姿轨控软件黑盒测试方法研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 姿轨控软件黑盒测试方法研究 摘要：姿轨控软件为卫星姿态轨 道控制软件，论文从实际测试实践出发， 根据姿轨控软件黑盒测试的相关特点， 介绍了基于由底而上的故障状态输入的 测试方法，该测试方法在保障测试质量 的同时，可以有效地提高工作效率，同 时也对与之类似的中大型控制系统软件 的测试有一定的参考价值。 中国论文网 /8/view-12750457.htm 关键词： 控制；软件测试；黑 盒；由底而上；故障状态 中图分类号：TP311 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2015）29- 0191-02 Investigation on the Black-box -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Testing Method of Attitude-control Software SONG Li-li，ZHOU Kai-lin （Shanghai Aerospace Computer and Technology Insitute， Shanghai 201109， China） Abstract：Attitude-control software is satellite attitude and orbit control software. Proceeding from the practice of practical testing， and according to the features of the attitude- control software black-box testing， this dissertation introduce the test method based on bottom up error-status input. This testing method can improve the quality and efficiency of the test， and it can also be a reference value for other control system software. Key words：control ； software testing； black-box testing； bottom up； error-status 姿轨控软件为卫星姿态轨道控制 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 软件，负责接收单机数据，姿态解算后 输出控制动作，完成卫星实际任务，是 卫星所有软件中最重要的“司令塔” 。该 类软件的测试具有代码长度大、算法复 杂、牵涉面广、软件更改多、测试周期 紧张等难点。姿轨控软件的被测试内容 一般包括：底层硬件管理、外部接口处 理、复杂算法计算、系统流程控制、安 全保护措施等等1。 姿轨控软件的黑盒测试平台一般 采用设计师测试平台，与白盒测试相比， 黑盒测试由于采用了外围动力学模型模 拟软件外部环境，包括敏感部件的姿态 输入和执行部件的动作效果，可以实现 软件的闭环运行，执行内部复杂功能相 关的测试用例，在测试结果有效性和测 试问题暴露率上都具有白盒测试不可比 拟的优越性，目前黑盒测试在卫星姿轨 控软件测试中仍然占主导性地位。本文 就姿轨控软件黑盒测试技术进行探讨， 从测试用例输入的方法、测试用例的设 计、用例执行的经验和体会等方面，总 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 结姿轨控软件的黑盒测试心得，对于姿 轨控软件测试技术的总体提高有着重要 意义，且对与之相似的中大型上层总体 控制软件的测试有着一定的参考价值。 1 姿轨控软件的测试输入 与一般星载软件以发送指令= 查看指令执行情况为主要测试流程的测 试方法不同，姿轨控由于具有众多的下 位单机（包括敏感部件和执行部件） 、 复杂的软件内部功能，其测试用例的输 入条件五花八门，仅靠遥控指令并不能 实现某些复杂功能相关测试用例的全部 输入，在此，我们将姿轨控软件测试中 需要用到的测试输入罗列如下： 1）遥控指令和传送指令 2）星上计时 3）下位单机反馈的接口数据 4）下位单机的运行状态和故障 状态 5）动力学计算的卫星姿态相关 数据 其中，遥控指令和传送指令由地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 面测试设备注入、星上计时由地面修正， 此两者可以由地面完全控制。