软件密集型系统软件测试模型的构建方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种软件密集型系统软件测试模型的构建方法和系统，其中方法包括：(1)构建软件FMEA信息的多本体结构，包括：领域本体、应用本体、本体表示语言及本体编辑工具；(2)对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件FMEA信息本体的要素以及确定各层本体之间的映射关系；(3)根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基于领域的软件FMEA信息本体模型；(4)利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评价，确定领域本体质量度量水平。本发明构建了适用于SISs测试需要的软件测试模型，提高了软件FMEA的质量并减小分析结果的波动性。
【专利说明】
软件密集型系统软件测试模型的构建方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及软件测试技术领域，特别是涉及一种软件密集型系统软件测试模型的 构建方法和系统。
【背景技术】
[0002] 软件是新经济的使能因素和驱动器。随着软件产品在各个领域的广泛应用，其质 量也日益成为人们关注的焦点。软件测试是有效保证软件质量的重要手段。统计表明，在典 型的软件开发项目中，软件测试的工作量往往占软件开发总工作量的40%以上。以美国的 软件开发和生产的平均资金投入为例，通常是"需求分析"和"规划确定"各占3%，"设计"占 5%，"编程"占7%，"测试"占15%，"投产和维护"占67%。软件测试的地位可见一斑。软件问 题越早发现，修改成本越低，破坏性越小。所以，在产品发布前要尽量多地发现问题，解决问 题。而其手段就是有计划、有组织地进行充分的测试。
[0003] 软件测试是与软件开发紧密相关的一系列有计划、系统性的活动，正如软件开发 有过程模型一样，软件测试也需要相应的测试模型去指导实践。软件测试模型描述了软件 测试过程所包含的主要活动及活动间的关系，并描述软件测试的各项活动与软件开发过程 的其他活动间的关系。通过测试模型，软件测试人员及有关人员可以了解测试何时开始、何 时结束、测试过程包括哪些活动、需要什么资源等。在软件测试策划时，要根据测试目的、所 采用的开发过程模型和组织条件等选取合适的测试模型。软件开发发展的几十年间诞生了 很多开发模型。但在这些模型中，软件测试一般来说仅作为软件开发的一个阶段，被附加在 开发模型后面。近年来，随着对软件测试重要性认识的提高，相继出现了一些新的测试模 型，其中较具代表性的包括:V模型、W模型、X模型等。
[0004] 此外，由于当前信息世界与物理世界、信息化与工业化融合的趋势日渐明朗，SISs 逐步成为大型复杂系统的发展方向。如何开发相应的测试模型对SISs的测试工作进行指 导，进而保证其质量属性要求是一个亟待解决的问题。SISs通常结构复杂、功能覆盖面广； 具有高可靠性、高安全性要求;此外，其所处环境的开放性及非确定性;系统组件间及系统 与环境间交互的复杂性;及软件及系统相关的操作条件、场景和环境的不可预知性都增加 了SISs测试模型构建的难度。对这类系统而言，目前广泛采用的测试模型是W模型。然而， SISs的上述特点使得W模型也存在不足。W模型虽然明确了需求、设计阶段也需要进行相应 的测试活动，同时测试人员需要参与项目设计进行测试以保证尽早发现问题并改正，但这 在当前的实践中较难实现。这主要是由于软件开发人员和测试人员之间缺乏有效的知识共 享桥梁。实际应用中，一些软件开发人员缺乏软件系统问题域相关知识，因此他们将根据自 己的理解开发需求规约，这将可能造成需求中的部分内容被错误理解，导致低质量需求规 约的产生。而软件测试人员所具备的领域知识及相关经验由于并未被固化下来，无法提供 给软件开发人员并为开发活动提供指导。此外，SISs的高复杂性也加剧了开发人员和测试 人员间沟通的难度。
[0005] 如图1所示，图1为软件测试V模型结构图。左边表示开发过程各阶段，右边表示与 之对应的测试过程各阶段。测试过程以单元测试为起始，随后的测试依次为:集成测试、系 统测试和验收测试。V模型作为一种相对简单的软件测试模型，适用于非安全软件或快速开 发、辅助工具开发及小规模软件测试。其优点是明确标明了测试过程的不同阶段，并清晰地 描述了这些测试阶段和开发过程各阶段的对应关系。
[0006] V模型的缺点在于：
