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基于模型演化的列控车载设备组合测试案例重构方法

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铁道标准设计 2024年第6期68卷 214-220页

作者：刘晗熠张亚东饶畅郭进西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 四川省列车运行控制技术工程研究中心成都611756 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

车载设备作为列控系统的关键设备之一,其测试需求在不断迭代。测试案例重构通过更新原有组合测试集覆盖变更的测试需求,实现对测试案例的高效重用,对生成演化后的测试集具有重要意义。根据车载设备输入模型的变化情况,提出一种基于模型... 详细信息

车载设备作为列控系统的关键设备之一,其测试需求在不断迭代。测试案例重构通过更新原有组合测试集覆盖变更的测试需求,实现对测试案例的高效重用,对生成演化后的测试集具有重要意义。根据车载设备输入模型的变化情况,提出一种基于模型演化的测试集重构方法。首先,通过比较演化前后组合模型的差异性,辨识出失效和新增的测试需求,并结合测试参数、参数取值、约束可能出现的演化情况分析两类测试需求的具体构成;其次,基于演化后的组合模型,依次采取修改、扩充、新增3个步骤重构原有测试集,修改不满足变更测试需求的原有案例,扩充新增参数取值,新增案例覆盖剩余测试需求;之后,根据约束间的相容性,将互不干扰的多条约束置于1条测试案例集中处理以精简测试集;最终,得到完备覆盖所有演化后测试需求的组合测试集。以车载设备模式转换等3种场景为例,对本方法进行了验证,研究结果表明:相较于现有方法,本方法能更充分地重用原有案例,测试集总体重合度提高了7.82%,后续人工修改测试案例文档的工作量相应减少,时间成本可降低18.26%。

关键词：列控系统车载设备组合测试测试案例重构模型演化

基于禁忌搜索的列车运行控制系统测试用例生成方法研究

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铁道学报 2024年第5期46卷 66-75页

作者：邢毅赵一莉张雁鹏左兴中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

当采用故障注入方法对高速铁路列车运行控制系统功能进行组合测试时,系统容易受到输入参数之间约束关系的影响,产生无效测试用例。为了应对多个故障间的耦合作用,以临时限速场景为例,提出一种基于禁忌搜索算法的测试用例生成方法。首先... 详细信息

当采用故障注入方法对高速铁路列车运行控制系统功能进行组合测试时,系统容易受到输入参数之间约束关系的影响,产生无效测试用例。为了应对多个故障间的耦合作用,以临时限速场景为例,提出一种基于禁忌搜索算法的测试用例生成方法。首先,提取临时限速场景的设备故障特征作为故障注入输入参数,分析设备间的约束关系,建立约束满足模型;然后,依据信号设备的特点,改进禁忌搜索算法的初始解生成方式和邻域搜索过程,生成满足约束关系的测试用例;最后,依托京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台,结合现场线路数据和实际设备信息,验证所提算法的有效性。实验结果表明:临时限速场景中加入约束后的测试用例个数比加入约束前在覆盖维度为2、3、4时分别减少了7.7%、7.0%、4.5%;所提算法生成的测试用例个数比IPOG、IPOG-F、mAETG、TS算法分别降低了32%、30.1%、24.5%、3.7%,且组合覆盖率比随机测试和自适应随机测试提高了9.5%和3.7%。该研究成果可为列车运行控制系统优化及安全性验证提供一定的参考。

关键词：中国列车运行控制系统禁忌搜索测试用例临时限速组合测试

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组合测试中定位错误交互的自适应算法

组合测试中定位错误交互的自适应算法

作者：杨倩倩杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着软件功能越来越复杂,运行环境要求不断变化,影响软件和硬件的因素也越来越多。为了保证其质量,更有效地发现潜在的故障,软件测试应运而生。组合测试是一种利用组合方法检测多因素软硬件系统故障的有效测试技术。通过执行测试,即为... 详细信息

