卫星地面站软件可靠性设计与测试技术研究与应用

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2、㈣㈣4I．Iflrll,r,rll,JU!lllllY"15_：；!：§510分类号I￡311：5学号Q§Q生QQ3璺蟹级金珏工学硕士学位论文卫星地面站软件可靠性设计与测试技术研究与应用硕士生姓名林海学科专业信息与通信工程研究方向星基导航与定位技术指导教师欧钢教授国防科学技术大学研究生院二oo八年十一月国防科学技术大学研究生院硕士学位论文摘要随着计算机软件设计技术和开发工具的迅速发展，应用软件的规模和复杂性越来越大，传统的软件开发方法和测试技术面临着严峻的挑战。如何保证软件的质量，特别是软件可靠性，已成为软件工程中的关键问题之一。要保证软

3、件可靠性，一方面应该优化设计，另一方面应该加强测试，只有两者相结合，才能提高软件可靠性。本文以北斗二号卫星导航系统中地面站软件的设计和测试为背景，对软件可靠性设计和软件测试领域中的相关理论作了较为深入的研究，并结合实际，提出了适合卫星地面站软件的可靠性设计方法和测试方法，具体内容如下：本文首先对软件可靠性和软件测试领域的发展情况进行了简单介绍，接下来对软件可靠性和软件测试的相关理论进行了归纳和总结，包括软件可靠性原理、影响软件可靠性的因素、软件可靠性设计、软件测试策略、软件测试方法以及软件自动化测试。基于上述理论，结合卫星地面站软件系统的特点，在软件

4、可靠性设计方面，本文首先提出了从软件规范性设计方面对软件质量进行保障的具体措施，然后利用三种可靠性设计方法对软件进行了强化可靠性的设计，分别是：利用多态性的结构简化设计、基于软件容错的主备切换设计和基于软件在线自检的实时故障检测，最后介绍了使用异常处理和实时状态监控对软件可靠性进行保障。在软件测试方面，本文首先提出了针对传统的测试过程的改进措施，接下来介绍了如何进行完备的测试用例设计以及如何在回归测试和性能测试中应用自动化测试，最后介绍了针对软件可靠性进行的负面测试和压力测试的方法以及测试结果。由于在卫星地面站软件整个开发过程中，我们在设计上遵循了恰

5、当的开发规范并采用了众多可靠性设计方法，在测试方面根据优化的测试流程进行了充分的测试，测试结果显示卫星地面站的软件可靠性得到了有效的保证。软件自交付用户使用以来，一直运行稳定，取得了很好的效果。关键词：软件可靠性规范性设计软件容错在线自检’测试用例自动测试回归测试第i页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文图目录图2．1软件失效机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6图2．2软件测试V模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9图3．1卫星导航系统组成图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17图3．2地面站系统

6、组成"：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18图3．3软件设计流程规范⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯_⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20图3．4SVN使用说明图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21图3．5设备类数据处理虚函数继承关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。23图3．6查询指令发送⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24图3．7数据处理过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。j⋯⋯．．25图3．8信息处理软件主备连接图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．26图3．9初始化步骤状态转移图⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27图3．10运行维护步骤的状态转移图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28图3．11信息处理软件死循环检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31图3．12死循环辅助检测界面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31图3．13软件注入标志检测工作流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图3．14数据检查报错流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33图3．15用户操作合法性判断⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯34图3．16服务器资源使用监控⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35图4．1测试环境硬件连接图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．36图4．2传统测试过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．37图4．3改进后的测试过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38图4．4时频设备帧格式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图4．5自动测试项目选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯k⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43图4．6自动测试运行界面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43图4．7自动测试结果．：．⋯⋯．j⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

9、．44图4．8时频监控模块性能分析图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45图4．9时频监控模块内存泄