一种测试性验证数据评估软件的设计研究*

罗鑫云 房燕飞 叶晓慧

(1.海军工程大学 武汉 430033)(2.91315部队 大连 116041)

一种测试性验证数据评估软件的设计研究*

罗鑫云1房燕飞2叶晓慧1

(1.海军工程大学 武汉 430033)(2.91315部队 大连 116041)

针对目前测试性验证数据处理工作繁琐复杂,测试性验证软件相对较少的现状,提出了一个数据处理的新模型,设计了测试性验证数据评估软件,重点对测试性验证试验流程、软件数据处理流程、软件功能设计、数据库设计以及数据抽样技术进行了研究,最后进行了实例分析,结果表明该模型能够用软件实现,并完成测试性验证数据评估,具有一定的实用性和参考价值。

测试性验证; 数据评估; 抽样技术

Class Number TP302.8

1 引言

测试性验证是为确定产品是否达到规定的测试性要求而进行的试验与评价工作,是测试性设计的一个重要环节。测试性验证主要由计算模型选择、样本量确定、样本选取、样本充分性度量、故障注入、参数评估等一系列相关技术组成,主要方法是进行测试性试验验证,需要进行大量的数据处理和计算。很多文献对样本量确定、方案设计、参数估计等方面进行了深入研究,并通过设计软件提高了数据处理的效率。

目前,正式实施测试性验证试验时,对于如何进行试验数据的整理和分析工作研究较少,特别是关于验证试验数据的统计评估,数据量大、计算复杂,没有现有可操作的辅助软件。本文针对这一现状,在分析测试性验证试验流程的基础上,提出了一个数据处理的新模型,设计开发了测试性验证数据评估软件。

2 测试性验证试验流程

测试性验证的主要工作方法是进行测试性试验验证,即通过注入故障试验方法和自然故障统计方法收集研究产品的试验数据,根据测试性设计要求计算获得的验证方案,对试验数据进行分析和抽样,按其结果来评定产品的测试性水平,决定产品接收或拒收。

根据测试性验证试验流程,以及软件实现的要求,用数据处理流程表示。

步骤1 根据研究产品确定测试性验证要求,按照要求明确测试性验证方案。

步骤2 采用注入故障试验方法和自然故障统计方法进行验证试验,收集相关数据,需要确定试验产品、故障模式、故障检测隔离结果、产品工作时间等,建立数据统计表格。

步骤3 根据测试性验证方案的要求,对数据库中的数据进行分析和抽样,获得满足条件的试验数据。

步骤4 完成测试性验证报告。

在上述各个环节中,一个关键步骤是验证数据整理与评估,可以分为两大部分:一是数据的采集、记录、导入以及整理;二是根据验证方案对研究产品验证数据进行分析和抽样。

3 评估软件设计

3.1 软件功能设计

根据测试性验证要求,结合试验数据处理流程,设计了测试性验证数据评估软件的功能,如图1所示。

图1 软件功能图

主要有两个模块:

1) 数据库管理,运用Access2000软件建立测试性验证数据库,对测试性验证试验数据进行统一分类保存,并通过Microsoft Visual Basic6.0实现数据的添加和修改。

2) 数据分析与抽样,在采集的测试性试验数据中运用加权随机法、基于故障率抽样法等方法抽取满足验证方案的试验数据。

3.2 数据库设计

本软件采用的是Access数据库,根据故障样本模式、装备物理模块、验证数据综合模块等进行分类,主要包括故障模式表、装备物理模块表、验证数据综合表等。如图2所示。

故障模式表主要以产品故障模式为分类标准,如短路、开路、断裂、参数漂移、过渡损耗等。主要存储的有试验时间、装备名称、故障模式、故障检测、故障隔离、虚警次数、产品工作时间、实验结果等信息。

图2 软件数据库结构

装备物理模块表主要以装备物理模块为分类标准,如天线、放大器、电源、调制器、频率跟踪器等。主要存储的有试验时间、装备名称、物理模块、故障检测、故障隔离、虚警次数、产品工作时间、实验结果等信息。

验证数据综合表存储了整个装备的测试性验证试验数据,主要有试验时间、装备名称、故障检测、故障隔离、虚警次数、产品工作时间、实验结果等信息。

3.3 数据抽样技术

测试性验证数据抽样技术的核心是能够根据确定了的试验方案,在验证数据库中自动抽取最有效的试验数据,这也是测试性验证数据评估软件的关键技术。

以某型装备为例,对故障检测率和隔离率进行验证的定数试验方案为(n,C),其中n是故障样本量,C是合格判定数。数据库中关于该型装备的测试性验证数据为(N,M),由图1所示的测试性验证试验流程可知,需要从(N,M)中选取一组数据(n,F),比较C与F的大小来判定接受或拒收产品,以达到测试性验证的目的。

