CN111611164A - 基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统与方法 - Google Patents

基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统与方法。所述测试系统包括测试请求提交模块、测试请求解析模块、广播模块、故障共识模块以及故障权值设置模块。广播模块将测试参数和/或软件测试请求广播给互联故障测试终端链中的故障测试节点；接收移动用户终端对于测试参数和软件测试请求的共识同步操作参数后计算出故障共识同步值；当故障共识同步值大于第三标准值时则在所述互联故障测试终端链中新增故障测试节点，所述新增故障测试节点与用户提交终端对应；利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。本发明的技术方案能够采用互联故障测试终端链的方式获取更多测试用例作为故障注入，同时保证故障注入测试的安全与共识。

Description

基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统与方法
技术领域
本发明属于软件测试技术领域，尤其涉及一种基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统与方法。
背景技术
作为保证软件质量和可靠性的重要手段，软件测试在这方面发挥着其它方法不可替代的作用，但现有的软件测试方法只是针对软件的功能进行测试，并没有专门针对安全关键软件的故障特点来进行测试。在现有的测试方法中，基于故障模型的测试技术和软件故障注入技术是两种比较重要的故障检测技术。其中，基于故障模型的测试技术是针对软件中一些常见软件故障而提出的一种测试技术，该技术能够找出程序中是否存在特定故障。软件故障注入技术通过人为地将故障引入到系统中，从而加速系统的失效，进而判断软件中是否存在故障。
嵌入式测绘导航软件是指运行于以北斗用户终端、嵌入式GIS终端为代表的嵌入式测绘导航设备之上，为用户提供精确定位、高精度授时、短报文通信、精密测量、地图显示、路径规划、智能导航、地图标绘、地形分析等任务保障的嵌入式软件系统，具有导航定位信息和地理空间信息的接收、采集、处理、分析、显示、管理等功能.
申请号为CN201880014545.4的中国发明专利申请提出公开了使用测试用例的测试方法和装置。使用测试用例的测试方法包括以下步骤：基于符号执行来生成针对包括结构化查询语言(SQL)语句的源代码的测试用例；以及通过将所述测试用例应用于与数据库交互工作的要被测试的系统来执行测试；其中，测试用例生成装置或使用测试用例的测试装置可以是台式计算机、膝上型计算机、笔记本、智能手机、平板电脑、移动电话、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、便携式多媒体播放器(PPMP)、便携式游戏机、导航装置、数字相机、数字多媒体广播(DMB)播放器、数字音频录音机、数字视频录像机、数字视频播放器、个人数字助理(PDA)、或具有通信能力的类似设备。
申请号为CN201910915616.4的中国发明专利申请提出一种嵌入式软件测试的故障注入方法，涉及嵌入式软件测试技术领域；方法通过在软件源代码中增加测试代码的方式，能够实现在特定的位置和特定的时刻对软件源代码中的全局变量、局部变量、寄存器、堆栈以及软件接口等的故障注入和测试，提高软件的测试覆盖率和可靠性。
然而，嵌入式测绘导航软件测试涉及功能性、可靠性、安全性和容错性等诸多方面，其软件故障具有以下特点：①故障类型多样：嵌入式测绘导航软件需要进行多种类型的测试，其故障类型较为多样，如接口协议故障、软件界面故障、数据处理故障、地图数据故障等；②故障难以检测：嵌入式测绘导航软件的很多故障在正常运行情况下发生概率很低，采用常规测试方法很难发现，如北斗用户终端软件的卫星完好性检测和自毁等相关功能故障；③故障后果严重：嵌入式测绘导航软件应用广泛，其很多故障的发生会导致严重的后果，如定位算法故障或对异常信号的处理故障将会引起定位错误或定位精度下降，从而导致飞机、汽车等自动驾驶功能失效或发生严重事故；又如路径规划功能故障或导航图数据故障可能导致″绕路″、″费时″和″无路可走″等行车事故。
嵌入式测绘导航软件的这些特点对软件测试工作提出了挑战，现有技术的上述常规测试方法已经不再适用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统与方法。所述测试系统包括测试请求提交模块、测试请求解析模块、广播模块、故障共识模块以及故障权值设置模块。广播模块将测试参数和/或软件测试请求广播给互联故障测试终端链中的故障测试节点；接收移动用户终端对于测试参数和软件测试请求的共识同步操作参数后计算出故障共识同步值；当故障共识同步值大于第三标准值时则在所述互联故障测试终端链中新增故障测试节点，所述新增故障测试节点与用户提交终端对应；利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。本发明的技术方案能够采用互联故障测试终端链的方式获取更多测试用例作为故障注入，同时保证故障注入测试的安全与共识。
具体来说，本申请的技术方案整体上概括如下：
