CBTC系统软件测试自动化的研究

摘要

在城市轨道交通领域，基于通信的列车控制(Communication Based Train Control，CBTC)系统是当前信号系统发展的主流方向。CBTC系统实现了车地之间的全双工大容量双向连续信息传输，保障了通信的实时性与稳定性，提高了列车的定位精度与行车效率。CBTC系统作为直接关系到行车安全的系统，必须符合“故障-安全”的原则。它是一种安全苛求系统，为了保证系统的安全性，整个系统需通过严苛的安全认证方可上线。软件测试是保证系统质量的重要一环，在安全认证的过程中也扮演着重要角色。但在软件测试中，测试人员的经验对测试效率有很大影响，测试人员水平差异往往会影响测试工作的进度和质量。因此，提高软件测试的自动化水平、减少人为因素对测试质量的影响成为了当下软件测试领域的研究热点之一。
　　为了提高CBTC系统软件测试工作的自动化水平，本文提出了一种测试路径自动生成技术，并以测试覆盖率为指标对测试结果进行度量。测试覆盖率是度量软件测试结果的重要指标，测试人员需要选择合适的测试路径以达到覆盖率要求。测试路径的选择要求既不重复也不遗漏，一般由人工完成测试路径的选择，并根据已选路径编写测试案例进行测试。在测试逻辑较为简单的代码时，人工选择测试路径效率较高。一旦程序结构复杂，存在众多分支及循环时，人工选择测试路径会花费很多时间和精力，而且容易产生重复或遗漏。本文提出的测试路径自动生成技术，为测试人员编写测试用例时提供了指导，提高了测试的自动化水平。
　　测试路径的自动生成过程需对程序代码进行形式化建模。本文基于Petri网理论，将程序代码转换为形式化的节点图，并基于图的搜索算法编写程序，完成对被测代码入口与出口间的所有路径的搜索，最后将路径输出显示。测试人员根据自动输出的路径编写测试用例，节省了寻找路径的时间，提高了测试工作的效率。本文以CBTC系统的ATP子系统软件模块为例，对被测代码进行形式化建模并自动生成测试路径，根据测试路径编写测试用例，然后使用LDRA Testbed工具进行实际测试验证。经验证，按照自动生成的测试路径编写案例后，代码测试覆盖率均达到100％，证实参与测试的路径是正确、有效的，满足了测试要求。

目录

声明

致谢

摘要

图索引

表索引

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文组织结构

2 CBTC系统软件测试及其相关技术

2．1 CBTC系统功能及测试简介

2．2 软件测试理论

2．3 本章小结

3 C语言形式化建模方法

3．1 C语言的Petri网建模

3．2 C语言的节点图建模

3．3 本章小结

4 测试路径自动生成

4．1 图的概念

4．2 图的存储结构

4．3 图的搜索算法

4．4 程序设计与实现

4．5 本章小结

5 实例分析

5．1 生成测试路径

5．2 执行单元测试

5．3 分析测试结果

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．2 未来工作方向

参考文献

作者简历及科研成果清单