车路协同系统仿真测试序列生成及优化方法研究

摘要

车路协同系统是一个涉及到多因素和多层次复杂关系的大规模实时分布式系统，基于系统级的架构制定以及部件级的车载/路侧关键设备的研制与开发，基于系统级的数据处理与数据分析研究，均需要对所设计开发的系统架构本身，以及实际系统功能、性能等关键特性进行测试、评估与验证。
　　本文通过对车路协同系统进行功能需求分析，构建了包含多交叉路口、多路段、多车的车路协同系统典型应用仿真场景，并对典型场景利用故障树分析的方法进行功能特征分析得到系统的功能特征列表，从而建立基于系统功能特征的系统测试用例。生成的测试用例进行带端口标记的时间输入/输出自动机建模，并用建模工具UPPAAL完成建模实现，利用UPPAAL建模工具的测试序列生成模块，完成基于带端口标记的时间输入/输出自动机的测试序列的自动生成，得到针对车路协同系统仿真测试的测试序列。
　　本文设计了的基于萤火虫算法的测试序列优化方法，对由时间自动机建模生成的车路协同系统测试序列进行序列优化，并与基于遗传算法的测试序列优化进行对比。结果分析证明基于萤火虫算法的测试序列优化方法在测试冗余的降低上是卓有成效的，且萤火虫算法较遗传算法而言能够更快更有效的降低测试冗余。
　　本文结合基于HLA的车路协同系统仿真平台的开发，以典型应用场景管理联邦为实例，从测试案例库的构建到测试序列的生成到测试条件的注入再到测试结果的跟踪分析，全面展示了基于车路协同系统的仿真测试过程，表明了所提出的针对车路协同系统仿真的从测试用例生成到测试序列优化的方法的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．2．1 测试用例的生成方法研究现状

1．2．2 测试序列的生成及优化方法研究现状

1．2．3 车路协同系统测试研究现状

1．3 论文的章节组织结构

2 车路协同系统测试基础

2．1 测试方法简介

2．2 测试用例建模方法

2．2．1 UML顺序图建模

2．2．2 UML状态图建模

2．2．3 时间自动机建模

2．3 测试序列优化方法

2．3．1 遗传算法

2．3．2 蚁群优化算法

2．3．3 萤火虫算法

2．4 本章小结

3 车路协同系统仿真的测试用例及测试序列的生成

3．1 车路协同系统仿真的测试用例生成

3．1．1 车路协同系统功能需求分析

3．1．2 车路协同系统功能特征分析

3．1．3 车路协同系统测试用例生成

3．2 车路协同系统仿真的测试序列生成

3．2．1 基于时间输入／输出自动机的建模描述

3．2．2 车路协同系统车载设备模型

3．2．3 车路协同系统路侧设备模型

3．2．4 车路协同系统控制测试模型

3．3 测试序列的生成及验证

3．3．1 测试序列的生成

3．3．2 测试建模的系统验证

3．4 本章小结

4 车路协同系统仿真的测试序列优化

4．1 萤火虫优化算法的实现

4．1．1 萤火虫算法的数学描述

4．1．2 测试序列的萤火虫算法优化

4．1．3 车路协同系统测试序列的萤火虫算法优化

4．2 对比算法的实现

4．2．1 遗传算法的数学描述

4．2．2 测试序列的遗传算法优化

4．2．3 车路协同系统测试序列的遗传算法优化

4．3 序列优化的结果分析

4．4 本章小结

5 车路协同系统仿真测试序列实现

5．1 车路协同系统仿真平台简介

5．1．1 车路协同系统测试软件架构设计

5．1．2 车路协同系统测试软件接口实现

5．2 典型应用场景管理联邦的软件实现

5．3 车路协同系统测试序列生成及优化实例

5．3．1 车路协同系统测试软件的序列生成

5．3．2 车路协同系统测试软件的序列优化

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 研究展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集