CN112882961A - 一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法。该方法包括：压测机获取标准轨迹的所有基准坐标点位：a₁、a₂、a₃…a_n；从所述标准轨迹上依序选定对应的基准坐标点位，并进行纠偏算法测试处理；当压测机测试到a_k时，用随机数算法结合策略模拟生成a_k周围的实时上报坐标b_k，并记录当前时间T₁；将b_k通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对b_k进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；接收纠偏算法业务系统返回的关于a_k的T₂以及纠偏计算结果；压测机计算T₂和T₁之间的差值ΔT₁，如果ΔT₁小于等于第一阈值K₁，则判断纠偏算法的本次计算效率达标。本发明能够有效解决列车运行轨迹纠偏算法性能测试的问题，确保满足真实使用场景性能要求。

Description

一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法

技术领域

本发明涉及软件测试技术领域，尤其涉及一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法。

背景技术

根据目前铁路公安的实际需求，需要实时在地图上展示位置运行轨迹的应用，首先需要获取列车的标准线路轨迹用于在地图上描绘完整运行线路，列车在实际运行过程中实时上报位置信息，从而在地图上展示列车实时位置，列车上报位置坐标依赖GPS、LBS定位精度，受GPS信号强弱、缺失(隧道、偏远山区、天气等因素)、基站覆盖度等影响，可能存在不同程度偏差，需要通过地图匹配算法将GPS定位数据结合电子地图进行纠正匹配，以提高GPS定位精度。

纠偏算法的处理时间直接影响地图展示的实时性，因此如何通过有效的测试方法，以实现对运行轨迹纠偏算法的性能测试，确保满足真实使用场景性能要求，是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对目前缺少能够满足真实使用场景性能要求的关于列车运行轨迹纠偏算法的性能测试方法的问题，本发明提供一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法，能够有效解决列车运行轨迹纠偏算法性能测试的问题，确保满足真实使用场景性能要求。

本发明提供一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法，包括以下步骤：

步骤1：压测机获取标准轨迹的所有基准坐标点位：a₁、a₂、a₃…a_n；

步骤2：压测机从所述标准轨迹上依序选定对应的基准坐标点位，并进行纠偏算法测试处理；其中，针对某个基准坐标点位的纠偏算法测试处理包括：

步骤2.1：当压测机测试到基准坐标点位a_k时，用随机数算法结合策略模拟生成基准坐标点位a_k周围的实时上报坐标b_k，并记录当前时间T₁；其中，k＝1,2,3…n；

步骤2.2：压测机将实时上报坐标b_k通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；

步骤2.3：压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k的当前时间T₂以及纠偏计算结果；其中，当前时间T₂是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k处理得到所述纠偏计算结果的时间；

步骤2.4：压测机计算当前时间T₂和当前时间T₁之间的差值ΔT₁，并比对计算得到的差值ΔT₁与第一阈值K₁，如果差值ΔT₁小于等于第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法的本次计算效率达标。

进一步地，所述第一阈值K₁的设定标准为：第一阈值K₁等于两个基准坐标点位的距离除以列车运行的最高速度。

进一步地，在步骤2.4之后，还包括：

步骤2.5：定义参数n，并初始化n值等于1，如果差值ΔT₁大于n倍的第一阈值K₁，则执行步骤2.6；

步骤2.6：采用随机数算法结合策略模拟生成T₁+nK₁时刻的列车坐标，将模拟的T₁+nK₁时刻的列车坐标作为基准坐标点位a_k+n周围的实时上报坐标b_k+n；当压测机接收到纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+n的当前时间T_n+1以及纠偏计算结果后，触发将实时上报坐标b_k+n通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+n进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+n的当前时间T_n+2以及纠偏计算结果；其中，当前时间T_n+2是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+n处理得到所述纠偏计算结果的时间；

