CN110321288B - 一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，属于仿真测试技术领域。本发明首先对仿真测试流程的基本要素进行设定，其次对数据实体和测试流程进行建模，最后基于测试流程模型和数据实体模型对测试流程进行仿真。本发明的使用减少了仿真测试系统开发中的重复性工作，缩短了系统研制周期，降低了错误发生概率。

Description

一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法

技术领域

本发明属于仿真测试技术领域，应用于飞行器上信息处理系统的仿真测试试验。

背景技术

飞行器上信息处理系统功能越来越强大，复杂程度也越来越高，这就对系统设计、调试和维护工作提出了更高的要求。在飞行器发射及其鉴定试验中，靶试试验前后的地面试验是十分重要的环节。仿真测试试验属于地面试验范畴，它利用仿真的技术手段构造地面飞行试验环境，对飞行器信息处理系统进行半实物的测试，它将仿真技术和测试技术相结合，构造出仿真测试系统，为飞行器信息处理系统提供一个良好的地面仿真性的调试、维护环境。仿真测试系统主要解决两个问题，一是利用仿真手段，模拟出系统中控制对象的各种变化规律，以便系统能够在一个模拟的“真实”环境中运行，二是利用测试手段，对系统运行过程中的各种关键参数进行检测，以便进行实时或事后的分析，对系统的各项技术指标作出结论性的意见，或为系统的故障诊断提供帮助。

在面向飞行器复杂信息处理系统的仿真测试流程实现过程中，软件开发人员主要面临两个问题。(1)现有仿真测试系统一般采用时间驱动的运行方式，按照预设时间序列产生信号。但面向复杂信息处理系统的仿真测试系统由于人的参与和存在多个实体将产生难以预测的异构事件，这些事件将对现在的仿真测试系统带来大量、频繁、无法预测的修改工作，从而降低试验效率。(2)如果测试人员为每型号飞行器信息处理系统手动编写仿真测试程序，测试团队无法承受资源和时间的开销。

发明内容

本发明需解决技术问题是提供一种通用的用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，以提高仿真测试的试验效率。

为解决上述技术问题，本发明提出的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，采取技术解决方案如下：

1.对仿真测试流程的基本要素进行设定

所述仿真测试流程的基本要素由实体、事件、活动和进程构成；

所述实体包括数据实体和设备实体，所述数据实体指协议数据，所述设备实体包括物理设备和物理设备接口；

所述活动表示所述实体行为，包括发送数据、接收数据和等待；

所述事件的集合体现系统在某时刻的状态，包括发送数据成功，接收数据成功和接收到指定数据；

所述进程表示两个接口实体间的通讯过程，由多个活动按照一定的逻辑和时序关系构成，通过物理视图和流程视图描述，在所述物理视图中描述仿真测试设备间的连接关系，在所述流程视图中描述两个接口间的通讯流程，一个物理视图包含1个或多个流程视图。

2.对数据实体和测试流程进行建模

从三个层次对协议数据进行建模，包括数据参数模型、数据片段模型和数据块模型。所述数据参数表示一个具体的物理量；所述数据片段表示接口信号板卡发送或接收的一帧数据，由多个数据参数组成；所述数据块由1个或者多个数据片段构成。

从活动的角度对测试流程建模，包括开始活动模型、结束活动模型、发送活动模型、接收活动模型、等待活动模型和状态转移线。开始活动代表测试流程的起始位置；结束活动代表测试流程执行完毕；状态转移线将活动连接起来，形成一个网状结构，包含接收活动判断条件的组合，即用户定义事件组合。

3.基于测试流程模型和数据实体模型对测试流程进行仿真

步骤(1)进入物理视图中的某个流程视图，从而进入该流程某个活动集合.。

步骤(2)判断活动类型，若是结束活动，则流程终止；若是非结束活动，则判断是否与之前的活动是否同一个任务，若不是同一个任务，保留当前活动任务标识，释放对这个流程调度权限，直到再次开始，若是同一个任务，则判断活动类型并进入相应的活动，所述活动类型包括：开始活动、发送活动、接收活动和等待活动，上传由该活动所产生的事件，沿状态转移线找到下一个活动的位置坐标，进入步骤(1)。

