敏捷开发在战机飞控系统软件研制中的应用

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战机飞行控制系统软件是战机最高等级——关键级软件,其高质高效的研制直接影响到战机安全性、可靠性和研制进度。目前存在着提高软件质量的同时缩短研制周期的矛盾。为解决该矛盾,提出一种将敏捷开发方法与军用软件研制能力成熟度模型(GJB5000A)相结合的开发模式,并成功应用于某型战机飞控系统软件研制中,为关键级军用软件项目应用敏捷方法提供了一个范例。
计算机应用与软件 2015年 会,尽早了解项目情况、修正需求,这种方式缩短了需求变更的 (10)其他 响应链,减少了由变更引起的代价,降低了项目延期的风险。 提及的其他活动仍按GJB5000A体系规定执行。 (4)文档 2.2应用效果 敏捷开发方法提倡少且精的文档。而飞控系统软件开发文 本项目采用在GJB5000A体系中引入敏捷方法的开发模 档需遵循《军用软件开发文档通用要求》(GJB438B-2009,因此式,成功地在进度紧张的情况下高质量完成了研制任务,证明了 本项目未过多裁剪开发文档的种类,但对文档形成时机做了调新开发模式的实用性和一定的先进性。表4为同一项目团队在 整:项目策划期,编制详细、规范的开发计划;在迭代周期中,只前期按CJB50004休系执行的某飞控系统软件项目与木项目的 要求有相应文档的相应内容即可(如该次选代内容对应的计研制情况对照。 划、需求规格说明、测试报告等,均在进行对应工程活动过程中 表4研制情况对照表 同步产生),不对文档的规范性作要求;迭代周期结束,评审 对相应文档内容做抽样检查;结项验收阶段中,完善和规范所有对照项/前期某个项目开发的效果 应用敏捷 产生该效果 项日 的原囚分析 文档 做了以上调整后,项目组人员在迭代周期中,集中精力实现 新模型缩短了需求 末延不项目进度更平响应时间,提高了 需求并进行测试,不同职责的人员间需沟通时,采取直接沟通而延期期,有期,无 不是通过阅读文档获取信息,减少了迭代周期中用于文档编制 情况|延期延期稳可控,规避了人力利用率和效 风险风险 项月延期风险率,减少了转阶段 和维护的时间,压缩了版本小型发布的周期,但结项验收阶段的 时错误 文档完善与规范工作量较大。下一步工作中,需着重关注和调 文档编写时机提前 整融合敏捷开发后的文档编制方法 增加了33%,并缩短,对人员个 (5)编程 文档9个12个文档质量有人能力要求增加 以往项目中,编程人员间的工作相对独立,本项目修改性应 陷数 降低 导致文档质量不 用了XP的结对编程、简单设计、重构、编码规范实践,要求编程 稳定 人员结对,使用相邻两台电脑,遵循统一的编码规范、采用适度 的简单设计(需保证一定的代码灵活性和可移植性,而非XP提|代码缺165个05个降低了452,|结对编程,小想发 倡的最简原则)和重构原则编程,结对人员每天与查代码,发现陷率干不 代码质量更|布等机制在源头避 千行可靠 免了部分代码缺陷 问题随时交流,这种方式在形式上弱化了详细设计,但实际上在 编码过程中强化了详细设计,强调在编码中不所重构,提高代码 质量和可读性,降低修正代码缺陷的代价。 3结语 (6)测试 与以往的先开发后测试不同,敏捷开发要求测试驱动开发, 通过敏捷开发与GJB5000A相结合的新开发模式在某型战 直接根据需求编写测试用例和代码,再编写被测试的代码,确保 机飞行控制系统软件项日中的成功应用,可以得出如下结论: 所有代码郗可被测试,能避免过度设计,能迅速定位代码缺陷, 代码可靠性更高。由于条件限制,本项目暂采用与开发同步的 1)根据项目具体情况修正后,敏捷开发方法可与 GJB5000A融合。敏捷开发方法属于并行、精细化管理,比传统 测试方法,待人员熟悉且工具支持度更高时,逐步向测试驱动开方式对各类软件人员素质要求更高; 发转变。飞控系统软件作为关键级软件,还必须全部进行软件 2)本项目所采用的融入敏捷开发的GJB5000A实施方法, 单元测试和软件配置项测试,在本项目中,第一、二迭代周期侧可用」需求变化较大、研制周期短的中小规模关键级军用软件 重于单元测试,第二、三周期侧重于配置项测试。 项目的开发,能规避延期风险、提高代码质量,初次应用文档质 (7)集成 量可能有所降低; 引人并改进XP的持续集成。以往项目的集成时机一般为 3)敏捷开发方法与GJB5000A结合后可应用在关键级军 评审节点前。本项目选定每周三、五下午,以及每迭代周期编码用软件项目中,后续项目可根据其工程特点酌情应用敏捷开发, 任务完成后、实施评审前集成的方式,以所有代码通过测试为该并在应用中不断探索如何取得最佳效果。 