[0007] (1)该模型中软件测试工作开始较晚。通常情况下，测试活动在编码完成之后才开 始，不利于缺陷的早期定位和改正，这将大大提高软件开发的成本。此外，也容易造成理解 上的错误，使人理解为软件测试是软件生命周期的最后一个阶段。
[0008] (2)使用者容易误以为软件测试仅仅是测试代码的正确性，忽略了需求和设计阶 段的测试工作，致使这些非编码阶段产生的缺陷不能在早期被发现，为后期的验收测试埋 下隐患。而在验收测试时发现这些问题不仅修改难度大，而且费用相较早期大大提高，也增 大了项目失败的概率。
[0009] (3)软件开发人员编码完成后等待测试小组提交缺陷报告，之后以此为依据修改 程序。这将降低人力资源的利用率，也不利于小组间协作及共识的达成。
[0010]如图2所示，图2为软件测试W模型结构图。以V模型为基础，增加与软件各开发阶段 同步对应的测试过程便形成了 W模型。W模型是对V模型的补充，即双"V"模型，补充了软件需 求分析阶段、设计阶段等各个阶段的测试工作，明确显示了需求分析阶段、设计阶段也需要 进行相应的测试活动。W模型的特点是"尽早地和不断地进行软件测试"，其强调了测试人员 对项目设计的参与，并需要对相应阶段进行完整而充分的测试，以保证各阶段的缺陷能尽 早发现并被修改。由于W模型更强调测试工作的完整性和充分性，在一些软件开发周期长， 软件安全等级要求高或是复杂软件项目中使用，可以保障项目质量。
[0011] W模型的缺点在于：（1)该模型虽然明确了需求、设计阶段也需要进行相应的测试 活动，同时测试人员需要参与项目设计进行测试以保证尽早发现问题并改正，但这在当前 的工程实践中较难实现。这主要是由于软件开发人员和测试人员之间缺乏有效的知识共享 桥梁，只能各自站在自身领域的角度理解问题。
[0012] (2)SISs的高复杂性也加剧了开发人员和测试人员间沟通的难度。一般而言，SISs 所包含的领域知识异常丰富，甚至涉及到多个不同的学科专业。在采用W模型对这类系统进 行测试时，由于未充分考虑与测试密切相关的领域知识，使得测试效果常常不尽如人意。
[0013] (3)由于前述领域知识并未通过一种有效的手段固化，因此测试质量极大地依赖 于测试人员的经验，容易导致测试质量具有较大的波动性。
[0014] 如图3所示，图3为软件测试对莫型结构图。对莫型将整个程序先"分解"，后"整合"。 对程序片段进行测试，测试完成后通过各种交接活动逐步集成为较大规模的代码程序，最 终目标是全部整合成为一个可执行的软件。由此可见，相较其他模型而言对莫型更为灵活， 也提出了探索性测试这种值得借鉴的测试方法。而且这种探索性测试并不是事先计划的特 殊类型的测试，使得测试能够不局限于测试方法本身。
[0015] X模型的缺点包括：
[0016] (1)该模型灵活性的特点和探索性的本质可能对测试造成人力、物力和财力的浪 费，增加测试成本。
[0017] (2)对测试人员的熟练程度要求比较高。
[0018] (3)没有体现对需求、设计等活动的测试过程，对安全软件来说不具备测试完整性 和充分性。
[0019] 综上所述，现有测试模型难以凸显领域知识的重要性，阻碍了多个利益相关者间 的沟通，有必要提出一种适用于SISs测试需要的软件测试模型。
【发明内容】
[0020] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种软件密集型系统软件测试模型的构 建方法和系统，适用于SISs测试需要的软件测试，提高软件测试的质量。
[0021 ] -种软件密集型系统软件测试模型的构建方法，包括如下步骤：
[0022] (1)构建软件FMEA信息的多本体结构，包括:领域本体、应用本体、本体表示语言及 本体编辑工具；
[0023] (2)对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件FMEA信息本体的要 素以及确定各层本体之间的映射关系；
[0024] (3)根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基于领域的软件 FMEA信息本体模型；
[0025] (4)利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评价，确定领域本 体质量度量水平。
[0026] -种软件密集型系统软件测试模型的构建系统，包括：
[0027] 框架构建模块，用于构建软件FMEA信息的多本体结构，包括:领域本体、应用本体、 本体表示语言及本体编辑工具；
[0028] 本体构建模块，用于对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件 FMEA信息本体的要素以及确定各层本体之间的映射关系；