在本发明的第一个方面，提供一种基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统，所述测试系统包括测试请求提交模块、测试请求解析模块、广播模块、故障共识模块以及故障权值设置模块；
作为本发明的第一个创新之处，所述测试系统还包括互联故障测试终端构造合约触发子系统，所述互联故障测试终端构造合约触发子系统基于互联故障测试终端构造合约触发创建互联故障测试终端链的请求，并通过所述广播模块广播所述创建请求，所述互联故障测试终端构造合约为创建所述互联故障测试终端链的协议标准；
所述互联故障测试终端链包括多个故障测试节点，所述多个故障测试节点与多个移动用户终端对应；
通过创建互联故障测试终端链的方式，可以获得多个并且全面的测试用户终端以及客观的测试用例；
所述测试请求提交模块用于提供多个用户信息通道供用户提交终端接入后提交嵌入式测绘导航软件的测试请求；
所述测试请求解析模块用于解析所述软件测试请求，获得测试参数；
所述广播模块用于将所述测试参数和/或软件测试请求广播给所述互联故障测试终端链中的每一个故障测试节点，以使得所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端均能接收到所述测试参数和/或软件测试请求；
所述故障共识模块用于接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同步操作参数，从而计算出故障共识同步值；
所述故障权值设置模块用于设置所述互联故障测试终端链中的所述故障测试节点的故障权重值；
其中，所述故障共识同步值基于所述每一个移动用户终端的共识同步操作参数以及每一个所述故障测试节点的故障权重值计算得出。
所述测试系统还包括互联故障测试终端构造合约触发子系统，所述互联故障测试终端构造合约触发子系统基于互联故障测试终端构造合约触发创建互联故障测试终端链的请求，并通过所述广播模块广播所述创建请求，具体包括：
如果所述互联故障测试终端链中的故障测试节点的数量超过第一预定值，则停止所述广播模块广播所述创建请求。
如果所述互联故障测试终端链中的故障测试节点的数量超过第一预定值，则停止所述广播模块广播所述创建请求之后，进一步包括：
当所述互联故障测试终端链接收到用户提交终端提交的测试请求后，若所述故障共识模块计算出的故障共识同步值超过第二预定值，则在互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应。
在本发明的第二个方面，提供一种嵌入式测绘导航软件测试方法，所述方法包括如下步骤：
S100：接收通过用户提交终端提交的软件测试请求；
S200：解析所述测试请求，得出至少一个测试参数；
S300：基于所述测试请求和所述测试参数，判断所述用户提交终端是否为所述互联故障测试终端链中的故障测试节点对应的移动用户终端之一；
如果是，则转至步骤S600；
如果否，则将所述测试请求和所述测试参数通过所述广播模块广播给所述互联故障测试终端链中的每一个故障测试节点，以使得所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端均能接收到所述测试参数和软件测试请求；
S400：接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和软件测试请求的共识同步操作参数，计算出故障共识同步值；
S500：判断出所述故障共识同步值是否大于第三标准值，如果是，则在所述互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应；
S600：利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。
可以看出，本发明的技术方案能够采用互联故障测试终端链的方式获取更多测试用例作为故障注入，同时保证故障注入测试的安全与共识。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的附图。
图1是本发明一个实施例的基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统的模块架构图；
图2是图1所述系统进行故障共识同步值计算的原理图；
图3是利用图1所述系统进行嵌入式测绘导航软件测试的一个实施例；
图4是图3所述实施例的进一步实施例流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的附图。下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1是本发明一个实施例的基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统的模块架构图。
图1中所述测试系统包括测试请求提交模块、测试请求解析模块、广播模块、故障共识模块、故障权值设置模块。
在图1中，测试请求提交模块、测试请求解析模块通过广播模块连接至互联故障测试终端构造合约触发子系统，所述互联故障测试终端构造合约触发子系统基于互联故障测试终端构造合约触发创建互联故障测试终端链的请求，并通过所述广播模块广播所述创建请求，所述互联故障测试终端构造合约为创建所述互联故障测试终端链的协议标准。
所述互联故障测试终端链包括多个故障测试节点，所述多个故障测试节点与多个移动用户终端对应；