次集成完成的标志。这种方式能尽早发现代码缺陷,降低修正 代价,提高软件透明度,增强项目组及客户的信心。 参考文献 (8)供方管理 [1]金敏,周翔.高级软件开发过程: Rational统一过程、敏捷过稈与 本项目有部分软件以供方协议形式外包,需按GJB50004 微软过程[M].北京:清华大学出版社,2005:5-10 执行供方协议管理,目前,国内仅少数几家军工单位覆盖该过程[2]隋立江.敏捷方法在软件开发过程中的实现[J].航空制造技术, 域。本项目供方协议中,要求对供方实施单周电话监控、双周现 2011(10):64-67 场监控以及评审点监控,项目方按既定的检查单检查,同时,供「31韩鹏.小规模团队的敏捷开发研究「J1.软件工程师,2011(7):42 方需按项日方提出的测量要求,提供原始测量数据,由项日方核 [4刘从越,孙刚,仲里. Scrum与CMM在中小型安全关键软什中的 实并进行数据分析。 应用[J].计算机工程与应用,2011(13) (9)工具 5李艳红,段鹏宇.信息系统敏捷性的实现和提升研究[J.微型机 为保证规范度和效率,本项目使用了项目管理、配置管理 与应用,2013(5):63-65 需求管理等辅助工具。 (下转第54页) 54 计算机应用与软件 2015年 反复五次,使得每位参与者提供的数据都被测试一次,最终输出 表2社会关系类型估计性能 平均测试性能)对语义化访冋地点挖掘进行评测,评测结果如 社会关系类型 正确率 准确率 召回率 表1所示。从表中可以看出,基于访问时间特征的分类器对具 家人 88.9% 80% 有较强私人含义的地点(如家、工作地点)分类性能较好,而对 同事 5 95% 公共地点(如超市、商店)分类性能较差。这说明用户通常对私 朋友 86.7% 68.4% 人地点具有较为一致的访问时间特征,而对公共地点的访问时 间特征较为多样化。针对此问题,可采用如下方法提高公共地 点识别性能:首先,基于现有的GS查询服务(如 Google place 3结语 构建指定区域内的语义化兴趣地点数据库(包含区域内地点的 类型、坐标、名称等信息)。然后,基于访问点坐标将挖掘得到 本文提出了一种面向移动社交网络环境的用户真实社会关 的访问地点表示为一个多边形,并采用空间数据库 INTERSECT 系估计方法。该方法通过分析智能手机收集到的用户位置和邻 近数据估计其与听遇到的蓝牙设备所代表的用户间的三种常见 操作查询与访问地点交叠的兴趣地点集。最后,访问地点类型 的社会关系类型(家人、同事和朋友)。基于真实数据的实验证 被指定为交叠兴趣地点集中出现次数最多的地点类型。现有实了该方法的有效性。 GS数据库包含了大部分的公共地点,而基于时间特征的分类 器可准确地识别私人地点,因此结合两者可提高访问地点的 参考文献 总体识别性能。然而,本文提出的社会关系类型估计方法只考[11 Lugano g. obile social networking in theory and practi.rt 虑三类总体地点类型,即家、工作地点和其他。实验结果表明 Ⅵ onday,2008,13(11) 基于时间特征的分类器可准确地对三类总体地点类型进行2LinC,JinB, Long z,etal. On context-aware distributed event dissen- 分类。 ation[ J]. Personal and Ubiquitous Computing, 2011, 15(3): 305 表1语义化访问地点识别性能(具体类型识别性能指对具体地点类型 的识别准确率,总体类型识别性能指对总体地点类型的识别准确率 3 Mokhtar S B, Capra L. From pervasive to social computing: Algorithms and deployments[ C] //ICPS 2009 Proceedings of the International 总体地点类型具体地点类型具体类型识别性能总体类型识别性能 Conference on Pervasive Scrviccs 2009 家 100% 100% 4 Ying JJ, Lu H, Kuo W, et al. Urban point-of-interest recommendation of the SIGKDD International Workshop on Urbdnl Compulg, 201. by mining user check-in