随着软件功能越来越复杂,运行环境要求不断变化,影响软件和硬件的因素也越来越多。为了保证其质量,更有效地发现潜在的故障,软件测试应运而生。组合测试是一种利用组合方法检测多因素软硬件系统故障的有效测试技术。通过执行测试,即为所有因素分配可能的值,验证系统功能是否如预期正常运行,可以检测到潜在的故障。系统的故障往往由多个因素的组合交互所导致,这种多个因素的组合称为错误交互。国内外关于组合测试定位错误交互的研究主要包括两个方向,非自适应方法和自适应方法。但是对于两大类错误交互,现有经典算法会给出错误的输出,导致一部分错误交互无法被发现。另一方面,在实际的软硬件系统中,由于系统特性的限制,使得某些测试用例无法实现,从而导致传统的组合测试自适应方法无法直接使用。本文针对上述问题展开研究,主要工作如下:(1)针对组合测试现有算法中无法正确定位的两大类错误交互,首先,针对第一类错误交互基于现有经典算法提出了两个改进算法,该算法充分综合已有的测试结果中的信息,在图模型上通过分支定界法以及交互定位问题的组合数学性质,仅通过增加少数测试用例,就可以完全定位到所有错误交互。其次,针对第二类错误交互,提出了测试用例的测试等价性的概念,并由此得到包含真正错误交互的所有候选错误交互的解集。最后,将上述两类算法结合,解决了已有经典算法中无法正确定位的两类错误交互问题。理论分析和实验都表明,当系统中存在两个及以下错误交互时,通过上述改进可以定位全部类型的错误交互,准确率达到100%。超过两个错误交互时,定位准确率与传统算法相比也有大幅提升。(2)针对在实际系统的应用场景下传统组合测试中会产生无法实现或无效的测试用例的问题,基于约束交互测试的概念,提出了一个通用的测试生成方法并给出了相应的错误交互定位算法。首先,该算法通过提出安全交互的概念避免了无效测试用例的出现。其次,在安全交互的基础上,生成约束矩阵作为算法的初始测试套件,该测试套件用于指导错误交互定位算法的进行。最后,与传统算法具有同等功能的交互定位算法解决了无效测试用例的问题。实验表明,对于存在特定限制的系统,该算法不但具有通用性,而且对于错误交互的定位效果仍能达到较高准确度。

关键词：组合测试约束交互测试覆盖矩阵自适应测试错误交互测试等价性

基于赋权Apriori算法的新型列车运行控制系统故障定位方法

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：张雁鹏左兴兰州交通大学自动化与电气工程学院

新型列车运行控制系统作为保障我国西部高原铁路运营安全的核心技术装备，具有通信网络复杂、故障模式多、参数输入域广、参数维度高等特点。针对西部高原铁路新型列车运行控制系统多输入参数组合测试问题，选取临时限速场景，提出一种... 详细信息

新型列车运行控制系统作为保障我国西部高原铁路运营安全的核心技术装备，具有通信网络复杂、故障模式多、参数输入域广、参数维度高等特点。针对西部高原铁路新型列车运行控制系统多输入参数组合测试问题，选取临时限速场景，提出一种赋权关联规则的故障定位方法。首先，分析新型列车运行控制系统结构及临时限速功能的实现过程，按照层次化理论建立临时限速场景参数输入表，生成测试用例。然后，根据测试用例执行结果，以欧氏距离模型分别计算输入参数组合之间和测试用例之间的相似度，并为各个输入参数组合分配故障致因权重。接着，在输入参数组合与执行结果之间挖掘带权重的定向关联规则，得到不同维度下达到关联规则阈值的故障诱因可疑度，可疑度最高的n-way组合即为故障定位结果。最后，依托京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台，验证所提方法的有效性。实验结果表明：临时限速场景下，故障组合与非故障组合之间的可疑度差值大于0.2，非故障组合之间的可疑度差值小于0.06，故障组合与非故障组合之间的可疑度差异明显；所提方法与FIC-BS、IterAIFL和Delta-debugging方法相比较，查全率、查准率和综合性评价指标的均值分别达到85%、70%和83%，均高于对比的方法，具有更好的故障定位效果。该方法可为新型列车运行控制系统功能测试提供一定参考。

关键词：中国列车控制系统故障定位临时限速组合测试关联规则

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组合测试故障定位的关系树模型

计算机学报 2014年第12期37卷 2505-2518页

作者：钮鑫涛聂长海 CHAN Alvin 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210023 香港理工大学电子计算学系

