CN109656820B - 基于cbtc的智能自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CBTC的智能自动化测试系统，包括：软件自动化测试平台与系统自动化测试平台；所述软件自动化测试平台，采用数据分析技术，对需要进行软件自动化测试的外接测试服务器依次进行静态自动化测试、单元自动化测试及文档自动化管理；所述系统自动化测试平台，采用人工智能领域的图像识别技术，通过基于分层压缩的卷积神经网络优化算法对系统测试的人工操作进行图像模拟，从而对需要进行系统自动化测试的各个独立外接测试服务器子系统以及各子系统之间的通信情况进行测试。该智能自动化测试系统可以在保证测试质量的同时，提高软件测试人员的效率，节约了测试成本，有非常高的实际应用意义。

Description

基于CBTC的智能自动化测试系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于CBTC的智能自动化测试系统。

背景技术

随着铁路行业的快速发展，涉及系统安全性的问题已经成为人们首要关注的重点。类似航天航空和铁路行业发生的一些重大事故，大多都与系统的软件缺陷相关。而系统的软件缺陷会随着需求的复杂度呈指数级上升，这也直接提高了测试的复杂度和测试的成本。如何保证系统软件的高安全性和高可靠性的同时，提高测试效率，已成为迫切需要解决的问题。

测试在国外的企业占有非常重要的地位，无论实际应用和理论研究都有广阔的市场前景，其发展规模相对比较成熟。随着近些年国内对测试平台的重要性的认可，越来越多的企业把产品测试与产品质量直接挂钩。

目前对于软件测试与系统测试的方式如下：

对于软件测试，现有的测试流程一般分为测试文档编制、测试人员进行静态测试、测试人员进行单元测试、测试人员进行软件集成测试，然后根据代码的改动进行迭代回归测试，直到此阶段所有发现的缺陷都被解决，此阶段软件测试结束。

对于系统测试，现有的测试流程一般是测试案例文档编制、测试人员根据测试案例，在系统服务器终端操作图形界面，逐项逐条的对测试用例进行验证，如果代码有改动则进行迭代回归测试，直到此阶段发现的缺陷都被解决形成稳定的发布版本，系统测试结束。

但是，现阶段无论是对于软件测试还是系统测试，其中都存在大量的繁琐的重复性工作，且由于测试人员的水平参差不齐，可能存在误操作的问题。而大多数的测试方法和使用的测试工具处理的实际情况相对比较简单，缺少一套能够自动化处理实际项目中遇到各种复杂情况的系统解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CBTC的智能自动化测试系统，可以在保证测试质量的同时，提高软件测试人员的效率，节约了测试成本，有非常高的实际应用意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于CBTC的智能自动化测试系统，包括：软件自动化测试平台与系统自动化测试平台，这两个自动化测试平台均通过其内部的网络管理系统与外接测试服务器连接；

所述软件自动化测试平台，采用数据分析技术，对需要进行软件自动化测试的外接测试服务器依次进行静态自动化测试、单元自动化测试及文档自动化管理；

所述系统自动化测试平台，采用人工智能领域的图像识别技术，通过基于分层压缩的卷积神经网络优化算法对系统测试的人工操作进行图像模拟，从而对需要进行系统自动化测试的各个独立外接测试服务器子系统以及各子系统之间的通信情况进行测试。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，软件测试自动化减少开发与测试人员的沟通时间，可以在保证软件测试质量的前提下降低了软件测试成本，实现针对不同项目需求的软件自动化测试，是一套整体的软件测试解决方案；系统测试自动化使用人工智能图像识别技术对城市轨道交通领域列车系统测试进行自动化模拟，把繁琐复杂的系统测试操作转化为机器的可视化识别信号，并进行自动操作，把测试人员从繁重的冗余图形操作工作中释放出来，从而达到优化测试过程、降低人工错误操作、合理分配测试资源、提高测试质量，加快整体系统测试进度的目的，具有非常高的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于CBTC的智能自动化测试系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的静态自动化测试的流程图；