基于本发明提出的仿真测试方法，研制了面向飞行器上复杂信息处理系统的仿真测试软件，该方法及软件已经已在20余型号的仿真测试工作中完成应用验证。验证效果表明，本发明的使用减少了仿真测试系统开发中的重复性工作，缩短了系统研制周期，降低了错误发生概率，根据平均统计，时间减少在50％以上。同时，该方法不仅适用于飞行器信息处理系统的仿真测试领域，对于其他自动化装备的仿真测试领域同样适用。

附图说明

图1为本发明基于测试流程模型的仿真方法。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

1.对仿真测试流程的基本要素进行设定

本发明基于接口控制文档方法和离散事件动态系统理论，从实体、事件、活动和进程四个方面对仿真测试流程的基本要素进行设定。

将系统中的实体分类为数据实体和设备实体。所述数据实体指协议数据。仿真测试系统基于数据实体的活动包括数据发送、数据接收、数据解析判断和数据存储等。所述设备实体包括物理设备和物理设备接口。

所述活动表示所述实体行为，包括发送数据、接收数据和等待等。事件可以引起活动，活动过程中或活动结束后可以产生事件。事件与活动关系密切，事件的集合可以体现系统在某时刻的状态，包括发送数据成功，接收数据成功和接收到指定数据等。

所述进程表示两个接口实体间的通讯过程，由多个活动按照一定的逻辑和时序关系构成，发送活动和接收活动中包含数据实体和设备接口实体。某个活动会产生事件，该事件又会引起其他活动的运行，进程通过活动和事件的相互作用运行起来所述进程通过物理视图和流程视图描述，在物理视图中描述仿真测试设备间的连接关系，在流程视图中描述两个接口间的通讯流程，一个物理视图可以包含多个流程视图。

2.对数据实体和测试流程进行建模

(1)协议数据模型

协议数据模型是仿真测试流程建模的基础，从三个层次对协议数据进行建模，分别为数据参数、数据片段和数据块。

数据参数表示一个具体的物理量，如俯仰角、航向角等。所述数据参数模型属性名称包括：数据参数ID、数据参数名称、数据参数描述、数据参数所属数据片段ID、有无符号、数据参数长度、显示进制、数据参数初值、数据参数组解包方式、参数数值计算类型和字节序，详见表3。

数据片段表示接口信号板卡发送或接收的一帧数据，由多个数据参数组成。所述数据片段模型属性名称：数据片段ID、数据片段名称、数据片段描述、数据片段所属数据块ID、数据片段在数据块中的位置和字节序，详见表2。

数据块由1个或者多个数据片段构成，如目标图像数据和导航数据等。所述数据块模型属性名称：数据块ID、数据块名称、数据块描述、数据块最小组成单元、数据块内容是否来自文件和文件路径，详见表1。

表1数据块模型

表2数据片段模型

表3数据参数模型

(2)测试流程模型

测试流程建模从活动的角度进行设计，包括开始活动、结束活动、发送活动、接收活动、等待活动和状态转移线，测试流程模型包括开始活动模型、结束活动模型、发送活动模型、接收活动模型、等待活动模型和状态转移线，具体如下表所示。

一个仿真测试流程有且仅有一个开始活动，开始活动代表流程的起始位置。开始活动模型属性名称包括：开始活动ID，模型参数文件路径，详见表4。

表4开始活动模型

一个仿真测试流程可以没有结束活动，也可以有多个结束活动，当流程运行到活动结束时，仿真测试流程执行完毕。结束活动模型属性名称包括：结束活动ID，详见表5。

表5结束活动模型

序号	属性名称	含义
			1	结束活动ID	唯一标识

发送活动有且仅有一根状态转移线引出，但可以有多根状态转移线的引入。发送活动模型属性名称包括：发送活动ID、发送周期、任务名称、关联接口ID、关联数据ID、某个数据参数来源类型、某个数据参数来源地址，详见表6。

