一种机载中央维护系统软件测试方法及系统与流程

本发明属于机载电子系统设计领域，具体涉及一种机载中央维护系统软件测试方法及系统。

背景技术：

综合航空电子系统软硬件综合设计技术在现代各种型号的军民用飞机上得到广泛的应用，机载中央维护系统软件(OCMS软件)实现了飞机各个成员系统集中维护和管理的功能。

机载中央维护系统软件功能包括：故障信息处理；地面测试；状态监控；软硬件配置管理；数据加/卸载；机载维护文档索引；放飞支持。机载中央维护系统软件管理的成员系统由以下几大类分系统组成：航电各分系统；机电管理分系统；任务分系统；飞行控制分系统；发动机数字控制分系统。

目前机载中央维护系统软件(OCMS软件)的研发模式，大多先进行系统设计，再开始进行硬件设备达到交付状态后，软件研发及测试人员再进行软件的设计开发和单元部件测试，以及软硬件系统集成测试和验证，如图2所示。

由于综合航空电子系统机载中央维护系统软件(OCMS软件)和硬件有很大的相关性，软件配置项测试及系统测试严重依赖于接口交联的诸多机载产品或系统，导致嵌入式软件在开发及验证中主要存在如下问题：

机载中央维护系统软件(OCMS软件)开发需要等待硬件设备的开发和测试，只有提交出可用的硬件设备后才可开展和硬件紧密相关的软件的开发，导致整个项目的周期拖长；

在软件开发调试及测试阶段，由于硬件设备资源有限，或者硬件设备成本较高，导致软件项目团队无法高效地进行相关调试工作；

由于硬件设备早期调试阶段，可能会存在设计或者样机生产方面的问题，导致在进行软件调试时，无法有效区分软件或硬件的故障，使得软件的调试效率低下；

在测试验证阶段，基于真实硬件环境，机载中央维护系统软件设计中的很多异常情况(例如每个成员系统或设备的故障模式)处理等情况，难以通过硬件环境进行测试和验证；

在多个版本的软件同时测试验证阶段，由于仅有一套真实硬件环境，形成了为测试多版本OCMS软件，在同一套硬件测试系统同时竞争测试资源的情景；

或者，经常出现仅有的一套真实硬件环境正在研发和验证某一版OCMS软件功能，不能同时进行另一版OCMS软件测试的状态，耽误了测试计划和软件产品装机计划；

或者，实验室仅有的实物验证平台正处于为外场机载设备排故状态，不能同时进行OCMS软件测试的状态，耽误了测试计划和软件产品装机计划；

进一步，针对外场装机多版本OCMS软件状态，从开发、试验、外场排故以及内部和外部测试的各个阶段，随时出现测试系统激烈竞争的情况。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种机载中央维护系统软件测试方法及系统，建立与机载中央维护系统软件相关联的外围设备数字仿真环境，同时集成成熟的测试分析和管理工具，在此基础上进行机载中央维护系统软件的白盒测试、黑盒测试及静态分析的综合测试方法。

本发明首先提供了一种机载中央维护系统软件测试方法，主要包括以下步骤：

S1、构建全面机载电子系统网络构型，所述全面机载电子系统网络构型包括机载中央维护系统软件以及机载成员系统，所述机载中央维护系统软件设置在虚拟目标机内，并根据所述机载中央维护系统软件的功能需求设置其与所述虚拟目标机的实时操作系统的连接关系，所述机载成员系统通过分布式仿真与验证数据总线连接所述虚拟目标机；

S2、建立所述外围设备模型库的所有故障模型；

S3、选取测试用例组合，并按所述测试用例组合将正常或故障数据传送至虚拟目标机；

S4、在所述虚拟目标机内执行所述机载中央维护系统软件；

S5、将执行结果返回并显示；

S6、将所述执行结果与所述测试用例组合做对比分析，用以确定所述机载中央维护系统软件功能是否满足需求。

优选的是，所述步骤S1中，所述机载成员系统包括大气数据系统、卫星导航系统、飞行管理系统、飞行控制系统、通信及无线电导航系统、气象雷达系统、中央告警系统、任务管理系统、机电管理系统、发动机全权限数字式电子控制系统。