作为一个实例，所述协议标准可以是包含用户同意加入所述互联故障测试终端链的相关约定，例如包括用户提交测试请求后，上传自身的硬件参数；加入所述互联故障测试终端链成为其中一个用户节点，同意接收其他终端的广播信息，当前互联故障测试终端链的测试节点数量范围值等等，本发明对此不作具体限定。
所述测试请求提交模块用于提供多个用户信息通道供用户提交终端接入后提交嵌入式测绘导航软件的测试请求；
所述测试请求解析模块用于解析所述软件测试请求，获得测试参数；
所述广播模块用于将所述测试参数和/或软件测试请求广播给所述互联故障测试终端链中的每一个故障测试节点，以使得所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端均能接收到所述测试参数和/或软件测试请求；
所述故障共识模块用于接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同步操作参数，从而计算出故障共识同步值；
所述故障权值设置模块用于设置所述互联故障测试终端链中的所述故障测试节点的故障权重值；
其中，所述故障共识同步值基于所述每一个移动用户终端的共识同步操作参数以及每一个所述故障测试节点的故障权重值计算得出。
在图1中，所述测试系统还包括互联故障测试终端构造合约触发子系统，所述互联故障测试终端构造合约触发子系统基于互联故障测试终端构造合约触发创建互联故障测试终端链的请求，并通过所述广播模块广播所述创建请求，具体包括：
如果所述互联故障测试终端链中的故障测试节点的数量超过第一预定值，则停止所述广播模块广播所述创建请求。
在图1基础上，进一步参见图2。
所述故障共识模块用于接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同步操作参数，从而计算出故障共识同步值，具体包括：
所述共识同步操作参数表征所述移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同意度；
对于当前测试参数和/或软件测试请求，第i个移动用户终端反馈的共识同步操作参数为Mi，则本次计算出的故障共识同步值F为：
Figure BDA0002503193600000091
其中，N为接收所述测试参数和/或软件测试请求的所述互联故障测试终端链中故障测试节点的数量，wi为第i个故障测试节点的故障权重值。
如果所述故障共识同步值F大于预定阈值，则在所述互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应。
作为一个示例，第i个移动用户终端反馈的共识同步操作参数，可以是同意或者不同意两种意见，也可以是通过分数值表达的不同程度的共识，例如0-10，0表示完全不同意，10表示完全同意，等，本发明对此不作限制。
在图2中，如果所述互联故障测试终端链中的故障测试节点的数量超过第一预定值，则停止所述广播模块广播所述创建请求，然后，当所述互联故障测试终端链接收到用户提交终端提交的测试请求后，若所述故障共识模块计算出的故障共识同步值超过第二预定值，则在互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应。
图3-4是利用图1所述系统进行嵌入式测绘导航软件测试的实施例。
图3给出了嵌入式测绘导航软件测试方法，包括步骤S100-S600，各个步骤详细如下：
S100：接收通过用户提交终端提交的软件测试请求；
S200：解析所述测试请求，得出至少一个测试参数；
S300：基于所述测试请求和所述测试参数，判断所述用户提交终端是否为所述互联故障测试终端链中的故障测试节点对应的移动用户终端之一；
如果是，则转至步骤S600；
如果否，则将所述测试请求和所述测试参数通过所述广播模块广播给所述互联故障测试终端链中的每一个故障测试节点，以使得所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端均能接收到所述测试参数和软件测试请求；
S400：接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和软件测试请求的共识同步操作参数，计算出故障共识同步值；
S500：判断出所述故障共识同步值是否大于第三标准值，如果是，则在所述互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应；
S600：利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。
进一步的，参见图4，所述步骤S600中利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理，具体包括：
将所述故障注入作为测试用例，向待测嵌入式测绘导航软件注入故障；
更具体的，采用场景注入法、接口注入法、界面注入法和综合注入法进行故障注入。
1)场景注入法
场景注入法即通过测试场景注入故障，其关键在于设计故障场景.对于北斗用户终端软件测试，可通过北斗信号模拟源进行测试场景设计，如导航电文类故障和处理算法类故障中的接收机自主完好性监测故障、可见卫星不足故障等；对于嵌入式GIS软件测试，可通过配置或修改地图数据来生成故障测试场景，如图号错误故障、数据完整性故障等.