图3为本发明实施例提供的传统的静态测试流程与自动化静态测试流程的对比图；

图4为本发明实施例提供的单元自动化测试的流程图；

图5为本发明实施例提供的文档自动化管理的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例基于国产化CBTC(通信的列车自动控制)系统的实际项目需求，构建一种基于CBTC的智能自动化测试系统，主要解决两个方面的问题：软件自动化测试和系统自动化测试。

首先软件测试工作，需要针对不同的测试项目，不同的测试需求，不同的进度安排，制定详尽的测试方案与计划，合理化测试人员的任务分配，协调好测试与开发人员的沟通机制等等，这是一项非常复杂且繁琐、耗时耗力的工程。而且在消耗了大量人月的工作量中，往往不能达到质量与效率的平衡。本文对软件测试流程进行系统的梳理，提出高效的软件测试模型和算法，构建出一整套智能软件测试系统，它可以在复杂的情况下给出软件测试人员合理化的智能解决方案，在保证软件测试质量的同时，提高软件测试人员的效率，节约了测试成本，有非常高的实际应用意义。

其次对于系统测试工作，项目正式运营前需要对各子系统进行细致的系统级测试。传统的系统测试方法是，测试人员根据针对测试需求编写的测试案例，逐项逐条的根据测试步骤，点击计算机中的应用程序界面，进行操作。这其中存在大量的类似应用场景，且往往需要重复一些繁琐的界面操作。这不仅耗费了测试人员大量的时间，且存在人对场景界面的误操作情况。因此本文引入人工智能图像识别技术，通过构建分层压缩卷积神经网络模型，自动模拟测试人员对图形界面的操作过程，并进行自动操作，把测试人员从繁重的冗余图形操作工作中释放出来，具有非常高的实用价值。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于CBTC的智能自动化测试系统的示意图，该系统主要包括：包括：软件自动化测试平台与系统自动化测试平台，这两个自动化测试平台均通过其内部的网络管理系统与外接测试服务器连接；

所述软件自动化测试平台，采用数据分析技术，对需要进行软件自动化测试的外接测试服务器依次进行静态自动化测试、单元自动化测试及文档自动化管理；

所述系统自动化测试平台，采用人工智能领域的图像识别技术，通过基于分层压缩的卷积神经网络优化算法对系统测试的人工操作进行图像模拟，从而对需要进行系统自动化测试的各个独立外接测试服务器子系统以及各子系统之间的通信情况进行测试。

还参见图1所述软件自动化测试平台、系统自动化测试平台还各自对应的连接有软件测试调度处理机、系统测试调度处理机；软件测试调度处理机、系统测试调度处理机均根据实际的外接测试服务器的数量对应的动态调整软件自动化测试、系统自动化测试平台当前处理的测试任务计划。

图1中，Eth表示以太网；实线框表示的是智能自动化测试系统的内部服务器设备；虚线框表示的是智能自动化测试系统的外部挂载服务器设备，包括之前提到的软件测试调度处理机、系统测试调度处理机，以及各个待进行自动化测试的外接测试服务器。对于待进行自动化测试的外接测试服务器图1中示例性的给出了车载ATP/ATO软件服务器、联锁IL软件服务器、ZC区域控制软件服务器、ATS系统调度软件服务器；对于这些待进行自动化测试的外接测试服务器，主要进行相应自动化测试时，可以直接配置好相应的服务器，然后挂接到相应的测试平台即可。

下面结合软件自动化测试平台、系统自动化测试平台对整个测试流程做详细的介绍。

对于测试项启动时，预先要把待进行自动化测试的外接测试服务器(外接软件服务器和外接系统服务器)相应的挂载到软件自动化测试平台和系统自动测试化平台中。两个自动化测试平台均通过其内部的网络管理系统与外接测试服务器连接，由网络管理系统对IP、网关和相应的协议主机通信进行管理，使得外接测试服务器和相应的自动化测试平台能够按照规定的要求互相传输相应的数据并执行相应的联动操作。