[0029] 本体定义模块，用于根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基 于领域的软件FMEA信息本体模型；
[0030] 本体评价模块，用于利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评 价，确定领域本体质量度量水平。
[0031 ]上述软件密集型系统软件测试模型的构建方法和系统，通过构建软件FMEA信息的 多本体结构，构造软件FMEA信息各层本体，定义其要素以及确定各层本体之间的映射关系， 对各层本体信息的要素进行描述，形成基于领域的软件FMEA信息本体模型，最后对软件 FMEA信息本体模型的质量水平进行评价确定领域本体质量度量水平。该技术方案构建了适 用于SISs测试需要的软件测试模型，提高了软件FMEA的质量并减小分析结果的波动性。
【附图说明】
[0032]图1为软件测试V模型结构图；
[0033]图2为软件测试W模型结构图；
[0034]图3为软件测试对莫型结构图；
[0035] 图4为一个实施例的基于领域知识的软件测试模型；
[0036] 图5本发明提供的软件密集型系统软件测试模型的构建方法流程图；
[0037]图6为FMEA多本体知识结构的结构图；
[0038] 图7为FMEA信息本体构建流程图；
[0039] 图8为FMEA信息本体模型图；
[0040] 图9为软件FMEA本体评价指标示意图；
[0041 ]图10为软件FMEA质量评价流程图；
[0042]图11为雷达系统基本结构图；
[0043]图12为雷达系统功能原理图；
[0044] 图13为某型雷达系统功能层次及结构层次对应图；
[0045] 图14为绘制任务可靠性框图；
[0046] 图15为某型任务电子系统约定层次划分的示例图；
[0047] 图16为本发明提供的软件密集型系统软件测试模型的构建系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和实施例阐述本发明的软件密集型系统软件测试模型的构建方法 和系统。
[0049] 本发明的技术方案，将软件视为由一系列知识组成的一个知识系列，这些知识按 照它们对具体问题的处理方式，分为一系列的知识点，知识点是组成软件的基本单元。
[0050] 图4为一个实施例的基于领域知识的软件测试模型，可将其称为Y模型。该图显示， 不论哪个阶段的测试，都包含测试定义、测试设计、测试执行、测试总结与验收阶段。同时， 在测试定义阶段都需要建立领域知识本体库和软件FMEA知识本体。下面以与需求测试阶段 对应的软件FMEA知识本体为例介绍其建立的具体方法和过程。
[0051] 软件FMEA是指分析软件产品所有可能的故障模式及其可能产生的影响，并按每个 故障模式产生影响的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法。其目的是通过 分析软件产品的设计缺陷与薄弱环节，提高软件产品使用可靠性，并为进行软件产品的改 进、改型或新产品的研制以及使用维修决策等提供依据。
[0052] 参考图5,图5本发明提供的软件密集型系统软件测试模型的构建方法流程图，包 括如下步骤：
[0053]步骤（1 )，构建软件FMEA信息的多本体结构，包括:领域本体、应用本体、本体表示 语言及本体编辑工具；
[0054] 具体的，在KADS(Knowledge Aided Design System)基础上，得到软件FMEA知识多 本体结构，保留KADS知识层次划分清晰且具有良好可维护性和重用性的优点，避免了知识 层次一体性差和领域知识不完备的缺点。
[0055] 参考图6所示，图6为FMEA多本体知识结构的结构图，进一步地，步骤（1)中由知识 源信息获取领域本体，对所述领域本体进行实例化得到的应用本体；
[0056] 所述领域本体包括静态本体和动态本体，静态本体包括对概念、属性、关系要素的 描述信息;动态本体包括对事件、活动工作流的描述信息；
[0057]其中，所述知识源信息包括：
[0058] ①软件可靠性设计分析、试验及实际使用环境中提取的故障信息；
[0059] ②从专家库及特定软件质量数据中获取的经验性和规则性信息；
[0060] ③从文档中提取的实例性软件运行时间/状态FMEA信息；
[0061 ]④从行业标准、规定中提取的约束性信息。
[0062] 此外，由于软件领域知识的存在形式多种多样，包括显性知识和隐性知识，因此通 过采用软件领域本体将领域中的隐性知识显性化。