压测机计算当前时间T_n+2与当前时间T₁之间的差值ΔT_n+1，并比对计算得到的差值ΔT_n+1与(n+1)倍的第一阈值K₁，具体为：如果差值ΔT_n+1小于等于(n+1)倍的第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法在基准坐标点位a_k和a_k+n的计算效率上达标；如果差值ΔT_n+1大于(n+1)倍的第一阈值K₁，则执行步骤2.7；

步骤2.7：n值增加1，判断n是否小于设定的m值：若是，则执行步骤2.6；若否，则判定所述纠偏算法的计算效率不达标。

进一步地，m为10。

进一步地，所述模拟生成基准坐标点位周围的实时上报坐标，具体包括：

根据基准坐标点位按照预设的概率规则生成不同范围内的实时上报坐标；其中，所述概率规则为：实时上报坐标60％在500米范围内，30％为500米～1000米范围内，10％为1000米～2000米范围。

本发明的有益效果：

本发明能够有效解决列车运行轨迹纠偏算法性能测试的问题，确保满足真实使用场景性能要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的模拟实时上报坐标的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提出一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法，所述方法包括以下步骤：

S101：压测机获取标准轨迹的所有基准坐标点位：a₁、a₂、a₃…a_n；

S102：压测机从所述标准轨迹上依序选定对应的基准坐标点位，并进行纠偏算法测试处理；其中，针对某个基准坐标点位的纠偏算法测试处理包括：

S1021：当压测机测试到基准坐标点位a_k时，采用随机数算法结合策略模拟生成基准坐标点位a_k周围的实时上报坐标b_k，并记录当前时间T₁；其中，k＝1,2,3…n；

具体地，本步骤的“策略”是用户根据需要进行自定义的，用于设定实时上报坐标的选取范围。例如，策略为：以基准坐标点位a_k半径为1公里内的区域作为实时上报坐标b_k的选取范围；则可以采用随机数算法在这个区域随机产生一个坐标作为实时上报坐标b_k。

S1022：压测机将实时上报坐标b_k通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；

具体地，纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k进行纠偏算法处理，将实时上报坐标b_k纠偏匹配至标准轨迹上的基准坐标点位a_k上，然后纠偏算法业务系统记录当前时间T₂，将当前时间T₂返回至压测机。

S1023：压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k的当前时间T₂以及纠偏计算结果；其中，当前时间T₂是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k处理得到所述纠偏计算结果的时间；

S1024：压测机计算当前时间T₂和当前时间T₁之间的差值ΔT₁，并比对计算得到的差值ΔT₁与第一阈值K₁，如果差值ΔT₁小于等于第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法的本次计算效率达标。

作为一种可实施方式，所述第一阈值K₁的设定标准为：第一阈值K₁等于两个基准坐标点位的距离除以列车运行的最高速度。

具体地，可以理解，如果差值ΔT₁小于等于第一阈值K₁，则说明在列车按照最高速度未到达或刚到达下一个基准坐标点位a_k+1时，纠偏算法已完成将实时上报坐标b_k计算纠偏至基准坐标点位a_k上，进而可以认为纠偏算法能够满足列车轨迹实时纠偏的目的。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中，在步骤S1024之后，还包括：

S1025：定义参数n，并初始化n值等于1，如果差值ΔT₁大于n倍的第一阈值K₁，则执行步骤S1026；

S1026：采用随机数算法结合策略模拟生成T₁+nK₁时刻的列车坐标，将模拟的T₁+nK₁时刻的列车坐标作为基准坐标点位a_k+n周围的实时上报坐标b_k+n；当压测机接收到纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+n的当前时间T_n+1以及纠偏计算结果后，触发将实时上报坐标b_k+n通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+n进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+n的当前时间T_n+2以及纠偏计算结果；其中，当前时间T_n+2是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+n处理得到所述纠偏计算结果的时间；

