一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法及装置

技术领域

本发明涉及航天装备软件系统测试领域，具体涉及一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法及装置。

背景技术

在航天装备系统的测试验证工作过程中，测试需求开发是至关重要的环节，是开展一切测试验证工作的基础。对航天装备状态转换测试需求进行形式化描述，是进行测试需求开发的重要手段，通过严格的框图、箭头的属性定义，能够确保所开发的状态转换测试需求是精确、可验证和可传递的，能够避免需求描述的模糊性和二义性。通过形式化手段描述测试需求，测试人员能够发现需求不一致、不明确或不完整问题，进而通过与软件需求定义人员和软件开发人员的沟通，有效避免需求理解偏差，从而提升航天装备系统软件测试充分性。

航天装备系统完成一项功能通常会有多个子系统参与，通过判断关键状态变量和信息传递流转，实现各项系统功能。开展系统级功能测试工作，是保障航天装备正确实现各项既定功能的基本要求。开展航天装备系统功能测试需求分析工作，需要首先明确都有哪些子系统参与该功能，并进一步对各子系统内影响功能成败的关键标志变量进行识别，描述各子系统间信息流转和子系统内状态变化，保证系统功能测试充分性。当前开展航天装备系统功能测试工作，均由测试人员依据系统设计文档开展文字条目化需求分析工作，而系统设计文档对功能流程的描述颗粒度通常较粗，可能造成测试需求分解不充分，不利于充分发挥测试人员的工作经验。

同时，航天装备还具备多种工作状态，如作业状态、测试状态、维护状态等。根据航天任务需要，航天装备在不同的时段会处于不同的工作状态。根据业务背景不同，一种工作状态下可能出现多个子状态，如测试状态下可出现A设备测试状态、B设备测试状态等。上述各种工作状态和子状态之间具有排它性，不会出现同一时刻多种工作状态或子状态并存的情况。各种工作状态和子状态之间通过业务条件进行转换，如指令转换、计时转换等。开展航天装备状态转换测试工作，是保障航天装备正确实现各项既定功能的基本要求。开展航天装备状态转换测试需求分析工作，需要首先明确航天装备都有哪些工作状态，并进一步对各种工作状态下的子状态进行识别，描述各种工作状态和子状态之间的业务转换条件，保证系统状态转换测试充分性。当前开展航天装备状态转换测试工作，均由测试人员依据系统设计文档开展文字条目化需求分析工作，而系统设计文档对状态转换的描述颗粒度通常较粗，可能造成测试需求分解不充分，不利于充分发挥测试人员的工作经验。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法及装置，能够有效提高测试需求分析效率，为采用自动化手段开展形式化验证工作构造有利条件。

为达到以上目的，本发明提供一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法，具体包括以下步骤：

创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，并基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别；

根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立；

基于软件系统测试需求，对建立的形式化描述图形中基本图元自身的属性以及基本图元间的属性进行配置；

基于配置完成的形式化描述图形，生成对应于形式化描述图形的XML描述文件。

在上述技术方案的基础上，所述软件系统测试需求包括航天装备系统功能测试需求和航天装备状态转换测试需求。

在上述技术方案的基础上，所述基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别，具体的：

当软件系统测试需求为航天装备系统功能测试需求时，选择的待建立形式化描述图形为泳道图；

当软件系统测试需求为航天装备状态转换测试需求，选择的待建立形式化描述图形为状态机图。

在上述技术方案的基础上，所述基本图元自身的属性包括图元名称和描述文字。

在上述技术方案的基础上，对于基本图元间的属性，具体的：

当软件系统测试需求为航天装备系统功能测试需求时，基本图元间的属性包括泳道、跨泳道流程路径和判断条件；

当软件系统测试需求为航天装备状态转换测试需求时，基本图元间的属性状态名称和状态转换条件。

在上述技术方案的基础上，所述根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立，具体步骤为：

在形式化描述工具中，从工具栏向画布上拖入对应软件系统测试需求的基本图元，以建立形式化描述图形。

在上述技术方案的基础上，对于航天装备系统功能测试需求，描述要素包括子系统对象、功能模块、数据流向、控制流程和判断结构，且该描述要素通过拖拽基本图元和配置基本图元属性的形式化方式进行描述。

在上述技术方案的基础上，对于航天装备状态转换测试需求，描述要素包括开始状态、结束状态、常规工作状态、复合工作状态和业务转换条件，且该描述要素通过拖拽基本图元和配置基本图元属性的形式化方式进行描述。

本发明提供一种航天装备软件系统测试需求形式化描述系统，包括：

创建模块，其用于创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，并基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别；