[0063] 步骤(2)，对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件FMEA信息本体 的要素以及确定各层本体之间的映射关系；
[0064] 作为一个实施例，如图7所示，图7为FMEA信息本体构建流程图，进一步地，步骤(2) 可以包括如下：基于上述多本体知识结构，按照"领域层-应用层"的顺序构造各层本体。定 义各层本体的概念、继承层次、关联、属性、规则、实例等要素的明确、无二义定义及各层本 体间的映射关系。
[0065] (3)根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基于领域的软件 FMEA信息本体模型；
[0066] 参考图8所示，图8为FMEA信息本体模型图，作为一个实施例，根据知识本体定义， 结合软件FMEA的自身特点，其知识本体定义可以如下：
[0067] ①软件FMEA信息本体可以为：SFMEA Onto 1 ogy = <C，Ac，R，AR，Η，I>，其中C为概念 集，#为每个概念的属性集，R为关系集，ARS每个关系的属性集，Η为概念层次，I为实例集。
[0068] ②所述概念集C中的每个概念(^用于表示相同种类的一组对象，并用相同的属性 集进行描述；
[0069] 对SISs而言，在软硬件紧密结合的发展趋势下，由其复杂性高、所处环境条件和系 统操作不可预期的特点所导致的一类由软硬件综合作用所引发的故障尤其要引起重视，如 电磁干扰引起的故障、温度应力引起的故障、振动应力引起的故障等。这些故障有时还以多 种应力综合或应力与操作综合的形式出现。对这类故障应当深入分析其产生机理，包括导 致故障产生的根源，传播过程及产生环境，给出故障模式分布。
[0070] ③所述概念的属性集为#((^)，表示故障模式实例的各项属性;如潜在故障后果、 严重度等级（Severity)、发生概率(Occurrence Probabilities)和探测方法(Detection Mechanism)等。
[0071] ④所述关系为Ri(CP，Cq)，表示关系R中的每个关系，ri表示概念CdPC q之间的二元 关联，并且该关系的实例是一对概念对象(CP，Cq)。
[0072] ⑤所述关系的属性集AR(ri)用于表示关系^的属性;在软件FMEA本体中，概念间的 关系属性有 part-of、instance-〇f、attribute-〇f 等。
[0073] ⑥所述概念层次H，用于表示概念集C的概念层次，并且是C中概念之间的一组父子 或"父类-子类"关系;例如，如果Cq是〇>的子类或子概念，则(C P,Cq)eH。事实上，概念层次Η也 可看作父类与子类间的继承关系;若将继承关系定义为:软件FMEA知识本体概念类层次中 子类自动共享父类属性和结构的机制。那么非终结概念类下的子类与父类构成继承关系。 这表明可在现存概念类基础上实现一个新类，以现存类的内容为基础，并加入若干新内容， 概念关联中的继承关系是偏序关系。
[0074] ⑦实例集I，表示支撑概念与关系的具体实例。
[0075] (4)利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评价，确定领域本 体质量度量水平。
[0076] 根据领域本体评价指标进行裁剪和整合，如图9所示，图9为软件FMEA本体评价指 标示意图，结合以往的实践经验，本体评价只关注对本体自身的评价，不考虑本体建设中的 其他指标如建设成本等。
[0077] 作为一个实施例，可以采用定性评价法对软件FMEA本体质量水平进行评价，参考 图10所示，图10为软件FMEA质量评价流程图，步骤(4)可以包括：
[0078] (4-1)根据定性评定映射准则，获取领域本体质量水平的定性评分值，构造评判矩 阵；
[0079] 具体的，可以根据某种定性评定映射准则，得到领域本体质量水平的定性评分结 果，这一过程需借助专家经验，可以包括以下几个步骤：
[0080] ①采用半梯形分布和梯形分布构造质量等级{:差，中，好}的隶属度函数；
[0081] 设论域U= {:差，中，好}，A为指标在论域U上的模糊子集，构造隶属度函数：
[0085] ②根据度量Ui的计算度量m水平的定性评价综合值
.其中，Μ为专 家，k为专家编号;将R(i)代入隶属度函数41(〇、知(〇、知(〇，计算各个度量指标的水平模 糊综合评价结果，对所述水平模糊综合评价结果进行归一化处理，得到构造评判矩阵。
[0086] (4-2)获取影响领域本体质量度量水平的权重；
[0087] (4-3)根据所述评判矩阵和权重并利用模糊综合评价法确定领域本体质量度量水 平；
[0088] 所述模糊综合评价法中的公式可以如下：
