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关键词： 区间占用逻辑检查   软件测试   时间自动机   UPPAAL   测试案例  

摘要： 区间占用逻辑检查是我国铁路信号系统中一个典型的安全关键功能,其通过分析列车在区间运行过程中轨道区段的顺序占用和出清关系,判断轨道区段是否发生分路不良的隐患,从而及时地对隐患点进行防护,防止后续列车冒进,对列车的运行安全有着重要影响。区间占用逻辑检查具有SIL 4级的安全需求,一旦失效,可能造成类似甬温线“7.23”重大事故,造成人员伤亡及重大财产损失等严重后果。因此,对区间占用逻辑检查进行全面、严格的系统测试对铁路系统的安全运营具有重要意义。 区间占用逻辑检查具有高安全性、复杂性和实时性等特点,测试案例的全面性对区间占用逻辑检查功能的安全性保障具有重要意义,基于形式化模型的测试案例编制方法在安全关键系统测试中得到了广泛应用。时间自动机是安全关键系统中广泛使用的形式化建模和分析方法,其基于严谨的数学推理,直观地描述、验证安全关键系统逻辑需求及实时性约束。UPPAAL工具提供可视化的方式对时间自动机进行建模、仿真模拟和自动生成测试案例,为基于时间自动机的测试案例编制在实际工程中的应用提供了基础。 本文选择时间自动机作为形式化建模和测试案例编制工具,对区间占用逻辑检查功能编制测试案例,主要包括下几个方面: (1)分析区间占用逻辑检查的发展过程和区间占用逻辑检查功能的研究现状,研究区间占用逻辑检查系统的开发流程、安全性要求和工作原理;详细阐述了时间自动机的语法和语义; (2)分析区间占用逻辑检查的功能逻辑,将区间占用逻辑检查功能逻辑划分为闭塞分区逻辑状态转移和典型场景2个部分;进一步,将划分为模拟环境、逻辑状态转移和典型场景3个建模需求;详细描述了区间占用逻辑检查各个部分的逻辑; (3)以时间自动机建模和验证工具UPPAAL为基础,分别从模拟环境、逻辑状态转移及典型场景3个方面,建立区间占用逻辑检查功能的时间自动机形式化模型,采用模拟仿真器检验时间自动机模型的正确性; (4)采用Yggdrasil,从Query file、Depth search和Single step 3个方面,分别对逻辑状态转移时间自动机模型和典型场景时间自动机模型编制测试案例,统计测试案例对区间占用逻辑检查测试模型的覆盖程度。

关键词： 软件测试   目标检测   实证研究   蜕变测试   测试用例生成  

摘要： 目标检测是深度学习技术的重要应用方向之一。在自动驾驶、安防监控等安全攸关领域中,目标检测网络一旦由于自身质量原因发生故障,就可能会导致生命财产安全的重大损失。因此,目标检测网络的可靠性成为扩大目标检测技术应用范围的重要前提之一。基于深度学习的目标检测网络在体系结构和工作逻辑上相对于传统软件具有截然不同的特征:一方面,目标检测网络的实现代码相对简单但又高度依赖于底层深度学习框架;另一方面,目标检测网络的识别效果高度依赖于高质量的训练数据。因此,目标检测网络的可靠性保障工作与传统软件的可靠性保障工作也存在较大差异。针对目标检测网络的可靠性保障这一研究目标,本硕士论文首先对目标检测网络实现程序中的故障特征开展实证研究,总结故障模式分析根本原因并给出相应建议;在此基础上,进一步对目标检测网络的测试技术开展研究,提出了面向目标检测网络的蜕变测试技术,基于蜕变关系生成测试数据并对测试结果进行判定。本硕士论文的具体研究工作如下:(1)面向目标检测网络的实现程序开展故障特征的实证研究。针对指定的目标检测任务,收集了104名学生提交的101份目标检测程序,从中总结出四个维度的13种常见的故障模式,通过进一步探索总结出导致目标检测网络故障的6种常见根本原因。研究发现,45.81%的故障出现在代码维度,32.26%的故障是由于执行环境不匹配导致,17.74%的故障是目标检测网络所特有的,4.19%的故障是由于数据出错导致。这提示开发者在实现目标检测网络时,应注意深度学习框架的兼容性以及代码规范性等问题。(2)面向目标检测网络开展蜕变测试技术的研究。针对目标检测网络测试中面临的测试数据构造困难、测试结果难以判定等问题,提出一种面向目标检测网络的蜕变测试技术OBMeta。该技术将图片分离提取出前景和背景两部分,利用三种图形变换方法分别针对前景、背景以及图片整体构建多元化的蜕变关系,进而利用蜕变关系在原始测试数据的基础上扩展生成衍生的测试数据以及与衍生测试数据匹配的测试预期结果。为了进一步提高测试数据的质量,OBMeta还利用图像相似度算法对衍生测试数据进行筛选,剔除与真实图像相似度较低的明显不合理的图像数据。(3)为了验证面向目标检测网络的蜕变测试技术的有效性,在使用MS COCO2017数据集训练得到的6种目标检测网络上开展实验。实验结果表明:相较于现有的蜕变测试技术,OBMeta使用更加多元化的蜕变关系,可以使用更低的时间成本构造出更加多样化的测试数据,这些测试数据与现有的蜕变测试技术生成的测试数据相比具有更高的错误检测能力,能够生成更多数量的对抗样本,同时与真实图像具有更高的相似度。进一步,通过使用对抗样本对目标检测网络进行再训练,可以提高目标检测网络的鲁棒性。