在上述方案中优选的是，所述分布式仿真与验证数据总线包括1553B、429、AFDX中的至少一种。

在上述方案中优选的是，所述步骤S6中，还包括对所述执行结果进行辅助测试。

在上述方案中优选的是，所述辅助测试包括覆盖率测试及静态分析。

本发明另一方面提供了一种机载中央维护系统软件测试系统，主要包括：

全面机载电子系统网络构型，包括集成有机载中央维护系统软件的虚拟目标机以及机载成员系统；

故障模型，包括所有机载成员系统的所有故障模型；

分布式仿真与验证数据总线，用于连接所述机载成员系统与虚拟目标机；

仿真控制与显示模块，用于控制测试用例向所述虚拟目标机的注入以及处理结果的显示。

优选的是，所述机载成员系统包括大气数据系统、卫星导航系统、飞行管理系统、飞行控制系统、通信及无线电导航系统、气象雷达系统、中央告警系统、任务管理系统、机电管理系统、发动机全权限数字式电子控制系统。

在上述方案中优选的是，所述分布式仿真与验证数据总线包括1553B、429、AFDX中的至少一种。

在上述方案中优选的是，所述虚拟目标机还集成有辅助测试软件。

在上述方案中优选的是，所述辅助测试软件包括覆盖率测试工具及静态分析工具。

本发明的优点是：

a)首次提供了一种脱离成品厂硬件设备的虚拟测试系统，满足OCMS软件提前高效开发和测试的需求(节省时间和资金及人员、灵活安排开发和测试计划)；

b)在虚拟测试系统上包含各种测试分析、管理工具，同时可以满足OCMS软件的静态分析/动态测试、白盒测试/黑盒测试方法；

c)在虚拟测试系统上不仅建立了全系统的外围设备正常功能模型库，而且建立了故障模型库，满足OCMS软件所有正常、边界及异常测试用例的执行测试要求；

d)正因为建立全系统的外围设备正常功能模型库，而且建立了故障模型库，根据以后其他各型飞机机载电子系统构型，进行有效裁剪和优化或扩展，可以满足其他机载软件的测试需求。

e)在此测试系统上，还可以调试和开发后续军民用飞机各型系列的数个新版机载中央维护系统软件，大大节省资金、时间和人力资源。

附图说明

图1为本发明机载中央维护系统软件测试系统的一优选实施例的全面机载电子系统网络构型示意图。

图2为传统机载中央维护系统软件开发流程图。

图3为本发明图1所示实施例的机载中央维护系统软件内/外部接口示意图。

图4为本发明图1所示实施例的软件仿真测试系统接口及组成关系构型示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种机载中央维护系统软件测试方法及系统，建立与机载中央维护系统软件相关联的外围设备数字仿真环境，同时集成成熟的测试分析和管理工具，在此基础上进行机载中央维护系统软件的白盒测试、黑盒测试及静态分析的综合测试方法。

本发明首先提供了一种机载中央维护系统软件测试方法，主要包括以下步骤：

S1、构建全面机载电子系统网络构型，所述全面机载电子系统网络构型包括机载中央维护系统软件以及机载成员系统，所述机载中央维护系统软件设置在虚拟目标机内，并根据所述机载中央维护系统软件的功能需求设置其与所述虚拟目标机的实时操作系统的连接关系，所述机载成员系统通过分布式仿真与验证数据总线连接所述虚拟目标机；

S2、建立所述外围设备模型库的所有故障模型；

S3、选取测试用例组合，并按所述测试用例组合将正常或故障数据传送至虚拟目标机；

S4、在所述虚拟目标机内执行所述机载中央维护系统软件；

S5、将执行结果返回并显示；

S6、将所述执行结果与所述测试用例组合做对比分析，用以确定所述机载中央维护系统软件功能是否满足需求。

需要说明的是，本发明设计的是一种虚拟测试系统，包含虚拟目标机系统、外围设备正常功能模型库系统、外围设备故障模式模型库系统、分布式总线仿真网络、测试用例注入、分析和管理系统等，为OCMS软件提供高效的白盒测试/黑盒测试及静态分析/动态测试的仿真测试系统。

如图1所示，为本发明所述的全面机载电子系统网络构型示意图，从结构上来看，其主要包括四方面内容，一是显示控制系统、二是机载中央维护系统软件、三是机载成员系统，四是总线。

可以理解的是，本实施例中，所述显示控制系统也可以理解为虚拟机系统的一部分，所述虚拟机系统是指具有计算机系统处理能力的简化系统，包括I/O功能、显示功能、基本数据处理功能等，为此，需要进行各接口的设计，例如设计及定义机载中央维护系统软件(OCMS软件)相关联的接口：包含显示类接口、控制类接口、操作系统接口、CPU编程类接口、BSP板级接口、分系统总线接口，如图3所示。