[0090] 其中，RU(i)为领域本体质量度量水平。
[0091] 上述知识本体构建方案中的步骤(4-1)、（4_2)的基本思想在对不同领域进行本体 构建时同样适用，区别仅仅在于不同领域涉及的概念、属性和关联等具体内容不一样，方案 中步骤(4-3)基本定义也具有普适性。
[0092]为了更加清晰本发明技术方案的应用，下面结合一个实例进行阐述。
[0093]下面以雷达系统为例给出一个基于本体的SISs运行时间/状态FMEA方法的应用案 例。
[0094] 首先对雷达系统进行简要介绍，如图11所示，图11为雷达系统基本结构图。雷达是 一种特殊的无线电观测设备，可用以发现待测量目标的位置。如果将它的使用范围缩小，BP 是一种测量无源活动目标(如飞机、军舰）的方位和距离的无线电技术仪器。其基本任务是 探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数，主要由天线、发射机、接 收机、信号处理机、数据处理机、指示器和显示器等部分组成。
[0095] 按照不同的分类标准，雷达可被分为多种类型。此外，根据实际经验在环境/可靠 性试验或外场发现的基于运行时间/状态的雷达相关故障数量有限，远远少于传统类型的 故障。因此，下面给出的一个FMEA的实例不对具体类型的雷达进行区分，而是针对与某一种 应力相关的一类故障进行分析，确定这种应力对雷达系统综合故障的影响。
[0096] ( - )系统定义；
[0097] (1)功能分析：
[0098] 参考图12所示，图12为雷达系统功能原理图，某型任务电子系统的雷达分系统的 功能是探测目标并测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。任务是探测目标。图中伺 服系统的虚线框表示该部分不是所有雷达都具有的，如相控阵雷达就不具有伺服系统，而 指示器和显示器部分现在更常被归为航电系统中的一类。
[0099] (2)绘制功能框图、任务可靠性框图：
[0100] 如图13所示，图13为某型雷达系统功能层次及结构层次对应图；绘制功能框 图一一某型雷达系统功能层次与结构层次对应图。
[0101] 参考图14所示，图14为绘制任务可靠性框图，某型雷达系统的任务可靠性框图。 [0102](二）约定层次；
[0103]如图15所示，图15为某型任务电子系统约定层次划分的示例图，初始约定层次为 飞机;约定层次为雷达系统;最低约定层次为天线（10)、发射机(20)、……、控制器(60)等。 [0104](三)严酷度定义；
[0105] -般来说，飞机上的系统按照分工的不同可粗略地分为完成基本飞行功能的系 统，如电源、发动机、飞控系统等和完成特定任务的系统，如任务电子系统就包括雷达系统、 航电系统、电子对抗等分系统。尽管完成特定任务的系统一般来说不会对基本的飞行功能 造成影响，但在实战的时候会对作战效能产生决定性影响，进而影响到飞机系统的可靠性 和安全性。因此，严酷度定义基于作战效能和基本使用情况给出，如表1所示。
[0106] 表1严酷度类别及定义
[0107]
[0108](四）故障模式分析；
[0109]雷达系统综合故障模式主要从有关信息中分析获得。故障模式发生概率的等级分 为A、B、C、D、E五级，其具体定义见表2的规定。
[0110]表2故障模式发生概率的等级划分
[0112] (五)FMEA 表；
[0113] 基于运行时间/状态的SISs FMEA方法是对传统FMEA方法的扩充。风险指数、风险 水平分别见表3和表4。
[0114]表3风险指数定义
[0117] 表4风险水平分类
[0119]根据本案例的具体分析情况，填写某型号雷达系统基于运行时间/状态的综合 FMEA表如表5。
[0120] 表5某型号雷达系统基于运行时间/状态的综合FMEA表
[0121] 初始约定层次:飞机 分析人员:XXX 批准:XXX
[0122] 约定层次:雷达系统 审核:XXX
[0123] 填表日期:XXXX年XX月XX日
[0126]
[0127] 基于实践中收集的故障数据，利用FMEA方法，识别所有可能的基于运行时间/状态 的SISs故障模式、分析故障模式产生的原因、分析故障可能造成的影响、确定危险的严重性 和可能性（即风险），消除或控制有危险故障的安全性关键广品，制定有效改进措施，以提尚 产品的可靠性水平。
[0128] 本体给出了特定领域的概念及关联，是对领域知识进行组织整合的手段和工具。 其质量高低直接影响到在此基础上进行的各种应用的有效性，因此在建立软件FMEA知识本 体后需对其进行评价，以获得其质量信息。
[0129] 下面对雷达系统软件FMEA本体采用上述定性评价方法进行质量评价。