一、软件自动化测试平台及软件自动化测试流程。

软件自动化测试平台根据软件测试调度处理机当前分配的测试计划，通过网络管理系统开始对外接的测试服务器软件进行自动化测试。

软件自动化测试平台包括：静态自动化测试主机、单元自动化测试主机与文档自动化管理主机。

1、静态自动化测试主机。

所述静态自动化测试主机实现静态自动化测试，如图2所示，静态自动化测试过程如下：

1)静态自动化测试主机接收外接测试服务器发送的需要测试的软件。

实际操作中，可以由开发人员在各自相应的外接软件服务器上通过网络管理系统，自动发送需要测试的软件。

2)静态自动化测试主机对需要测试的软件的静态测试指标进行自动检索分析并生成静态测试缺陷分析报告；所述静态测试指标包含编码规范和质量度量，静态测试缺陷分析报告中列出了当前测试代码中的不符合编码规范和质量度量要求的具体代码，并记录其具体行数；之后，静态自动化测试主机将接收外接测试服务器发送的修改后的代码以及记录相应解决方案的静态缺陷分析报告。

实际操作中，可以由网络管理系统自动将静态测试缺陷分析报告发送给开发人员，开发人员根据静态缺陷分析报告修改其相应代码，并在静态缺陷分析报告中记录具体的解决方案，并连同修改后的代码自动发送到软件自动化测试平台。

3)静态自动化测试主机再次对修改后的代码的静态测试指标进行自动检索分析，并重复以上静态自动化测试流程，直到所发现的软件缺陷得到了解决后，进行一次确认操作，从而进入下一阶段的单元自动化测试。

由此可见，本发明实施例提供的软件自动化测试平台实现了机器的自动化静态测试，把效率低下的测试人员和开发人员的反复沟通转化为机器和开发人员间高效的测试流程，极大提高了软件的测试效率。如图3所示，为传统的静态测试流程与自动化静态测试流程的对比图。

2、单元自动化测试主机。

单元自动化测试主机实现单元自动化测试，在静态自动化测试确认完成后，软件自动化测试平台根据软件测试调度处理机当前分配的测试计划，通过网络管理系统开始对外接的软件服务器进行单元自动化测试。

如图4所示，单元自动化测试过程如下：

1)单元自动化测试主机接收需要测试的软件。

在实际操作中，可以由开发人员在各自相应的外接软件服务器上通过网络管理系统，自动发送需要测试的软件到软件自动化测试平台。

2)单元自动化测试主机进行单元自动化测试用例的执行，并生成单元测试缺陷报告，单元自动化测试时根据项目相应安全等级的要求，对指标进行检查；如果要求国际SIL4级认证，则需要考察语句覆盖、分支覆盖和MCDC覆盖的性能指标；单元测试缺陷报告中会列出测试代码中的不符合性能指标要求的具体代码，并记录其具体行数；之后，单元自动化测试主机将接收外接测试服务器发送的修改后的代码以及记录相应解决方案的单元测试缺陷报告。

在实际操作中，可以通过网络管理系统自动将单元测试缺陷报告发送给开发人员，开发人员根据单元测试缺陷报告修改其相应代码，并在单元测试缺陷报告中记录具体的解决方案，并连同修改后的代码自动发送到软件自动化测试平台。

3)单元自动化测试主机对修改后的代码进行指标检查，并重复以上静态自动化测试流程，直到所发现的软件缺陷得到了解决后，进行一次确认操作，从而进入下一阶段的文档自动化管理。

3、文档自动化管理主机。

文档自动化管理主机实现文档自动化管理，在单元自动化测试确认完成后，软件自动化测试平台根据软件测试调度处理机当前分配的测试计划，通过网络管理系统开始对外接的软件服务器进行文档自动化管理。

如图5所示，文档自动化管理过程如下：

由于在前期的静态自动化和单元自动化过程中，测试人员对测试的结果都进行了确认；而对于单元自动化测试用例的生成是由测试人员人工生成的，相当于完成了人工编制过程；而对于测试用例的检查过程，实际上在程序内部预先人工编写了完善的检查处理机制脚本，在单元测试的自动化执行过程中已经完成。因此，对于通过静态自动化测试和单元自动化测试的软件通过文档自动化管理主机对测试文档进行自动生成，即对单元自动化测试中生成的数据进行分析与编制，并生成测试文档，而不用人工预先编制复杂的测试用例文档，最后通过网络管理管理系统发送给相应的测试与开发人员进行审核。

