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1、 1 GESTE 产品介绍产品介绍 扉页定语 GESTE 目前世界先进的嵌入式软件通用仿真测试环境 前言 前言 GESTE 目前世界先进的嵌入式软件通用仿真测试环境 GESTE 是由我国科技工作者自主研发 拥有独立知识产权的嵌入式软件仿真测试系统 它的研制成功打破了国外对我国在相关领域的技术垄断和封锁 填补了我国实时嵌入式软件 缺乏仿真测试环境的空白 GESTE 具有国际领先的技术 完善的功能 有助于提高实时嵌 入式软件的可靠性和安全性 特别是在航空 航天 船舶以及兵器等重要领域 能有效地发 现软件缺陷 避免由于软件缺陷引发的事故 缩短实时嵌入式软件研发周期 本手册上篇描述了 GESTE 的作
2、用 研发意义及研发背景 下篇对 GESTE 进行了技术 层面的说明 以期读者阅读后能相对全面地了解 GESTE 系统概述 字体小 系统概述 字体小 通用嵌入式软件测试环境 GESTE 可以满足航空 航天 国防 汽车和类似系统嵌 入式软件的开发和系统测试的共同需求 在某子系统的研制阶段 在其他的交联系统没有研制出来的情况下 GESTE 可以对交 联系统进行系统仿真 供嵌入式软件开发和调试之用 在嵌入式软件系统测试阶段 GESTE 可以通过交联环境仿真实现在真实环境中难以实 施的测试项 而且可以模拟软件可能运行的场景 发现软件潜在的缺陷 GESTE 适用于采用工业标准接口或根据特殊要求定制接口的嵌
3、入式系统 为实时嵌入 式系统测试提供了测试开发 实时仿真测试和测试结果分析的完整解决方案 目录 目录 暂空 上篇 上篇 GESTE 概述概述 嵌入式软件仿真测试环境已成为制约我军装备软件质量的瓶颈嵌入式软件仿真测试环境已成为制约我军装备软件质量的瓶颈 在高新技术武器装备中 计算机软件的地位日趋重要 军用设备因大量使用软件而受益 2 匪浅 有效地提升了战斗力 但是由于软件失效造成的巨大财力 物力甚至付出生命代价的 灾难性事故也是不胜枚举 如何在地面仿真测试中提前发现装备软件存在的缺陷 一直是武 器装备研制中的重点和难点 由于武器装备大多采用实时嵌入式软件 常规的测试手段无法满足嵌入式软件测试的需
4、 要 为了对武器装备进行充分的测试 保证软件的质量 需要仿真测试环境的支持 但是 由于下述原因使得测试环境成为制约我军装备软件质量的瓶颈 搭建武器装备软件仿真测试环境的技术难度很大 由于武器装备软件系统的复杂性 需要仿真测试环境不但能够支持武器装备多种接口 具有极高的时间精度 还要支持复杂的数据格式 实现繁琐的闭环交联 同时必须支持实时 显示测试状态 具备高精度的采集数据 并能够提供友好方便的测试开发等功能 这使得搭 建武器装备仿真测试环境的技术难度大大增加 国外的技术封锁和国防安全的考虑使得引进国外设备的可能性很低 欧美先进国家对我国实行了一系列的技术封锁 特别是武器装备软件的测试技术更是列
5、 为禁止出口之列 对有关武器装备的软件测试模块对中国的出口也是严格禁止的 此外由于 武器装备的测试涉及我军机密 使用国外设备进行测试也具有相当大的风险 目前广泛采用的测试环境无法对装备软件进行充分 全面的测试 由于国家和我军的高度重视 目前国内的大部分型号软件都开展了软件第三方或内部测 试 但是由于条件限制 使得在进行系统测试 定型测试 验收测试等项目时 绝大多数情 况下只能采用研制方提供的地面检测设备 DSI 平台或地面联试环境来充当软件测试的环 境 而这些设备或环境存在以下不足 使得无法对装备软件进行充分 全面的测试 功能性方面 功能简单 测试能力不足 许多边界 异常情况无法或很难测到 而