需要说明的是，上述虚拟机的构建主要是指开发CPU指令、常用BSP板级芯片、I/O、中断、时钟等模拟功能，最终在虚拟目标机上实现嵌入式CPU的功能，如图4所示。

本实施例中，图4给出了部分机载成员系统的，本实施例中所述机载成员系统以及机载中央维护系统主要分三层子系统进行构建，子系统第一部分包含大气数据系统、卫星导航系统、飞行管理系统、飞行控制系统、通信/无线电导航、气象雷达系统、中央告警系统及机载中央维护系统；子系统第二部分包含任务管理系统；子系统第三部分包含机电管理系统、发动机全权限数字式电子控制系统。

可以理解的是，上述对机载成员系统以及机载中央维护系统进行层次划分，主要是为了虚拟机构建的方便以及管理的方便，例如，对第一层子系统的所构建的模型库包括大气数据系统、卫星导航系统、飞行管理系统、飞行控制系统、通信/无线电导航、气象雷达系统、中央告警系统及机载中央维护系统等与航电、导航与飞行有关的子系统模型(正常功能)，采用FLISIM飞行环境仿真工具，实现对飞机飞行环境的运行控制，满足OCMS软件与航电、导航及飞行任务相关功能要求。同理，第二层子系统需要满足OCMS软件与任务管理任务相关功能要求，第三层子系统满足OCMS软件与机电系统及其他相关特殊任务相关功能要求。需要说明的是，根据以上外围设备模型库，建立以上所有系统的故障模型，并集中管理，满足OCMS软件系统测试边界、故障用例测试执行需求。

可以理解的是，为使上述模型库与虚拟机或者机载中央维护系统软件进行连接，还开发了以上各个子系统动态链接库，并形成与OCMS软件和嵌入式操作系统的标准接口，然后进行分类或优化组合，将数个实现不同功能的插件放置到同一个项目中，可实现同时多个外围设备仿真。

再次参考图1，本实施例中，采用以太网模拟分布式数据总线，网络协议采用TCP/IP协议，设计建立分布式仿真与验证数据总线连接整个模型，通过总线，与机载中央维护系统软件相关的外围仿真组件可以动态地加入或退出仿真测试系统。例如某型民机系统中，任务系统为非必要系统，因此，在对民机进行软件测试时，即可将任务系统从总线中退出。

本实施例中，根据不同机型的机载电子总线选取不同的总线类型，比如选择1553B、429或AFDX中的一种。

本实施例还提供了与方法相匹配的系统，除了包括上述描述的全面机载电子系统网络构型，包括集成有机载中央维护系统软件的虚拟目标机以及机载成员系统；故障模型，包括所有机载成员系统的所有故障模型；分布式仿真与验证数据总线，用于连接所述机载成员系统与虚拟目标机以外，还包括仿真控制与显示模块，用于控制测试用例向所述虚拟目标机的注入以及处理结果的显示。设计仿真控制与显示模块，是整个仿真测试系统的仿真控制和显示中心，可配置整个机载中央维护系统软件(OCMS软件)相关测试系统；动态、可视化地显示每一个OCMS软件测试用例执行过程的数据，可管理以及选择记录每个测试用例的数据，并保存。

本实施例中，还包括对所述执行结果进行辅助测试，所述辅助测试包括覆盖率测试及静态分析，同样，针对上述测试，虚拟机里集成了对应的测试功能软件，如覆盖率测试工具及静态分析工具。参考图4，这些测试工具主要包括覆盖率测试工具(testbed软件)、静态分析工具(COBOT库博软件)、调试器、开发工具(LabView)等，在仿真测试系统进行OCMS软件黑盒测试的同时，也能够进行白盒测试等综合测试。

本发明首次提供了一种机载中央维护系统软件测试方法，来构建与机载中央维护系统软件(OCMS软件)相关联的全数字化仿真测试系统,分别由虚拟目标机、成员系统仿真器、故障注入及管理仿真器以及测试用例管理、分析设备等组成，本测试系统有如下特点。

在此测试系统中，可以采用黑盒测试结合白盒测试方法,完成机载中央维护系统配置项测试；

测试者无需依靠真实的OCMS软件机载计算机设备(目标机)和真实的机载成员系统设备及环境激励设备；

采用该测试系统，可以覆盖机载中央维护系统关联的所有成员系统要求的正常功能和异常及故障模式功能，测试结果具有确定性，选取的测试原理合理，不会出现测试结果无法判断的情况；

采用本方法构建的测试系统，能够充分测试机载中央维护系统软件(OCMS软件)功能设计的正确性及完整性。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。