[0130] 将本文中使用的各个等级的取值范围设定为：差{0.0,0.5}，中{0.5,0.7}，好 {0.7，1.0};通过计算得到的C1 = 0.25，C2 = 0.6，C3 = 0.85。将上述数值代入上述构造的隶 属度函数公式，可得：
[0133]
[0134] 专家打分情况如表6所示。
[0135] 表6对领域本体质量度量指标的专家打分结果
[0137] 注：E代表expert
[0138] 则可得：
[0139] Rl=〇.698
[0140] R2 = 0.565
[0141] R3 = 0.605
[0142] 代入公式，得到上述度量水平的隶属度分别为：
[0143] r 正确性:Ai(r) = 0.02，A2(r) = 1，A3(r) = 0
[0144] R 完整性 440 = 142(0=0.883 43(0=0
[0145] R一致性:Ai(r) = 0 · 95，A2(r) = l，A3(r)=0
[0146] 此即：
[0147] ^ (0.02,1,0) ^
[0148] ?完w m (1，〇.883,〇)，
[0149] h-h (0.95,1,0)
[0150] 对这三个结果进行归一化后有：
[0151 ] 邮 (0.0196,0.98,0)，
[0152] (0.531,0.469,0),
[0153] μ· (0.487,0.513,0)：
[0154] 将以上三式组成如下的评判矩阵：
[0156]设三个质量评价指标权值均为1/3，则：
[0158] RU的意义是:本体质量水平的模糊综合评价结果在"差"等级上的隶属度为0.346， 在"中"等级上的隶属度为0.654,在"好"等级上的隶属度为0。按照最大隶属度原则，该领域 本体的质量等级为"中"。
[0159] 本发明以W模型为基础进行测试模型的构建。由于W模型是以V模型为基础，增加与 软件各开发阶段同步对应的测试过程而形成的，因此可以避免V模型的不足，并同时克服了 X模型未体现对需求、设计等活动的测试过程，对安全软件来说不具备测试完整性和充分性 的缺点。
[0160] 本发明中使用了基于知识本体的建模方法，能够以知识本体的形式将领域知识固 化下来。这不仅在软件开发人员和测试人员之间建立了有效的知识共享桥梁，有利于降低 两者间沟通的难度，同时由于固化后的领域知识包含了领域概念、原理和测试经验等诸多 内容，因此测试人员可以依据知识本体进行更为高效、高质的测试，这将彻底改变目前测试 质量极大地依赖于测试人员经验，且具有较大波动性的现状。这也从根本上克服了 W模型在 多个利益相关者之间缺乏有效的知识共享和沟通桥梁及由于缺乏有效的领域知识固化手 段而导致测试质量具有较大波动性的不足。此外，由于知识本体是一种经验和知识的积累， 建立之后能持续发挥其作用，因此也在一定程度上克服了对莫型对测试人员的熟练程度要 求比较高的缺点，且节约了人力、物力，这也就避免了)(模型由模型灵活性的特点和探索性 的本质可能对测试造成人力、物力和财力的浪费，增加测试成本的弊端。
[0161] 参考图16所示，图16为本发明提供的软件密集型系统软件测试模型的构建系统结 构示意图，包括：
[0162] 框架构建模块，用于构建软件FMEA信息的多本体结构，包括:领域本体、应用本体、 本体表示语言及本体编辑工具；
[0163] 本体构建模块，用于对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件 FMEA信息本体的要素以及确定各层本体之间的映射关系；
[0164] 本体定义模块，用于根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基 于领域的软件FMEA信息本体模型；
[0165] 本体评价模块，用于利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评 价，确定领域本体质量度量水平。
[0166] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0167] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 构建软件FMEA信息的多本体结构，包括:领域本体、应用本体、本体表示语言及本体 编辑工具； (2) 对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件FMEA信息本体的要素以 及确定各层本体之间的映射关系； (3) 根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基于领域的软件FMEA信 息本体模型； (4) 利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评价，确定领域本体质 量度量水平。