防空武器系统软件可靠性定量分析方法研究
赵 勇 车建国 郭晓东 郑州防空兵学院火力控制工程系， 河南郑州450052
摘要 针对防空武器系统软件可靠性特点，主要从软件开发中的可靠性指标分配以及可靠性增长试验两个环节入手，较为详细地阐述了对其定量分析的方法，为防空武器系统软件可靠性设计提供了定量分析的依据。
关键词 防空武器 软件 可靠性 定量 方法
Study On Quantitative Analysis Method Of Software Reliability for Aerial Defence W eapon System
Zhao Yong，Che Jian-guo，Guo Xiao—dong
Zhenzhou Air Denfence Forces Academy，Zhenzhou 450052，China
Abstract： According to the characteristic of software reliability of aerial denfence weapon system，the
article mainly analyzes about the reliability distribution and its growth test， and expatiates on the quantitative analysis method， and provides quantitative analysis basis for the software reliab ility design
of aerial denfence weapon system．
Key words：AeriM Denfence Weapon,Software，Reliability，Quantification,Method
0 引言
可靠性对于武器系统是非常重要的。战场环境下，每一个小小的不可靠因素所带来的损失都可能是不可估量的。硬件如此，软件也一样。航天飞机的飞行软件达5O万行源代码， 而F-22战斗机的源代码竟然达到150多万行，软件失效已成为系统瘫痪的主要原因。根据美国国防部和NASA 的统计， 当今武器系统中的软件可靠性比硬件系统大约低一个数量级。因软件故障而造成的重大事故也不乏其例，如F一18战斗机在海湾战争中，飞行控制软件共发生了500多次故障，爱国者导弹因软件问题误伤了28名美国士兵。由此可见，软件可靠性在武器系统中的重要性。
1 防空武器系统软件可靠性分析
依据软件可靠性的定义，可知防空武器系统软件的可靠性是指：在规定的环境下，规定的时间内软件完成赋予的特定功能，不引起防空武器系统失效的概率。软件可靠性对于防空武器系统也是至关重要的。防空导弹以及高炮火控系统都必须在可靠软件的支持下才能充分发挥其应有的功能，因此对防空武器的软件可靠性进行定量的研究显得非常重要。防空武器系统的软件种类比较多，但往往最注重的是各种相关控制软件，如导弹系统中测试软件、发射控制软件、导弹飞行控制软件的可靠性就对整个系统软件可靠度起决定性作用。若以上三种软件的可靠度分别为：
R 、R 、R ，则系统整体的软件可靠度R 为：
Rs=Rc xRLxRF
但对导弹软件可靠性的定量分析，却不能仅仅以这三种软件之间类似于串联的关系进行定量研究，软件可靠性的定量分析应该是在软件设计的各个阶段展开。在软件设计的各个阶段，除了软件设计方法的运用外，正确实施软件可靠性指标定量分配以及定量地研究软件可靠性增长试验，对软件可靠性的实现更显得更为重要。
2 软件可靠度定量分配方法
软件可靠性最明显的体现就是平均故障间隔时间(MTBF)的大小，也就是其失效率的大小。
因此，在软件设计中，合理地确定软件的平均故障间隔时间以及相应各个部分的指标分配就是软件设计阶段定量分析重点探讨的问题。美国国际标准ANSI／AIAA R一103—1992中指出： 软件最合理的失效率大约在l0 ／11和l0。／11左右。另据统计， 国外一般民用软件的MTBF一般在l0h左右。因此， 防空武器软件的MTBF应该在1000h到10000h之间是较为恰当的。
软件可靠性指标的分配随着对软件可靠性预计的进展要进行不断的调整和细化。传统的分配方法往往只能获取一个经验上的估计值，这一估计值对于软件设计初期有一定的效果。但随着软件的深入开发对软件建立必要的预测模型，通过预测模型对软件可靠性指标进行分配，并进行验证，则是一种更有效完成软件可靠性指标分配的定量分析方法。
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3 软件可靠性增长试验定量分析方法
软件可靠性增长试验是指在给定运行剖面下，做随机输入，对软件进行考核试验，使其暴露缺陷，进而分析缺陷，改正设计，并验证改进措施的有效性， 以提高软件可靠性的实验方法。
任何一个软件在开发过程中，其软件可靠性一般都在增长，但这种增长并不是可靠性增长试验。
如白盒子测试可以使软件的可靠性得到增长，但却不是可靠性增长试验。在软件可靠性增长试验中，大量的增长试验模型成为对其进行定量分析的基本依据， 通常有：Jelinski—Moranda模型(J—M)模型、NHPP模型、S—shaped模型、Duane模型以及由何国伟修改的Schneidewind模型等。由于软件功能各式各样，软件的开发各有不同， 因此在众多模型中， 尚没有一种通用的模型。对于防空武器系统，在实际运用中，一般认为比较有效的模型是J—M 模型或何国伟修改的Schneidewind模型。
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4 小结
作为近些年才发展起来的软件可靠性分配技术，在方法上还存在着一定的不足。本文的讨论仅仅考虑到了结构和开发过程等因素的制约，而对于费用因素没有单独考虑。在实际防空武器系统软件可靠性定量分配中，本文讨论的可靠性分配模型在具体运用上是较为成熟的；但从文中可以看出，该模型的使用必须是基于大量的统计数字下进行的，在这一点上，该模型的运用受到了一定的限制。
软件可靠性增长试验相对于软件可靠性分配技术显然是成熟多了，可以运用的模型也相对较多。本文探讨的两种模型是众多模型中比较有代表性的模型，在具体运用中也比较有效。对于何国伟修改的Schneidewind模型，参考文献【2]以美国海军舰队计算机程序设计中心(U．S．NavyFleet Computer Programming Center) 的海军战术数据系统NTDS(Naval Tactical Data System)开发过程中的错误统计数据，以及装甲兵工程学院的某软件测试例子对其进行了检验，结果显示该模型的适用度是非常好的。
参考文献
[1]何国伟 主编．软件可靠性[M]．国防工业出版社，1998．
[2]宋晓秋．软件可靠性修改的Schneidewind增长模型的特性分析[J]．宇航学报，1998年，Vo1．19，No．1．