关键词： RSA计时攻击任务   标准化技术   软件测试过程   工作流管理系统   软件可靠性增长模型  

摘要： 由于软件需求的变化和系统复杂性的增加,这给保障软件可信性的相关测试过程提出了新挑战。针对软件测试过程中出现的不规范行为而导致软件质量下降的问题,本文探讨一种标准化技术来规范软件测试过程,并将其应用于RSA计时攻击任务的软件测试中,以此提升软件质量。主要完成以下工作:(1)参照国际标准ISO/IEC/IEEE 29119和国家标准GB/T 38634等软件测试领域的标准文档,本文提出了一种软件测试标准化过程管理方法。依据多层测试过程模型中定义的软件测试通用过程,面向RSA计时攻击任务设计了相关测试过程的业务流程建模与标注(Business Process Modeling Notation,BPMN)模型。同时,注重将软件测试领域的标准体系与实际测试流程相结合,合理地制定了测试工作的约束规范以保障软件测试的标准化执行。(2)将软件测试过程的BPMN模型作为指南,基于工作流技术构建了软件测试标准化过程管理系统。该系统实现了对软件测试过程和可靠性分析过程的规范化管理,便于不同角色的测试人员之间相互协作,有效提升了测试效率和测试质量。(3)在数值实验方面,分别统计了基于不同平台的RSA计时攻击程序和用于管理RSA计时攻击流程的工作流验证系统所产生的故障检测时域数据集。然后,利用具有相应假设条件、参数信息和可靠性预测方法的多种异构软件可靠性增长模型(Software Reliability Growth Models,SRGMs)对软件产品的可靠性进行分析与评测。进而,根据模型评价指标比较多种SRGMs的拟合能力和预测性能,有助于测试人员从模型评价结果中选择更优的SRGM用于可靠性分析。

