基于模型检测技术的变异测试用例生成方法

为了进行基于模型的软件测试变异分析,文中提出了一种基于模型检测的变异测试用例生成方法。基于模型检测工具UPPAAL的形式化分析与测试框架,首先用符合规范的时间自动机模型描述被测系统;然后基于时间自动机模型的基本结构和语法,对系统模型进行一组变异操作,并模拟实现时可能出现的一些错误;对变异后的模型分别使用UPPAAL Yggdrasil工具,生成一组能覆盖变异区域的测试用例;在系统变异模型上执行生成的测试用例,根据测试执行结果(是否能“杀死”变异体)筛选出一组有效的测试用例。通过实例验证,所提方案生成的测试用例是有效的,且测试用例集变异分数优于现有的基于状态机复制的变异测试用例自动生成方法和基于模型中变换覆盖的变异测试用例生成方法。     

基于通信协议的接口测试用例自动生成框架

为了实现对软件配置项和软件系统的接口测试的测试用例自动生成,建立了基于通信协议的接口测试用例自动生成框架,对该生成框架的输入模型和算法集合进行研究。提出了基于通信协议的接口测试用例生成框架的输入模型,并在输入模型中建立数据帧之间的一级关联矩阵和数据帧内字段间的二级关联矩阵。以输入模型为基础,说明发送端和接收端的接口测试用例自动生成算法。结合实际项目中的通信协议,介绍了如何将通信协议信息转换至输入模型,如何通过算法集合自动生成测试用例集。实验结果表明：基于通信协议的接口测试用例自动生成框架生成的接口测试用例可以替代人工生成的接口测试用例,极大地提高了软件接口测试工作的效率。     

基于时间自动机模型的无线传感器网络数据收集协议测试用例生成

从协议测试的角度出发研究了基于时间自动机模型的无线传感器网络数据收集协议测试用例生成方法,提出利用UPPAAL工具对数据收集协议建立时间自动机模型,进而利用UPPAAL CoVer工具生成满足特定覆盖标准的测试路径集合的方法。为了便于生成实际测试用例,开发了辅助自动测试用例生成工具ATCGT。通过一个工业界的无线抄表数据收集协议的建模与测试用例生成实例,阐明了该方法的有效性。     

基于DSP的无人机飞控系统软件模块化设计

针对某无人机飞行控制系统,设计了基于DSP的机载飞控软件;提出了一种模块化的设计思想,阐明了模块化的设计思路,给出了飞控软件的各部分组成及其实现的功能,最后在此设计基础上给出实例与仿真;结果表明,飞控软件的模块化设计条理清楚,可以全面地对飞控系统进行统筹,改善开发环境,缩短开发周期,对加快无人机研制进度有重要的意义.     

模型驱动的测试用例自动生成框架

提出一个基于模型驱动架构(MDA)的测试用例生成框架,其中,平台无关的系统模型通过水平转换成平台无关的测试模型,平台无关的测试模型通过竖直转换生成相应的测试用例。利用MDA转换工具ATL和MOFScript制定相应的转换规则作用于元模型,使测试者只须提供源模型和测试数据即可生成相应的测试用例。     

基于时间自动机模型的测试用例生成方法优化

为了减少测试产生、执行,存储以及维护测试用例的代价,提出了一种基于时间自动机模型的测试用例生成方法的优化技术.针对实时系统中不同的时间尺度,为了加快基于模型的测试用例生成的速度,通过对原时间自动机模型的结构进行改进,对这类实时系统进行测试产生优化.实验结果表明,优化后产生的测试用例集的大小及所用时间相对于优化之前有较大程度的约减,为进一步减少测试执行的时间,提高测试效率,加快软件开发进程提供了可行的解决途径.     

基于接口自动机的列车通信设备测试用例生成

列车通信设备是一种嵌入式系统。有效地测试这类设备是列车运行系统质量保证的重要手段。嵌入式系统测试的重要任务之一是有效地生成测试用例。文中提出基于接口自动机(Interface Automata)技术自动生成列车通信设备的测试用例。现有的接口自动机技术只支持同步消息的发送与接收,而列车通信设备还需要处理异步消息的发送与接收。为此,文中对接口自动机理论进行了扩展,以便支持列车通信设备异步消息通信的需求。依据列车通信网络的规范,文中使用扩展了的接口自动机对列车通信模块及通信模块的组合作了形式化建模,依据测试覆盖准则,自动生成测试序列,并利用模型驱动技术自动生成测试脚本。文中比较了手工生成测试用例方法及所提出的自动生成测试用例技术,展示后者从测试覆盖、时间节约方面的有效性。     

