài)和跟蹤狀態(tài)兩種狀態(tài)進(jìn)行工作流程分析，得到工作流程圖如圖1所示。

針對(duì)上述工作流程圖，標(biāo)記各狀態(tài)如下，導(dǎo)引頭上電初始化用I表示;搜索狀態(tài)用2表示;跟蹤狀態(tài)用3表示;偏差量解算用4表示;激光編碼識(shí)別成功用5表示;超過(guò)一定時(shí)間用6表示;連續(xù)多個(gè)激光編碼無(wú)效用7表示;激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)且周期在有效范圍內(nèi)用8表示;激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)且周期不在有效范圍內(nèi)用9表示;不大于激光編碼信息對(duì)于周期的倍數(shù)用10表示;大于激光編碼信息對(duì)于周期的倍數(shù)用11表示;繪制出用例有向圖，如圖2所示。

利用場(chǎng)景法原理分析，得到軟件測(cè)試用例設(shè)計(jì)相關(guān)的基本流和備選流。

（1）基本流（13）：②⑤③，在搜索狀態(tài)下，激光編碼識(shí)別成功后，進(jìn)入跟蹤狀態(tài);

（2）備選流I（B 1）：⑥，CPU定時(shí)器中的值超過(guò)一定時(shí)間，退出跟蹤狀態(tài)，進(jìn)入搜索狀態(tài);

（3）備選流2（132）：⑦，連續(xù)多個(gè)激光編碼無(wú)效，退出跟蹤狀態(tài)，進(jìn)入搜索狀態(tài);

（4）備選流3（B3）①，導(dǎo)引頭上電初始化，進(jìn)入搜索狀態(tài);

（5）備選流4（134）：⑧④，在跟蹤狀態(tài)下，激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)且周期在有效范圍內(nèi)，執(zhí)行偏差量解算;

（6）備選流5（135）：⑨⑩，在跟蹤狀態(tài)下，激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)且周期不在有效范圍內(nèi)，同時(shí)未大于激光編碼信息對(duì)于周期的倍數(shù)，繼續(xù)處于跟蹤狀態(tài);

（7）備選流6（136）：（RID，在跟蹤狀態(tài)下，激光觸發(fā)信號(hào)出現(xiàn)且周期不在有效范圍內(nèi)，同時(shí)大于激光編碼信息對(duì)于周期的倍數(shù)，退出跟蹤狀態(tài)，進(jìn)入搜索狀態(tài);

根據(jù)上述基本流和備選流信息，確定用例場(chǎng)景信息如表1所示。

測(cè)試用例構(gòu)成了設(shè)計(jì)和制定測(cè)試過(guò)程的基礎(chǔ)，文中提出的基于場(chǎng)景的優(yōu)化方法有效避免在確定測(cè)試用例過(guò)程中產(chǎn)生的多余或等效的測(cè)試用例，減少了測(cè)試工作量和測(cè)試用例的重復(fù)生成。

5 結(jié)論

通過(guò)場(chǎng)景法對(duì)導(dǎo)引頭軟件測(cè)試后，保證了測(cè)試用例的充分性，在進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)，采用等價(jià)類劃分的方法，對(duì)其功能進(jìn)行刪選，為保證測(cè)試充分，在場(chǎng)景法梳理工作流程之后，進(jìn)行等價(jià)類劃分法、錯(cuò)誤猜測(cè)法、邊界值分析法進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試。從上述可知，要保證軟件的測(cè)試充分，不能僅僅靠單一的黑盒測(cè)試技術(shù)就能完成測(cè)試。場(chǎng)景法適合與復(fù)雜時(shí)序軟件測(cè)試的測(cè)試依據(jù)條件的梳理，實(shí)現(xiàn)軟件測(cè)試的充分性。該方法對(duì)軟件測(cè)試工作具有一定的借鑒意義。

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