关键词： 软件测试   测试用例优化   语义模型   蚁群算法   历史执行信息  

摘要： 测试用例作为软件测试的核心,能够科学管理并组织软件测试活动。在当前持续集成的背景下,测试环节对于测试用例提出了更高的要求,领域内研究人员提出了很多有价值的测试用例优化技术。但是这些方法大多笼统地对测试用例进行聚类区分或者顺序调整,没有充分分析测试用例信息和测试场景需求,不能兼顾测试的针对性和有效性。本文在深入学习并分析了现有测试用例优化方法的基础上,结合测试用例标题的文本信息和回归周期生成的历史执行信息,提出了一种新的测试用例选择和排序方法,能够同时实现静态信息挖掘和动态信息搜索,提高了软件测试的效率和质量,主要的研究内容如下:(1)为了能够缩减时间和资源开销,实现准确性高、针对性强的测试用例优化,本文提出了一种基于语义模型的静态测试用例选择方法——SSM。SSM通过语义模型提取每个用例的主题,利用双向最大匹配方法对测试用例标题进行规则分词,为了避免新兴词汇的划分失误,接着采用CRF的统计模型进行二次分词和词性标注,从中提取名词词序列,最后计算用例间基于Jaccard的相似程度,选择出满足测试需求的测试用例。既避免了文本主题聚类方法中人为设置参数带来结果偏差,又极大地提高了测试的有效性和精确性。(2)在此基础上,本文提出了一种基于历史执行信息动态搜索的测试用例排序方法——DSHEI,进一步提高测试效率和缺陷检测能力。DSHEI深入分析历次回归周期的执行信息,提出了一种影响因子HEI,该影响因子能够评价出每一个测试用例在下一轮回归测试中的缺陷检测能力和运行开销;在得到测试用例集中所有用例的影响因子HEI后,实现优化动态搜索策略,将该因子作为蚁群算法的信息素更新规则,从而找到检错能力更强、测试成本更低的测试用例序列。为了验证SSM和DSHEI的有效性,本文对多个真实、丰富的测试用例数据集和企业实际测试的用例数据集进行了实验,分别与具有代表性的测试用例选择和测试用例排序方法进行对比,SSM和DSHEI均能够有效地选择用例并按照优先级进行排序。

关键词： 研发测试过程   过程质量   质量管理   软件测试  

摘要： 随着电动化短距离交通工具出行市场规模的快速增长,消费者对于短交通出行产品质量的需求和期待持续提升。控制器作为电动两轮车的核心部件之一,质量问题不容忽视。LD公司是全球领先的短距离交通工具电控系统供应商,研发中心测试部是LD公司产品从设计到量产前的最后一道把关者,研发测试过程质量显得尤为重要。最直观反映测试过程质量的好坏就是与研发设计相关的客户投诉数量,与研发设计相关的客户投诉,测试部难逃其责。因此,如何提高产品研发测试过程质量,提升质量管理水平,是测试部亟需解决的问题。本文以LD公司为研究对象,以产品研发测试过程质量管理改进作为研究主体。针对LD公司产品研发测试过程质量现状,运用访谈法、调查问卷法、二手数据法、鱼骨图等方法及工具,对其存在的质量管理问题进行了深入研究。首先,本文通过对测试代表、测试组长、开发代表、项目经理进行访谈,对访谈进行汇总分类后,对相关人员进行调查问卷,以及分析历年的客户投诉数据,探寻到当前存在的主要问题为测试需求输入质量差、测试阶段评审通过率低、测试数据可靠性不足、产品缺陷拦截不彻底。其次,采用鱼骨图找出问题存在的根本原因是测试需求缺少评审、测试阶段评审规则不完善、测试数据审核方法不合理、软件测试覆盖率低。再次,针对上述原因,以全面质量管理、零缺陷等理论思想为依据,制定开展测试需求评审、完善测试阶段评审规则、改进测试数据审核方法、提高软件测试覆盖率的改进方案。最后,通过制定实施计划、识别实施难点、制定保障措施来保障产品研发测试过程质量管理改进方案能够有效落地执行并取得预期效果。本文的研究有助于提升LD公司产品研发测试过程质量管理水平,进而有效拦截产品缺陷,保障产品的质量。在改进方案的实施过程中促进了测试部与其他部门间的合作,也提高了开发部门对测试部的信任度。本文在产品研发测试过程质量管理方面的研究,对于嵌入式行业产品研发测试过程质量管理的探索与实践,也有一定的参考价值和借鉴意义。