选择模块，其用于根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立；

配置模块，其用于基于软件系统测试需求，对建立的形式化描述图形中基本图元自身的属性以及基本图元间的属性进行配置；

生成模块，其用于基于配置完成的形式化描述图形，生成对应于形式化描述图形的XML描述文件。

在上述技术方案的基础上，所述软件系统测试需求包括航天装备系统功能测试需求和航天装备状态转换测试需求。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，通过使用拖拽图形化模块和配置业务属性方式构建航天装备系统功能流程控制模型，描述参与该功能的各子系统之间的关系，检验系统功能测试需求完整性；通过使用拖拽图形化模块和配置业务属性方式构建航天装备状态转换模型，描述航天装备各种工作状态和子状态之间的转换关系，检验状态转换测试需求完整性，本发明能够有效提高测试需求分析效率，为采用自动化手段开展形式化验证工作构造有利条件。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法，通过创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，通过使用拖拽图形化模块和配置业务属性方式构建航天装备系统功能流程控制模型，描述参与该功能的各子系统之间的关系，检验系统功能测试需求完整性；通过使用拖拽图形化模块和配置业务属性方式构建航天装备状态转换模型，描述航天装备各种工作状态和子状态之间的转换关系，检验状态转换测试需求完整性。本发明能够有效提高测试需求分析效率，为采用自动化手段开展形式化验证工作构造有利条件。本发明实施例相应地还提供了一种航天装备软件系统测试需求形式化描述装置。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1所示，本发明实施例提供的一种航天装备软件系统测试需求形式化描述方法，具体包括以下步骤：

S1：创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，并基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别；

本发明中，软件系统测试需求包括航天装备系统功能测试需求和航天装备状态转换测试需求。

本发明中，基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别，具体的：

当软件系统测试需求为航天装备系统功能测试需求时，选择的待建立形式化描述图形为泳道图；

当软件系统测试需求为航天装备状态转换测试需求，选择的待建立形式化描述图形为状态机图。

S2：根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立；

本发明中，根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立，具体步骤为：在形式化描述工具中，从工具栏向画布上拖入对应软件系统测试需求的基本图元，以建立形式化描述图形。

S3：基于软件系统测试需求，对建立的形式化描述图形中基本图元自身的属性以及基本图元间的属性进行配置；

本发明中，基本图元自身的属性包括图元名称和描述文字。对于基本图元间的属性，具体的：

当软件系统测试需求为航天装备系统功能测试需求时，基本图元间的属性包括泳道、跨泳道流程路径和判断条件；

当软件系统测试需求为航天装备状态转换测试需求时，基本图元间的属性状态名称和状态转换条件。

S4：基于配置完成的形式化描述图形，生成对应于形式化描述图形的XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)描述文件。

本发明中，对于航天装备系统功能测试需求，描述要素包括子系统对象、功能模块、数据流向、控制流程和判断结构，且该描述要素通过拖拽基本图元和配置基本图元属性的形式化方式进行描述。

本发明中，对于航天装备状态转换测试需求，描述要素包括开始状态、结束状态、常规工作状态、复合工作状态和业务转换条件，且该描述要素通过拖拽基本图元和配置基本图元属性的形式化方式进行描述。

以下对本发明中航天装备系统功能测试需求和航天装备状态转换测试需求分别进行具体说明。

对于航天装备系统功能测试需求。当前开展航天装备系统功能测试工作，均由测试人员依据系统设计文档开展文字条目化需求分析工作，然而系统设计文档对功能流程的描述颗粒度通常较粗，可能造成测试需求分解不充分，同时，基于文字的条目化测试需求呈现形式不够直观，无法反映测试需求之间的逻辑关系，无法对测试人员的需求分析结果进行检验，也不利于开展后续测试验证工作。本发明通过提供一种基于图形和结构化文件对航天装备系统功能测试需求进行形式化描述的方法，使得测试人员进行系统功能测试需求开发的过程由不可见的思想活动转变为可见的形式化描述建模过程，确保测试人员所开发的系统功能测试需求是精确、可验证和可传递的，能够避免需求描述的模糊性和二义性。具体的：

(1)本发明采用形式化方法描述航天装备系统功能测试需求，明确都有哪些子系统参与该功能，并进一步对各子系统内影响功能成败的关键标志变量进行识别，进而描述各子系统间信息流转和子系统内状态变化，其描述要素主要包括子系统对象、功能模块、数据流向、控制流程、关键标志判断结构等属性信息，上述内容均采用拖拽图形化模块、配置业务属性等形式化手段进行描述，形成系统功能测试需求形式化描述成果，该成果包含图形化描述和XML结构化文件；

(2)本发明通过编码方式处理系统功能测试需求形式化描述成果中的XML结构化文件，形成文字条目化的航天装备系统功能测试需求以及自动化测试脚本，用于开展系统功能测试需求文档生成和形式化验证工作；

(3)本发明支持通过拖拽图形化模块、配置业务属性等方式产生系统功能测试需求形式化描述成果，该成果中的图形化描述和XML结构化文件互为映射关系，既可以通过图形化描述产生XML结构化文件，又可以通过XML结构化文件翻译产生图形化描述，二者能够相互转换。

相较于目前的装备系统功能测试需求分析方法，本发明具有以下优势：

1、本发明能够将测试人员进行航天装备系统功能测试需求开发的过程由不可见的思想活动转变为可见的形式化描述建模过程，确保测试人员所开发的系统功能测试需求是精确、可验证和可传递的，能够避免测试需求描述的模糊性和二义性；

