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铁路信号安全关键软件的组合测试序列集约简

饶畅,李楠,张亚东,郭进,李耀

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饶畅, 李楠, 张亚东, 郭进, 李耀. 铁路信号安全关键软件的组合测试序列集约简[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2020, 55(3): 596-603. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190157
引用本文: 饶畅, 李楠, 张亚东, 郭进, 李耀. 铁路信号安全关键软件的组合测试序列集约简[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2020, 55(3): 596-603.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20190157
RAO Chang, LI Nan, ZHANG Yadong, GUO Jin, LI Yao. Combinatorial Test Sequence Set Reduction Approach for Railway Signaling Safety-Critical Software[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(3): 596-603. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190157
Citation: RAO Chang, LI Nan, ZHANG Yadong, GUO Jin, LI Yao. Combinatorial Test Sequence Set Reduction Approach for Railway Signaling Safety-Critical Software[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(3): 596-603.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20190157

铁路信号安全关键软件的组合测试序列集约简

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20190157
基金项目:国家自然科学基金青年基金(61703349),中央高校基本科研业务费专项资金(2682017CX101),中国铁路总公司科技研究开发计划课题(N2018G062,K2018G011)
详细信息
    作者简介:

    饶畅(1992—),男,博士研究生,研究方向为组合测试及其在铁路信号系统中的应用,E-mail:changrao@my.swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    张亚东(1983—),男,讲师,博士,研究方向为铁路信号系统可靠性与安全性,E-mail:ydzhang@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号:U283

Combinatorial Test Sequence Set Reduction Approach for Railway Signaling Safety-Critical Software

    • 摘要:针对现有铁路信号系统安全关键软件 t-路组合测试序列生成方法在处理大规模输入时产生冗余测试序列,导致测试执行成本较高的问题,提出了一种基于贪婪-粒子群混合优化算法的 t-路组合测试序列集约简方法,用于降低序列集的执行成本. 首先,以执行成本最低为约简目标,建立针对 t-路组合测试序列集约简的优化模型;然后,在保证测试序列集逻辑覆盖特性的基础上,采用贪婪-粒子群混合优化算法求解模型,计算约简后的测试序列集;最后,以ZPW-2000轨道电路接收器软件作为研究对象,以其生成的2-路组合测试序列集为例开展约简验证. 结果表明,所提方法在保证2-路组合覆盖和逻辑覆盖的前提下,对单个序列集的执行成本约简幅度最高达到98.33%,对序列集总的执行成本约简幅度达到36.10%,验证了所提方法的可行性和有效性.

    • 图 1举例SUT的FSM模型

      Figure 1.FSM model of the example SUT

      图 2测试序列集约简方法框架

      Figure 2.Framework of test sequence set reduction approach

      图 3接收器软件驱动输出FSM模型

      Figure 3.FSM model of the receiver software drive-out function

      图 4序列集总执行成本曲线

      Figure 4.Curve of the total cost of the sequence sets

      表 1举例SUT的2-路组合测试序列集

      Table 1.2-way test sequence sets of the example SUT

      序列集 2-路组合测试序列
      T1 ${\tau _{\rm{1}}}$ = {12,21,31,42},${\tau _{\rm{2}}}$ = {11,21,32,41},
      ${\tau _{\rm{3}}}$ = {12,21,33,41},${\tau _{\rm{4}}}$ ={11,22,31,42}
      ${\tau _{\rm{5}}}$ = {12,22,32,41},${\tau _{\rm{6}}}$ ={11,22,33,42}
      ${\tau _{\rm{7}}}$ = {12,23,31,41},${\tau _{\rm{8}}}$ = {11,23,32,42},
      ${\tau _{\rm{9}}}$ ={12,23,33,42}
      T2 ${\tau _{{\rm{10}}}}$ = {12,21,31,52,61},${\tau _{{\rm{11}}}}$ = {11,21,32,51,61},
      ${\tau _{{\rm{12}}}}$ = {12,21,33,51,61},${\tau _{{\rm{13}}}}$ ={11,22,31,52,61}
      ${\tau _{{\rm{14}}}}$ = {12,22,32,51,61},${\tau _{{\rm{15}}}}$ ={11,22,33,52,61}
      ${\tau _{{\rm{16}}}}$ = {12,23,31,51,61},${\tau _{{\rm{17}}}}$ = {11,23,32,52,61},
      ${\tau _{{\rm{18}}}}$ ={12,23,33,52,61}
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      表 2事件取值个数及其执行成本

      Table 2.Domain size and cost of the input events

      输入事件 执行成本/s 取值/个
      有效信号1 3 9
      有效信号2 3 9
      有效信号3 3 9
      频率无效 1 24
      电压无效 1 20
      2 s 内频率无效 1 24
      2 s 内电压无效 1 20
      频率-电压无效 2 24
      电压-频率无效 2 20
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      表 3测试路径与序列集

      Table 3.Test paths and sequence sets

      测试路径 路径长度 路径对应的序列集 序列/条
      P1 3 T1 480
      P2 6 T2 480
      P3 5 T3 576
      P4 3 T4 180
      P5 1 T5 9
      P6 5 T6 216
      P7 9 T7 607
      P8 3 T8 480
       注:路径长度即对应测试路径包含的事件数.
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      表 4序列集约简结果

      Table 4.Result of test sequence set reduction

      序列集 约简后的序列/条 执行成本/s 成本降幅/%
      约简前 约简后
      T1 240 2 880 1 440 50.00
      T2 400 4 320 3 600 16.67
      T3 242 6 336 2 662 57.98
      T4 180 1 260 1 260 0.00
      T5 1 27 3 88.89
      T6 84 1 512 588 61.11
      T7 592 7 891 7 696 2.47
      T8 8 2 880 48 98.33
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    出版历程
    • 收稿日期:2019-03-25
    • 修回日期:2019-05-14
    • 网络出版日期:2019-05-23
    • 刊出日期:2020-06-01

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