关键词： 软件测试   自动化测试   GUI模型   遍历测试  

摘要： 在移动端应用蓬勃发展的市场中,各大移动端软件需要抢占用户,提升用户留存率,因此会对软件进行不间断的更新迭代。为把控上线质量、防止频繁发版带来不可预知的问题,需在上线前进行严格测试。除软件功能外,最影响用户体验感和留存率的就是GUI(Graphical User Interface,图形用户界面)及软件稳定性。市面上已有很多自动化测试工具,但应用后并不能完全适配当下各公司的主流页面自动化测试。因此,如何设计和实现一个基于公司的用户范围和页面特点、支持GUI自动测试、能够及时上报稳定性故障的自动化遍历测试工具是亟待解决的问题。 本文介绍了作者在美团实习期间开发的名为Mravel的GUI自动化遍历测试系统。首先,通过分析公司产品特点,分析稳定性问题来源,阐述本系统的背景和实际意义,得出系统需求;其次,介绍了系统结构,根据系统需求和测试流程将系统划分为元素获取、自动生成测试用例、元素遍历、用例管理和异常管理五大模块;再次,对模块进行了详细设计与实现;最后针对需求设计测试用例测试本系统的功能与性能,将本系统与常见的自动化测试工具进行对比,得出本系统的优势。 本系统采用C/S架构,并实现了跨平台测试。根据公司产品页面特点开发了用于高效获取测试元素的SDK(Software Development Kit,软件开发工具包)。在元素获取时,遍历测试调用方为客户端,SDK为服务端,接收HTTP请求,完成终端元素的采集筛选并返回。为探索GUI模型并生成元素遍历路径,本系统采用基于模型的自动测试生成技术,提出了基于GUI事件序列的遍历算法MESG-Tree,该算法将UCT(Upper Confidence Bounds for Trees)思想应用于路径选择,并针对测试任务对其做了改进,能够利用全局信息,权衡探索和利用选择高价值和高覆盖率的遍历路径。采用基于控件路径的方法保存生成的遍历路径作为测试用例,保存的测试用例可在不同设备上自适应回放。进行元素遍历时,遍历测试调用方为客户端,移动端设备为服务端,接收HTTP请求,使用WDA(Web Driver Agent)或ADB(Android Debug Bridge)等工具完成对i OS或Android设备的远程控制。遍历测试过程中:采用感知哈希算法对比元素操作前后的界面截图,判定GUI功能正确性;保存用例的执行情况和执行数据,供相关人员进行用例管理;监控运行日志并抓取系统崩溃和内存泄漏等异常问题,将发现的异常进行反馈和统计。 目前本系统已成功接入上游系统,与各业务方成功建立连接并进行实际运用。相较以往的测试方法,本系统的遍历效率提升了47.5%,元素覆盖率提升了27%,错误发现率提升了50%,有效提高了人均工作效率,降低了回归测试人力成本。

关键词： 国企   软件   软件测试   制度  

摘要： 软件企业之间的竞争就是产品的竞争,而产品质量很大程度取决于软件测试的质量,当前国企软件公司测试管理发展比较落后,导致其产品质量受到严重影响。国企软件公司与成熟IT企业相比各方面的资源都处于匮乏状态。因此,如何利用国有企业软件公司的优势和特点,不断优化公司的测试管理体系,探索符合国有公司特点的软件测试管理方法,是许多国有企业软件公司面临的一个重要问题。本文首先介绍了 CMMI软件能力成熟度模型和TMMI测试成熟度模型,之后以A公司为例对国企软件公司的测试管理问题进行了研究。通过问卷调查、管理者访谈等方法,结合CMMI成熟度模型和TMMI成熟度模型,对国企软件测试管理问题进行研究,发现目前国企软件公司在软件测试管理方面存在缺乏潜在需求频繁变更应对能力、软件测试支持力度不足、部门员工间沟通不顺、上线产品存在差异性等问题,并通过对这些问题的深入分析,分析发现存在问题的主要原因为公司对软件测试重视程度低、测试规范机制不完善、部门团队间存在沟通壁垒、测试的自主性与国企传统管理模式存在冲突等。接着本文依据ISO/IEC 25010即2011的软件质量模型,建立了包含8个一级指标以及24个二级指标的软件测试质量管理质量评价体系,发现评分最低的前五项分别为达到可用资源低成本、可模块化运维程度、安装环境适配程度、达到信息安全要求以及系统升级简便这几个子特性,本文以此为基础制定了加大软件测试资源投入、加强需求频繁变更应对能力、建立测试全流程文档制度、建立测试问题反馈机制、建立软件测试质量监督制度等具体改进措施。最后,本文从制度、人才、资源三个方面提出了提高公司对软件测试的认知、构建适用于国企软件公司的测试运行制度、保持国企软件测试团队能动性等保障措施。本次研究的国企软件测试管理改进方案,对于A公司具有重要意义,也为相关国企软件公司的软件测试管理提供了经验借鉴和决策参考。