表6发送活动模型

序号	属性名称	含义
			1	发送活动ID	唯一标识
2	发送周期
			3	任务名称
4	任务ID
			5	关联接口ID
6	关联数据ID
			7	某个数据参数来源类型	静态数据/模型数据/接口数据
8	某个数据参数来源地址

接收活动可以有多根状态转移线引出，有且仅有一根状态转移线引入。从某接口接收预期的数据块，预期的数据块由与其配对的发送活动指定。接收活动模型属性名称包括：接收活动ID、接收周期、任务名称、任务ID、关联接口ID、事件、某预期接收参数判断方式、某预期接收参数判断数值、某判断条件超时时间、某预期接收参数去向类型、某预期接收参数去向地址、某判断条件结果与其他判断条件的逻辑关系，详见表7。

表7接收活动模型

等待活动有且仅有一根状态转移线引出，有且仅有一根状态转移线引入。等待活动模型属性名称包括：等待活动ID、关联接口ID、等待模式、任务名称、任务ID、等待值，详见表8。

表8等待活动模型

序号	属性名称	含义
			1	等待活动ID	唯一标识
2	关联接口ID
			3	等待模式	时间/事件
4	任务名称
			5	任务ID
6	等待值

状态转移线将活动连接起来，形成一个网状结构，主要包含接收活动判断条件的组合，即用户定义事件(判断条件)组合。活动的执行将沿着状态转移线的箭头指向进行。状态转移线模型包括三种，(1)从发送活动引出的状态转移线，(2)从接收活动引出的状态转移线，(3)从开始活动或等待活动引出的状态转移线。

从发送活动引出的状态转移线，属性名称包括：状态转移线ID、起始点ID、目的节点ID、状态转移线控制方式、控制数值，详见表9。

所述控制数值具体为：

(1)发送活动周期为Ts，状态转移线为时间控制，时间控制值为T’s，则以Ts为周期执行该发送活动持续T’s后，再进入状态转移线的目的节点；

(2)发送活动周期为Ts，状态转移线为次数控制，次数控制值为n次，则以Ts为周期执行该发送活动n次后，再进入状态转移线的目的节点；

(3)当不满足上述状态转移线的时间或次数约束时，对活动的调度将退回到状态转移线的起点活动。

表9从发送活动引出的状态转移线

从一个本地接收活动(配置有可驱动接口的活动称为本地活动)引出的所有状态转移线上的转移条件必须是互斥的，同一时刻至多只能存在一条状态转移线满足转移条件。

从接收活动引出的状态转移线，属性名称包括：状态转移线ID、起始点ID、目的节点ID、状态转移线控制方式、控制数值、事件组合选择，详见表10。

所述控制数值具体为：

(1)当选择时间控制时，时间控制值为Ts,当所述状态转移线的转移条件满足时刻开始计时，所述状态转移线发生转移的时间为Ts，超过Ts后，即便满足转移条件也无法发生转移；

(2)当选择次数控制时，次数控制值为n次，当所述状态转移线的转移条件满足时刻开始计数，所述状态转移线可以发生转移的次数为n次，超过n次后，即便满足转移条件也无法发生转移。

表10从接收活动引出的状态转移线

从开始活动、结束活动、等待活动引出的状态转移线，属性名称包括：状态转移线ID、起始点ID和目的节点ID，详见表11。

表11从其他活动引出的状态转移线

序号	属性名称	含义
			1	状态转移线ID	唯一标识
2	起始点ID
			3	目的节点ID

3.基于测试流程模型和数据实体模型对测试流程仿真

基于测试流程模型和数据实体模型对测试流程的仿真方法进行了设计，如图1所示。具体包括如下步骤：

步骤(1)进入物理视图中的某个流程视图，从而进入该流程某个活动集合，根据活动位置坐标获取活动。

步骤(2)判断活动类型，若是结束活动，则流程终止；若是非结束活动，则判断是否与之前的活动是否同一个任务，若不是同一个任务，保留当前活动任务标识，释放对这个流程调度权限，直到再次开始，若是同一个任务，则判断活动类型并进入相应的活动，所述活动类型包括：开始活动、发送活动、接收活动和等待活动，上传由该活动所产生的事件，沿状态转移线找到下一个活动的位置坐标，进入步骤(1)。