behaviors[C]//UrbComp 2012 Proceedings 工作地点工作地点 95.7% 餐厅 93.8% 5 Cranshaw J, Toch E, Hong J, et al. Bridging the gap between physical 超市 42.9% location and online social networks[ C]//Ubicomp 2010: Proceedings 其它 89.6% 娱乐地点 28.5% of the ACM International Conference on Ubiquitous Computing, 2010 商店 65.7% [6 Li Q, Zheng Y, Xie X, et al. Mining user similarity based on location 平均性能 73.2% 96.1% history-C]//GIS 2008: Proceedings of the SIGSPATIAL Conference on Advances in Geographic Information Systems, 2008 2.2社会关系类型估计评测 [7] Eagle N, Pentland A. Reality Mining: Sensing complex social systems 社会关系类型估计评测在所有地点语义被正确标注的基础 [J]. Personal and Ubiquitous Computing, 2006, 10(4): 255-268 上进行。我们计算得到所有主体用户-目标用户对(即每个参[8: Haslam m, Fiske a p. Relational models theory: A confirmatory factor a- nalysis[ J]. Personal Relationships, 1999, 6(2): 241-250 与者与其手机检测到的所有蓝牙设备)的邻近特征向量,并采 用10折交叉验证(90%正确标注了社会关系类型的邻近特征向 (上接第46页) 量作为训练集,另外10%的邻近特征向量作为测试集)进行评 6] Robert c. Martin.敏捷软件开发原则、模式与实践[M].北京:清 测(同时对训练集和测试集进行后处理保证两个数据集中均包 华大学出版社,2003:9-16 含属于每种社会关系类型的邻近特征向量)。评测指标包括正[7]匡松,周启海,陈森玲,等.敏捷软件开发的认识偏淏与推广瓶颈 确率(被正确估计的邻近特征向量数量与总邻近特征向量效量 浅析[J].计算机科学,2007,34(12):294-295,303 的比值)、准确率(被正确估计为指定社会关系类型的邻近特征[8]总装备部.中华人民共和国国家军用标准GJB500042008军 向量数量与估计为指定社会关系类型的邻近特征向量数量的比 用软件硏制能力成熟度模型[S].北京;总装备部出版发行 值)和召回率(被正确估计为指定社会关系类型的邻近特征向 部,2008 量数量与标注为指定社会关系类型的邻近特征向量数量的比9]徐俊,彭章纲敏捷开发过程与CMM实施融合研究[J,现代计 值)。评测结果如表2所示,其中正确率的准确率较高说明提出 算机,2011(31):21-23 的方法可以过滤掉绝大多数与主体用户没有相应社会关系的目101 Mark C paulk,李凌.从CM角度看待极限编程[EB/OL].[206 标用户。然而,召回率相对较低(特别是对“朋友”社会关系类 082l].htp://tecd.it68.com/oldarticle2006-08-21/20008211750935 型的估计)说明提出的方法可能会遗漏一些与主体用户有社会 [1]谢东强.敏捷软件开发的双迭代模型[J].计算机应用与软件, 关系的目标用户。通过对实验数据的分析,我们发现这个现象 2012(6):176-178 是由于参与者与其部分朋友的物理交互(相遇)时间较短,且参[12:胡文生,赵明,杨剑峰,等:敏捷开发过程中的迭代策略分析[ 与者常常会关闭手机的蓝牙功能(如出于隐私或省电考虑),导 微电子学与计算机,201229(5):165-169 致算法无法检测到足够的物理交互量来判断其与某个目标用户[13]陆亮亮,荣国平,邵栋、XP-FSP集成软件过程模型[J.计算机工 是否具有相应的社会关系类型。 程与设计,2012(8):30743077

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