[发明专利]结合软件可靠性测试与硬件可靠性试验的联合试验方法

说明书

技术领域

本发明应用于软硬件系统的可靠性试验领域，具体是一种结合软件可靠性测试与硬件可靠性试验的联合试验方法。

背景技术

随着国防武器装备和航空航天设备信息化程度的不断提高，软硬件系统特别是嵌入式系统的应用越来越广泛，对此类系统的可靠性研究越来越重视。由于软硬件系统的软件与硬件结合越来越紧密，难以简单的将系统分为软件部分和硬件部分，因此在进行系统可靠性研究时，不仅仅单纯地关心硬件可靠性或软件可靠性，而是软硬件结合在一起时的系统可靠性。通过硬件可靠性试验和软件可靠性试验分离的形式进行可靠性鉴定不适用于复杂的软硬件系统，因此，需要结合软件可靠性测试与硬件可靠性试验进行系统联合试验。

目前国内外在系统可靠性研究过程中，通常分别对硬件可靠性试验剖面和软件可靠性测试剖面进行构造。硬件可靠性试验剖面构造借鉴GJB899A-2009《可靠性鉴定与验收试验》和MIL-HDBK-781A《工程、研制、鉴定及生产的可靠性试验方法、计划和环境》等标准，在进行硬件可靠性试验时，只在关键的测试点进行简单的软件功能操作，关注重点在不同综合环境应力下硬件工作情况。在传统软件可靠性测试中常用的测试剖面有Musa软件操作剖面，

Markov软件测试剖面，软件场景剖面等，在测试过程中通常不会从系统的角度综合考虑软件运行环境，也不会考虑系统硬件状态对软件测试的影响。

参照MIL-HDBK-781A和GJB899A-2009标准构造硬件可靠性试验剖面，根据受试产品现场使用和任务环境特征来确定可靠性验证试验的综合环境条件及其与时间的关系，包括：A电应力施加情况；B湿度应力；C温度应力；D振动应力；E上、下限和标称值施加五部分。根据标准的附录要求，硬件可靠性试验剖面的构造过程是：首先确定硬件任务剖面，其次确定硬件场景剖面，然后根据这两种剖面得到试验剖面，最后按照一定的规则将多个试验剖面合并为一个综合环境应力试验剖面。对设计执行一种任务的设备，试验剖面与硬件任务剖面和硬件场景剖面是一一对应关系。对设计执行多项任务的设备，则应按照一定的规则将多个试验剖面合并，最后综合得出一个典型的综合环境应力试验剖面。综合环境应力试验剖面是直接供可靠性试验用的环境参数与时间的关系图。其中硬件任务剖面侧重描述任务特性参数，而硬件场景剖面侧重描述设备在使用过程中主要的环境参数与时间的关系，试验剖面是直接供试验用的环境参数与时间的关系图，是按照一定的规则对硬件场景剖面进行处理后得到的。

软件可靠性测试剖面是对软件使用条件的定义，即软件的输入按照时间的分布情况或在软件输入范围内的出现概率分布。软件可靠性测试剖面是用来描述软件的实际使用情况的。软件测试剖面的生成过程是根据系统软件被使用或被操作的过程，结合软件完成任务或实现功能，综合输入输出及相关概率信息得到的。常用的软件可靠性测试剖面主要有两种：Musa可靠性测试剖面和基于Markov过程的软件可靠性测试剖面。Musa操作剖面主要是通过自顶向下构建客户剖面、用户剖面、系统模式剖面、功能剖面和操作剖面这五个步骤，最终得到一个树状结构。树状结构的每个叶结点代表一个操作，同时标示操作出现的概率，形成完整的操作剖面。测试依据概率选择完成某项功能的操作，并依据操作相应输入变量的取值区间，随机选取变量值，将各个变量按顺序组合，最终形成一系列输入变量的有序序列，从而得到合理的测试用例。Markov链表示的操作剖面实质上是具有概率迁移特征的有限状态机模型，用Markov过程来描述软件的使用过程，任何下一个发生的事件只和当前的状态有关，不涉及历史信息，因此软件的操作剖面可表示为有穷状态、离散参数的Markov链，而软件可靠性就是软件一次使用过程中不发生失效的概率。

软硬件系统是通过组织软硬件进行关联交互，完成某些功能或任务的一种软硬件结合密切的复杂系统。随着软硬件系统复杂度的提高，软硬件系统除了存在纯硬件失效和纯软件失效外，还存在软硬件相关性失效，此类失效通过传统的硬件可靠性试验和软件可靠性测试难以被发现。

发明内容

本发明针对传统的系统可靠性试验采用硬件可靠性试验和软件可靠性测试独立进行，并不能有效发现软硬件相关性失效，从而试验结果无法准确进行系统可靠性鉴定工作的问题，提出了一种结合软件可靠性测试与硬件可靠性试验的联合试验方法。

本发明提出的一种结合软件可靠性测试与硬件可靠性试验的联合试验方法，包括步骤1～步骤8。