2. 根据权利要求1所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，步骤 (1)中，由知识源信息获取领域本体，对所述领域本体进行实例化得到的应用本体； 所述领域本体包括静态本体和动态本体，静态本体包括对概念、属性、关系要素的描述 信息;动态本体包括对事件、活动工作流的描述信息。3. 根据权利要求1所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，步骤 (1) 中，所述知识源信息包括： ① 软件可靠性设计分析、试验及实际使用环境中提取的故障信息； ② 从专家库及特定软件质量数据中获取的经验性和规则性信息； ③ 从文档中提取的实例性软件运行时间/状态FMEAf目息； ④ 从行业标准、规定中提取的约束性信息。4. 根据权利要求1所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，步骤 (2) 包括： 基于所述多本体知识结构，根据"领域本体-应用本体"的分层顺序构造各层本体，定义 各层本体的概念、继承层次、关联、属性、规则、实例，以及各层本体间的映射关系。5. 根据权利要求4所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，步骤 (3) 中，软件FMEA信息本体为:SFMEA Onto logy = <C，Ae，R，AR，Η，I >，其中C为概念集，Ae为每 个概念的属性集，R为关系集，ARS每个关系的属性集，Η为概念层次，I为实例集。6. 根据权利要求5所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，所述 概念集C中的每个概念匕用于表示相同种类的一组对象，并用相同的属性集进行描述； 所述概念的属性集为表示故障模式实例的各项属性； 所述关系为Ri(Cp，Cq)，表示关系R中的每个关系，ri表示概念Cp和Cq之间的二元关联，并 且该关系的实例是一对概念对象(Cp，Cq); 所述关系的属性集AR(ri)用于表示关系^的属性； 所述概念层次H，用于表示概念集C的概念层次，并且是C中概念之间的一组父子或"父 类-子类"关系。7. 根据权利要求5所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，步骤 (4) 包括： (4-1)根据定性评定映射准则，获取领域本体质量水平的定性评分值，构造评判矩阵； (4-2)获取影响领域本体质量度量水平的权重； (4-3)根据所述评判矩阵和权重并利用模糊综合评价法确定领域本体质量度量水平。8. 根据权利要求7所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，步骤 (4-1)包括： ① 采用半梯形分布和梯形分布构造质量等级{差，中，好}的隶属度函数； 设论域U= {:差，中，好}，A为指标在论域U上的模糊子集，构造隶属度函数：② 根据度量m的计算度量m水平的定性评价综合值对= 其中，Μ为专家，k为 专家编号;将R(i)代入隶属度函数^(〇、知(〇、知(〇，计算各个度量指标的水平模糊综合评 价结果，对所述水平模糊综合评价结果进行归一化处理，得到构造评判矩阵。9. 根据权利要求7所述的软件密集型系统软件测试模型的构建方法，其特征在于，所述 模糊综合评价法中的公式如下：其中，RU (i)为领域本体质量度量水平。10. -种软件密集型系统软件测试模型的构建系统，其特征在于，包括： 框架构建模块，用于构建软件FMEA信息的多本体结构，包括:领域本体、应用本体、本体 表示语言及本体编辑工具； 本体构建模块，用于对所述多本体结构构造软件FMEA信息各层本体，设定软件FMEA信 息本体的要素以及确定各层本体之间的映射关系； 本体定义模块，用于根据所述映射关系对各层本体信息的要素进行描述，得到基于领 域的软件FMEA信息本体模型； 本体评价模块，用于利用定性评价法对软件FMEA信息本体模型的质量水平进行评价， 确定领域本体质量度量水平。
【文档编号】G06F11/36GK105868115SQ201610211548
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】杨春晖, 黄茂生, 胡璇, 刘梦玥, 于敏, 朱怡
【申请人】工业和信息化部电子第五研究所