进一步的，所述步骤(2)若是非结束活动，且是同一个任务，则判断活动类型并进入相应的活动，具体如下：

若是发送活动，判断是否满足发送周期，若不满足发送周期，保留当前活动位置坐标，释放对这个流程的调度权限，直到再次“开始”；若满足发送周期，从指定接口发送指定数据，判断数据是否发送成功，若发送失败，上传事件，流程终止，若发送成功，上传事件，存储数据。

若是等待活动，判断是否等到指定时间或事件，若没有等到，保留当前活动位置坐标，释放对这个流程的调度权限，直到再次“开始”；若已经等到，上传事件。

若是接收活动，判断是否满足接收周期，若不满足接收周期，保留当前活动位置坐标，释放对这个流程的调度权限，直到再次“开始”；若满足接收周期，从指定接口接收数据，存储数据，根据预先设定条件，判断是否有事件发生，上传事件，根据发生事件确定满足条件的状态转移线。

若是开始活动，则沿状态转移线找到下一个活动的位置坐标。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (7)

1.一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.对仿真测试流程的基本要素进行设定

所述仿真测试流程的基本要素由实体、事件、活动和进程构成；

所述实体包括数据实体和设备实体，所述数据实体指协议数据，所述设备实体包括物理设备和物理设备接口；

所述活动表示所述实体行为，包括发送数据、接收数据和等待；

所述事件的集合体现系统在某时刻的状态，包括发送数据成功，接收数据成功和接收到指定数据；

所述进程表示两个接口实体间的通讯过程，由多个活动按照一定的逻辑和时序关系构成，通过物理视图和流程视图描述，在所述物理视图中描述仿真测试设备间的连接关系，在所述流程视图中描述两个接口间的通讯流程，一个物理视图包含1个或多个流程视图；

步骤2.对数据实体和测试流程进行建模

从三个层次对协议数据进行建模，包括数据参数模型、数据片段模型和数据块模型；所述数据参数表示一个具体的物理量，所述数据参数模型属性名称包括：数据参数ID、数据参数名称、数据参数描述、数据参数所属数据片段ID、有无符号、数据参数长度、显示进制、数据参数初值、数据参数组解包方式、参数数值计算类型和字节序；所述数据片段表示接口信号板卡发送或接收的一帧数据，由多个数据参数组成，所述数据片段模型属性名称包括：数据片段ID、数据片段名称、数据片段描述、数据片段所属数据块ID、数据片段在数据块中的位置和字节序；所述数据块由1个或者多个数据片段构成，所述数据块模型属性名称包括：数据块ID、数据块名称、数据块描述、数据块最小组成单元、数据块内容是否来自文件和文件路径；所述数据片段模型、数据参数模型属性名称字节序中，当一个数据参数包含多个最小组成单元时，该属性生效，包括大端字节序和小端字节序，所述大端字节序先高后低，小端字节序先低后高；所述数据参数模型属性名称参数数值计算类型包括：静态参数、来自模型参数、来自接口参数、来自光纤参数、自增参数以及校验参数；

从活动的角度对测试流程建模，包括开始活动模型、结束活动模型、发送活动模型、接收活动模型、等待活动模型和状态转移线；开始活动代表测试流程的起始位置；结束活动代表测试流程执行完毕；状态转移线将活动连接起来，形成一个网状结构，包含接收活动判断条件的组合，即用户定义事件组合；

步骤3.基于测试流程模型和数据实体模型对测试流程进行仿真

步骤(1)进入物理视图中的某个流程视图，从而进入该流程某个活动集合；

步骤(2)判断活动类型，若是结束活动，则流程终止；若是非结束活动，则判断是否与之前的活动是否同一个任务，若不是同一个任务，保留当前活动任务标识，释放对这个流程调度权限，直到再次开始，若是同一个任务，则判断活动类型并进入相应的活动，所述活动类型包括：开始活动、发送活动、接收活动和等待活动，上传由该活动所产生的事件，沿状态转移线找到下一个活动的位置坐标，进入步骤(1)。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于：