压测机计算当前时间T_n+2与当前时间T₁之间的差值ΔT_n+1，并比对计算得到的差值ΔT_n+1与(n+1)倍的第一阈值K₁，具体为：如果差值ΔT_n+1小于等于(n+1)倍的第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法在基准坐标点位a_k和a_k+n的计算效率上达标；如果差值ΔT_n+1大于(n+1)倍的第一阈值K₁，则执行步骤S1027；

S1027：n值增加1，判断n是否小于设定的m值：若是，则执行步骤2.6；若否，则判定所述纠偏算法的计算效率不达标。

例如，如果差值ΔT₁大于第一阈值K₁，则采用随机数算法结合策略模拟生成T₁+K₁时刻的列车坐标，将模拟的T₁+K₁时刻的列车坐标作为基准坐标点位a_k+1周围的实时上报坐标b_k+1；

对应地，当压测机接收到纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k的当前时间T₂以及纠偏计算结果后，触发将实时上报坐标b_k+1通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+1进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；

具体地，纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+1进行纠偏算法处理，将实时上报坐标b_k+1纠偏匹配至标准轨迹上的基准坐标点位a_k+1上，然后记录当前时间T₃，并将当前时间T₃返回至压测机；

压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+1的当前时间T₃以及纠偏计算结果；其中，当前时间T₃是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+1处理得到所述纠偏计算结果的时间；

计算当前时间T₃与当前时间T₁之间的差值ΔT₂，并比对计算得到的差值ΔT₂与2倍的第一阈值K₁，具体包括：

如果差值ΔT₂小于等于2倍的第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法在基准坐标点位a_k和a_k+1的计算效率上达标；

如果差值ΔT₂大于2倍的第一阈值K₁，则采用随机数算法结合策略模拟生成T₁+2K₁时刻的列车坐标，将模拟的T₁+2K₁时刻的列车坐标作为基准坐标点位a_k+2周围的实时上报坐标b_k+2；

对应地，当压测机接收到纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+1的当前时间T₃以及纠偏计算结果后，触发将实时上报坐标b_k+2通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+2进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；

压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+2的当前时间T₄以及纠偏计算结果；其中，当前时间T₄是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+2处理得到所述纠偏计算结果的时间；

计算当前时间T₄与当前时间T₁之间的差值ΔT₃，并比对计算得到的差值ΔT₃与3倍的第一阈值K₁，具体包括：

如果差值ΔT₃小于等于3倍的第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法在基准坐标点位a_k和a_k+2的计算效率上达标；

如果差值ΔT₂大于3倍的第一阈值K₁，则继续按照上述步骤对后续的实时上报坐标进行纠偏计算；

以此类推，当处理到基准坐标点位a_k+m-1时，接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+m-1的当前时间T_m+1以及纠偏计算结果，计算当前时间T_m+1与当前时间T₁之间的差值ΔT_m，并比对计算得到的差值ΔT_m与m倍的第一阈值K₁，如果ΔT_m大于m倍的第一阈值K₁，则判定所述纠偏算法的计算效率不达标；其中，m为设定的第二阈值。作为一种可实施方式，m为10。

可以理解，如果纠偏算法能够在列车运行两个基准坐标点位的时间内完成纠偏计算，说明纠偏算法计算效率较高，但实际运行中，受到各种因素影响，纠偏算法业务系统可能在某阶段计算效率不高，难以在短时间内做到GPS定位坐标的实时纠偏处理，通常，这种短时间可以忽略，我们可以通过延长这个时间段，即列车在10个连续基准坐标点位的运行时间内，纠偏算法业务系统的纠偏计算速度能够追上来，我们仍可以认为纠偏算法的性能达标。

在上述各实施例中，作为一种可实施方式，所述模拟生成基准坐标点位周围的实时上报坐标，具体包括：

根据基准坐标点位按照预设的概率规则生成不同范围内的实时上报坐标；其中，所述概率规则为：实时上报坐标60％在500米范围内，30％为500米～1000米范围内，10％为1000米～2000米范围。

