基于TIOA及Ecdar的高铁ATO系统变异测试方法研究
发布时间：2021-09-15 11:07
近年来,随着我国高速铁路的发展和运输压力的增大,将列车自动驾驶（ATO）技术应用到高速铁路上的需求尤为迫切。因此,新增了 ATO功能的高速铁路ATO系统应运而生。测试是保证高铁ATO系统正确性和可靠性的重要技术方法,而测试案例作为测试中的核心问题,关系到测试的质量和效率。如何自动地生成测试案例集并确保其覆盖度和完备性一直是列控系统的关键问题与研究重点。变异测试通过有目的地向程序/系统中注入不同类型的故障来模拟程序/系统在运行中可能出现的缺陷,由此生成的变异体可以用来生成新的测试案例。本文将变异测试技术和输入输出时间自动机（TIOA）理论相结合,设计了基于TIOA及Ecdar的高铁ATO系统变异测试方法,实现了高铁ATO系统的形式化建模与验证,以及基于变异测试的测试案例自动生成。论文主要工作如下。首先,介绍了 TIOA相关理论、变异测试技术和集建模、验证和测试功能于一体的工具Ecdar,在此基础上设计了本文的高铁ATO系统变异测试方法,包括高铁ATO系统形式化建模与验证方法,11种变异算子以及测试案例生成方法。其次,从整体架构、系统接口和运营场景三个方面总结了高铁ATO系统。通过分析列车...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?—个ａ）非输入启用的ＴＩＯＡ和其ｂ）天使完成??
定义２．４?（活变异体）若不存在一个测试案例ｔ?（ｔ?ｅ?ｒ?）作为Ｓ和Ｍ执行测试??的输入时，使得Ｓ和Ｍ输出不同的行为，或称为执行结果不一致，则称Ｍ相对于??测试案例集Ｔ是活变异体。??存在无法被杀死的活变异体的原因（１）测试案例集不够充分，修改和设计新??的测试案例集可杀死这些变异体；（２）属于等价变异体。??定义２．５?（等价变异体）变异体Ｍ与原始程序或模型Ｓ在语法上虽有差异，??但是在语义上相一致／等价，则Ｍ为Ｓ的等价变异体。??由于等价变异体无法被任何测试案例在执行过程中检测并杀死掉，因此需要??排除掉等价变异体。??变异分析流程［６ｅ］如图２－２所示，首先给定被测原始程序／模型和测试案例集，??根据系统需求和被测原始程序／模型特征设计一套变异算子；之后在被测原始程序／??模型上执行变异算子以生成大量相对应的变异体；再从变异体中检测出等价变异??体并丢弃，在剩余的非等价变异体上执行测试案例集中的测试案例，若有未被检??测出的变异体，可以对测试案例集进行补充与新测试案例的设计；最后使用变异??分数对变异测试结果进行评估。??