2)接口注入法
接口注入法即通过软件接口注入故障，其关键在于设计故障接口数据.故障接口数据主要按照接口协议的格式要求进行设计，如校验错误、数值超出范围等接口协议类故障.
3)界面注入法
界面注入法即通过操作软件界面注入故障，其关键在于寻找可导致软件故障的界面操作方法和步骤，如异常输入、快速操作、乱序操作等.
4)综合注入法
综合注入法是综合运用测试场景、软件接口、软件界面操作等方法的故障注入方法.如在场景中设计了某个故障，但是在测试过程中需要通过软件界面操作来触发这个故障.
在本发明中，嵌入式测绘导航软件的故障注入需要根据不同的故障类型选择相应的故障注入方法，使用时要灵活运用以达到最好的效果。
收集待测嵌入式测绘导航软件的反馈输出数据；
将收集到的所述反馈输出数据和所述测试用例的预期输出进行比较分析，形成测试结果。
在图3-4所述实施例中，所述整体共识评分按照如下方式计算：
Figure BDA0002503193600000111
其中，MM为整体共识评分；SK为第k个故障测试节点对该故障注入包的共识评分值，Wk为第k个故障测试节点的故障权重值；n为本次对该故障注入包反馈共识评分值的故障测试节点的数量。
值得指出的是，具体参见图4，所述步骤S600中利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理，具体包括：
S601：将所述软件测试请求和测试参数广播给所述互联故障测试终端链中的所有故障测试节点，并接收所述故障测试节点反馈的多个故障注入包；
S602：通过所述广播模块将所述多个故障注入包中的每一个依次广播给给所述互联故障测试终端链中的所有其他故障测试节点，并接收其他故障测试节点对该故障注入包的共识评分；
S603：获取整体共识评分大于第四预定标准值的故障注入包，利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。
在所述步骤S603之后，还包括：
利用故障权值设置模块，提高提供所述整体共识评分大于第四预定标准值的故障注入包的所述故障测试节点的故障权重值。
由于本发明的技术方案采用互联故障测试终端链的方式获取更多测试用例作为故障注入，同时保证故障注入测试的安全与共识，按照本发明提出的技术方案，相比之前的功能性软件测试以及有限测试用例下的软件测试方法，增强了嵌入式测绘导航软件故障测试的针对性，有效提高了故障检测效率，提升了测试的有效性和充分性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统，所述测试系统包括测试请求提交模块、测试请求解析模块、广播模块、故障共识模块以及故障权值设置模块；
其特征在于：
所述测试系统还包括互联故障测试终端构造合约触发子系统，所述互联故障测试终端构造合约触发子系统基于互联故障测试终端构造合约触发创建互联故障测试终端链的请求，并通过所述广播模块广播所述创建请求，所述互联故障测试终端构造合约为创建所述互联故障测试终端链的协议标准；
所述互联故障测试终端链包括多个故障测试节点，所述多个故障测试节点与多个移动用户终端对应；
所述测试请求提交模块用于提供多个用户信息通道供用户提交终端接入后提交嵌入式测绘导航软件的测试请求；
所述测试请求解析模块用于解析所述软件测试请求，获得测试参数；
所述广播模块用于将所述测试参数和/或软件测试请求广播给所述互联故障测试终端链中的每一个故障测试节点，以使得所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端均能接收到所述测试参数和/或软件测试请求；
所述故障共识模块用于接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同步操作参数，从而计算出故障共识同步值；
所述故障权值设置模块用于设置所述互联故障测试终端链中的所述故障测试节点的故障权重值；
其中，所述故障共识同步值基于所述每一个移动用户终端的共识同步操作参数以及每一个所述故障测试节点的故障权重值计算得出。
2.如权利要求1所述的基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统，其特征在于：
所述故障共识模块用于接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同步操作参数，从而计算出故障共识同步值，具体包括：
所述共识同步操作参数表征所述移动用户终端对于所述测试参数和/或软件测试请求的共识同意度；
对于当前测试参数和/或软件测试请求，第i个移动用户终端反馈的共识同步操作参数为Mi，则本次计算出的故障共识同步值F为：
Figure FDA0002503193590000021
其中，N为接收所述测试参数和/或软件测试请求的所述互联故障测试终端链中故障测试节点的数量，wi为第i个故障测试节点的故障权重值。
