机载通信管理软件质量评价方法与应用

徐军，虞飞

(工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610)

0 引言

作为通信导航识别系统中的通信管理设备中安装的嵌入式软件，机载通信管理软件主要用于实现通信导航识别系统中由地面传来的超短波、短波、卫通、ACARS数据链的消息及协议处理，将四条链路上的消息和协议进行解析和处理后，上传至飞机的航电系统进行显示，为飞行员飞行提供可靠的参数信息；处理由航电系统下达的航电命令，解析处理后生成各种消息下发至地面或者同一编队内的飞机，以实现航电系统链路信息及航电信息的处理。机载通信管理设备软件质量的好坏对通信导航识别系统的影响重大。

1 度量模型选择

1.1 构建度量模型

软件质量是指软件产品满足规定的(隐含的)与需求能力有关的全部特征和特性，软件不仅要“符合需求”还要“适于使用”。软件质量的评价，首先要建立一个适用的指标体系，即由一系列的指标组合形成的具有相互关联的有机共同体，以此指标体系作为评价软件质量优劣的执行手段。

依据GB/T 30961-2014对软件质量的评价，定义了外部质量、内部质量以及使用质量的质量模型，质量模型从功能性、可靠性、易用性、效率、维护性、可移植性六个特性来度量和评价软件，为清楚的评价和衡量这六个特性，对每个特性细分为若干个子特性。

结合机载通信管理软件特点，从GB/T 30961-2014选择适合被度量软件的度量特性和度量子特性，并对每个子特性规定可量化的度量元，建立适合本软件的质量度量模型，对每个度量元进行适用于本度量软件的说明，具体见下表。

作为定制软件，软件与硬件设备无需在多种系统环境中移植，故可移植性不作为本软件的评价特性之选。

1.2 度量方法

表1中度量元的量化可以通过以下三种情况进行分类统计计算：①计算该功能中顺利通过的用例数占该功能总执行用例的比率；②计算源代码中满足要求(如包含更改注释)的行数占代码总行数的比率；③计算软件完整实现需求文档的功能占总的软件功能数量的比率；④计算软件占用的硬件资源率；⑤计算软件响应需求所需时间占软件文档规定时间的比率；⑥分析软件的模块之间的调用关系，计算模块代码变更后影响的功能数量占总功能的比率[2]，且有的度量元越接近0代表越好，有的度量元越接近1代表越好，为实现软件评价的度量指标的一致性和合理性，需将度量元实行趋一化处理。

表1 质量模型关系表

1.3 度量指标体系

通过数据收集与分析，整理出软件度量元的测试数据值，再依据度量元的趋一化处理过程生成度量元的计数值；根据子特性分配给其所属度量元的权重比例和每个度量元的测试数据计算出子特性的加权平均值，从而获得子特性的计数值；根据特性分配给其所属子特性的权重比例和每个子特性的计数值计算每个特性的加权平均值，从而获得该特性的计数值；最后根据分配给特性的权值比例和特性计数值，计算出的加权平均值将作为本软件的质量评价得分值。

软件依据其安装环境的要求和用户使用特性的不同，对每个质量特性和子特性的评价权重也将不同，如对实时通信软件，对其功能性、可靠性、效率的评价权重会高于移植性、维护性；对基础版本的雏形软件，对其移植性的评价权重会高于其他质量特性；对设备自我检测和诊断能力较高的软件，对其维护性的评价权重高于其他质量特性。故为确定被评价软件的各级度量指标间的权重，需要综合考量被评价软件的使用场景、用户要求等方面。

机载通信管理软件是一个实时交互的嵌入式数据处理管理类软件，故对其功能性、可靠性、效率的要求较高，综合专家经验和用户需求的分级分类，确定机载通信管理软件的各级权重数据如下：

一级指标的权重为：W=(功能性，可靠性，易用性，效率，维护性)=(w1，w2，w3，w4，w5)=(0.25，0.24，0.16，0.21，0.14)

