基于路径优化算法的测试序列自动生成及验证

随着中国铁路运行控制系统的高速发展,列控系统行为功能的正确性与安全性成为业内关注的焦点,本文提出一套完整的测试案例与测试序列自动化生成的方法。制定与系统CPN模型、测试序列相关的定义;利用本文提出的全路径覆盖优化算法和序列优选算法生成XML测试序列;以CTCS-3级列控系统下RBC的切换为例,自动生成测试案例与测试序列,并在RBC测试平台上进行验证。结果表明:本文提出的测试生成方法可实现测试的自动化,针对RBC切换场景生成的测试序列重复度降低了75%,完全覆盖《CTCS-3级列控系统功能需求规范》中的相关内容。     

基于有色Petri网的车载设备模式转换测试序列生成方法

为高效、自动生成覆盖车载设备所有转换路径的测试序列,根据《CTCS-3级列控系统系统需求规范》,首先基于有色Petri网构建车载设备模式转换(MTCPN)模型,并采用ASK-CTL公式和非标准状态空间查询法对MTCPN模型进行分析和验证,然后根据车载设备模式转换规则,将车载设备的工作模式及其转换路径映射为有向图,采用中国邮路算法求解有向图,生成1条最优邮路,并对该邮路进行二次优化,生成车载设备模式转换的测试目标序列集;将测试目标序列作为MTCPN模型的输入,仿真生成满足全路径覆盖准则的可执行的测试序列集和XML文件。验证结果表明:基于有色Petri网的测试序列生成方法能够满足测试需求,并且避免了既有方法的状态空间爆炸和搜索死循环问题,提高了测试效率。     

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。     

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.     

基于模型的进路建立过程测试用例自动生成

为了生成进路建立过程完备的测试案例,分析设备故障和人环因素的影响并结合对应的逻辑过程,建立了进路建立过程的状态机模型,并对模型解析得到状态与边的关系,将状态和边的关系抽象成图论中边和节点的关系进行存储。通过讨论3种覆盖准则的优劣,设计深度优先搜索算法遍历模型,得到抽象测试案例,采用Java反射机制对抽象案例进行反推,结果生成8种类型的测试片段,每种类型的片段进行组合生成所有的测试案例。最后分析进路正常建立所需的输入案例和引入的故障案例对建立过程的影响。     

基于Event-B的双机热备平台测试序列自动生成方法

为了确保双机热备平台满足相应的功能需求，需要对其进行功能测试。采用基于模型的测试方法，可以有效地避免人工手动生成测试中存在的不足，提高测试效率。利用Event-B方法对双机热备平台进行形式化建模，通过证明验证模型的正确性，并进一步利用Ll算法生成基于模型、满足平台测试需求的测试序列集，对于确保测试过程的完备性、提高测试效率有一定意义。     

CTCS-2级列控车载设备现场测试序列辅助生成工具

为解决人工编制现场测试序列工作量大、效率低下的问题,设计与开发了CTCS-2级列车运行控制(简称:列控)车载设备现场测试序列辅助生成工具.给出了现场测试序列的设计原则,并分析提出了功能需求.根据功能需求,将软件结构划分为列控基础数据管理、图形界面绘制、测试案例数据管理、测试案例执行距离计算、测试序列生成和测试序列数据管...     

基于专家系统的测试案例自动分析研究

文章设计了测试案例自动分析专家系统，通过提取测试案例和测试序列特征，研究了专家系统的核心—规则库和推理机制，实现CTCS-3级列车运行控制系统测试案例的自动分析。同时，提出将测试序列转换为XML脚本，设计测试序列XML脚本的关键标记符，便于计算机自动解析；采用二分搜索算法查找车载数据中测试序列及测试案例的数据段，以此提高专家系统分析效率。结果表明:使用文中描述的结构和方法，可提高测试案例自动分析的效率和准确性。     

基于案例推理的测试序列生成方法研究

鉴于测试序列生成专家系统知识获取困难以及知识库维护不易等问题,本文提出从案例推理技术的新角度研究CTCS-3级列控系统测试序列的生成.设计了测试序列案例推理流程;提取了现场测试序列特征属性并构建了案例的框架表示结构;为实现案例检索,设计了属性相似度计算方法、确定案例属性权重的层次分析法、案例间相似度计算方法和案例检索过程;给出一个测试序列生成的具体流程.基于案例推理的研究方法为CTCS-3级列控系统测试序列的生成提供了一个新的思路.     