基于模型的无人机平台管理系统自动测试研究

为实现某无人机平台管理系统的功能逻辑测试,开发了一套通用化的测试设备和测试用例编辑工具;通过总结被控系统的静态及动态特征,用编辑工具生成的测试用例模拟了各系统,建立了系统模型;测试过程中,测试设备的激励信号按条件或时序自动发送,测试用例与平台管理系统完全自主交互,实现了平台管理系统功能逻辑的自动测试;该自动测试方法可以将现有的多个测试用例组合,方便地编辑复杂自动测试用例;通过复杂的测试用例实现了多通道并行自动测试、多被控系统的全任务流程自动测试;该自动测试方法减轻了测试人员负担,使得测试效率提高了4倍,节省了约80%的测试时间。     

基于ARM的某型无人机飞控计算机设计

作为无人机飞控系统的核心,飞控计算机通常采用基于嵌入式系统的实现方案;ARM嵌入式处理器及Linux嵌入式操作系统以其一系列优点在飞控计算机中具有广泛的应用前景;研究了基于ARM-Linux的某型无人机飞控计算机的实现方法,给出了系统总体设计方案,着重介绍了硬件电路的设计过程,列出了软件调试流程图,分析了调试结果;实践证明,该实现方法结构简单,功能强大,能够满足系统控制的要求,具有较好的实用性。     

基于时间自动机的测试用例自动生成及执行方法

为了实现对时间自动机模型的测试,采用符号状态拆分算法对时间自动机的状态空间进行等价划分,以得到最简稳定符号状态转移图,并将其中的抽象时间延迟转移替换为时间延迟变量;针对系统中每个时间自动机建立各自的符号状态转移图,再采用基于符号迁移系统的测试方法分别生成相应的转移动作序列;最后通过对这些序列进行组合产生系统的测试用例,为了执行测试用例,利用TTCN-3的多PTC并发执行能力来实施测试.     

无人机飞行控制系统软件测试策略的研究

无人机飞行控制系统是无人机机载设备中最重要的部分之一;对无人机飞行控制系统软件进行严格测试是保证其质量的重要手段;首先介绍软件测试的通用的基本理论和基本方法;然后以某型无人机飞行控制系统软件测试为案例,研究了无人机飞行控制系统软件的特点;提出了一种基于经验反馈的软件测试模型,并分析了该模型的特点;最后提出了一套适用于无人机飞行控制系统软件测试的策略。     

无人机飞行控制系统软件白盒测试用例设计研究

软件测试在软件生存期中占有非常突出的重要地位,也是保证软件质量的重要手段,首先介绍软件测试中白盒测试的方法;然后以某型无人机飞行控制系统软件测试为例,具体研究了无人机飞行控制系统软件白盒测试的测试用例的设计方法,总结了白盒测试的测试用例的设计步骤,比较了几种覆盖准则,指出了修正条件／判定覆盖的优点,提出并讨论了无人机飞行控制系统软件白盒测试的覆盖准则。     

Controller synthesis for dynamic hierarchical real-time plants using timed automata

We use timed I/O automata based timed games to synthesize task-level reconfiguration services for cost-effective fault tolerance in a case study. The case study shows that state-space explosion is a severe problem for timed games. By applying suitable abstractions, we dramatically improve the scalability. However, timed I/O automata do not facilitate algorithmic abstraction generation techniques. The case study motivates the development of timed process automata to improve modeling and analysis for controller synthesis of time-critical plants which can be hierarchical and dynamic. The model offers two essential features for industrial systems: (i) compositional modeling with reusable designs for different contexts, and (ii) state-space reduction technique. Timed process automata model dynamic networks of continuous-time communicating plant processes which can activate other plant processes. We show how to establish safety and reachability properties of timed process automata by reduction to solving timed games. To mitigate the state-space explosion problem, an algorithmic state-space reduction technique using compositional reasoning and aggressive abstractions is also proposed. In this article, we demonstrate the theoretical framework of timed process automata and the effectiveness of the proposed state-space reduction technique by extending the case study.     

某无人机机载软件架构研究

无人机的飞控系统日益复杂,机载软件的开发难度增大,如何开发稳健的飞控系统软件成为一个技术难题;面对这个问题,首先针对某型无人机飞控系统的质量属性要求,研究了软件架构技术和机载软件的特点,给出了机载软件架构的一般步骤,设计了此型无人机的机载软件架构,并描述了此架构的分解结构、分层结构和数据流结构;试验表明,此软件架构能很好的指导机载软件的开发,从根本上提高了机载软件的鲁棒性,保证了飞控系统软件的高可靠性和灵活性,达到了设计目的.     