6、 这些又是容易引起软件失效的因素 性能要求方面 实时能力不足 难以满足装备软件实时性测试的要求 使用性方面 使用不便 有的需要对程序做较大的改动才能完成一次测试 而且多 数是文字界面 不直观形象 数据收集方面 数据收集不完全 分析处理的手段不丰富 测试成本方面 实物测试成本很大 有时甚至会损坏设备 极端情况下会引起人员 伤亡 通用性方面 功能专一 通用性差 GESTE 的出现 填补了我国武器装备嵌入式软件缺乏仿真测试环境的空白 顺利的解 决了仿真测试环境面临的各种技术难题 有力的支持了装备软件的仿真测试 3 GESTE 与 软件测试 与 软件测试 GESTE 最根本的作用是软件仿真测试 最根本
7、的作用是软件仿真测试 那什么是实时嵌入式软件仿真测试呢 请想像这样的场景 飞机正在云层上平稳地飞 行 突然 随着警报指示灯的闪烁 飞机出现故障 发动机空中停车 失去动力的飞机向地 面俯冲下去 飞行员并不慌张 他冷静地检查飞行的各项参数 沉着地进行空中开车的操 作流程 终于 发动机重新轰鸣 危机排除了 这并不是真实发生的一幕 而是在飞行 模拟舱中进行的针对飞行学员的教学考核 通过对真实情况的模拟 不仅降低了危险性和成本 同时还能详尽地记录飞行学员的 每一步操作 并能在事后通过考评学员针对不同情况的反应和处置是否正确 合理 以此确 定学员是否合格 同样的道理 飞行学员 是待测的软件 GESTE 是
8、 飞行模拟舱 各 种 飞行环境 和 特殊情况 是 GESTE 通过测试脚本和仿真模型提供的场景 借此可以 发现软件中潜在的缺陷 提高软件的可靠性 软件作为人的思维逻辑产物 必然存在设计 开发等方面的缺陷 随着软件性能和复 杂度不断提高 人为的软件错误无法避免 如果软件未经测试而直接使用 那么在使用过程 中发现的缺陷将导致软件经济成本大幅增加 使软件在较长时间内无法发挥应有的效用 甚 至容易导致重大事故 尤其是对于装备软件来说 将缺陷留在使用过程中暴露出来 其后果 是灾难性的 因此通过软件测试发现缺陷仍然是目前确保软件质量的关键 只有通过软件测试 及早发现并排除软件缺陷才能够极大地降低研制和使用
9、维护费用 加快研发周期 降低成本 因此使用因此使用 GESTE 进行软件测试是保证软件质量 提高装备性能 的最重要的也是最有效的手段 进行软件测试是保证软件质量 提高装备性能 的最重要的也是最有效的手段 GESTE 最重要的特点在于能够同时仿真不同类型多个交联系统最重要的特点在于能够同时仿真不同类型多个交联系统 以武器装备软件举例 由于武器装备大多采用实时嵌入式软件 这类软件与硬件关系非 常密切 通常有着很高的实时性要求 这就使常规的测试手段无法满足嵌入式软件测试的要 求 目前国际上公认的一种非常有效的测试方法是对其进行软件仿真测试 即通过仿真环境 模拟嵌入式系统的真实交联输入 在仿真的环境下
10、实现嵌入式软件在各种情况下的使用 从 而在软件正式使用之前暴露出嵌入式软件的缺陷 提高嵌入式软件的可靠性 而对武器装备软件进行仿真测试 需要仿真测试环境同时进行多个交联设备的仿真 以 及支持伴随而来的大量接口 极高的时间精度 复杂的数据格式 繁琐的闭环反馈 针对上 4 述情况 由中航一集团软件可靠性测试与管理中心与北京新空间网计算机有限责任公司合作 开发的具有自主知识产权的 通用嵌入式软件测试环境 GESTE 能够轻松满足系统的要 求 特别是 GESTE 提供了仿真模型框架的自动生成功能 能够通过图形化的方式 自动为 用户生成交联设备的仿真模型框架 极大的提高了仿真能力 减轻了测试人员的负担
11、GESTE 的研制历程 的研制历程 GESTE 的研究始于 1996 年 在北航阮镰教授的主持下 根据国防 九五 预研课题进行 原型开发 原型一经推出就对我国某型飞机的惯性导航系统软件成功实施了国内首次的软件 可靠性测试 新发现了多个软件缺陷 该项目获得了国防科学技术二等奖 被总装验收组专 家誉为 九五 预研标志性成果 2001 年 应有关部门要求 对 九五 预研成果进行了工程化研究 经过一年的不懈努 力 实现了预研成果向工程化产品的转化 推出了可成功用于装备嵌入式软件系统测试的便 携式系统原型 2002 年 由在上述课题中担任关键技术攻关 并取得重大研究成果的刘斌博士担任项目 负责人 全面展
