张兴明，谢向成，何洪波，王海坤
海山实业发展总公司，河北 石家庄 050000
摘要:当前专家系统的研究主要包括基于知识、规则、实例及其组合、模糊逻辑、神经网络和人工智能等多个方向，针对电传系统软件测试构建的专家系统符合实例及其组合方向的特征，制约该方向专家系统实用性、智能性的关键在于解决特征选取、权重分配、知识库构造不合理和知识冲突等问题。本文通过十余年电传系统软件测试项目经验积累，充分分析电传系统软件特点构建专家系统，在特征选取、权重分配、知识库构造和解决知识冲突等方面开展了有针对性的设计，优选领域知识解决制定测试方案过程中充分性分析不足的问题。
关键词:专家系统;电传飞行控制系统;测试方案;软件测试
电传飞行控制系统软件测试过程中的关键环节是制定测试方案，当前方案的优秀与否取决于测试项目组的经验积累程度，为解决不同项目组间个体经验差异，保障测试智慧的集中体现，归集了十几年来电传飞行控制系统测试项目数据，设计并构建了一套用于电传飞行控制系统软件的测试专家系统，用于辅助测试方案的制定。通过在多个型号项目中的落实，方案的制定效率、质量和发现的有效软件缺陷数目同比有显著提高，为电传飞行控制系统的高可靠性、高安全性提供了有力的保障。
1专家系统架构
通过接口环境组件、方法库和检索策略平台联动实现系统软件与实装环境设备、测试环境设备之间的接口分析与建模;通过内容方法组件、策略库、场景库和检索策略平台联动实现测试内容与方法和测试场景领域知识优选推荐;通过基础信息组件、模板库和检索策略平台联动实现测试方案输出框架。为进一步满足充分性的要求，通过内容方法组件、缺陷库和检索策略平台联动实现高风险需求点预警功能，提醒测试人员针对已发生的缺陷进一步开展测试需求分析工作。通过构建特征向量提取技术、接口建模技术和领域知识匹配技术完成前端平台的设计，通过完善领域知识条目组织结构完成知识库的设计，通过设计权重分配和检索算法完成检索策略平台的设计。
2前端平台设计
2.1 基础信息组件设计与基础特征向量提取
基础信息组件管理测试方案中的基础信息，通过录入测试范围、需求文档名称和工作安排等信息，提取基础特征向量，主要包括细分平台、研制状态、开发方式、测试标准、主管机关、研制单位和继承信息等。下面选择细分平台介绍提取该特征向量的方法。电传系统细分平台包括固定翼大飞机平台、固定翼战斗机平台、旋翼平台和无人机平台等。其中，固定翼大飞机平台多余度和控制律设计偏重增稳，固定翼战斗机平台设计偏重机动性和解尾旋，旋翼平台设计偏重各种模态投入与退出，无人机平台设计偏重飞行管理。各细分平台具备专项功能设计的特点，对应着专用的测试内容与方法，故细分平台满足提取特征向量的要求。
2.2接口环境组件设计与接口建模
接口环境组件是前端平台的核心组件，包括接口需求管理、实装环境配置、测试环境配置、接口数据管理和测试场景设计等功能模块。通过接口需求管理功能模块调度其他4个功能模块完成接口环境数据匹配和建模。实装环境配置功能模块和测试环境配置功能模块通过通用组件插件框架提供的图形拖曳的方式快速完成实装环境配置、测试环境配置，生成实装环境清单、测试环境清单、接口类型清单和实装设备与测试设备关系对照表。通过接口数据管理模块和测试场景设计模块导入接口数据，生成接口数据清单、接口数据约束清单和接口数据范围清单。电传系统接口类型主要包括离散量、模拟量、RS422、HB6096、GJB289A、AFDX和FC等。接口类型作为唯一特征向量与方法库中接口类型的测试方法知识条目匹配并反馈推荐。
接口需求管理模块使用Lua脚本解析技术生成“接口约束条件”+“测试设备”+“测试方法”验证“实装设备”+“接口类型”的接口测试内容与方法。