二、系统自动化测试平台。

外接测试服务器通过软件自动化测试系统测试完成后，开始进行系统自动化测试。系统自动化测试平台根据系统测试调度处理机当前分配的测试计划，通过网络管理系统开始对外接的服务器系统进行自动化测试。所述系统自动化测试平台包括：测试管理服务器，输入图像训练集与卷积神经网络计算系统；

与软件自动化测试不同，系统自动化测试平台需要测试各个独立的外接测试服务器子系统，以及各个外接测试服务器子系统之间的通信情况；对于独立的外接测试服务器子系统测试时，采用与系统自动化测试平台连接的系统调度处理机对计划任务进行分配；对于各个外接测试服务器子系统之间的通信情况测试时，使用系统自动化测试平台中的测试管理服务器对各个外接测试服务器子系统的数据交互进行管理，使得图像自动匹配时，时间上的图形匹配顺序的正确性；同时，系统自动化测试平台根据系统测试用例的要求逐条逐项的把系统测试规范中每条测试用例用计算机程序的方式模拟成计算机可以识别的逻辑信号；也就是说传统的系统测试中需要人工看着系统测试规范的要求，在计算机终端界面中点选一个个图形界面的操作步骤，会被计算机预先通过脚本命令的方式编写在我们的系统中。

在进行系统自动化测试时，预先接收各个独立的外接测试服务器子系统发送的匹配图形，并存储在输入图像训练集，所述输入图像训练集保存了所有可能的图形匹配模式，并完成图形数据库的归档整理；从而保证后期进行图形比对时的准确性与高效性。

之后，测试管理服务器中调用其内部存储的系统测试用例脚本程序，当系统测试用例脚本程序执行到一个命令时，会在相应的计算机终端界面上产生一个图像，由卷积神经网络计算系统对产生的图像与输入图像训练集预先存储的匹配图形进行比对，如果比对成功，则继续执行脚本中的下一条操作；如果比对失败，则发现了异常，终止脚本的执行，生成系统缺陷报告，记录脚本执行过程中实际发生的错误步骤，并通过网络管理系统发送给测试和开发人员进行审核与修改。

当所有系统测试用例被自动化执行完成且发现的系统缺陷都被确认解决以后，将发送各个子系统相应的代码版本到软件自动化平台开始新的一轮软件测试。

本发明实施例提供的上述方案中，软件测试自动化实现了从软件静态测试、软件单元测试、软件测试文档生成整个流程的自动化操作，高效的与测试人员进行配合测试，减少开发与测试人员的沟通时间，在保证软件测试质量的前提下降低了软件测试成本，实现针对不同项目需求的软件自动化测试，是一套整体的软件测试解决方案。系统测试自动化使用人工智能图像识别技术对城市轨道交通领域列车系统测试进行自动化模拟，把繁琐复杂的系统测试操作转化为机器的可视化识别信号，并进行自动操作，把测试人员从繁重的冗余图形操作工作中释放出来，从而达到优化测试过程、降低人工错误操作、合理分配测试资源、提高测试质量，加快整体系统测试进度的目的，具有非常高的实用价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于CBTC的智能自动化测试系统，其特征在于，包括：软件自动化测试平台与系统自动化测试平台，这两个自动化测试平台均通过其内部的网络管理系统与外接测试服务器连接；

所述软件自动化测试平台，采用数据分析技术，对需要进行软件自动化测试的外接测试服务器依次进行静态自动化测试、单元自动化测试及文档自动化管理；

所述系统自动化测试平台，采用人工智能领域的图像识别技术，通过基于分层压缩的卷积神经网络优化算法对系统测试的人工操作进行图像模拟，从而对需要进行系统自动化测试的各个独立外接测试服务器子系统以及各子系统之间的通信情况进行测试；

对于独立的外接测试服务器子系统测试时，采用与系统自动化测试平台连接的系统调度处理机对计划任务进行分配；对于各个外接测试服务器子系统之间的通信情况测试时，使用系统自动化测试平台中的测试管理服务器对各个外接测试服务器子系统的数据交互进行管理，使得图像自动匹配时，时间上的图形匹配顺序的正确性；同时，系统自动化测试平台根据系统测试用例的要求逐条逐项的把系统测试规范中每条测试用例用计算机程序的方式模拟成计算机可以识别的逻辑信号；