12、开了通用嵌入式软件仿真测试环境 GESTE 的项目研发 项目组将 GESTE 定位于面向实时嵌入式软件产品 采用基于仿真模型的非侵入式原理 具备高实时性 高精 度特性 能够适用于国内所有武器系统接口 包括标准和非标准接口 并针对装备研制的 需求 开发出了机柜式测试环境和便携式测试环境 满足了嵌入式软件系统在研发 测试 出厂验收和外场排故检验的需要 值得一提的是在 GESTE 中采用了由刘斌博士首次提出的 基于模型驱动的软件测试 理论和方法 通过引入模型驱动有效地解决了实时嵌入式软件 的系统测试中如何对被测系统实时性 嵌入性以及闭环特性进行测试的难题 使得 GESTE 具备了更好的通用性 实时性
13、和可扩展性 无论是功能还是性能 均优于国外同类产品 彻 底打破了国外在嵌入式软件测试领域对我国进行的技术封锁 GESTE 成功应用范例 成功应用范例 自 2003 年 GESTE1 0 系统正式发布后 在我国各军种的多个尖端武器的电子系统软件 系统测试中都得到了成功运用 发现了大量嵌入式软件的缺陷 有效提高了软件的可靠性和 安全性 带来了良好的经济效益和社会效益 更为可喜的是 在航天二院 204 所 航天三院 304 所 兵器工业总公司软件工程与评 测中心 船舶工业总公司可靠性中心等航空 航天 兵器 船舶等领域 GESTE 都已成为 嵌入式系统验收测试的主力平台 在多项测试任务中发挥了重要的作
14、用 GESTE 作为业界成熟 通用的实时嵌入式软件测试环境 成功应用的项目试例举如下 5 X 型号惯性 卫星组合导航 INS 系统 X 型号大气数据计算机 ADC 系统 X 型号任务计算机 MC 系统 X 型号外挂物管理处理机 X 型号火控计算机系统 X 型号发动机数控系统 X 型号稳瞄系统 炮塔随动系统 激光照射系统 电视成像系统 燃油测量系统 红外成像系统 精确手柄 X 型号自动驾驶仪软件 GESTE 目前主要的客户 目前主要的客户 航天二院 204 所 航天三院 304 所 兵器工业总公司软件工程与评测中心 船舶工业总公司可靠性中心 6 下篇 下篇 GESTE 技术介绍技术介绍 1 GE
15、STE 产品特性 1 适用于多种嵌入式系统 GESTE 可广泛应用于航空电子系统 船舶及车辆电子系统 以及诸多领域使用的嵌入 式控制系统 2 适用于软件开发的各个阶段 GESTE 除完成软件测试外 还能在软件的不同阶段支持软件验证 辅助软件调试 3 支持众多的嵌入式系统接口 GESTE 支持 MIL 1553B RS232 422 485 ARINC429 A D D A DI DO CAN 继电器等接口 并可以对非标准接口进行定制扩展 4 高时间精度 1 毫秒的实时内核 满足绝大部分嵌入式系统的时间要求 5 支持复杂数据格式 能够根据各种嵌入式系统的需要 定制测试发送的数据格式 6 实现闭环
16、交联 能够进行带有实时反馈的闭环仿真测试 提高了仿真的精度 7 实时显示测试状态 允许用户根据不同的需求定制显示界面 实时监控测试状态 8 高精度的数据采集 根据武器装备不同的工作周期 准确地采集测试数据 9 自动生成仿真模型框架 通过绘制被测系统的交联环境图 自动生成与被测系统相关的仿真模型框架 10 友好方便的测试开发环境 支持图形化仿真建模 图形化测试监控面板搭建 便捷的测试脚本编写 11 支持多种测试类型 充分支持边界测试 异常测试 接口测试 安全性测试和强度测试等 12 灵活方便的测试方式 可以实现使用测试脚本测试 仿真模型测试 在线脚本测试以及多种测试方式的组合 13 嵌入式系统测试全过程支持 支持嵌入式软件测试开发 实时测试以及测试结果数据分析 7 实时测试 测试分析 测试开发 测试 脚本 开发 仿真 模型 开发 测试 面板 开发 测试 配置 图 1 嵌入式系统测试全过程支持 2 GESTE 的硬件体系结构 GESTE 采用双 CPU 结构 分为测试主机和实时处理机两部分 GESTE 的硬件配置可 以有便携式配置和正常配置两种 图 2GESTE 便携式硬件结构 直升机航电