2、本发明能够采用拖拽图形化模块、配置业务属性等形式化手段开展系统功能测试需求形式化描述建模工作；

3、测试人员开展系统功能测试需求形式化描述建模过程中，能够发现系统设计文档中对功能流程描述不充分、不完整的部分，从而提升装备系统功能测试需求分析的充分性；

4、本发明能够使用图形化描述和XML结构化文件表达航天装备系统功能测试形式化描述成果；

5、本发明中图形化描述和XML结构化文件互为映射关系，可以互相转换；

6、本发明能够将XML结构化文件转换为文字条目化的航天装备系统功能测试需求以及自动化测试脚本，用于开展系统功能测试需求文档生成和形式化验证工作。

对于航天装备状态转换测试需求。当前开展航天装备状态转换测试工作，均由测试人员依据系统设计文档开展文字条目化需求分析工作，然而系统设计文档对状态转换的描述颗粒度通常较粗，可能造成测试需求分解不充分，同时，基于文字的条目化测试需求呈现形式不够直观，无法反映测试需求之间的逻辑关系，无法对测试人员的需求分析结果进行检验，也不利于开展后续测试验证工作。本发明通过提供一种基于图形和结构化文件对航天装备状态转换测试需求进行形式化描述的方法，使得测试人员进行状态转换测试需求开发的过程由不可见的思想活动转变为可见的形式化描述建模过程，确保测试人员所开发的状态转换测试需求是精确、可验证和可传递的，能够避免需求描述的模糊性和二义性。具体的：

(1)本发明采用形式化方法描述航天装备状态转换测试需求，明确航天装备都有哪些工作状态，并进一步对各种工作状态下的子状态进行识别，描述各种工作状态和子状态之间的业务转换条件，其描述要素主要包括开始状态、结束状态、一般工作状态、复合工作状态、业务转换条件等属性信息，上述内容均采用拖拽图形化模块、配置业务属性等形式化手段进行描述，形成状态转换测试需求形式化描述成果，该成果包含图形化描述和XML结构化文件；

(2)本发明通过编码方式处理状态转换测试需求形式化描述成果中的XML结构化文件，形成文字条目化的航天装备状态转换测试需求以及自动化测试脚本，用于开展状态转换测试需求文档生成和形式化验证工作。

(3)本发明支持通过拖拽图形化模块、配置业务属性等方式产生状态转换测试需求形式化描述成果，该成果中的图形化描述和XML结构化文件互为映射关系，既可以通过图形化描述产生XML结构化文件，又可以通过XML结构化文件翻译产生图形化描述，二者能够相互转换。

相较于目前的航天装备状态转换测试需求分析方法，本发明具有以下优势：

1、本发明能够将测试人员进行航天装备状态转换测试需求开发的过程由不可见的思想活动转变为可见的形式化描述建模过程，确保测试人员所开发的状态转换测试需求是精确、可验证和可传递的，能够避免测试需求描述的模糊性和二义性；

2、本发明能够采用拖拽图形化模块和配置业务属性等形式化手段开展状态转换测试需求形式化描述建模工作；

3、测试人员开展状态转换测试需求形式化描述建模过程中，能够发现系统设计文档中对装备工作(子)状态及其之间的业务转换条件描述不充分、不完整的部分，从而提升装备状态转换测试需求分析的充分性；

4、本发明能够使用图形化描述和XML结构化文件表达航天装备状态转换测试形式化描述成果；

5、本发明中图形化描述和XML结构化文件互为映射关系，可以互相转换；

6、本发明能够将XML结构化文件转换为文字条目化的航天装备状态转换测试需求以及自动化测试脚本，用于开展状态转换测试需求文档生成和形式化验证工作。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例还提供一种可读存储介质，可读存储介质位于PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制器中，可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下所述航天装备软件系统测试需求形式化描述方法的步骤：

创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，并基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别；

根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立；

基于软件系统测试需求，对建立的形式化描述图形中基本图元自身的属性以及基本图元间的属性进行配置；

基于配置完成的形式化描述图形，生成对应与形式化描述图形的XML描述文件。

存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本发明提供的一种航天装备软件系统测试需求形式化描述系统，包括创建模块、选择模块、配置模块和生成模块。

创建模块用于创建用于对软件系统测试需求进行形式化描述的形式化描述工具，并基于软件系统测试需求，选择待建立形式化描述图形类别；选择模块用于根据形式化描述工具的可操作方式，选择对应软件系统测试需求的基本图元，实现形式化描述图形的建立；配置模块用于基于软件系统测试需求，对建立的形式化描述图形中基本图元自身的属性以及基本图元间的属性进行配置；生成模块用于基于配置完成的形式化描述图形，生成对应于形式化描述图形的XML描述文件。

本发明中，软件系统测试需求包括航天装备系统功能测试需求和航天装备状态转换测试需求。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。