2.3内容方法组件与领域知识匹配
内容方法组件是专家系统另一个核心组件，需要测试人员人工完成测试充分性分析表，即完成软件需求功能点名称和测试需求功能点名称关联。为满足高可靠性和技术成熟度，任意一款新型号电传系统软件均具备较大的前序型号的继承性，为满足新型号的技术战术指标要求对前序型号做适应性改进，并逐步释放新技术进行验证。软件需求功能名称需遵循国军标、国标和行标，具备高度的统一性，具备与知识库强关联特征，所以提取测试需求功能点名称作为内容方法组件的特征向量，与前文基础特征向量形成特征向量组。检索策略平台将特征向量组与知识库中领域知识条目匹配，向前端平台推荐领域知识条目，匹配架构图如图3所示。前端平台以树状结构展开测试需求功能点和推荐的领域知识条目，指导测试人员完成测试内容与方法的制定。电传系统软件测试领域知识是衡量系统智能的尺度，除设计知识库中的策略库、场景库、方法库和模板库来满足制定测试方案所需的领域知识条目外，还设计了缺陷库提供高风险需求点预警功能和缺陷实例，进一步提高了系统的智能和实用程度。
3.1知识库架构
知识库的构建按存储层、管理层和交互层三层框架结构定义。存储层为知识库本体，存储领域知识条目;管理层执行对领域知识存储、查询、更新和维护操作;交互层负责与检索策略组件交互执行领域知识条目和风险级别的查询和反馈级结构存储和管理，由测试需求功能点名称主表、特征向量组合从表和知识条目从表组成。方法库的领域知识通过二级层级结构存储和管理，由测试方法名称主表和知识条目从表组成。模板库的领域知识通过二级层级结构存储和管理，由特征向量组合主表和模板从表组成。
3．3 高风险测试需求预警
通过对已完成电传系统测试项目中的缺陷进行提取、统计和计算，形成以测试需求功能名称为主表的缺陷库。对每项测试需求功能点的缺陷数量和重要度等级按从高到低综合排序，排序前10%为高风险，10%～40%为中风险，其他为低风险在制定测试方案时，检索策略平台依据测试需求功能名称及其他特征向量(如细分平台等)与缺陷库匹配，推荐已有缺陷和当前预警级别，提示测试人员对于高、中风险测试需求应遍历已有缺陷并进行充分的逻辑覆盖。
4检索策略平台设计
专家系统能力体现在知识库中的知识和待处理问题的最佳匹配，知识检索方法是专家系统的核心，关系着整个系统的性能和运行效率。检索策略平台是匹配最优知识条目的关键。接口环境组件中接口类型特征向量与内容方法组件中测试需求功能名称特征向量成功匹配是开展优选知识条目的前提，若匹配成功则开展优选检索，若匹配失败则打开方法库目录供知识选择。
结束语
本文从专家系统架构、前端平台设计、知识库设计和检索策略平台设计等方面开展了用于电传系统软件测试专家系统的研究和实践。实践证明，专家系统可有效指导测试人员完成测试方案的制定，并在效率和质量等方面均有不同程度提高。当前专家系统只面向电传系统软件，领域知识受到很大局限。后续以电传系统软件专家系统为基础，逐步拓展惯性导航系统、综合显示系统、综合任务系统等各领域软件测试专家系统，形成多学科多领域的专家系统，向高性能、高智能度的软件测试专家系统发展。通过电传飞控系统在测试专家系统的引入使用，促进系统达到更好的状态，从而更好的帮助后续工作稳定进行。
参考文献
[1]石鹏飞，张航，陈洁．先进民机飞控系统安全性设计考虑［J］．航空科学技术，2019，30(12):52－58．
[2]侯智荣，陈欣，欧干良．无人机飞行控制系统软件测试策略的研究［J］．计算机测量与控制，2006，14(7):968－971．
[3]李洪伟，谢镇波，李明．基于案例和规则融合的某型航空发动机故障诊断专家系统［J］．计算机测量与控制，2014，22(3):650－652．