1. 航空软件测试数据与证据管理导论
航空软件与普通商业软件最根本的差别，不在于代码规模或算法复杂度，而在于它必须向适航审定方证明"我确实安全、确实符合要求"。这种"证明"不是靠开发者的口头说明，而是靠一整套可追溯、可审查、可复现的测试数据与证据。本课程围绕这套数据与证据如何产生、如何组织、如何保存、如何被审查展开，共30章，从概念、标准、工具到实操逐步深入。
一、为什么航空软件需要"证据"
在民用航空领域，机载软件属于"审定项目"的一部分。以运输类飞机为例，软件通常按 DO-178C《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》进行开发与验证，其软件等级由失效状态对飞机安全的影响决定：A级（灾难性）、B级（危险性）、C级（较大）、D级（较小）。等级越高，对验证目标、独立性、覆盖率和数据的要求越严格。例如A级软件要求实现目标（如语句覆盖、判定覆盖、MC/DC）必须由独立于开发的人员完成，且所有验证结果都要形成可审查的记录。
这意味着，测试活动本身只是"做实验"，而测试数据与证据才是"提交给审定方的答卷"。审定方（如中国民航局、美国FAA、欧洲EASA）不会重新跑一遍你的测试，而是审查你的证据链：需求是否被测试覆盖、测试是否按计划执行、结果是否与预期一致、异常是否被记录并处理、软件构型是否与测试时一致。任何一环缺失，都可能导致审定问题甚至驳回。
二、测试数据与证据的定义与边界
本课程把"测试数据"定义为：在测试活动全过程中产生、采集、记录和使用的各类信息，包括测试输入、激励信号、预期结果、实际结果、环境参数、构型信息、执行日志等。而"证据"是其中能够支撑某个验证目标或符合性声明的那部分数据，它必须满足可追溯、可审查、可复现三个条件。
两者关系可以这样理解：测试数据是"原材料"，证据是"经过组织、关联和确认后可用于证明的成品"。同一份测试日志，孤立存放时只是数据；当它与某条需求、某个测试用例、某次构型基线关联起来，并能说明"该需求已被验证且结果符合预期"时，它才成为证据。
管理范围通常包括：测试计划与说明、测试用例与规程、测试脚本与自动化资产、测试环境与工具鉴定记录、执行日志与结果文件、缺陷与异常记录、覆盖率分析报告、追溯矩阵、构型与基线记录、评审与批准记录。这些对象并非孤立存在，而是通过"需求—设计—代码—测试—结果"的追溯链相互连接。
三、生命周期框架：数据与证据如何流动
航空软件测试数据与证据不是测试阶段才出现的，它贯穿软件生命周期。下图给出一个简化的生命周期数据流框架，说明各阶段产生什么数据、如何汇入证据体系，以及最终如何支撑符合性声明。
从图中可以看到，证据不是测试阶段的"副产品"，而是从需求阶段就开始积累、逐阶段丰富、最终汇聚成库的系统工程产物。需求阶段确定软件等级和验证目标，决定了后续证据的严格程度；设计与开发阶段形成构型基线，决定了测试对象的可复现性；测试准备阶段设计用例和规程，决定了证据的覆盖范围；测试执行阶段产生原始数据；分析与报告阶段把数据组织成可审查的证据。
四、贯穿全课程的三条主线
本课程后续章节将围绕三条主线展开，理解它们有助于把握整体脉络。
- 标准主线：DO-178C及其补充文件（DO-330工具鉴定、DO-331基于模型、DO-332面向对象、DO-333形式化方法）规定了"要做什么、做到什么程度"。不同软件等级对应不同的数据要求，例如D级软件的部分验证目标可以简化，但数据仍需受控。
- 数据主线：从测试用例设计、执行记录、结果采集到覆盖率分析，关注"数据怎么产生、怎么记录、怎么关联"。这条线强调数据的完整性、一致性和可追溯性。
- 证据主线：从数据组织、评审、签署到构型管理和审定提交，关注"数据怎么变成证据、证据怎么被审查"。这条线强调证据的受控状态、版本基线和审查准备。
三条主线并非独立，而是相互约束：标准决定数据要求，数据支撑证据形成，证据反过来验证标准符合性。例如，当DO-178C要求A级软件达到MC/DC覆盖时，测试数据必须记录每个判定条件的取值组合，覆盖率分析报告要能逐条对应到源代码结构，最终形成可提交的覆盖证据。
五、一个具体场景：从测试执行到证据形成
假设某飞控软件的一个A级模块需要验证"迎角超限时触发告警"这条需求。测试人员在半物理仿真环境中注入迎角信号，从正常值逐步增加到超限阈值，记录告警触发时刻、触发值和系统响应。这一过程产生以下数据：测试用例（输入信号序列、预期告警阈值）、环境配置（仿真模型版本、接口板卡型号、软件构型号）、执行日志（时间戳、信号值、告警标志）、实际结果（告警触发值）、缺陷记录（若触发值偏离预期）。
这些数据要成为证据，还需要：与需求条目建立追溯链接；确认测试环境经过工具鉴定或验证；确认软件构型与基线一致；由独立验证人员评审并签署；纳入受控库并分配版本号。只有完成这些步骤，这份记录才能在审定审查中回答"这条需求是否被验证、验证是否可信、结果是否可复现"。
六、本课程的学习目标
完成本课程后，学习者应能够：理解DO-178C对测试数据与证据的基本要求；根据软件等级确定数据管理的严格程度；设计可追溯的测试用例与记录结构；组织测试数据并形成可审查的证据包；使用常见工具进行覆盖率分析和追溯管理；识别数据管理中的常见缺陷并采取纠正措施；为适航审定审查准备完整的数据与证据材料。