組合導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用軟件可靠性研究.pdf

1、隨著人類進(jìn)入信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)作為最基本的信息獲取和處理設(shè)備已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，人們對(duì)軟件的需求越來(lái)越大，軟件系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來(lái)越高，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量已成為越來(lái)越被關(guān)注的問(wèn)題。軟件可靠性是“軟件質(zhì)量”中一個(gè)最重要的固有屬性，對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的影響十分突出。因此，對(duì)軟件的可靠性設(shè)計(jì)、可靠性指標(biāo)分配、軟件測(cè)試、軟件可靠性預(yù)測(cè)和評(píng)估的研究具有重要意義。 現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)是一項(xiàng)涉及精密機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)、自動(dòng)控

2、制、光學(xué)等多種學(xué)科的綜合技術(shù)。不僅在國(guó)防領(lǐng)域中占有非常重要的地位，而且在民用航空、航海等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，依托計(jì)算機(jī)的組合導(dǎo)航軟件已經(jīng)成為導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分，如何提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)軟件可靠性、可維性和健壯性是當(dāng)今導(dǎo)航領(lǐng)域的一個(gè)研究重點(diǎn)。 本論文以某型艦艇綜合導(dǎo)航系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及需求，針對(duì)艦船綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了組合導(dǎo)航軟件的可靠性設(shè)計(jì)方案及容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法。 軟件可靠性指標(biāo)分配是軟件可

3、靠性研究的重要問(wèn)題之一。通過(guò)對(duì)軟件復(fù)雜度、強(qiáng)度及重要度的分析，充分考慮了實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件的特殊性，提出了基于任務(wù)模塊的軟件可靠性分配模型，并給出了實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式軟件可靠性指標(biāo)分配工程實(shí)現(xiàn)。分析了開(kāi)發(fā)費(fèi)用與可靠性之間的關(guān)系，給出了基于開(kāi)發(fā)費(fèi)用的軟件可靠性指標(biāo)分配模型，研究了使軟件可靠性指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求的條件下，利用遺傳算法解決開(kāi)發(fā)費(fèi)用最少的優(yōu)化問(wèn)題。并針對(duì)組合導(dǎo)航軟件的各任務(wù)模塊進(jìn)行了可靠性指標(biāo)分配。 論文對(duì)軟件測(cè)試技術(shù)及軟件測(cè)試

4、方法的檢錯(cuò)能力進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件仿真測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)。深入研究了實(shí)時(shí)嵌入式多任務(wù)軟件的可靠性測(cè)試，設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)多任務(wù)組合導(dǎo)航應(yīng)用軟件的綜合測(cè)試平臺(tái)，構(gòu)建了模擬仿真測(cè)試剖面，對(duì)檢測(cè)出的故障進(jìn)行了分類確認(rèn)，通過(guò)修改、調(diào)試及回歸測(cè)試完成組合導(dǎo)航應(yīng)用軟件的最終測(cè)試。這對(duì)提高組合導(dǎo)航應(yīng)用軟件的可靠性具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。 組合導(dǎo)航軟件不同于普通軟件，影響可靠性的原因是多方面的，本文分析了影響實(shí)時(shí)多任務(wù)控制軟件可靠性的各種因素。對(duì)軟

5、件可靠性的評(píng)估及預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了深入研究，根據(jù)時(shí)實(shí)多任務(wù)軟件本身的特殊性，各個(gè)任務(wù)在系統(tǒng)中具有不同的運(yùn)行時(shí)間比例和不同的故障強(qiáng)度，而且任務(wù)模塊在測(cè)試階段處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間，常常要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際運(yùn)行時(shí)該任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間，提出了基于任務(wù)模塊的可靠性模型。同時(shí)，本文詳細(xì)分析了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行軟件可靠性預(yù)測(cè)及評(píng)估方法，選取恰當(dāng)?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、訓(xùn)練算法和訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)軟件可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)。以某一組合導(dǎo)航軟件為例，根據(jù)軟件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)多種評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)模型

6、應(yīng)用效果進(jìn)行了比較。針對(duì)軟件可靠性模型的不一致性，采用貝葉斯方法實(shí)現(xiàn)了多模型的自動(dòng)混合、自動(dòng)選擇，以取得模型的穩(wěn)健性、實(shí)用性和可靠性，使模型能可靠地應(yīng)用于各種軟件的可靠性工程實(shí)際。 為進(jìn)一步提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用軟件的可靠性，組合導(dǎo)航應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)采用了兩種容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法：N-文本程序設(shè)計(jì)方法(NVP)和恢復(fù)塊設(shè)計(jì)方法(RBS)，通過(guò)功能冗余來(lái)達(dá)到軟件容錯(cuò)能力。提出了采用N-文本設(shè)計(jì)和恢復(fù)塊設(shè)計(jì)進(jìn)行軟件容錯(cuò)后，組合導(dǎo)航軟件可靠性模