3. 验收测试对象与接口分解
验收测试的第一步不是写测试用例,而是把"被测对象"和"它与外部的接口"拆清楚。航天器是一个由分系统、单机、软件和地面设备共同构成的复杂系统,如果对象边界和接口关系没有分解到位,后续的测试覆盖性分析就会失去基准,出现"测了很多、关键路径没测到"的情况。本节以卫星、飞船、探测器三类典型航天器为例,说明如何做对象分解与接口分解,并在此基础上建立测试覆盖性分析思路。
一、被测对象的四层分解
工程上通常把被测对象按"航天器级—分系统级—单机级—软件/部件级"四层展开。以一颗典型遥感卫星为例:航天器级包括整星构型、质量特性、供配电与信息流总体;分系统级包括结构与机构、热控、姿轨控(AOCS)、电源(EPS)、测控(TT&C)、数传、星务管理(OBDH)和有效载荷等;单机级则是各分系统下的具体设备,如动量轮、磁力矩器、星敏感器、太阳翼驱动机构、蓄电池组、应答机、固存、相机焦面组件等;软件级包括星务软件、姿轨控软件、载荷管理软件以及各单机的嵌入式软件。
飞船与探测器的分解逻辑相同,但对象特征不同。飞船强调"人—船—地面"的闭环,除平台分系统外,还要把环控生保、仪表照明、手控与交会对接相关单机纳入被测对象;探测器则要突出深空通信、自主管理与长期在轨的可靠性,例如深空应答机、同位素电源或高效太阳电池阵、自主导航敏感器等。分解时建议给每个对象分配唯一标识,例如"SAT-AOCS-RW-01"表示某卫星姿轨控分系统的1号动量轮,便于测试用例与需求条目双向追溯。
二、接口分解:把"连接"变成可测项
接口分解的核心是把对象之间的连接关系显式化。航天器验收测试中常见的接口类型包括:机械接口(安装面、紧固点、质量与质心约束)、电气接口(供电电压、电流、阻抗、接地与绝缘)、信息接口(总线协议、数据格式、时序、刷新率)、热接口(导热路径、热控涂层、加热回路)以及软件接口(指令集、遥测参数、服务与调用关系)。
以星务计算机与姿轨控计算机之间的信息接口为例,需要明确:采用何种总线(如1553B或CAN)、通信周期、指令字与状态字格式、超时判据、校验方式。再以太阳翼驱动机构为例,其电气接口要写明供电电压范围(示例:28V±1V)、峰值电流、位置反馈信号形式(如旋变或霍尔),机械接口要写明安装面平面度与紧固力矩。只有把这些参数落到接口清单里,测试用例才有明确的判据。
三、测试覆盖性分析思路
对象与接口分解完成后,覆盖性分析要回答三个问题:每个对象是否都有对应的测试项?每条接口是否都有验证手段?关键功能路径是否被完整串起来测过?
实践中常用"需求—对象—接口—用例"四列追溯矩阵。以姿轨控分系统为例,需求"在轨完成三轴稳定控制"对应对象为星敏感器、陀螺、动量轮、姿轨控计算机及姿轨控软件,接口包括星敏与计算机的数据接口、动量轮的控制与反馈接口、软件与硬件的指令接口,用例则覆盖正常模式、单机故障降级模式和重构模式。矩阵中若出现某条接口没有对应用例,即为覆盖缺口,需要补充测试项。
覆盖性还要区分"单机级验证"与"系统级验证"。单机级测试通常在设备验收阶段完成,验证其电气、信息与热接口是否满足规格书;系统级测试则在整星电测或环境试验中验证接口在真实拓扑下的匹配性,例如总线负载率、供电瞬态、时序竞争。两类测试不能互相替代:单机合格不代表系统集成后仍合格,系统级通过也不能掩盖单机接口参数超差。
四、分解结果的落地形式
分解结果最终应形成两份可执行文件:一份是《被测对象与接口清单》,逐条列出对象编号、名称、所属层级、接口类型、接口参数与判据;另一份是《测试覆盖性矩阵》,把需求、对象、接口与用例关联起来。清单中的接口参数要具体到可测量,例如"1553B总线,通信周期50ms,指令响应时间≤100ms",而不是"通信正常"这类无法判定的描述。
对于飞船和探测器,还需在清单中增加特殊接口项:飞船的手控与显示接口、交会对接测量接口;探测器的深空通信接口、自主管理软件与平台的交互接口。这些接口往往涉及人因或长时延,测试时需要用地面模拟器构造等效条件,并在覆盖性矩阵中标注"模拟验证"或"在轨验证",避免把地面模拟结果直接等同于飞行验证结果。
把对象和接口分解清楚,验收测试才有稳定的基准。后续的测试用例设计、环境试验安排和问题闭环,都建立在这份分解结果之上;分解越细、接口参数越明确,覆盖性分析就越有据可依,也越容易在早期发现遗漏和冲突。