为了进一步解释本发明的技术方案，下面以具体实施进行详细说明。

测试目标

结合目前我国铁路运输的实际情况，目前我国开通运营的高速铁路最高时速350公里/小时，两个基准坐标点位之间的距离为1公里，用时应小于【(1/350)*3600】约10.29s，以这个时间为基础，判断算法是否可靠。

目标1：

按照目前铁路的实际情况，为保证位置能够时时准确展示在地图上，必须保证客户端上报一个位置点，算法能在列车跑到下个位置点之前计算出来当前位置隶属的坐标点。故需要保证建模+位置纠偏计算的最大时间不能超过10s。

目标2：

实际情况下，系统中会预置多辆列车，每辆列车包含多个位置点。后台系统建模消耗的时间，随着预置数据增多而增大。故为最大程度保证车辆的位置坐标的有效性，根据实际运行情况，系统需要在列车经过的10个点(可根据实际情况修改)内计算出本次上报的位置隶属的坐标点。故需要保证建模+位置纠偏计算的最大时间不能超过10s*10(个点)＝100s。

前置条件：

1、绘制模拟线路的基准点坐标(目前是从现有商业地图上进行描点获取，两坐标点之间间隔为1公里)。

2、测试时需要额外编写测试程序将基础点百度地图坐标系转成wgs84坐标系(即需要上报的位置是wgs84坐标系坐标)。

3、编写测试程序，将设定半径转换为弧度对应的角度值做为最大变化角度值，取0到最大角度值的一个随机值做为随机半径，再随机产生一个从设定点出发的旋转角度，根据确定的随机半径和随机角度，计算出对应的在半径单位内gps点的偏移坐标点，使用基准坐标加上偏移坐标点生成新位置，上报给算法。

4、算法接收到坐标数据后，需要先将坐标转成百度地图坐标，再进行纠偏计算。

5、本次测试收集的算法时间是从算法接收到数据开始计时,到算法计算到该上报坐标隶属的位置点的时间。

基准测试场景

场景1：为验证算法计算不同距离坐标的能力，现根据一个坐标点分别生成距离描点500米范围内坐标、500～1000米范围内坐标、1000米范围外坐标上报给算法，由上报时间和算法计算完的时间相减，分别得到算法的计算时间t1a,t1b,t1c。

场景2：根据铁路运行的实际情况，上报的数据存在各种可能性。现根据一个坐标点生成不同范围内的坐标(60％模拟坐标在500米范围内，30％为500米～1000米范围内，10％为1000米～2000米范围)上报给算法，由上报时间和算法计算完的时间相减，得到算法的计算时间t2。如图2所示。

单辆列车业务测试场景

场景3：系统初始化1000个点，上报位置时，算法需要建模，即：上报坐标需要匹配到1000个点中的一个点，匹配上了之后才证明数据有效。

以这1000个点分别生成距离描点500米范围内、500～1000米范围内坐标、1000米范围外坐标上报给算法，由上报时间和算法计算完的时间相减,分别得到算法的计算时间t3a,t3b,t3c。

场景4：系统已存在1000个点，上报位置时，算法需要建模，即：上报坐标需要匹配到1000个点中的一个点，匹配上了之后才证明数据有效。

以这1000个点为基准生成坐标(60％模拟坐标在500米范围内，30％为500米～1000米范围内，10％为1000米～2000米范围)，上报给算法，由上报时间和算法计算完的时间相减,得到算法的计算时间t4。

多辆列车业务测试场景

场景5：系统初始化1000辆列车，每辆列车预置1000个点，上报位置时，算法需要建模，即：上报坐标，系统需要先确认该坐标所属的列车，再将列车上的坐标取出来，根据上报的坐标计算是否匹配1000个坐标中的一个，匹配上了之后才证明数据有效。

