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1、 电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA专业学位硕士学位论文MASTER THESIS FOR PROFESSIONAL DEGREE论文题目全球卫星导航系统全数字仿真软件可靠性设计与测试专业学位类别工程硕士201122240827肖平学号作者姓名指导教师田忠研究员 分类号密级公开UDC注 1学位论文全球卫星导航系统全数字仿真软件可靠性设计与测试肖平指导教师田忠研究员成都电子科技大学申请学位级别硕士工程领域名称专业学位类别工程硕士电子与通信工程提交论文日期 2014.4.26 学位授予单位和日期电子科技大学答
2、辩委员会主席论文答辩日期 2014.5.312014年 06月评阅人注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。 THE RELIABLE DESIGNING AND TESTING OFALL-DIGITAL SIMULATION SOFTWARE OFGLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMA Master Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor: Electronics and Communication EngineeringAuthor:
3、 Advisor:Xiao PingTian ZhongSchool: Research Institute Electronics Science andTechnology of UESTC 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用
4、学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日 摘要摘要随着计算机科学技术的发展，软件系统随之变得异常复杂和庞大，作为软件生命线的软件质量，便成为人们最为关注的焦点。于是，软件质量及其可靠性就成为当今软件设计和软件开发领域中最为关键的问题。目前主要有两种保证软件可靠性的方式：软件可靠性设计和软件可靠性测试。本文以 GNSS全系统仿真软件平台课题为研究对象
5、，研究如何保证和提高它的可靠性，分析出适合 GNSS全系统仿真软件平台的可靠性设计方法和测试模型，由此设计出对应的可靠性测试工具，具体内容如下：1.论文详细描述了 GNSS全系统仿真软件的特点，并在此基础上提炼出 GNSS全系统仿真软件的测试需求和测试指标。2.设计增强 GNSS全系统仿真软件可靠性的设计方法，这就包括软件功能故障检测、软件死循环处理检测以及软件运行处理中，数据检测的设计，设计被测对象的测试方案。3.设计 GNSS仿真软件可靠性测试的测试软件工具的系统框架，提出设计思路，这就包括测试工具的总体设计、结构框架、系统介绍等。4. GNSS仿真软件测试工具的具体设计实现，主要是对设计
6、测试模型，测试系统的各个子模块，整合各模块的可靠性，总体分析系统可靠性。GNSS软件可靠性测试工具的具体实现为：根据 GNSS仿真软件的特点，首先设计出适合被测对象的可靠性测试流程。其次将被测软件从功能模块分为地面主控站、空间星座、用户接收机以及主控站-空间星座和空间星座-用户接收机两个通信模块进行可靠性设计与测试，这就包括对各模块的功能可靠性、信号可靠性、通信时间可靠性以及软件无故障运行时间的设计与测试，在这之前，根据模块的重要性，设计出剖面模型分配各模块的可靠性比例。最后分析测试结果，拟合多次测试数据，直观评估 GNSS仿真软件可靠性。5.总结全文工作，包括本次论文工作总结以为未来工作展望
7、。关键词：软件可靠性，可靠性设计，软件测试，GNSSI ABSTRACTABSTRACTBecause of the software technologys rapidly enhancing, software system becomesextreamly complex and huge. And as the software quality line, it will get more attention.So software quality becomes a key issue in software designing and developing areas.To ens
8、ure the software reliability, there are two methods. Designing and testing.The thesis takes the issue of Global Navigation Satellite System Simulation SoftwarePlatform. When researching the reliability of GNSS software platform, a conclusioncould be getten, when both using designing and testing meth
9、ods, the software reliabilitycan be strengthened. The content is as follows:1. The thesis combines to the characteristics of the test object, describing thecharacteristics of GNSS Simulation Software Platform. Then the test requirements andtest indexes are getted.2. Designing the reinforcement desig
10、ning methods for GNSS full systemsimulation software, designing test plan to test the object. The methods contain softwarefault detection designing, software death loop detection designing and data detectiondesigning.3. Designing the overall framework of the GNSS testing tool, including thedesigning
