并行多任务自动测试系统分层化建模及其关键技术研究

摘要

随着自动测试系统逐渐从传统的串行测试发展为并行测试，国内外学术界已开始对并行多任务自动测试系统(本文简称为并行自动测试系统)进行研究，并取得了初步的成果。并行自动测试系统具有很高的灵活性和可扩展性，其结构复杂，体系庞大，搭建与设计过程均比串行自动测试系统复杂。针对大型的并行自动测试系统，传统的系统组建方法单纯地依靠人工经验，组建的系统容易发生死锁、资源冲突和饥饿等问题，逐渐难以满足实际应用需求，因此，并行自动测试系统形式化建模与验证方面的研究具有重要的意义。本论文以现代测试技术、Petri网理论、UML语言、遗传算法和神经网络理论等为基础，在并行自动测试系统的建模与验证、死锁避免、任务调度优化和故障诊断等方面进行了深入的研究。主要工作如下： 1．提出了一种新的系统分层化建模方法，指导工程人员快速优化并行自动测试系统设计方案。 首先分析了仅依靠人工经验组建并行自动测试系统时容易发生的问题，结合对UML和Petri网的对比分析，提出使用UML进行系统功能描述，构建初步的领域模型；进而给出UML模型到Petri网模型的映射方法，得到具备严格形式化语义，可支持系统性能分析和评估的系统Petri网模型，从而将UML和Petri网的优势良好的结合起来。 2．设计了雷达自动测试系统分层化建模实例，研究了系统的性能评估问题。 首先，以雷达自动测试系统为例阐述了分层化建模方法的实施过程，分析了系统UML模型和映射后得到的Petri网模型之间的行为语义一致性，并编程实现了映射工具软件

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1自动测试系统结构

1.1.2自动测试系统发展趋势

1.1.3并行自动测试系统及其优势

1.1.4并行自动测试系统的技术难点分析

1.1.5本课题研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1并行测试

1.2.2并行自动测试系统分析方法

1.2.3系统建模方法

1.3本文的主要工作及结构安排

第二章并行自动测试系统的分层化建模方法研究

2.1并行自动测试系统的设计与组建

2.2形式化技术在测试领域的应用

2.3 UML建模

2.4 Petri网建模

2.4.1 Petri网定义

2.4.2 Petri网的优势

2.5并行自动测试系统分层化建模方法

2.5.1 UML模型的限定

2.5.2分层化建模方法

2.6本章小结

第三章 雷达自动测试系统分层化建模及性能评估

3.1雷达自动测试系统的UML模型

3.2系统UML模型到Petri网模型的映射

3.2.1系统的映射

3.2.2映射工具软件设计

3.3雷达自动测试系统的Petri网模型及定性分析

3.3.1 Petri网分析方法

3.3.2各个分系统Petri网模型的定性分析

3.3.3雷达自动测试系统的Pctri网模型

3.3.4系统Petri网模型的定性分析及验证

3.4雷达自动测试系统的GCSPN模型及性能评估

3.4.1广义有色随机Petri网

3.4.2测试系统的GCSPN模型及化简

3.4.3雷达自动测试系统的性能评估

3.5雷达自动测试系统的组建与集成

3.5.1系统结构设计

3.5.2系统运行分析

3.5.3与TestStand的对比

3.6本章小结

第四章并行自动测试系统死锁避免策略研究

4.1并行自动测试系统的死锁问题

4.1.1系统死锁的发生

4.1.2系统死锁的避免

4.2基于Petri网的并行自动测试系统死锁描述

4.3基于启发式搜索的死锁避免策略

4.4基于遗传算法的死锁避免策略

4.4.1遗传算法

4.4.2 Petri网的矩阵分析

4.4.3死锁避免策略

4.5死锁避免策略应用实例及分析

4.5.1应用实例

4.5.2结果分析

4.6并行自动测试仿真系统及对比分析

4.6.1仿真系统设计

4.6.2方法对比分析

4.7本章小结

第五章并行自动测试系统任务调度优化算法研究

5.1并行自动测试系统的任务调度

5.2并行自动测试系统的TTPN模型

5.2.1赋时变迁Petri网

5.2.2基于TTPN的系统模型

5.3模拟退火遗传算法

5.3.1模拟退火算法

5.3.2 SA与GA的对比

5.3.3模拟退火遗传算法

5.4基于SAGA的测试任务调度

5.5并行测试任务调度优化应用实例及对比分析

5.5.1应用实例

5.5.2与其他典型任务调度方式的对比分析

5.6与GA算法的对比分析与验证

5.6.1与GA算法的对比分析

5.6.2系统仿真验证

5.7本章小结

第六章自动测试系统故障诊断方法研究

6.1自动测试系统中的故障诊断方法

6.1.1故障诊断方法

6.1.2测试系统中的故障诊断

6.2模糊Petri网在故障诊断中的应用

6.2.1产生式规则

6.2.2模糊Petri网

6.2.3模糊规则到模糊Petri网的转换

6.2.4模糊Petri网的故障推理

6.2.5模糊Petri网和神经网络的结合

6.3基于BP神经网络的自适应模糊Petri网

6.3.1自适应模糊Petri网

6.3.2 AFPN的规则表示和发射规则

6.3.3 BP神经网络

6.3.4 AFPN的学习能力

6.4基于AFPN的雷达故障诊断

6.4.1相控阵雷达自动测试系统

6.4.2雷达整机故障诊断的Petri网模型

6.4.3基于APFN的雷达接收机故障诊断

6.5本章小结

第七章结束语

7.1全文总结

7.2下一步的工作

致谢

参考文献

个人简历、攻读博士学位期间完成的论文及科研情况