再以这1000个点分别生成距离描点500米范围内的测试坐标、500～1000米范围内的测试坐标、1000米范围外的测试坐标上报给算法，由上报时间和算法计算完的时间相减，分别得到算法的计算时间t5a,t5b,t5c。

场景6：系统初始化1000辆列车,每辆列车预置1000个点，上报位置时，算法需要建模，即：上报坐标，系统需要先确认该坐标所属的列车,再将列车上的坐标取出来,根据上报的坐标计算是否匹配1000个坐标中的一个，匹配上了之后才证明数据有效。

再以这1000个点为基准生成测试坐标(60％模拟坐标在500米范围内，30％为500米～1000米范围内，10％为1000米～2000米范围)，上报给算法，由上报时间和算法计算完的时间相减，得到算法的计算时间t6。

本发明能够有效解决列车运行轨迹纠偏算法性能测试的问题，确保满足真实使用场景性能要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种列车轨迹纠偏算法性能测试方法，其特征在于，包括：

步骤1：压测机获取标准轨迹的所有基准坐标点位：a₁、a₂、a₃…a_n；

步骤2：压测机从所述标准轨迹上依序选定对应的基准坐标点位，并进行纠偏算法测试处理；其中，针对某个基准坐标点位的纠偏算法测试处理包括：

步骤2.1：当压测机测试到基准坐标点位a_k时，采用随机数算法结合策略模拟生成基准坐标点位a_k周围的实时上报坐标b_k，并记录当前时间T₁；其中，k＝1,2,3…n；

步骤2.2：压测机将实时上报坐标b_k通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；

步骤2.3：压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k的当前时间T₂以及纠偏计算结果；其中，当前时间T₂是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k处理得到所述纠偏计算结果的时间；

步骤2.4：压测机计算当前时间T₂和当前时间T₁之间的差值ΔT₁，并比对计算得到的差值ΔT₁与第一阈值K₁，如果差值ΔT₁小于等于第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法的本次计算效率达标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值K₁的设定标准为：第一阈值K₁等于两个基准坐标点位的距离除以列车运行的最高速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤2.4之后，还包括：

步骤2.5：定义参数n，并初始化n值等于1，如果差值ΔT₁大于n倍的第一阈值K₁，则执行步骤2.6；

步骤2.6：采用随机数算法结合策略模拟生成T₁+nK₁时刻的列车坐标，将模拟的T₁+nK₁时刻的列车坐标作为基准坐标点位a_k+n周围的实时上报坐标b_k+n；当压测机接收到纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+n的当前时间T_n+1以及纠偏计算结果后，触发将实时上报坐标b_k+n通过多线程并发方式上报至纠偏算法接口，以供纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+n进行纠偏算法处理得到纠偏计算结果；压测机接收纠偏算法业务系统返回的关于基准坐标点位a_k+n的当前时间T_n+2以及纠偏计算结果；其中，当前时间T_n+2是指纠偏算法业务系统对实时上报坐标b_k+n处理得到所述纠偏计算结果的时间；

压测机计算当前时间T_n+2与当前时间T₁之间的差值ΔT_n+1，并比对计算得到的差值ΔT_n+1与(n+1)倍的第一阈值K₁，具体为：如果差值ΔT_n+1小于等于(n+1)倍的第一阈值K₁，则判断所述纠偏算法在基准坐标点位a_k和a_k+n的计算效率上达标；如果差值ΔT_n+1大于(n+1)倍的第一阈值K₁，则执行步骤2.7；

步骤2.7：n值增加1，判断n是否小于设定的m值：若是，则执行步骤2.6；若否，则判定所述纠偏算法的计算效率不达标。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，m为10。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述模拟生成基准坐标点位周围的实时上报坐标，具体包括：

根据基准坐标点位按照预设的概率规则生成不同范围内的实时上报坐标；其中，所述概率规则为：实时上报坐标60％在500米范围内，30％为500米～1000米范围内，10％为1000米～2000米范围。

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