辐射计控制软件测试方法地研究.pdfVIP

辐射计控制软件测试方法的研究 王淦泉 一一 ‘中国科学院．I．辩技术物理研究所) ～‘刖舌 多通道扫描辐射计是我国第一颗地球同步气象卫星上的遥感仪器．其可见通道空间 分辨率达1．44KM，红外、水汽为5．7KM。它集成了大口径光学、精密机械传动、低 噪声高频电子学、辐射制冷器、薄膜光学等高、精、尖技术。它的二维图象通过卫星的 东西向自旋及扫描辐射计的南北向步进完成。在它的工作过程中，南北步进扫描，定标 电机插入，红外可见调焦和放大器增益调节等动作都是在软件的控制下完成的。因此， 一旦软件运行出错，扫描辐射计的执行机构将会产生误动作，甚至产生致命的破坏性动 作，导致航天计划的失败。 二·测试目的 辐射计控制器采用软硬件结合的技术方案，用软件替代了很多需要硬件完成的功 能，这在国内航天遥感仪器上是决无仅有的。但与地面设备不同的是，软件替代硬件发 挥优势的同时，也带来一些不可预测的隐患。主要有下面几条： (a)软件本身潜在的编制错误，如跳转边界条件的错误。 (b)软件多余物，如欧联的阿丽亚娜一V火箭首次发射就因为残留阿丽亚娜一Ⅳ 火箭的部分多余软件而导致发射失败。 (c)空间的辐射和强静电干扰，这方面国内也有深刻教训。 当软件发生故障时，将导致硬件执行动作的异常．由于航天仪器的不可维修性，往 往就会因为软件的故障导致航天飞行失败。因此，航天仪器软件的地面测试工作是一件 非常重要的工作。 三·软件测试方法 软件测试在国内航天领域还是一个比较新的课题，软件的测试方法主要下列几种： (a)静态测试一用软件或人工对编制的软件逐句审查。 (b) 单元测试一对各个软件模块进行仿真测试。 (c)组装测试——将各个软件模块组合起来进行仿真测试。 (d) 功能测试——验证软件所希望动作的执行情况。 (e)动态测试一对软件运行的动态过程进行跟踪。 其中，动态测试最为复杂，也最为重要。只要条件合适，最能发现运行过程中的 隐患。它要求在软件的运行过程中进行．且不能对软件的运行过程产生干扰。目前，国 内还没有现成的方法和设各可用。 四·辐射计软件测试 辐射计控制软件工作正常与否关系到气象卫星的成败．为了增强软件的抗辐射和 抗静电干扰能力，控制软件采取了很多可靠性措施，重点是保证在任何情况下，不会产 生对辐射计的破坏动作。辐射计控制软件的测试正是为了验证这些措施的有效性，发现 潜在的错误和清除软件多余物．除了进行静态测试和功能测试外．我们将研究重点放到 了软件的动态测试上． 图(--)软件动态测试原理圈． 图(一) 实际测试时，我们通过软硬件结合产生一些控制软件正常运行状态中不可能碰到 的单个或组合干扰边界条件，通过识别出期望的结果与实际结果的差别，来验证软件的 安全性。我们采用了以下几种办法： (a)实例插入修改内存数{frN于对软件进行覆盖测试和容错、纠错能力 测试。 (b) 路径测试—·-测试软件执行某个动作时条件的限制性。 (C)随机跳转——测试软件在持续执行某种功能时的抗干扰能力和保护能 力． (d)定向跳转——主要测试软件步进扫描状态抗干扰能力和自动恢复扫描能 力。 五·测试结果 以上几种测试方法充分考虑了各种可能发生的不测和意外，取得了好的测试效果。 目 发现了软件设计中潜在的隐患和措施不合理之处，保证了控制软件决不会产生破坏辐射 计的动作，增强了软件的自我纠错和恢复能力。 卫星一年多的运行情况表明，辐射计控制软件来发生任何异常。而这段时间内的天 文台观测报告表明，太阳曾出现几次较大的耀斑。这一结果证明软件的可靠性措施是有 效的。