3.如权利要求1所述的基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统，其特征在于：
所述测试系统还包括互联故障测试终端构造合约触发子系统，所述互联故障测试终端构造合约触发子系统基于互联故障测试终端构造合约触发创建互联故障测试终端链的请求，并通过所述广播模块广播所述创建请求，具体包括：
如果所述互联故障测试终端链中的故障测试节点的数量超过第一预定值，则停止所述广播模块广播所述创建请求。
4.如权利要求3所述的基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统，其特征在于：
如果所述互联故障测试终端链中的故障测试节点的数量超过第一预定值，则停止所述广播模块广播所述创建请求之后，进一步包括：
当所述互联故障测试终端链接收到用户提交终端提交的测试请求后，若所述故障共识模块计算出的故障共识同步值超过第二预定值，则在互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应。
5.一种嵌入式测绘导航软件测试方法，所述方法基于权利要求1-4任一项所述的基于故障注入的嵌入式测绘导航软件测试系统实现，
其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S100：接收通过用户提交终端提交的软件测试请求；
S200：解析所述测试请求，得出至少一个测试参数；
S300：基于所述测试请求和所述测试参数，判断所述用户提交终端是否为所述互联故障测试终端链中的故障测试节点对应的移动用户终端之一；
如果是，则转至步骤S600；
如果否，则将所述测试请求和所述测试参数通过所述广播模块广播给所述互联故障测试终端链中的每一个故障测试节点，以使得所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端均能接收到所述测试参数和软件测试请求；
S400：接收所述每一个故障测试节点对应的移动用户终端对于所述测试参数和软件测试请求的共识同步操作参数，计算出故障共识同步值；
S500：判断出所述故障共识同步值是否大于第三标准值，如果是，则在所述互联故障测试终端链中新增一个故障测试节点，所述新增故障测试节点与所述用户提交终端对应；
S600：利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。
6.如权利要求5所述的嵌入式测绘导航软件测试方法，其特征在于：
所述步骤S600中利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理，具体包括：
S601：将所述软件测试请求和测试参数广播给所述互联故障测试终端链中的所有故障测试节点，并接收所述故障测试节点反馈的多个故障注入包；
S602：通过所述广播模块将所述多个故障注入包中的每一个依次广播给给所述互联故障测试终端链中的所有其他故障测试节点，并接收其他故障测试节点对该故障注入包的共识评分；
S603：获取整体共识评分大于第四预定标准值的故障注入包，利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理。
7.如权利要求6所述的嵌入式测绘导航软件测试方法，其特征在于：
所述整体共识评分按照如下方式计算：
Figure FDA0002503193590000041
其中，MM为整体共识评分；SK为第k个故障测试节点对该故障注入包的共识评分值，Wk为第k个故障测试节点的故障权重值；n为本次对该故障注入包反馈共识评分值的故障测试节点的数量。
8.如权利要求6或7所述的嵌入式测绘导航软件测试方法，其特征在于：所述步骤S600中利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理，具体包括：
将所述故障注入作为测试用例，向待测嵌入式测绘导航软件注入故障；
收集待测嵌入式测绘导航软件的反馈输出数据；
将收集到的所述反馈输出数据和所述测试用例的预期输出进行比较分析，形成测试结果。
9.如权利要求8所述的嵌入式测绘导航软件测试方法，其特征在于：
所述步骤S600中利用故障注入的方式，对所述软件测试请求进行处理，具体包括：
采用场景注入法、接口注入法、界面注入法和综合注入法进行故障注入。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行程序指令，利用软件测试系统中的处理器和存储器执行所述可执行程序指令，用于实现权利要求5-9任一项所述的嵌入式测绘导航软件测试方法。
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