无人机飞行控制软件测试技术研究

论文摘要

飞行控制系统是保证无人机飞行安全和完成预定任务的关键系统。无人机对各种机载设备的控制指令都是由飞行控制软件发出,一旦软件出现问题,后果不堪设想,而软件测试是保证软件质量的必要手段,所以必须对无人机飞行控制软件进行充分、系统的测试。本文较深入地研究了运用LDRA-Testbed/TBrun对无人机飞行控制软件进行测试的技术。主要是进行基于LDRA-Testbed的静态测试工作和基于LDRA-TBrun的混合模式的集成测试工作,成功地把软件测试的各种思想、概念和LDRA-Testbed/TBrun测试工具相结合起来,达到了很好的测试效果。首先介绍了软件测试的基本理论和基本方法,嵌入式软件测试的特点,以及软件测试工具的种类,重点介绍了LDRA-Testbed/TBrun的基本情况。其次研究了无人机飞行控制系统的原理和无人机飞行控制软件的原理、结构及特点,提出了其测试工作的整体模型,重点研究了单元测试和集成测试的具体策略。单元测试策略主要进行了任务和过程方面的分析,集成测试策略则是从原则和工作安排的角度进行了研究。在此基础上较深入地进行了基本静态分析、复杂度分析、静态数据流分析,数据的图形化显示和质量报告等6个方面的静态测试技术研究,并对静态测试的工作内容选择、测试结果分析、测试报告制定作了标准化规定。最后研究了运用LDRA-TBrun进行无人机飞行控制软件集成测试工作。重点研究了包含自底向上、自顶向下两个集成阶段的混合模式的测试工作,以及模块划分、驱动和桩模块的设计,通过实际软件测试过程,验证了本文研究成果的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景及意义
• 1.3 软件测试的定义
• 1.4 软件测试的发展
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 本文主要研究成果
• 1.7 本文各章内容安排
• 第二章 软件测试基本理论
• 2.1 软件和软件工程
• 2.2 软件测试的基本原则和方法
• 2.2.1 软件测试的基本原则
• 2.2.2 软件测试的方法
• 2.3 嵌入式系统软件测试
• 2.3.1 嵌入式系统及其特点
• 2.3.2 嵌入式软件测试的技术方法
• 2.4 软件测试工具选择
• 2.4.1 软件测试工具的分类
• 2.4.2 LDRA 测试套件
• 2.5 本章小结
• 第三章 无人机飞行控制系统体系结构
• 3.1 飞行控制系统概述
• 3.1.1 飞行控制系统组成
• 3.1.2 飞行控制系统工作原理
• 3.2 飞行控制软件概况
• 3.2.1 飞行控制软件的功能
• 3.2.2 飞行控制软件的结构
• 3.2.3 飞行控制软件的特点
• 3.3 飞行控制软件设计
• 3.3.1 无人机飞控软件需求分析
• 3.3.2 控制律解算模块详细设计
• 3.3.3 导航模块详细设计
• 3.3.4 其他模块设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 无人机飞行控制软件测试策略
• 4.1 整体测试模型
• 4.2 单元测试策略
• 4.2.1 单元测试任务
• 4.2.2 单元测试过程
• 4.3 集成测试策略
• 4.3.1 集成测试原则
• 4.3.2 集成测试过程
• 4.4 本章小结
• 第五章 无人机飞行控制软件静态测试深入研究
• 5.1 无人机飞行控制软件静态测试概述
• 5.2 LDRA-Testbed 软件静态测试工具概述
• 5.3 基本静态分析
• 5.3.1 代码格式化
• 5.3.2 编码规则验证
• 5.4 静态和复杂度分析
• 5.4.1 控制流图及控制流节点（knot）
• 5.4.2 程序环路复杂性度量
• 5.4.3 Halstead 软件科学度量
• 5.4.4 LCSAJ 密度和代码可达性
• 5.5 静态数据流分析
• 5.5.1 数据流基本概念
• 5.5.2 数据流异常
• 5.6 代码和数据的图形化显示
• 5.6.1 调用关系图
• 5.6.2 Kiviat 图
• 5.7 质量报告
• 5.8 无人机飞行控制系统软件静态测试结果总结和比较
• 5.8.1 控制律模块手工代码和SCADE 代码静态测试结果分析比较
• 5.8.2 导航模块手工代码和SCADE 代码静态测试结果分析比较
• 5.9 无人机飞控软件静态测试工作规范化研究
• 5.9.1 确定测试项目
• 5.9.2 测试报告标准
• 5.10 本章小节
• 第六章 无人机飞行控制软件集成测试研究
• 6.1 集成测试工作模式
• 6.1.1 集成测试工作模式选择
• 6.1.2 无人机飞控软件集成测试工作安排
• 6.1.3 集成测试工具
• 6.2 自底向上阶段测试研究
• 6.2.1 模块划分和测试安排
• 6.2.2 外部函数处理
• 6.2.3 驱动模块设计
• 6.3 自顶向下阶段测试研究
• 6.3.1 模块划分和测试安排
• 6.3.2 桩模块设计
• 6.4 集成测试过程总结
• 6.5 本章小节
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本课题主要研究工作总结
• 7.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录