所述开始活动模型属性名称包括：开始活动ID，模型参数文件路径；

所述结束活动模型属性名称包括：结束活动ID；

所述发送活动模型属性名称包括：发送活动ID、发送周期、任务名称、关联接口ID、关联数据ID、某个数据参数来源类型、某个数据参数来源地址；

所述接收活动模型属性名称包括：接收活动ID、接收周期、任务名称、任务ID、关联接口ID、事件、某预期接收参数判断方式、某预期接收参数判断数值、某判断条件超时时间、某预期接收参数去向类型、某预期接收参数去向地址、某判断条件结果与其他判断条件的逻辑关系；

所述等待活动模型属性名称包括：等待活动ID、关联接口ID、等待模式、任务名称、任务ID、等待值。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于：所述状态转移线包括三种：从发送活动引出的状态转移线、从接收活动引出的状态转移线、从开始活动或等待活动引出的状态转移线；

发送活动有且仅有一根状态转移线引出，但可以有多根状态转移线的引入；

接收活动可以有多根状态转移线引出，有且仅有一根状态转移线引入；

等待活动有且仅有一根状态转移线引出，有且仅有一根状态转移线引入；

从一个本地接收活动引出的所有状态转移线上的转移条件必须是互斥的，同一时刻至多只能存在一条状态转移线满足转移条件。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于：

从发送活动引出的状态转移线，属性名称包括：状态转移线ID、起始点ID、目的节点ID、状态转移线控制方式、控制数值；

从接收活动引出的状态转移线，属性名称包括：状态转移线ID、起始点ID、目的节点ID、状态转移线控制方式、控制数值、事件组合选择；

从开始活动、结束活动、等待活动引出的状态转移线，属性名称包括：状态转移线ID、起始点ID和目的节点ID。

5.根据权利要求1所述的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于：所述步骤3中的步骤(2)若是非结束活动，且是同一个任务，则判断活动类型并进入相应的活动，具体如下：

若是发送活动，判断是否满足发送周期，若不满足发送周期，保留当前活动位置坐标，释放对这个流程的调度权限，直到再次开始活动；若满足发送周期，从指定接口发送指定数据，判断数据是否发送成功，若发送失败，上传事件，流程终止，若发送成功，上传事件，存储数据；

若是等待活动，判断是否等到指定时间或事件，若没有等到，保留当前活动位置坐标，释放对这个流程的调度权限，直到再次开始活动；若已经等到，上传事件；

若是接收活动，判断是否满足接收周期，若不满足接收周期，保留当前活动位置坐标，释放对这个流程的调度权限，直到再次开始活动；若满足接收周期，从指定接口接收数据，存储数据，根据预先设定条件，判断是否有事件发生，上传事件，根据发生事件确定满足条件的状态转移线；

若是开始活动，则沿状态转移线找到下一个活动的位置坐标。

6.根据权利要求4所述的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于：所述从发送活动引出的状态转移线，控制数值具体为：

(1)发送活动周期为Ts，状态转移线为时间控制，时间控制值为T’s，则以Ts为周期执行该发送活动持续T’s后，再进入状态转移线的目的节点；

(2)发送活动周期为Ts，状态转移线为次数控制，次数控制值为n次，则以Ts为周期执行该发送活动n次后，再进入状态转移线的目的节点；

(3)当不满足上述状态转移线的时间或次数约束时，对活动的调度将退回到状态转移线的起点活动。

7.根据权利要求4所述的一种用于飞行器上信息处理系统的仿真测试方法，其特征在于：所述从接收活动引出的状态转移线，控制数值具体为：

(1)当选择时间控制时，时间控制值为Ts,当所述状态转移线的转移条件满足时刻开始计时，所述状态转移线发生转移的时间为Ts，超过Ts后，即便满足转移条件也无法发生转移；

(2)当选择次数控制时，次数控制值为n次，当所述状态转移线的转移条件满足时刻开始计数，所述状态转移线可以发生转移的次数为n次，超过n次后，即便满足转移条件也无法发生转移。

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