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无人机飞控机载软件测试用例自动生成的方法研究及实现

【摘要】:无人机的研究方兴未艾,无人机在国防和民用方面的地位越来越突出,从而使得无人机的开发愈发受到重视。飞控系统作为无人机的最重要的部分之一,一旦出现故障就会影响无人机的安全。而飞控系统软件的质量直接影响着飞控系统的安全性。因此,在飞控系统软件的设计开发中,如何对软件进行有效全面的测试不可或缺。研究测试用例自动生成算法,并软件工程化实现测试用例自动生成工具具有重要的现实意义。本文以无人机飞控系统为研究对象,结合成都某研究所中使用的SCADE软件,对测试用例自动生成在理论上进行了研究,对比分析了几种生成算法之间的优点和劣势,提出了两种算法融合来规避各自算法的缺点,从而保证生成的测试用例数量较少情况下,获得较高覆盖率,最终工程化实现所提出的方案,并检验了测试用例集的覆盖效果。首先,深入研究了测试用例自动化生成方面比较热门的生成算法,主要包括遗传、蚁群和组合测试生成算法,着重介绍了组合测试算法的原理和缺陷,介绍了IPO生成算法,因果图约束算法概念,并根据组合测试算法和因果图约束算法的特点将两者进行了融合,从而提出了本文中测试用例自动生成理论的基础,并对几种算法进行了仿真对比。其次,详细介绍了以测试用例自动生成理论为根据,软件实现自动化生成工具的具体实现方案,包括随机法设计、反例生成算法的设计等方面。在设计过程中根据SCADE建模软件和飞控系统程序特点做了更有针对性的处理设计,最终开发出基于SCADE建模软件平台的测试用例自动生成工具。然后,本文对测试用例生成工具进行了测试验证,利用不同的测试模型,主要是理想模型和飞控系统中子系统模型,从不同方面进行了对比验证,包括人工与自动化对比,一种生成算法与两种算法融合生成的测试用例覆盖率对比,最终给出了测试验证结果和统计结果。综上所述,通过理论到工程化实现最终到验证的过程,本文实现了测试用例自动化生成,达到了测试用例构造中减轻人工工作量的要求,得到了较为满意的效果。

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