２．３．２?Ｅｃｄａｒ功能概述??Ｅｃｄａｒ前端目前的最新版本为２．２，本文之后的工作将以Ｅｃｄａｒ?２．２?（后文统称??Ｅｃｄａｒ）为主要工具进行建模、验证与测试工作，其主界面如图２－４所示。??Ｅｃｄａｒ?２２?—?□?Ｘ??亡—?编辑器?ｊｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍ?—??？：??Ｓｙａ抑?ｙｅｃｌｗｒｔｉｏｎｔ?’??＠?ＡＴＯ?：?ＱＢ?查１?旬窗格??ｗｒｃｎｃＴｓｎｓｉｂ?ｎ＃ＨＴ￡？ａｔ）??项目窗格?－?？＊？＇？?－??ｅｉ？．；Ｓ．５ｒｔＪ＜ｕ＜ｓ！Ｓ??１＾＂？?备?－…＞??６＊３ｌｗｒｉ？ｉｃｊ?ｉ?＂＊？＂？?＾??＂?■???－?－?？?＇?＊－?－?－??ＥＳ２Ｈ２５Ｋ?〇■??ＭｌＪｔ．ＨＬＳＵｈｏｎＳ?？??ＥＳＳＥ?Ｑ??＞??Ｉｔｉ吴窗格??图２４?Ｅｃｄａｒ?２．２主界面介绍??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｅｃｄａｒ?２．２?ｍａｉｎ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??Ｅｃｄａｒ主要包括了编辑器、项目窗格、查询窗格、错误窗格、模拟器、和测试??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国智能高铁自动驾驶技术应用进展[J]. 李红侠. 铁道标准设计. 2019(06)
[2]面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究[J]. 徐效宁,徐宁,易海旺. 铁道标准设计. 2017(04)
[3]CTCS2+ATO列控系统在珠三角城际轨道交通中的应用[J]. 张小星. 铁道通信信号. 2015(12)
[4]基于模型的CTCS-3级列控系统测试案例自动生成方法[J]. 吕继东,朱晓琳,李开成,唐涛,王海峰. 西南交通大学学报. 2015(05)
[5]中国高速铁路列控系统的形式化分析与验证[J]. 郭丹青,吕继东,王淑灵,唐涛,詹乃军,周达天,邹亮. 中国科学:信息科学. 2015(03)
[6]一种全覆盖的列控车载系统测试用例自动生成算法研究[J]. 袁磊,吕继东,刘雨,李辰岭,赵伟慧. 铁道学报. 2014(08)
[7]变异测试:原理、优化和应用[J]. 陈翔,顾庆. 计算机科学与探索. 2012(12)
[8]CTCS-3级列控系统测试案例生成方法的研究[J]. 季学胜,李开成,张勇,刘大为. 铁道通信信号. 2009(10)
[9]一种新的变异测试数据自动生成方法[J]. 单锦辉,高友峰,刘明浩,刘江红,张路,孙家骕. 计算机学报. 2008(06)
[10]软件测试中的弱变异方法与关系测试数据[J]. 姜凡,郑人杰. 计算机学报. 1990(08)
博士论文
[1]基于集合进化与占优关系的变异测试用例生成[D]. 张功杰.中国矿业大学 2017
硕士论文
[1]基于TAIO变异分析的新型列控系统安全功能测试评价研究[D]. 魏柏全.北京交通大学 2018
[2]基于模型的变异测试工具的设计与实现[D]. 薛佳.北京邮电大学 2018
[3]基于时间自动机的CTCS-3级列控系统变异测试方法研究[D]. 李腾.北京交通大学 2016
[4]基于时间自动机模型的测试用例生成方法研究[D]. 范素娟.郑州大学 2010
本文编号：3395966
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?—个ａ）非输入启用的ＴＩＯＡ和其ｂ）天使完成??
定义２．４?（活变异体）若不存在一个测试案例ｔ?（ｔ?ｅ?ｒ?）作为Ｓ和Ｍ执行测试??的输入时，使得Ｓ和Ｍ输出不同的行为，或称为执行结果不一致，则称Ｍ相对于??测试案例集Ｔ是活变异体。??存在无法被杀死的活变异体的原因（１）测试案例集不够充分，修改和设计新??的测试案例集可杀死这些变异体；（２）属于等价变异体。??定义２．５?（等价变异体）变异体Ｍ与原始程序或模型Ｓ在语法上虽有差异，??但是在语义上相一致／等价，则Ｍ为Ｓ的等价变异体。??由于等价变异体无法被任何测试案例在执行过程中检测并杀死掉，因此需要??排除掉等价变异体。??变异分析流程［６ｅ］如图２－２所示，首先给定被测原始程序／模型和测试案例集，??根据系统需求和被测原始程序／模型特征设计一套变异算子；之后在被测原始程序／??模型上执行变异算子以生成大量相对应的变异体；再从变异体中检测出等价变异??体并丢弃，在剩余的非等价变异体上执行测试案例集中的测试案例，若有未被检??测出的变异体，可以对测试案例集进行补充与新测试案例的设计；最后使用变异??分数对变异测试结果进行评估。??
