[發明專利]一種軟硬件結合的可靠性綜合試驗剖面構造方法

無效

• 申請號: 201210096085.9
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102662841A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 艾駿;鐘芳凌;鄭峰;王金輝;尚京威
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36;G06F11/22
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明應用于嵌入式系統的可靠性試驗領域，具體是一種軟硬件結合的可靠性綜合試驗剖面構造方法。

背景技術

隨著嵌入式系統在各個領域越來越廣泛的應用，其系統的可靠性與安全性有著更高的要求。由于軟硬件結合非常緊密，嵌入式系統的可靠性依賴于它的軟件和硬件。然而目前軟、硬件可靠性試驗通常是分開進行的，相應的試驗剖面也單獨考慮。即使一起進行軟硬件綜合試驗，所構造的軟硬件可靠性試驗剖面也并沒有站在系統的角度考慮一致性，在此基礎上收集的失效數據也就不能用于系統的可靠性評估。因此，有必要將軟硬件可靠性試驗剖面有效地結合起來，以真實地反應系統的工作環境。

對于硬件方面而言，其可靠性試驗剖面已經有統一的標準GJB899A-2009，該標準附錄B提供了方法制定試驗剖面、應力量值及其變化率。國內也有學者對該標準進行了研究以及改善，如有學者研究了一種將實測應力和參考應力相結合設計可靠性試驗剖面的方法。軟件方面不同于硬件，相對不夠成熟，比較常見的有Musa測試剖面和馬爾科夫測試剖面等。Musa提供的操作剖面構造的工程化方法，以操作為最小單元自頂向下構造軟件操作剖面。Whittaker和Prooe則是將Markov理論應用到了軟件操作剖面的分析和開發中，提出基于Markov過程的操作剖面。另外還有學者提出了使用剖面的概念，它是Musa測試剖面的擴展，為其增加了動態的使用信息，使可靠性測試數據生成更加接近于真實使用。

目前，并沒有針對嵌入式系統的進行軟硬件綜合的可靠性試驗剖面構造方法，能夠生成用于系統可靠性試驗的數據，從而獲得相應的失效數據。如此不但無法真實地反應嵌入式系統的工作環境，后續嵌入式系統的可靠性驗證與評估也存在困難。

發明內容

本發明針對由于嵌入式系統的可靠性依賴于其軟、硬件，目前缺少對嵌入式系統的進行軟硬件綜合的可靠性試驗剖面構造的方法，使獲得用于嵌入式系統可靠性試驗的試驗數據非常困難，提出了一種軟硬件結合的可靠性綜合試驗剖面構造方法。

本發明提出的一種軟硬件結合的可靠性綜合試驗剖面構造方法，具體包括如下步驟：

步驟1：系統分析，指對綜合試驗剖面的描述對象進行分析明確，描述對象包含被測系統、被測系統所處大系統(以下簡稱大系統)、交聯系統以及用戶。

步驟2：系統任務分析。它指針對大系統進行分析，收集其任務方面的資料。因此在這一步驟中，可以繪制硬件可靠性剖面中的任務剖面以及軟件可靠性剖面中的系統任務剖面，因為它們描述的均為大系統的任務信息。

步驟3：系統流程分析。它描述流經系統主要狀態遷移過程的路徑，從大系統初始狀態開始到系統終止狀態結束，遍歷其中所有基本流程和備選流程。系統流程分析是在大系統任務分析的基礎上進一步深入，這一步可以繪制的是軟件可靠性剖面中的系統狀態剖面。

步驟4：核心剖面構造，核心剖面包括硬件可靠性剖面的環境剖面和試驗剖面，以及軟件可靠性剖面的軟件狀態剖面和軟件操作剖面。

步驟4.1：確定環境剖面中的環境參數，根據環境剖面數據表繪制環境剖面。所述的環境剖面中主要的環境參數是溫度、振動、溫度和輸入電壓以及它們相應的持續時間。

步驟4.2：對環境剖面數據表進行簡化，得到試驗剖面數據表，根據試驗剖面數據表繪制試驗剖面。

步驟4.3：流程對應。首先，分析被測軟件的所有狀態，將被測軟件的狀態與被測系統所處大系統的狀態對應，然后繪制軟件狀態剖面，用于描述被測軟件的狀態遷移過程。軟件狀態剖面采用UML狀態圖表示。一個被測系統所處大系統的狀態對應一個以上被測軟件的狀態。

步驟4.4：數據交互分析。數據交互分析就是先將被測軟件的輸入數據分類，然后綜合軟件狀態剖面來描述這些輸入數據關于時間的分布情況，得到軟件操作剖面，軟件操作剖面采用UML時序圖和類圖表示。

步驟5：概率信息確定。首先，需要確定兩類概率信息：大系統任務的執行概率；被測軟件場景狀態圖中各狀態轉移過程的發生概率。然后，根據第一類概率信息，可以將各個大系統任務下的試驗剖面按照附錄B合成得到一個合成試驗剖面。最后，綜合這兩類概率信息，可以得到軟件可靠性剖面中各個測試場景的抽取概率。所述的測試場景的抽取概率等于從大系統任務到具體場景流程進行每一次概率抽取的所有概率乘積。