下面对测试性验证数据评估和抽样方法进行介绍。

规定若n≤N,则(n,F)⊆(N,M),否则(n,F)⊄(N,M)。

讨论N与n的大小关系,测试性验证试验数据选取可以分为四种情况:

1) 若N>n,则(n,F)⊆(N,M),能够从数据库中抽取满足条件的(n,F)。

(1)加权随机抽样法

已知数据库数据为(N,M),则

选到失败试验的概率为

选到成功试验的概率为

在(N,M)随机选取i组(n,Fi),每次选到失败次数为Fi的概率为

最终抽样得到试验数据为(n,F),若F≤C,则产品接收;若F>C,则产品拒收。

(2)基于故障率抽样法

若F≤C,则产品接收;若F>C,则产品拒收。

2) 若n=N,则直接比较M、C,即可完成测试性验证结果评定。若M≤C,则产品接收;若M>C,则产品拒收。

若M0≤C,则产品接收;若M0>C,则产品拒收。

4) 若N

4 实验数据处理案例

根据测试性验证试验流程以及数据评估中抽样要求,设计测试性验证试验数据统计表如表1所示。

以某型装备为例,假定其定数试验方案为(12,3),根据测试性验证试验,采集获得测试性验证数据为(15,5),并导入数据库,通过软件进行数据评估和抽样。因篇幅所限,只给出加权随机抽样结果,如图4所示。

表1 测试性验证实验数据统计表

图3 抽样前数据

图4 抽样后数据

由图4和图5可知,测试性验证数据评估软件能够在确定测试性验证方案的基础上,通过给定的抽样方法抽取合适的实验数据,从而完成测试性验证数据评估。

5 结语

本软件经过实例验证,能够根据要求完成对测试性验证试验数据的整理和抽样。

本文根据对测试性验证试验流程的分析,提出了测试性验证数据评估软件的设计方案,介绍了软件数据处理流程、功能模块、数据库设计、验证数据抽样算法、测试性验证试验数据统计表,并通过实例应用证实了该方案的可行性,对于以后测试性验证相关软件的研究具有一定指导意义。

[1] 石君友.测试性验证辅助软件(TVAS)设计与实现[J].测控技术,2007(7):58-60.

[2] 周玉芬.测试性验证的理论和方法研究[R].西安:空军工程学院,1998(2):10-15.

[3] 田仲,石君友.系统测试性设计与验证[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003:369.

[4] 何洋,叶晓慧,赵建扬.机电设备的测试性验证方法初探[J].电光与控制,2011,18(11):92-95.

[5] 刘双双.测试性验证试验中故障样本选取算法研究[D].武汉:海军工程大学,2010.

[6] GJB2072-9.维修性试验与评定[S].北京:中国标准出版社,1994.

[7] MIL-STD-470A. Maintenance management outline for sys-tem and devices[S]. USA,1983.

[8] 石君友.测试性试验验证中的样本选取方法研究[D].北京:北京航空航天大学,2004.

[9] 王红霞,叶晓慧,田树新.复杂电子装备故障诊断建模方法研究[j].武汉理工大学学报:信息与管理工程版,2007,29(6):62-64.

[10] 叶晓慧,王红霞,潘佳梁.基于蚁群算法的系统序贯测试性优化研究[J].计算机测量与控制,2010(10):2224-2227.

Testability Verification Data Evaluation Software

LUO Xinyun1FANG Yanfei2YE Xiaohui1

(1. Naval University of Engineering, Wuhan 430033)(2. No. 91315 Troops of PLA, Dalian 116041)

At present, there are complex data processing of testability verification and a small number of software for testability verification. In view of this status, the paper proposes a new model of data processing and designs testability verification data evaluation software. In particular, testability processes of testability verification, data processing processes of software, the design of software functions, the design of database and data sampling techniques are studied. Finally, a case application is described. The result shows that the model can be implemented in software and complete testability verification data evaluation.

testability verification, data evaluation, sampling techniques

2013年7月2日,

2013年8月27日

机电一体化设备测试性验证方法和手段研究项目资助。

罗鑫云,男,硕士,研究方向:自适应信号处理与故障诊断。叶晓慧,男,博士生导师,教授,研究方向:自适应信号处理与故障诊断。

TP302.8

10.3969/j.issn1672-9730.2014.01.031