卫星地面站软件可靠性设计与测试技术研究与应用

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景
• 1.3 国内外研究综述
• 1.3.1 软件可靠性
• 1.3.2 软件测试
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 软件可靠性与软件测试
• 2.1 软件可靠性原理
• 2.1.1 软件可靠性定义
• 2.1.2 软件失效机理
• 2.2 影响软件可靠性的因素
• 2.3 软件可靠性设计方法
• 2.3.1 软件复杂性控制
• 2.3.2 软件容错
• 2.3.3 软件在线自检
• 2.4 软件测试策略
• 2.4.1 软件测试过程模型
• 2.4.2 单元测试
• 2.4.3 集成测试
• 2.4.4 系统测试
• 2.5 软件测试技术
• 2.5.1 白盒测试
• 2.5.2 黑盒测试
• 2.5.3 优缺点比较
• 2.6 软件自动化测试
• 2.6.1 自动化测试的特点
• 2.6.2 自动化测试的步骤
• 2.7 本章小结
• 第三章 卫星地面站软件可靠性设计与实现
• 3.1 卫星地面站软件系统特点
• 3.1.1 卫星地面站组成概述
• 3.1.2 信息处理软件特点
• 3.2 软件规范性设计方法
• 3.2.1 软件设计流程规范
• 3.2.2 代码和文件版本管理
• 3.2.3 代码编写规范和静态检查
• 3.3 基于多态性的结构简化设计
• 3.3.1 抽象设备类定义
• 3.3.2 数据发送与接收的实现方法
• 3.4 基于软件容错的主备切换设计
• 3.4.1 信息处理软件冗余设计概述
• 3.4.2 设备连接关系
• 3.4.3 主备切换指令约定
• 3.4.4 主备切换策略分析
• 3.4.5 主备切换实验结果
• 3.5 基于软件在线自检的实时故障检测
• 3.5.1 软件死循环检测方法
• 3.5.2 软件功能故障检测方法
• 3.6 异常处理与实时状态监控
• 3.6.1 错误数据处理
• 3.6.2 用户错误操作处理
• 3.6.3 软件工作环境实时监控
• 3.7 本章小结
• 第四章 卫星地面站软件测试研究
• 4.1 信息处理软件测试概述
• 4.1.1 测试需求概述
• 4.1.2 测试环境
• 4.2 测试过程的优化和改进
• 4.2.1 传统的测试过程
• 4.2.2 改进的测试过程
• 4.3 测试用例的完备性设计
• 4.3.1 时频模块帧格式简介
• 4.3.2 基于等价类划分的测试用例生成
• 4.4 自动测试的应用
• 4.4.1 自动测试在回归测试中的应用
• 4.4.2 自动测试在性能测试中的应用
• 4.5 可靠性强化测试
• 4.5.1 负面测试
• 4.5.2 压力测试
• 4.6 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果