关键词： 直升机旋翼噪声信号   深度学习   迁移学习   软件开发   软件测试  

摘要： 论文阐述了基于直升机气动旋翼噪声信号的检测和分类算法及软件系统设计与实现。目前直升机的检测识别主要依赖于红外、雷达、视频等检测手段,而音频信号作为一种探测手段,具有全天候、全时段监测的优势,能够作为上述方法的补充手段。目前国内的直升机声目标的检测识别软件系统很少,论文依托于中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室技术研究项目,设计了相关的算法与软件系统,主要工作如下:首先,提出了一种直升机声目标的检测与识别一体化方法,并基于迁移学习中的模型迁移方法优化了深度神经网络的训练。直升机检测识别时存在连续识别效果差、检测和识别方法分离的问题。我们设计了将检测和识别相结合的神经网络算法,同时对原始音频数据进行了杂音抑制,解决了上述问题。为了解决直升机音频信号存在的数据样本少、获取难度大的问题,我们通过基于源域训练的模型微调,将用于环境声识别的网络模型迁移到直升机声目标识别问题中,显著提升了小样本数据集下的算法识别正确率。然后,依托于合作单位提供的硬件设备、二次开发接口和关键算法模型,设计并开发了直升机声探测数据采集处理软件。通过需求分析确立了功能和性能需求,并基于MVC架构进行了概要设计,最后按照各个模块的界面交互设计和具体功能实现进行了详细设计与开发,并按照标准软件开发流程进行了单元测试、集成测试和系统测试。最终在合作单位组织下开展了实际外场飞行试验,验证了本文提出的算法模型和软件系统能够实际用于真实环境中的直升机目标探测。本文进行了直升机声目标的检测与识别方法研究并设计和实现了直升机声探测数据采集处理系统,能够作为外场直升机目标监测预警的支撑手段,对我国国防建设与安全预警具有一定的实际意义和实用价值。

关键词： 业务流程管理   ADCV方法   Petri网   软件测试工作流   软件可靠性增长模型  

摘要： 针对业务流程管理中的建模问题,本文提出了一种贯穿流程的挖掘、分解、重组与验证四类业务流程核心管理环节的ADCV方法,阐述了该方法的组成结构,设计了相应算法,利用其对软件测试工作流进行管理与监控,并基于Petri网实现了相应的分析工具,同时将该工具应用于软件测试工作流的案例处理。具体完成以下工作:(1)基于ADCV方法,按照流程获取(Acquisition)、流程分解(Decomposition)、流程组合(Combination)以及流程验证(Verification)的方式依次地建立工作流模型。首先,在经典α算法的基础之上扩展了一种基于事件状态的α算法,以从日志数据中挖掘流程模型;其次,提出了一种基于T-不变量的流程分解算法,实现流程模型的自动化分解;然后,使用加权时间Petri网完成流程的组合与重组建模,改进了传统覆盖树算法来构建覆盖树模型,并采用库所差异验证算法对比重组前、后两个模型析的库所变化;最后,利用可达性分析算法对重组模型进行验证分析。(2)按照ADCV方法,对RSA计时攻击任务的软件测试工作流展开实例分析。利用随机Petri网(Stochastic Petri Net,SPN)对软件测试工作流进行建模与分析,并将SPN模型转换为同构马尔可夫链模型,以发现测试过程中存在的瓶颈环节。(3)将基于ADCV方法并采用MVC设计模式和Java Swing技术开发的分析工具应用于软件测试工作流的实例中,实现对测试过程的建模与管理。进而,可以保障相关软件可靠性增长模型(Software Reliability Growth Models,SRGMs)参数估计的准确性,最终提高软件产品的质量。