所述系统自动化测试平台包括：测试管理服务器，输入图像训练集与卷积神经网络计算系统；

在进行系统自动化测试时，预先接收各个独立的外接测试服务器子系统发送的匹配图形，并存储在输入图像训练集，所述输入图像训练集保存了所有可能的图形匹配模式，并完成图形数据库的归档整理；

之后，测试管理服务器中调用其内部存储的系统测试用例脚本程序，当系统测试用例脚本程序执行到一个命令时，会在相应的计算机终端界面上产生一个图像，由卷积神经网络计算系统对产生的图像与输入图像训练集预先存储的匹配图形进行比对，如果比对成功，则继续执行脚本中的下一条操作；如果比对失败，则发现了异常，终止脚本的执行，生成系统缺陷报告，记录脚本执行过程中实际发生的错误步骤，并通过网络管理系统发送给测试和开发人员进行审核与修改；

当所有系统测试用例被自动化执行完成且发现的系统缺陷都被确认解决以后，将发送各个子系统相应的代码版本到软件自动化平台开始新的一轮软件测试。

2.根据权利要求1所述的一种基于CBTC的智能自动化测试系统，其特征在于，所述软件自动化测试平台、系统自动化测试平台还各自对应的连接有软件测试调度处理机、系统测试调度处理机；软件测试调度处理机、系统测试调度处理机均根据实际的外接测试服务器的数量对应的动态调整软件自动化测试、系统自动化测试平台当前处理的测试任务计划。

3.根据权利要求1所述的一种基于CBTC的智能自动化测试系统，其特征在于，所述两个自动化测试平台均通过其内部的网络管理系统与外接测试服务器连接，由网络管理系统对IP、网关和相应的协议主机通信进行管理，使得外接测试服务器和相应的自动化测试平台能够按照规定的要求互相传输相应的数据并执行相应的联动操作。

4.根据权利要求1所述的一种基于CBTC的智能自动化测试系统，其特征在于，所述软件自动化测试平台包括：静态自动化测试主机、单元自动化测试主机与文档自动化管理主机；其中：

所述静态自动化测试主机实现静态自动化测试，静态自动化测试过程如下：静态自动化测试主机接收外接测试服务器发送的需要测试的软件，然后对需要测试的软件的静态测试指标进行自动检索分析并生成静态测试缺陷分析报告；所述静态测试指标包含编码规范和质量度量，静态测试缺陷分析报告中列出了当前测试代码中的不符合编码规范和质量度量要求的具体代码，并记录其具体行数；之后，静态自动化测试主机将接收外接测试服务器发送的修改后的代码以及记录相应解决方案的静态缺陷分析报告，再次对修改后的代码的静态测试指标进行自动检索分析，并重复以上静态自动化测试流程，直到所发现的软件缺陷得到了解决后，进行一次确认操作，从而进入下一阶段的单元自动化测试；

单元自动化测试主机实现单元自动化测试，单元自动化测试过程如下：单元自动化测试主机接收需要测试的软件，然后进行单元自动化测试用例的执行，并生成单元测试缺陷报告，单元自动化测试时根据项目相应安全等级的要求，对指标进行检查；如果要求国际SIL4级认证，则需要考察语句覆盖、分支覆盖和MCDC覆盖的性能指标；单元测试缺陷报告中会列出测试代码中的不符合性能指标要求的具体代码，并记录其具体行数；之后，单元自动化测试主机将接收外接测试服务器发送的修改后的代码以及记录相应解决方案的单元测试缺陷报告，对修改后的代码进行指标检查，并重复以上静态自动化测试流程，直到所发现的软件缺陷得到了解决后，进行一次确认操作，从而进入下一阶段的文档自动化管理；

文档自动化管理主机实现文档自动化管理，文档自动化管理过程如下：对于通过静态自动化测试和单元自动化测试的软件，通过文档自动化管理主机对测试文档进行自动生成，即对单元自动化测试中生成的数据进行分析与编制，并生成测试文档。

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