基于OSG和OSDK的无人机标校系统设计及实现

通过对无人机标校过程中遇到的精度不高、稳定性较差、可操作性较低、易受环境因素干扰、专业标校软件缺失等问题进行分析,设计一套包含硬件及软件在内的无人机标校方案,硬件设计包含对机载应答机的指标设计、需求设计及选型,对无人机的指标设计、需求设计及选型,以及配套硬件设备的选型,设计一套可行性高,功能完整的无人机标校软件,设计部分主要包含三部分功能,分别为基于OSG三维建模的标校无人机飞行轨迹生成软件、基于大疆OSDK开发包开发的飞行轨迹导入并启动飞行任务软件、基于远控模块实现机载应答机参数设置的控制软件,并提出无人机标校中的主要技术指标参数,最终形成一套切实可行的无人机标校系统,增加无人机标校的可行性及可靠性,为无人机标校软件的开发及无人机标校实施打下基础。     

构件组装实时系统行为相容性测试用例产生

虽然构件技术在软件开发过程中得到了越来越广泛的应用,但是实时系统是一类设计、实现和验证工作都相当复杂的系统,其构件化远比普通软件复杂,组装仍有许多困难。分析了常见的组装相容性错误,提出了一种实时系统的构件组装行为相容性测试用例产生方法。首先对时间自动机进行扩展,给出了描述实时构件的模型;然后定义了相容性覆盖标准,并把构件行为相容性测试用例生成转化为可被模型检验支持的可达性分析,同时给出了算法;最后用一个实例展示了该方法的具体使用。     

Automated generation of multiphysics simulation models to support multidisciplinary design optimization

To ensure a consistent design representation for serving multidisciplinary analysis, this research study proposes an intelligent modeling system to automatically generate multiphysics simulation models to support multidisciplinary design optimization processes by using a knowledge based engineering approach. A key element of this system is a multiphysics information model (MIM), which integrates the design and simulation knowledge from multiple engineering domains. The intelligent modeling system defines classes with attributes to represent various aspects of physical entities. Moreover, it uses functions to capture the non-physical information, such as control architecture, simulation test maneuvers and simulation procedures. The challenge of system coupling and the interactions among the disciplines are taken into account during the process of knowledge acquisition. Depending on the domain requirements, the intelligent modeling system extracts the required knowledge from the MIM and uses this first to instantiate submodels and second to construct the multiphysics simulation model by combining all submodels. The objective of this research is to reduce the time and effort for modeling complex systems and to provide a consistent and concurrent design environment to support multidisciplinary design optimization. The development of an unstable and unmanned aerial vehicle, a multirotor UAV, is selected as test case. The intelligent modeling system is demonstrated by modeling thirty-thousand multirotor UAV designs with different topologies and by ensuring the automatic development of a consistent control system dedicated for each individual design. Moreover, the resulting multiphysics simulation model of the multirotor UAV is validated by comparing with the flight data of an actual quadrotor UAV. The results show that the multiphysics simulation model matches test data well and indicate that high fidelity models can be generated with the automatic model generation process.     

高实时性的无人机飞控软件测试系统设计

机载计算机作为无人机系统的控制核心,在设计过程中对其进行性能监测及功能验证是保证其正常工作的基本途径;运行于机载计算机内的飞控软件已成为无人机飞控系统设计中最重要的因素之一,采用Labview和RTX搭配的建模方式,模拟无人机机载计算机的真实硬件环境,在Windows操作系统下构建一套高实时性的测试系统方案,完成对机载计算机飞控软件的实时监测评估和性能测试;经实际测试,该系统能够实现对无人机飞控软件的实时监测和测试,实时性带来的实时误差不超过1％.     

模型驱动的嵌入式系统设计安全性验证方法研究

基于模型的嵌入式系统安全性分析与验证方法是近年来在安全攸关系统工程领域中出现的一个重要研究热点。提出一种基于模型驱动架构的面向SysML/MARTE状态机的系统安全性验证方法,具体包括:构建了具备SysML/MARTE扩展语义的状态机元模型,以及安全性建模与分析语言AltaRica的语义模型GTS的元模型;然后建立了从SysML/MARTE状态机模型分别到时间自动机模型以及AltaRica模型的语义映射模型转换规则,并基于AMMA平台和时间自动机验证工具UPPAAL设计实现了对SysML/MARTE状态机的模型转换与系统安全性形式化验证的框架。最后给出了一个飞机着陆控制系统设计模型的安全性验证实例分析。