[發明專利]一種基于假設檢驗的嵌入式基礎軟件可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201210319936.1
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102866949A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 汪曉慶;鄧世偉;鄭彥興;楊廣華;蘇曉艷;齊超;李冬紅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63928部隊
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及計算機信息處理技術領域，具體涉及一種基于假設檢驗的嵌入式基礎軟件可靠性評估方法。

背景技術

嵌入式基礎軟件驗收測試中，需要根據測試結果數據評估軟件的可靠性。根據目前的有關文獻，軟件可靠性評估方法一般分為兩類，即可靠性增長模型和可靠性驗證模型，而前者使用得更為普遍。在可靠性增長模型中，對軟件某個版本的可靠性預測是根據其以前版本的可靠性做出的。因為是驗收測試，我們希望僅以嵌入式基礎軟件的最終版本為基礎進行可靠性評估，另外希望在測試過程中沒有發現失效的情況下能夠做出關于嵌入式基礎軟件可靠性的推測。此外，可靠性增長模型的評估很不精確，因此我們并不希望使用可靠性增長模型進行嵌入式基礎軟件可靠性評估。

可靠性驗證模型是根據對軟件一個版本的測試結果來評估軟件的可靠性的。在測試過程沒有出現失效的情況下，這類模型大多會估計可靠性為1，認為軟件完美，沒有把成功執行的測試用例數考慮進去。這樣的模型不能滿足我們的要求，因為我們假設軟件嵌入式基礎軟件最終版本的測試過程中不會發現失效，另外成功執行測試用例數目對嵌入式基礎軟件最終版本的可靠性評估應該是有影響的。

Miller等[1]提出的可靠性評估方法考慮了測試完全通過的情況，當測試過程中沒有發現失效時，能夠做出小于1的可靠性評估。在Miller的方法中，認為實際的可靠性為1-θ，其中θ為實際的失效率。通過貝葉斯點估計來對θ進行評估：θ'=a/(N+a+b)，其中N為測試用例數，參數a和b包含了關于θ可能值的先驗假設，考慮θ的分布為Beta(a,b)。

這個模型不能直接應用于我們設定的情況，因為此模型僅限于無記憶的軟件，假設操作剖面為非條件概率分布。另外在Miller的方法中，開始時通過選擇a和b的值對θ的分布進行猜測，而后將成功測試用例數N的數值考慮進去來修正初始猜測。初始猜測相對于數值的權重受到參數a和b的影響。因此θ'及可靠性評估結果將總是依賴于初始猜測，依賴于θ的Beta(a,b)分布的假設。目前，在各種軟件可靠性評估方法中普遍使用初始猜測。在評估過程開始時還沒有測試結果數據，猜測是需要的。當獲得了測試結果數據時，可靠性評估就不應再是初始猜測的函數。當然，評估過程收斂直到獲得結論的時間仍取決于初始的猜測。在Miller的方法中，即使是已經得到了測試數據，可靠性評估仍然是初始猜測的函數。在沒有根據的假設基礎上進行可靠性評估，無法相信其評估結果是準確的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于假設檢驗的嵌入式基礎軟件可靠性評估方法，以統計假設檢驗為基礎，能夠在嵌入式基礎軟件驗收測試過程中，在沒有出現失效情況下得到有意義的可靠性評估結果。

本發明的目的是采用下述技術的方案實現的：

一種基于假設檢驗的嵌入式基礎軟件可靠性評估方法，所述假設檢驗指的是根據隨機變量的樣本接受或拒絕H的過程；其中，假設H是關于隨機變量概率分布的命題；其改進之處在于，所述評估方法包括下述步驟：

A、嵌入式基礎軟件可靠性初步評估；

B、嵌入式基礎軟件可靠性準確評估。

其中，所述步驟A中，設p為嵌入式基礎軟件的失效率，即其中U為按照操作剖面選擇執行的不同的測試用例總數，I_i為第i個測試用例；如果I_i成功，ω（I_i)=0，如果I_i失敗，ω（I_i)=1，P（I_i)為按照操作剖面執行I_i的概率；

其中，所述步驟A中，假定為p選擇特定值θ，并對如下假設加以檢驗：

即嵌入式基礎軟件的失效率p至多為θ，H₀：p≤θ以及H₁：p>θ；其中：H₀為檢驗零假設；H₁為備擇假設；

按照操作剖面隨機選擇的N個測試用例，其中T個測試失敗；如果T≥1，則拒絕H₀；

當H₀正確時（H₀正確時指的是：嵌入式基礎軟件的失效率p至多為θ，即H₀：p≤θ，也就是說實際情況與假設H₀相符），拒絕H₀的概率為α(p)=P(T≥1|p)=1-P(T=0|p)=1-(1-p)^N，p≤θ；對所有的p≤θ時，有如下表達式：