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。     

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。     

一种基于模型的形式化测试序列自动生成方法及在ETCS-2中的应用

随着中国铁路列车运行控制系统的发展,对列控系统的研究越来越受到学术界的关注。本文提出一种基于模型的形式化测试案例和测试序列生成方法,并应用于ETCS-2级系统的测试中。首先提出有色Petri网(CPN)的建模规则,保证CPN模型适应测试生成的要求;然后,提出一种自动化的测试生成方法,包括测试案例自动生成算法和测试序列搜索算法。为提高整个测试过程的自动化程度,实现测试生成与测试执行的无缝结合,整个测试生成方法的输出是XML格式文件集。最后,以ETCS-2系统的车载子系统为例,运用CPN Tools工具完成建模,实现相应的算法,实现测试生成过程。结果表明,本文提出的基于CPN的测试方法能够在很大程度上提高测试过程的自动化程度,并且生成的测试案例集能够覆盖CPN模型反映的所有ETCS-2系统需求规范信息。     

UML建模技术在轨道交通CTCS-3级列车控利系统测试案例生成中的应用

针对CTCS-3级列车控制系统测试案例的特点和生成过程,提出了UML建模技术在测试案例生成中的应用.说明了利用这种方法生成测试案例的优势,介绍了生成测试案例的总体思路.测试案例的生成分为两步,即功能特征的提取和基于UML建模的测试案例生成.从UML的静态建模分析和动态建模分析两个方面阐述了具体实现过程,并举例说明了UM...     

基于TA的等级转换场景变异测试方法研究

针对等级转换场景下的变异测试集不完备问题,提出基于时间自动机(Time Automa-ta,TA)的等级转换场景变异测试研究方法.该方法结合时间自动机理论和等级转换操作流程建立TA模型,同时设计15种变异算子对模型进行变异测试,通过计算加权变异分数评估测试案例集的完备性,并对加权变异分数较低的算子进一步修改补充,最终得...     

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。     

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TTCN-3的CTCS-3级列车运行控制系统自动测试方法

提出了基于TTCN-3语言的CTCS-3级列车运行控制系统的自动测试方法;该方法在考虑分布式实时系统自身复杂性和实时性等特点的前提下,首先将CTCS-3系统分解为多个实体,针对每个实体,根据功能需求规格说明书利用LPTIOA进行带时间约束信息的模型描述;然后,根据相应的算法得出测试序列及测试集;再将得到的测试序列及测试集根据规则转换成TTCN-3语言描述的测试序列和测试集;最后在基于TTCN-3测试平台中对被测实体进行测试。     

基于XML的时间自动机状态可达性分析在RBC子系统中的应用

时间自动机中的状态可达性分析是模型建立完成之后的一个重要验证工作,大多数时间自动机建模工具均为非开源代码,不能与实际系统进行有机的结合.本文以CTCS-3中的无线闭塞中心(RBC)[1]为实际系统,提出基于XML的时间自动机状态可达性分析[2],实现了建模工具与实际测试平台不同开发环境下的数据交互,为完善整个测试平台在理论方法与实际应用相结合方面提出一个较为可行的方法.     

基于ROPES的CTCS-3级列控系统车载设备的建模

针对列控系统传统建模方法存在的缺点,在对CTCS-3级列控车载设备进行需求分析、系统分析和对象分析的基础上,引入嵌入式系统的快速面向对象开发过程(ROPES)的建模方法。利用该方法进行CTCS-3级列控系统车载设备的体系架构设计,建立了系统的详细模型。利用Rhapsody工具,将模型转换成基于实时框架技术可执行的代码,自动生成测试案例,对模型进行验证。测试结果表明,该建模方法有效降低了软件设计的复杂度,缩短了车载设备软件的开发周期。     

一种高效的计算机联锁软件测试方法

针对联锁软件测试效率低的问题,本文提出一种基于进路控制过程的高效率联锁软件测试方法.功能测试项按照进路选择、进路锁闭、信号开放、进路解锁的过程进行优化组合,每个测试项对应的测试案例按照进路控制过程进行组合,减少重复操作,生成优化的测试序列.通过具体站场的应用,证明该方法可以完全覆盖联锁系统的控制逻辑,保证了测试完备性.同时,测试操作重复度得到降低,测试效率提高约30％,减少了测试成本,缩短了联锁系统软件的测试时间.