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SCADE模型的车载ATP测试用例生成方法

车载ATP是保证列车安全运行的关键列控设备。为满足其苛刻的安全要求,实际应用之前需要对其进行全面严格的测试。传统的编写测试用例的方法过分依赖人工经验,耗时耗力,且测试质量难以保证。提出一种基于SCADE模型自动生成车载ATP测试用例的方法。首先,利用SCADE对车载ATP系统进行建模,并针对安全状态机模型生成满足全迁移覆盖准则的测试用例;再根据MC/DC覆盖准则生成测试数据,将抽象的测试用例转化为可直接用于测试的具体测试用例集;最后,通过变异分析对生成的测试用例进行评估。结果表明,测试用例具有良好的覆盖度,优于传统人工方法。     

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.     

基于变异模型的CTCS-3级列控系统测试用例自动生成方法研究

本文提出一种基于变异模型的CTCS-3级列控系统测试用例自动生成方法。根据列控系统需求规范,建立它的SMV（Symbolic Model Verifier）模型,对此模型进行变异,将变异之后的模型输入到模型检验器SMV中,利用模型检验生成反例的技术,自动生成测试用例,提高了测试用例的生成效率。并以CTCS-3级列控系统的无线闭塞中心（RBC）切换场景为例,验证了该方法的有效性。     

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。     

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UML2.0活动图的车载设备测试用例生成方法研究

重点研究基于UML2.0活动图的CTCS-2级车载设备测试用例生成方法.介绍车载设备的构成和功能,对活动图进行形式化定义,阐述测试用例的设计,包括车载设备活动图建模规则、测试用例的形式化定义、测试覆盖准则的定义、基于深度优先搜索并且带回溯的遍历算法的测试场景生成,以及测试用例的生成算法,最后实现了测试用例生成.     

基于SmartUnit的安全通信系统单元测试用例自动生成

轨道交通信号通信系统的结构越来越复杂,人工统计分析已经不能满足对现有软件详尽评价目标,使用测试用例自动化生成工具的需求日趋明显。SmartUnit是针对嵌入式软件生成高代码覆盖率的单元测试用例自动化生成工具。它基于动态符号执行技术,可以实现单元测试用例的去冗余,满足语句、分支以及修正条件判定覆盖(MC/DC覆盖准则)。本文介绍了SmartUnit技术,及其如何自动生成信号通信系统中的单元测试用例,并将生成的单元测试用例与TestBed单元测试工具实现无缝对接。     

面向互联互通的全自动运行系统测试方案

全自动运行系统是未来智能化、智慧化发展的方向。以FAO互联互通需求为出发点,针对FAO互联互通系统的特点,搭建适合互联互通的全自动运行系统测试环境,提出FAO系统互联互通测试方案。     

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。     

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LKJ软件测试用例自动生成的技术研究

为解决列车运行监控装置(LKJ)自动化测试中测试用例编辑和维护困难的问题,利用关键信息抽象和图形建模等方法对LKJ软件测试用例自动生成技术进行研究。通过对测试用例进行模块划分、参数设计和程序流程图方式建模,实现测试用例的批量生成。该技术已在LKJ-15S的自动化仿真测试系统中得到应用,经验证,可以提高测试用例编写效率并缩减约90%的冗余用例。     

基于IECP的CTCS-3列控车载TSM曲线完备性测试用例集生成方法研究

作为CTCS-3级列控系统的核心安全功能,速度-距离模式曲线具有参数输入域规模大、故障模式复杂等特点,如何完备地测试列控车载设备速度-距离监控曲线功能异常困难。提出了一种基于输入等价类划分测试理论的CTCS-3级列控车载目标速度监控曲线完备性测试用例生成方法。首先,结合CTCS-3级列控系统需求规范,建立了满足司机制动优先和设备制动优先两种不同制动优先级情况下的TSM有限状态机模型,并利用反应式状态迁移系统的形式化语义,描述了不同输入情况下模型的内部状态迁移过程。其次,利用I/O等价原理和等价类划分理论,得到了两种不同制动优先情况下的输入等价类划分。在此基础上,通过引入了被测系统的故障模型和故障域范围,采用W-method测试用例集生成方法,在满足模型故障域的条件下,最终得到两种不同制动优先的目标速度监控曲线模型完备测试集。设备制动优先情况生成的测试用例数量高于司机制动优先约33.3%,且所需测试时间和内存消耗更多。     

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。     

基于改进引力搜索算法的高铁信号系统测试案例生成方法研究

为满足高铁信号系统抽象测试案例实例化为具体测试案例的需求，研究高铁信号系统测试案例生成流程，分析抽象测试案例转化为具体测试案例过程中，实例化取值和测试成本的优化需求；采用有限状态机描述信号系统的测试需求并生成抽象测试案例，针对抽象测试案例的实例化取值和测试成本，提出基于引力搜索算法的高铁信号系统测试案例生成方法；针对引力搜索算法易早熟的问题，提出最优保存策略及末位淘汰机制，以提高算法的搜索能力；以高铁信号系统中的等级转换功能为例生成测试案例。测试结果表明：改进的引力搜索算法搜索结果更优，生成的具体测试案例能够满足高铁信号系统抽象测试案例实例化的要求。     

基于成对组合的遗传算法生成联锁测试用例

计算机联锁自动测试的质量往往取决于测试用例的质量.本文提出一种新的设计思想:将基于成对组合覆盖的遗传算法用于计算机联锁测试用例的生成和优化,并以道岔测试为例对该算法的应用过程进行详细分析,重点介绍成对组合覆盖方法、算法的整体框架和遗传操作设计.采用遗传算法对成对组合的启发式算法AETG进行改进,有效地减少了冗余的测试用例,提高测试用例质量和联锁测试效率.     

基于需求建模的联锁软件自动化测试技术的研究与实现

基于需求的测试是软件测试的本质.通过采用线性关系抽取技术的需求建模方法,设计出一种以需求驱动生成测试用例,并结合相应的软件测试平台,完成其自动执行的测试技术.该技术能够对联锁软件中逻辑关系比较复杂的需求进行整理和化简,并能够以最小数目的测试用例实现最大化功能覆盖率的自动化测试.     

基于模型的联锁软件测试用例生成方法

联锁软件测试是保证联锁安全的重要手段之一,为解决联锁软件测试通用性不强,人工消耗过大的问题,提出一种通用联锁软件测试用例生成方法。结合计算机联锁技术条件、分析软件的功能需求将其转化为工具可识别的状态对象,并对识别的状态进行划分,形成若干四元组合,生成联锁状态转换的树形网状结构。通过对建立的树形网状结构解析,得到结构中若干四元组合的源状态、联锁条件和目标状态,生成抽象的测试用例,并根据预先写好定义的输入对每一组抽象用例进行反推,最后生成一系列的具体可执行的测试用例。该方法生成的用例可覆盖已知场景的所有联锁测试功能,减少人工编写用例时间,同时减少人为因素导致用例出错的概率,提高测试可靠性。