一种针对全自动运行系统的测试用例生成方法

针对全自动运行系统测试指定路径覆盖的测试需求,基于时间自动机建模理论提出满足指定路径覆盖和边覆盖的全自动运行系统测试用例自动生成算法。研究时间自动机建模理论,建立全自动运行系统的时间自动机模型;为表征全自动运行系统指定路径覆盖的测试需求,提出基于时间自动机模型的标记变量建模方法 ;结合Yggdrasil的测试用例生成机制,提出全自动运行系统测试用例生成方法,同时满足全自动运行系统测试的指定路径覆盖和边覆盖准则;以全自动运行系统的模式转换功能为例,建立时间自动机模型并生成测试用例。结果表明,测试用例100%覆盖测试人员指定的测试需求和时间自动机模型所有的边,能够满足全自动运行系统指定路径覆盖的测试要求。     

城轨交通全自动运行系统组合测试用例生成方法

为提高城轨全自动运行系统测试的全面性，结合时间自动机建模方法和组合测试理论，提出全自动运行系统组合测试用例生成方法。首先，以全自动运行系统运营场景为测试建模对象，基于时间自动机建模方法，描述全自动运行系统的运营场景，利用Yggdrasil生成100%满足运营场景时间自动机模型节点覆盖和边覆盖的测试路径；其次，采用输入域建模理论，提取测试路径反映的系统工况作为组合测试的输入参数，利用组合测试算法生成全自动运行系统的组合测试用例；最后，以全自动运行系统中的唤醒场景为例，采用UPPAAL从ATP、ATO、TCMS、AOM和车辆5个方面建立唤醒场景的时间自动机模型，以向前跳跃失败为例，采用2-维组合覆盖生成组合测试用例。结果表明，测试用例100%覆盖测试模型所有的边和节点，以及测试模型任意2个输入之间的组合，提升了全自动运行系统测试的完备性。     

多端口形式化测试自动生成方法在CTCS-3车载系统中的应用

针对CTCS-3列控系统测试中普遍存在的需要多个端口协同测试的问题,在时间输入输出自动机(TIOA)的基础上,提出端口标记的时间输入输出自动机(LpTIOA).LpTIOA除在模型中能够反映系统的时间约束特性外,还能反映系统输入输出行为对应的端口信息,利用这些信息对基于覆盖度的搜索算法进行相应改进,形成包含端口信息的测试自动生成算法,用于生成满足给定覆盖度标准的测试套.文中还描述了运用UPPAAL工具对LpTIOA模型实现建模的方法,并运用COVER工具实现对经过UPPAAL验证的CTCS-3级车载系统LpTIOA模型的测试套自动生成.     

基于UPPAAL的列车自动防护系统形式化建模与验证

本文分析列车自动防护(ATP)系统的结构和功能需求,建立系统的时间自动机模型,采用UPPAAL模型验证工具对模型的活性和安全性进行验证.结果表明,采用时间自动机对安全苛求实时系统进行建模与验证,可以有效地保证系统的可靠性和实时性.     

基于时间自动机模型的安全计算机平台的形式化验证

众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制过程需要考虑时间因素。本文分析CBTC系统安全计算机平台系统的组成结构,提取出系统的功能约束,采用基于时间自动机理论的建模验证工具UPPAAL建立系统的自动机网络模型,进行仿真分析,验证系统的功能性、实时性、安全性要求。     

一种基于场景的CTCS-3列车控制系统建模方法研究

对CTCS-3列车控制系统进行有效的测试、分析和验证是保证列车运行安全和旅客生命财产安全的重要手段,而形式化模型是系统测试、分析和验证的基础。本文以CTCS-3列车运行控制系统的UML非形式化模型为基础,以自动机模型作为系统形式化模型描述的数学工具,研究UML顺序图(场景)自动转化为自动机网模型的方法。首先将场景的UML顺序图自动转化为子系统的子自动机模型,然后通过合并不同场景的子自动机模型,得到子系统的组元自动机模型,最后通过对通信通道的建模得到系统的自动机网模型。使用本方法,基于系统的UML顺序图模型可以自动生成系统的自动机网模型。     

基于时间自动机的跨界临时限速建模与分析

针对高铁列控系统实际运行中的需求,基于时间自动机理论,对高铁列控跨界临时限速进行建模分析,利用UPPAAL验证工具,对跨界临时限速信息的安全性和受限活性进行验证,并确认结果。     

基于UPPAAL的城市轨道交通CBTC区域控制子系统建模与验证

CBTC(Communication Based Train Control)系统可有效提高轨道交通的列车运营效率,降低系统建设和维护费用.在系统研发过程中需对系统进行建模、仿真和验证,发现系统设计缺陷,以保证系统的安全性.CBTC区域控制子系统是一实时控制系统,它要求控制时间的精确性和控制过程的准确性.本文通过分析城市轨道交通CBTC区域控制子系统的结构,给出满足该子系统安全性的功能和性能要求,并结合时间自动机理论方法提出包含列车、速度距离控制器、区域控制器和多车控制队列的时间自动机网络模型.同时,应用UPPAAL验证工具对CBTC区域控制子系统进行仿真建模,并验证该子系统功能和性能要求,从而保证了系统模型的安全性和受限活性.     