11、 ideas, the overall designing, the tool structure and so on.The work of this paper is to design and test the reliability of the GNSS SimulationSoftware Platform, and develop a reliability test tool. The content contains: according tothe characteristics of GNSS Simulation Software. Firstly, designing
12、 a test process whichfits for GNSS Simulation Software. Secondly, divides the software into five parts fordesigning and testing. It contains Ground Control Station, Space Constellation, UserReceiver and two communication modules. The test content contains the functions ofeach modules functional reli
13、ability, signal reliability reliability, communication timereliability and the mean time to failure. According to the importance of all modules,then a reliability allocation ration profile model of each module is designed. Finally, thethesis analizes the test results, fits test data, predicting the
14、reliability of the GNSSsoftware.5. Summarizing the thesis work, including the paper summarizes and the futurework.II ABSTRACTKeywords: Software Reliability, Reliable Design, Software Testing, GNSSIII 目录目录第一章绪论 . 11.1引言. 11.2课题背景 . 11.3国内外研究动态. 21.3.1软件可靠性. 21.3.2软件测试. 41.3.3 GNSS软件可靠性. 51.4论文组织结构. 5
15、第二章软件可靠性 . 82.1软件可靠性. 82.1.1软件可靠性定义 . 82.1.2软件可靠性度量 . 82.1.3软件可靠性模型 . 92.2软件可靠性设计. 102.2.1软件复杂度控制技术. 102.2.2软件容错技术. 112.2.3软件在线自检技术 . 112.3测试策略 . 122.3.1软件测试分析模型 . 122.3.2软件测试方法. 122.3.3软件测试用例设计方法. 132.4本章小结 . 14第三章 GNSS测试工具框架设计. 153.1 GNSS仿真平台. 153.1.1平台简介. 153.1.2 GNSS仿真平台架构 . 163.1.3仿真平台功能. 183.2
16、 GNSS仿真软件测试系统 . 18IV 目录3.2.1测试需求. 183.2.2测试指标. 203.3 GNSS测试软件架构. 213.4本章小结 . 24第四章 GNSS仿真软件测试工具设计与实现. 254.1 GNSS软件测试流程及用例设计. 254.1.1 GNSS软件测试流程 . 254.1.2测试用例设计. 274.2基于运行剖面的可靠性测试. 294.2.1运行剖面. 294.2.2运行剖面的架构 . 304.2.3参数设置-XML. 324.3 GNSS仿真软件可靠性分析技术. 334.3.1数据可靠性分析 . 334.3.2系统 MTBF估计 . 354.3.3实时故障检测.
17、 364.3.4异常处理及实时状态监控. 394.4 GNSS星座轨道测试. 414.4.1导航电文解析. 424.4.2仿真轨道数据分析 . 474.4.3 GNSS轨道可靠性测试 . 494.4.4测试结果分析. 554.5 GNSS软件主控站测试. 564.5.1测试数据转换. 574.5.2可靠性测试实现 . 584.5.3测试结果分析. 594.6 GNSS软件通信测试. 604.6.1 GNSS仿真软件通信测试. 604.6.2 GNSS通信测试设计 . 624.6.3 GNSS通信测试实现 . 644.6.4测试结果分析. 694.7 GNSS软件接收机测试. 70V 目录4.7
18、.1 GNSS接收机测试. 704.7.2 GNSS接收机测试设计 . 704.7.3 GNSS接收机测试实现 . 734.8本章小结 . 74第五章系统评估及结果分析 . 755.1单次可靠性评估. 755.2多次可靠性分析. 775.2.1分析模型-WEIBULL . 785.2.2数据采集. 795.2.3数据拟合. 815.2.4可靠性评估. 81第六章结束语 . 846.1工作总结 . 846.2未来展望 . 85致谢. 87参考文献. 88攻硕期间取得的研究成果. 90VI 图目录图目录图 2-1测试-时间模型 . 9图 2-2软件可靠性测试增长模型图. 10图 2-3软件测试 V模型 . 12图 3-1 GNSS仿真平台框图 . 16图 3-2 GNSS仿真软件结构图 . 17图 3-3 GNSS测试工具框架 . 21图 4-1软件和 API功能测试流程 . 26图 4-2缺陷、剖面、故障关系图示. 30图 4-3 GNSS全系统仿真平台运行剖面. 31图 4-4软件死循环检测 . 37图 4-5 GNSS仿真软件 API故障检测函数工作流程 . 39图 4-6数据异常检测流程 . 40图 4-7用户操作合法性判定 . 41图 4-8错误输入提醒示例 . 41图 4-9卫星导航电文. 42图 4-10第二条电文. 44图 4-11 RINEX头部信息 . 4