组合测试是一种重要的软件测试方法,该方法通常采用覆盖表作为测试用例集,适用于检测系统中由特定配置组合引发的故障.覆盖表中的一条引发系统故障的测试用例含有多个配置组合,如何确定其中哪个或哪几个配置组合引发系统故障有助于系统... 详细信息

组合测试是一种重要的软件测试方法,该方法通常采用覆盖表作为测试用例集,适用于检测系统中由特定配置组合引发的故障.覆盖表中的一条引发系统故障的测试用例含有多个配置组合,如何确定其中哪个或哪几个配置组合引发系统故障有助于系统开发人员检测出故障原因并做出改进.目前已有一些研究尝试解决上述问题,然而这些方法都没有对待定元组关系进行深入的研究与分析,因此定位过程代价很大并且定位结果也并不完整.文中构建了一个待定元组关系树(Tuple Relationship Tree,TRT)来描述所有待定元组的关系,利用TRT可以减少生成附加测试用例的数量,并且由于TRT给出全部待定元组的清晰视图,可以避免漏掉分析可能的待定元组,特别是有重叠部分的故障元组.基于TRT,我们提出了4种选择策略来辅助故障定位.系统的实验表明:其中的路径方法可以以较高的效率得到一个比已有方法更加完整的故障定位结果.

关键词：组合测试故障定位待定元组关系树有重叠部分元组选择策略软件测试

基于精英搜索策略的适应性随机组合测试方法研究

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基于精英搜索策略的适应性随机组合测试方法研究

作者：温林林江西财经大学

学位级别：硕士

软件测试作为软件质量保证的重要手段,在软件产品应用广泛的现代社会处于不可或缺的地位。面对日趋复杂的软件系统,组合测试是一种常用的测试用例生成方法。但是主流的组合测试方法通常通过是贪心或组合数学等思路来实现t-way组合全覆盖... 详细信息

软件测试作为软件质量保证的重要手段,在软件产品应用广泛的现代社会处于不可或缺的地位。面对日趋复杂的软件系统,组合测试是一种常用的测试用例生成方法。但是主流的组合测试方法通常通过是贪心或组合数学等思路来实现t-way组合全覆盖,以充分检测出软件系统中的输入配置相互作用引起的故障,这种方法往往实现较为复杂不利于算法的推广。随机测试方法(Radom Testing,RT)因其简单易实现的特点受到工业界的广泛采用,但同样因其随机性过强所导致的测试效果不佳的不足,受到众人的诟病。作为随机测试的增强版本,适应性随机测试(Adaptive Random Testing,ART)在失效检测能力的出色表现,近年来逐渐受到研究人员的追捧。在面对非数值型的大型复杂软件时,主流的适应性随机测试方法却表现的力有不逮。因此设计一种针对非数值型的大型复杂软件,并且同时具备简易与卓越的测试效果的测试用例生成方法,是测试用例生成的研究领域目前的重要问题。对于大多数的ART方法来说,被测试对象的输入域通常是数值型的,所以在距离计算时通常会采用欧式距离计算方法。面对组合测试中的这类非数值程序,一般会替换为海明距离或其他相似性度量方法。在这一类的适应性随机测试方法中,ARTsum以线性的时间复杂度以及较强的失效检测能力等优点,被工业界的研究人员所重点关注。然而与常见的组合测试方法如AETG、IPO方法相比,ARTsum算法在t-way覆盖能力上仍有所欠缺,导致算法需要更多的测试用例对被测试程序进行t-way测试。针对这种情况,本文提出了一种基于精英搜索策略的适应性随机组合测试方法(ARCTsum)。ARCTsum算法设计了一种特殊的数据结构——多维覆盖矩阵,该矩阵可以记录已测用例集的情况,并指导下一次的测试用例生成。而精英搜索策略的加入使得ARCTsum的候选集具有较高的t-way覆盖水平。基于t-way的距离计算方法,可以有效地筛选出最优秀的候选用例。为了验证算法的有效性与时间效率,本文将ARCTsum与主流的ART以及组合测试算法进行对比实验,最后将实验数据进行收集与分析。通过实验结果可知,ARCTsum算法在测试效果的实验中,在大部分的场景下均不弱于AETG算法,而且ARCTsum在时间代价上要显著优于AETG算法。不仅如此,ARCTsum在失效检测能力以及t-way覆盖能力均要显著优于主流的ART算法。并且ARCTsum以线性的时间复杂度的优势,仅次于RT与ARTsum方法。总而言之,ARCTsum算法通过三种有效的优化策略,在保证算法卓越的性能的同时,极大提升了算法的测试效果。该研究方法能够对随机测试以及组合测试的学术研究和工业应用提供一定的参考。