２．３．２?Ｅｃｄａｒ功能概述??Ｅｃｄａｒ前端目前的最新版本为２．２，本文之后的工作将以Ｅｃｄａｒ?２．２?（后文统称??Ｅｃｄａｒ）为主要工具进行建模、验证与测试工作，其主界面如图２－４所示。??Ｅｃｄａｒ?２２?—?□?Ｘ??亡—?编辑器?ｊｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍ?—??？：??Ｓｙａ抑?ｙｅｃｌｗｒｔｉｏｎｔ?’??＠?ＡＴＯ?：?ＱＢ?查１?旬窗格??ｗｒｃｎｃＴｓｎｓｉｂ?ｎ＃ＨＴ￡？ａｔ）??项目窗格?－?？＊？＇？?－??ｅｉ？．；Ｓ．５ｒｔＪ＜ｕ＜ｓ！Ｓ??１＾＂？?备?－…＞??６＊３ｌｗｒｉ？ｉｃｊ?ｉ?＂＊？＂？?＾??＂?■???－?－?？?＇?＊－?－?－??ＥＳ２Ｈ２５Ｋ?〇■??ＭｌＪｔ．ＨＬＳＵｈｏｎＳ?？??ＥＳＳＥ?Ｑ??＞??Ｉｔｉ吴窗格??图２４?Ｅｃｄａｒ?２．２主界面介绍??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｅｃｄａｒ?２．２?ｍａｉｎ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??Ｅｃｄａｒ主要包括了编辑器、项目窗格、查询窗格、错误窗格、模拟器、和测试??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国智能高铁自动驾驶技术应用进展[J]. 李红侠. 铁道标准设计. 2019(06)
[2]面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究[J]. 徐效宁,徐宁,易海旺. 铁道标准设计. 2017(04)
[3]CTCS2+ATO列控系统在珠三角城际轨道交通中的应用[J]. 张小星. 铁道通信信号. 2015(12)
[4]基于模型的CTCS-3级列控系统测试案例自动生成方法[J]. 吕继东,朱晓琳,李开成,唐涛,王海峰. 西南交通大学学报. 2015(05)
[5]中国高速铁路列控系统的形式化分析与验证[J]. 郭丹青,吕继东,王淑灵,唐涛,詹乃军,周达天,邹亮. 中国科学:信息科学. 2015(03)
[6]一种全覆盖的列控车载系统测试用例自动生成算法研究[J]. 袁磊,吕继东,刘雨,李辰岭,赵伟慧. 铁道学报. 2014(08)
[7]变异测试:原理、优化和应用[J]. 陈翔,顾庆. 计算机科学与探索. 2012(12)
[8]CTCS-3级列控系统测试案例生成方法的研究[J]. 季学胜,李开成,张勇,刘大为. 铁道通信信号. 2009(10)
[9]一种新的变异测试数据自动生成方法[J]. 单锦辉,高友峰,刘明浩,刘江红,张路,孙家骕. 计算机学报. 2008(06)
[10]软件测试中的弱变异方法与关系测试数据[J]. 姜凡,郑人杰. 计算机学报. 1990(08)
博士论文
[1]基于集合进化与占优关系的变异测试用例生成[D]. 张功杰.中国矿业大学 2017
硕士论文
[1]基于TAIO变异分析的新型列控系统安全功能测试评价研究[D]. 魏柏全.北京交通大学 2018
[2]基于模型的变异测试工具的设计与实现[D]. 薛佳.北京邮电大学 2018
[3]基于时间自动机的CTCS-3级列控系统变异测试方法研究[D]. 李腾.北京交通大学 2016
[4]基于时间自动机模型的测试用例生成方法研究[D]. 范素娟.郑州大学 2010
本文编号：3395966
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