下位单机 反馈的接口数据是姿轨控软件最重要的 输入，接口测试、数据处理测试、功能 测试中的很多测试输入都由此而来，接 口数据一般由动力学模拟提供，根据测 试平台的开发情况不同，其中部分输入 可以进行手动调整。下位单机的运行状 态和故障状态一般由姿轨控软件自主判 断生成，测试人员可以通过测试平台创 造条件使其发生变化。动力学计算的卫 星姿态相关数据完全由动力学模型计算 生成，测试人员只能通过更改软件内部 运行流程对其进行影响，不可直接控制 2。 2 由底而上的故障状态输入 对于黑盒测试平台而言，实现软 件功能的正常控制流程是基本功能，而 对于正常流程之外的异常故障判断处理， 则相对不易实现，因为单机的故障包括 底层硬件接口故障、中层数据处理故障、 上层系统诊断故障，而在功能用例执行 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 过程中，需要输入的一般是上层系统诊 断出的最终故障状态，所以此时，可以 采用一种由底而上的故障状态输入方法 进行测试用例设计。 下面以卫星姿轨控软件中的星敏 +陀螺系统举例说明，星敏+陀螺是卫星 机动中常用的姿态输入系统，卫星机动 时以该系统为判断依据。如下图 1 所示， 当底层硬件接口发生故障，或数据处理 中识别出单机输入数据有异常时，通过 故障状态的层层向上传递，最终由星敏 +陀螺系统进行系统级的故障诊断以及 基准选择，将诊断的结果交给姿态机动 功能函数，由该函数按照软件需求进行 统筹控制。 作为软件测试人员，被测试的软 件是整个姿轨控软件，也就是需要对上 图中所有的模块均抱有怀疑的态度，在 未测试之前认为其不可信，只有在所有 模块都通过测试之后，才能认为系统功 能正确。在通常情况下正常功能树的测 试中，仅当所有子功能和子子功能全部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 正常时，父功能才能正常实现全部功能， 父功能可以认为是子功能“相与” 的结果。 而在故障系统测试中，各种子故障只要 有一个判断出异常，就将导致父故障返 回异常的判断结果，父故障可以认为是 子故障“相或 ”的结果3。下图 2 父子功 能和故障的正常异常关系示意图。 测试工作实际展开时，若直接对上层系 统的故障情况进行测试，测试人员只能 输入底层故障由姿轨控软件本身层层上 报并仲裁，这样不仅容易出现正常系统 测试中常见的发现了错误难以定位到具 体模块的问题，甚至可能导致漏测问题 的情况发生。 由此，采用由底而上的故障状态 测试手段，仍以图 1 中的星敏+陀螺系 统为例，首先在接口测试里，对星敏和 陀螺相关接口的各种故障进行测试，确 保软件能够正常识别各种接口故障，向 上层模块反馈接口故障状态字；之后同 样在数据处理测试里，对各种数据异常 情况进行测试，同时包括下层接口故障 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 时数据的处理；最后在功能测试中，以 接口测试和数据处理测试中输出的故障 状况作为测试输入，对星敏+陀螺系统 的故障诊断和基准选择进行测试，并最 终产生故障标志，对机动功能造成影响。 采用此种测试方式，有以下几点 好处： 1）方便故障定位。子故障模式 测试完毕后再进行父故障模式测试，一 旦测试用例不通过，可以仅在父故障模 式中寻找问题产生原因，省去步步排查 的麻烦。 2）子故障测试用例的输出结果 可以作为父故障测试用例的输入。由于 故障标志由底而上层层传递的特性，下 层的测试用例通过某种测试输入实现了 故障状态的输出后，中上层的测试用例 可以直接使用该测试用例作为该故障状 态的输入，例如对于某些单机，接口校 验错可以作为数据无效的输入，接口超 时错可以作为整个单机故障的输入等。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 3）对于某些黑盒测试平台难以 模拟的故障状态，一般通过白盒测试实 现，在上层系统故障用例测试时可以避 开这类测试输入。由前文可知，多种底 层的故障状态对于上层系统而言可能是 同一个故障，所以测试时可以使用平台 较容易实现的底层故障输入方法作为测 试输入，提高测试效率和有效性。 4）有利于循序渐进掌握测试平 台。无论什么平台，对于首次接触的测 评师而言都是相对陌生的，这种由底而 上，由点及面的测试顺序有利于测试人 员循序渐进地掌握测试平台的使用方法， 为后期最上层复杂系统功能的测试提供 基础。 3 结论 姿轨控软件由于其