关键词：软件测试组合测试适应性随机测试覆盖矩阵精英搜索

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组合测试用例集的动态生成算法

电子科技大学学报 2011年第4期40卷 612-615,619页

作者：崔应霞李龙澍姚晟安徽大学计算机科学与技术学院合肥230039

在逐因素扩展算法的基础上,提出了一种有效的组合测试用例生成算法IPO_T。该算法根据已被扩展的测试用例覆盖t(t≥2)参数值组合的情况确定水平扩展方法,并依据新的被覆盖的t参数值组合修改已被扩展的部分测试用例,从而达到对测试用例集... 详细信息

在逐因素扩展算法的基础上,提出了一种有效的组合测试用例生成算法IPO_T。该算法根据已被扩展的测试用例覆盖t(t≥2)参数值组合的情况确定水平扩展方法,并依据新的被覆盖的t参数值组合修改已被扩展的部分测试用例,从而达到对测试用例集的优化。设计实现了基于该方法的测试用例生成工具。通过和部分现有的支持t维组合测试工具比较,IPO_T在合理的时间内产生的测试用例集较小。

关键词：组合测试动态生成水平扩展测试用例生成

组合测试数据生成的交叉熵与粒子群算法及比较

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计算机学报 2010年第10期33卷 1896-1908页

作者：查日军张德平聂长海徐宝文东南大学计算机科学与工程学院南京210096 南京大学软件新技术国家重点实验室南京210093 南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016 南京大学计算机科学与技术系南京210093

测试数据生成是组合测试的一个关键问题.文中提出以数理统计为基础的交叉熵方法和以仿生学为基础的粒子群优化算法来生成两两组合测试数据,交叉熵方法采用最优选择概率产生测试数据,而粒子群算法则在可行解空间中搜索具有最优适应值的... 详细信息

测试数据生成是组合测试的一个关键问题.文中提出以数理统计为基础的交叉熵方法和以仿生学为基础的粒子群优化算法来生成两两组合测试数据,交叉熵方法采用最优选择概率产生测试数据,而粒子群算法则在可行解空间中搜索具有最优适应值的测试数据.文章给出了交叉熵方法最优选择概率的理论推导,并对两种算法所生成的测试数据集进行约简.将两种算法和现有的贪心方法、代数方法及其它启发式搜索方法进行比较,实验表明交叉熵方法和粒子群算法具有一定的优势和特点.

关键词：软件测试组合测试交叉熵粒子群优化

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组合测试:原理与方法

软件学报 2009年第6期20卷 1393-1405页

作者：严俊张健中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室

组合测试能够在保证错误检出率的前提下采用较少的测试用例测试系统.但是,组合测试用例集的构造问题的复杂度是NP完全的.组合测试方法的有效性和复杂性吸引了组合数学领域和软件工程领域的学者们对其进行深入的研究.总结了近年来在组合... 详细信息

组合测试能够在保证错误检出率的前提下采用较少的测试用例测试系统.但是,组合测试用例集的构造问题的复杂度是NP完全的.组合测试方法的有效性和复杂性吸引了组合数学领域和软件工程领域的学者们对其进行深入的研究.总结了近年来在组合测试方面的研究进展,主要内容包括:组合测试准则的研究、组合测试生成问题与其他NP完全问题的联系、组合测试用例的数学构造方法、采用计算机搜索的组合测试生成方法以及基于组合测试的错误定位技术.

关键词：组合测试覆盖数组测试用例生成