基于形式化需求模型的测试用例生成方法研究

作     者：汪文轩 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡军

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 081202[工学-计算机软件与理论] 

主      题：航空电子软件 基于需求的测试 形式化方法 测试用例生成 

摘      要：航空电子系统软件是一类典型的安全关键性软件,为了保证这类软件系统的安全性,行业内对其开发过程和验证流程做出了非常严格的规定,其中需求的验证和开发是其中最为关键的环节,本文的工作就是在现有工作的基础上,针对D0-178C中的要求,为航电软件开发过程中基于需求的测试这一环节提供自动化生成测试用例的支持。从需求模型中获得合适的测试用例集合的关键问题就是从需求模型定义的输入空间中选择一组具有代表性的测试点集合,这个测试点集合必须满足两个要求,即测试点必须对需求模型的需求元素做到良好的覆盖保证测试充分性,在保证这一点的同时应尽量减少测试点的数量以降低测试成本,提高测试可行性。本文工作的核心就是从需求模型平展化、测试路径精简、测试点选择三个阶段逐步来实现这一目标。本文的具体内容如下:(1)本文介绍了航空电子以需求为中心的开发流程,阐述了航空电子系统开发过程中各种以需求为基准的验证活动。解释了用形式化需求模型来对航电系统需求进行建模分析的必要性,以及基于需求模型自动生成测试用例的重要性,并给出了本文工作的基础VRM需求模型的详细定义和建模实例。(2)本文详细阐述了在VRM需求模型的基础上生成测试用例的方法,首先通过对需求模型语义进行解析,给出了对VRM需求模型中各类表格元素的语义解析及平展化的方法。在得到平展化后的测试路径后,提出了一种控制树的数据结构对测试路径进行管理和规约,并根据VRM需求模型的特点,针对Do-178C对于测试覆盖率的要求,提出了三种VRM需求模型测试覆盖率的定义,并此定义的基础上,研究了根据不同的测试覆盖率准则对测试路径进行简化的方法。最后,从工程实践的基础上,提出了针对典型实现错误测试的测试路径内测试点选择方法。(3)介绍了基于本文给出的测试用例自动生成方法为核心而开发出来的一套集成了需求管理及测试用例双向管理、测试用例生成、测试用例辅助设计等功能的工具软件。详细介绍了此工具的功能特性,操作流程,和设计思想。(4)本文以一个较大型的航电软件系统飞行指引系统的模式控制部分展开了实例研究。详细介绍了此系统的实际应用背景,以及相关的需求细节及需求建模。在此系统的需求模型的基础上,展示了通过本文中提出的测试用例生成方法对该需求模型进行用例生成的过程和生成的结果。