一种全覆盖的列控车载系统测试用例自动生成算法研究

列控车载系统是保证列车行车安全的重要装备,是典型的安全苛求系统。测试用例生成是测试车载系统功能的关键和基础。根据车载系统的特点,本文利用时间自动机建模工具UPPAAL,对车载系统模式转换的规范建立DRB-TE自动机网络模型,并指出车载系统模型的非确定性会导致模式转换测试用例不能达到全覆盖。针对该问题设计一种能够满足全状态、全变迁覆盖准则测试用例的生成算法,利用实时系统测试用例自动生成工具CoVer生成模式转换测试用例套,从而实现自动生成覆盖全部车载模式转换规范的测试用例,同时提高了测试用例的生成效率和重用性。     

利用时间自动机理论探讨客专RBC控车流程

基于时间自动机理论,在UPPAAL这种目前最先进的实时系统建模分析验证工具中,对RBC系统消息收发进行分析、建模及验证。最终对RBC系统控车消息收发流程的特性进行验证,对于保证RBC系统控车流程的安全性、减少系统开发周期及开发成本都有重要的实际意义。     

基于时间自动机的CBI道岔转换时间建模与验证

针对CBTC计算机联锁安全性十分重要的问题，介绍时间自动机理论，分析CBTC计算机联锁系统的结构和与传统联锁系统的区别，以CBTC联锁系统的道岔转换功能为例，采用UPPAAL建立了道岔转换模型，分析模型的安全需求。表明了在联锁系统开发过程中采用基于时间自动机建模与验证的方法的可行性和有效性。     

高速铁路CTC分界口临时限速系统建模与验证

临时限速是高速铁路列控系统的重要组部分,CTC行车调度台分界口处的临时限迷信息交互频繁,对实时性的要求也更苛刻.为满足其实时性要求,采用时间自动机理论,结合分界口处临时限速相邻设备间的交互过程,分别建立各设备的时间自动机模型,通过时间自动机的积构建整个交互系统的网络模型,并利用UPPAAL验证工具对模型的功能和性能属性进行形式化验证.验证结果确认了交互过程中系统的安全性和受限活性.     

基于MSC与UPPAAL的列控系统等级转换场景形式化验证

等级转换是C3级列控系统的重要场景,是列控系统兼容性的集中体现,转换的成功与否直接关系到列车的运行安全和行车效率。因此,有必要对设计规范中所描述的转换过程进行形式化建模和验证,以保障系统的安全性和实时性。为保证设计规范与所建模型的一致性,采取消息顺序图(MSC)与时间自动机相结合的方式,建立等级转换场景中C2级向C3级转换过程的MSC模型,并将其转换为时间自动机模型。应用UPPAAL对模型的安全性和受限活性进行仿真验证,结果表明设计规范中所描述的转换过程是安全可靠的,可以满足C3级列控系统的兼容性和安全性要求。     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

车车通信列控系统资源管理单元安全性分析

基于车车通信的列控系统在传统车地通信的基础上,引入了车车通信技术,后车与前车实时通信,极大地简化了地面设备,提高了列车运行效率.使用STPA法对该系统的关键设备(资源管理单元)的安全性进行研究.以资源管理单元下发临时限速命令的过程为例,识别出过程中的危险行为,找出系统的不安全因素,规划安全性设计需求.通过安全性设计需求...     

基于MSC与UPPAAL的高铁跨界临时限速建模与验证

临时限速服务器是高铁列控系统的重要组成部分,其不仅要校验CTC下发的临时限速命令,还要与相邻调度台临时限速服务器之间进行频繁的信息交互,因此对其安全性和实时性要求也更苛刻。为了满足高铁列控系统对其运行的要求,采用时间自动机理论和消息顺序图(MSC)相结合的方法,首先建立跨界临时限速命令的MSC模型和时间自动机子模型,再利用UPPAAL验证工具对形式化语法BNF描述的时间自动机子模型属性进行验证。根据仿真验证结果确认了跨界临时限速信息的安全性和受限活性,为进一步开发临时限速服务器功能提供了重要的依据。     

基于UPPAAL的二乘二取二逻辑建模与仿真

二乘二取二冗余结构以其高安全性和高可靠性特点,被广泛应用于核电、航空航天和铁路等安全关键领域。为验证二乘二取二冗余结构的核心逻辑,保证其高安全性和高可靠性的要求,对二乘二取二逻辑进行建模与验证。基于时间自动机理论,以列控车载ATP子系统二乘二取二冗余逻辑为研究对象,在分析工作原理的基础上,利用UPPAAL工具建立二乘二取二冗余逻辑的时间自动机模型,分别验证二乘、二取冗余逻辑的基本安全属性。根据验证后的软件逻辑模型,实现冗余逻辑仿真。模型构建与程序仿真的结果表明:车载ATP二乘二取二冗余逻辑结构具有高安全性与高可靠性。