基于场景的列控车载设备测试用例自动生成方法研究

摘要

车载控制系统是CTCS-3级列控系统的核心子系统，车载设备是确保列车安全运行的关键。为了保证车载系统控制功能的正确性，能够严格对列车运行速度实施超速防护，需要验证车载设备功能实现与需求规范的一致性，对车载设备进行测试是确保列车安全运行的基础和关键。测试用例生成是测试的基础，测试用例的设计与生成会对测试效率、测试结果产生很大影响，如何自动产生测试用例，并且能够完备的覆盖系统规范是目前车载系统测试的关键问题。
　　本文针对车载设备传统手工测试用例生成的效率低，耗时长，工作量繁杂，可重用性低等缺陷，在测试用例自动生成方法和测试覆盖准则描述语法的理论研究基础上，提出了一种基于场景的车载设备测试用例自动生成方法，并以车载设备运行模式测试为例验证了该方法的正确性和有效性。
　　首先，依据CTCS-3级列控系统技术规范构造车载子系统模式转换场景树模型，并依据场景分析建立车载系统自动机网络模型。然后，由测试用例自动生成工具CoVer生成全状态覆盖准则、场景变量覆盖准则以及全变迁覆盖准则下的模式转换测试用例，并进行了效率比较。最后，针对车载设备运行模式测试需求，编写运行模式最小重复度选择算法，对自动生成的覆盖场景变量的用例脚本进行优化，降低模式覆盖的冗余度，并开发测试用例格式转换器，将测试脚本转换为C3测试案例的标准格式，并在车载仿真测试平台进行验证。
　　结论证明，基于场景自动生成的测试用例能够覆盖全部车载控车模式，提高了模式测试序列的生成效率，该方法可进一步用于CTCS-3级列控系统的测试，有助于测试自动化的实现。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 列控系统的测试研究

1．2．2 基于场景的测试研究

1．2．3 测试覆盖准则的研究

1．3 研究内容和章节安排

1．4 本章小结

2 理论基础

2．1 基于场景的测试

2．1．1 场景的概念与描述

2．1．2 场景技术

2．2 自动机模型

2．2．1 有限状态自动机

2．2．2 自动机的定义和积

2．3 观测自动机

2．3．1 Observer观测自动机

2．3．2 典型测试覆盖准则

2．4 本章小结

3 基于场景的测试用例生成方法

3．1 方法概述

3．2 被测系统场景模型

3．2．1 系统场景分析

3．2．2 系统自动机模型

3．2．3 系统模型验证

3．3 测试用例自动生成

3．3．1 定义Observer描述测试覆盖准则

3．3．2 利用Cover生成测试用例

3．4 本章小结

4 车载系统建模

4．1 CTCS-3级列控系统车载设备

4．1．1 车载系统结构

4．1．2 车载系统功能

4．2 车载系统建模分析

4．2．1 系统功能场景树模型

4．2．2 模式转换条件的量化

4．3 自动机K-E模型

4．3．1 车载主控单元VC自动机

4．3．2 车载外围环境自动机网

4．3．3 模型可达性和不确定性分析

4．4 本章小结

5 测试用例生成与应用

5．1 基于场景的测试用例自动生成

5．1．1 全状态覆盖测试用例

5．1．2 全变迁覆盖测试用例

5．2 测试用例的优化

5．2．1 测试用例的选择

5．2．2 最优运行模式全覆盖测试用例

5．3 测试用例的标准化与应用

5．3．1 测试用例格式转换器

5．3．2 CTCS-3级车载设备测试平台

5．3．3 车载设备控车模式测试

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 本文的工作

6．2 今后的研究工作

参考文献

图索引

表索引

作者简历

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