二级指标的权重为：

W1=(适合性，准确性，互操作性，安全性)=(w11，w12，w13，w14)=(0.36，0.21，0.20，0.23)

W2=(容错性，成熟性，规范性)=(w21，w22，w23)=(0.35，0.45，0.20)

W3=(显见性，易理解性)=(w31，w32)=(0.44，0.56)

W4=(时间特性，数据处理特性，资源利用率)=(w41，w42，w43)=(0.38，0.45，0.17)

W5=(容错性，成熟性，规范性)=(w51，w52，w53)=(0.35，0.45，0.20)

三级指标的权重为：

W11=(w111，w112，w113，w114)=(0.3，0.3，0.2，0.2)

W13=(w131，w132)=(0.5，0.5)

W22=(w221，w222，w223)=(0.3，0.3，0.4)

W41=(w411，w412)=(0.5，0.5)

1.4 软件质量特性评价准则

软件质量子特性评估结果解释如表2所示。

表2 子特性计算结果说明

2 应用实例

本文选取两个机载通信管理软件X、Y，它们为同一厂家开发的从属于两个型号的功能相同、代码结构相似的两个软件。得到研制单位的配合后，通过问卷调查和采集实际的测试数据等方式获得上述两个软件的度量元测试数据，结合度量举证的权重比例，计算被度量软件的综合质量评分。对两个软件的综合质量评分进行系统性的分析，从型号项目管理、研制单位的开发能力、管理水平、技术手段等层面解析，提出切实可行的提高软件质量的方法的手段。

表3 度量元测试结果

上述有的度量元是直接取数据比率、有的是对数据比率取归一化处理后的结果区间的取值，上表的数据结果均以实际的测量数据为基础，能够真实反映软件的部分状态。

依据映射矩阵计算得软件的质量度量结果如表4。

表4

依据最后软件总的质量得分，将质量评价等级划分为以下四级：优秀[1，0.95]、良好(0.95，0.80]、合格(0.80，0.60]、不合格(0.60，0][3]。A、B均属于良好区域，反应出厂家具有良好的软件开发和管理能力，属于优良的软件供应商；A、B质量评分差异性较小，但是A软件在功能性、可靠性、易用性、维护性上比B软件略有优势。

结合A、B软件在软件研制和测试中组织开展的内部评审和外部评审活动中专家对两个软件所提的问题，综合看来A软件在研制和管理过程中，研制总体和研制单位都从顶层设计角度对A软件提出更高的品质要求，且厂家对A软件的研发团队配备的人员都是拥有丰富的行业经验和良好的代码编写的规范从业人员，因此A软件最后的综合得分稍高。

对比A、B软件的研制和管理过程，提出切实可行的提升软件质量的手段和方法，①加强对软件开发人员的职业能力的培训，形成良好的代码编写规范和习惯，尽量模块化软件代码，加强对代码注释的维护；②加强对软件版本的管理，区分产品库和受控库并做好版本控制工作，避免因管理不善导致代码混乱问题；③加强软件在各阶段的评审工作的落实，确保专家所提问题均闭环；④从研制总体到研制厂家再到软件测试方，确保从上层架构层面对软件质量引起足够重视并投入精力、财力保障软件质量。

3 结语

依据GB/T 30961-2014军用软件质量度量标准，按照机载通信管理软件对功能、可靠、易用、效率、维护等方面侧重程度的不同，分配不同的权重系数；同样的逻辑处理流程处理度量子特性和度量元的权重系数，如此构建符合机载通信管理软件特性的质量度量模型。工程实践方面，选了同一厂家的功能相同、结构相似的两个软件进行度量，最后依据度量得分结合软件评审中的表现、人员投入、日常管理规范等，总结出提高软件质量得分的有效手段。

本文的研究对象是机载通信管理软件，后续可以扩大质量评价对象的范围，对更多的软件开展质量评价活动，得出的质量评分对软件的整个研制及管理过程具有一定的反思作用，在后续软件开发中，提出适用性更强的提高软件质量的方法和手段。