北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)

樂(lè)亮，楊丹，羅銀，謝克強(qiáng)

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州　510610）

北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)

樂(lè)亮，楊丹，羅銀，謝克強(qiáng)

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州510610）

0　引言

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)是由中國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行，并與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。截至到目前，北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)已成功發(fā)射16顆衛(wèi)星，并在2012年底已組網(wǎng)運(yùn)行，形成區(qū)域服務(wù)能力，面向中國(guó)及周邊亞太地區(qū)提供無(wú)源定位、導(dǎo)航和授時(shí)等服務(wù)［1］。

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)基本組成包括：空間段、地面控制段和用戶段?？臻g段目前在軌工作衛(wèi)星有5顆GEO （Geostationary Earth Orbit，地球靜止軌道）衛(wèi)星、5顆IGSO（Inclined Geosynchronous Orbit，傾斜地球同步軌道）衛(wèi)星和4顆MEO（Medium Earth Orbit，中圓地球軌道）衛(wèi)星。地面控制段負(fù)責(zé)系統(tǒng)導(dǎo)航任務(wù)的運(yùn)行控制，主要由主控站、時(shí)間同步/注入站、監(jiān)測(cè)站等組成。用戶段由手持型、車載型和指揮型等各種類型的終端組成，也包括與其他導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端［2］。

北斗導(dǎo)航定位模塊是北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)用戶段的核心組成，在上面駐留了北斗導(dǎo)航定位軟件，提供了衛(wèi)星導(dǎo)航定位的核心功能，包括定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)收發(fā)控制、偽距測(cè)算、定位解算、精密授時(shí)及各種計(jì)算和處理算法等功能［3］。

導(dǎo)航定位軟件的質(zhì)量決定了衛(wèi)星系統(tǒng)導(dǎo)航定位導(dǎo)航能力的高低，但北斗導(dǎo)航定位軟件屬于嵌入式軟件，一般是嵌入在導(dǎo)航定位模塊上，而對(duì)導(dǎo)航定位模塊目前已發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口規(guī)范。因此，本文在對(duì)若干北斗測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上，提煉出北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試需求，描述了北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試物理環(huán)境框架設(shè)計(jì)原理，從物理層面分析了北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架的搭建需求，并基于通用的軟件自動(dòng)化測(cè)試原理，設(shè)計(jì)了一套針對(duì)北斗導(dǎo)航定位軟件的自動(dòng)化測(cè)試框架。

1　北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試需求分析

北斗導(dǎo)航定位軟件最重要的能力在于通過(guò)對(duì)接收的導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行定位解算，輸出定位結(jié)果，為導(dǎo)航提供位置信息。但北斗導(dǎo)航定位軟件在實(shí)際的應(yīng)用中可能會(huì)面臨許多不同的應(yīng)用場(chǎng)景，不同廠家研發(fā)生產(chǎn)的導(dǎo)航定位軟件在具體的算法實(shí)現(xiàn)方面存在差異，基于我們已完成的多個(gè)北斗測(cè)試項(xiàng)目的分析和總結(jié)，本文認(rèn)為北斗導(dǎo)航定位軟件的自動(dòng)化測(cè)試需求主要包括冷啟動(dòng)首次定位時(shí)間、熱啟動(dòng)首次定位時(shí)間、重捕獲時(shí)間、自主捕獲靈敏度、跟蹤靈敏度、定位精度和測(cè)速精度等指標(biāo)，具體描述如表1所示。

2　北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)

2.1自動(dòng)化測(cè)試框架搭建需求分析

本文提出的北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試物理環(huán)境框架的設(shè)計(jì)原理是：通過(guò)導(dǎo)航信號(hào)模擬器模擬北斗衛(wèi)星信號(hào)，由控制計(jì)算機(jī)控制信號(hào)輸出，導(dǎo)航模塊接收到信號(hào)后，輸出相關(guān)實(shí)際定位信息，并將實(shí)際定位信息發(fā)還回控制計(jì)算機(jī)，與理論定位信息在定位時(shí)間、定位精度等方面進(jìn)行比較?；谠撛碓O(shè)計(jì)的物理環(huán)境框架如圖1所示。

表1　北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試需求

圖1　北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試物理環(huán)境框架

從圖1中可以看出，北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試物理環(huán)境包括控制計(jì)算機(jī)、導(dǎo)航信號(hào)模擬器、導(dǎo)航模塊、串口卡和電源。其中控制計(jì)算機(jī)中部署安裝北斗導(dǎo)航定位自動(dòng)化測(cè)試軟件，北斗導(dǎo)航定位軟件嵌入在導(dǎo)航模塊中。具體過(guò)程是首先由控制計(jì)算機(jī)控制導(dǎo)航模擬器負(fù)責(zé)產(chǎn)生模擬的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)再通過(guò)衰減器作用之后傳到導(dǎo)航模塊，交由北斗導(dǎo)航定位軟件進(jìn)行定位解算，處理后將處理結(jié)果通過(guò)串口卡發(fā)送給控制計(jì)算機(jī)，最后由控制計(jì)算機(jī)上的自動(dòng)化測(cè)試軟件將從串口卡得到的實(shí)際定位信息與理論定位信息進(jìn)行比較，從而判斷定位的時(shí)間、精度等［4-5］。

基于上述物理環(huán)境的搭建，本文認(rèn)為北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)主要包含以下需求：

（1）適配驅(qū)動(dòng)需求，包括對(duì)導(dǎo)航模塊、導(dǎo)航模擬器的硬件驅(qū)動(dòng)適配，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)、文件適配需求；

（2）執(zhí)行引擎需求，指完成測(cè)試任務(wù)需要的一些控制指令，包括通用控制指令和擴(kuò)展控制指令；

（3）測(cè)試管理需求，包括測(cè)試任務(wù)管理和測(cè)試庫(kù)管理需求；

（4）系統(tǒng)管理需求，包括系統(tǒng)日志管理和系統(tǒng)參數(shù)配置［6-8］。

2.2自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)

通過(guò)2.1節(jié)對(duì)北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架搭建需求分析，該框架需要實(shí)現(xiàn)以下功能：適配驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行引擎、測(cè)試管理和系統(tǒng)管理等功能，由此基于自動(dòng)化測(cè)試思想，本文提出并設(shè)計(jì)的自動(dòng)化測(cè)試框架搭建總體架構(gòu)如圖2所示。

其中對(duì)接北斗導(dǎo)航定位模塊、對(duì)接北斗信號(hào)模擬器的實(shí)現(xiàn)主要由多個(gè)適配驅(qū)動(dòng)組成，包括模擬器適配、模塊適配、文件適配和數(shù)據(jù)庫(kù)適配等。北斗導(dǎo)航定位軟件測(cè)試執(zhí)行引擎實(shí)現(xiàn)在適配驅(qū)動(dòng)層之上，包括指令通用接口和指令擴(kuò)展接口，指令通用接口指各類基礎(chǔ)命令，包括數(shù)據(jù)讀寫、狀態(tài)讀寫、數(shù)據(jù)搬移和數(shù)據(jù)生成等，而指令擴(kuò)展接口指基礎(chǔ)指令通用接口組成更高一層接口，如用例解析、結(jié)果輸出、命令組裝等，并可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需要進(jìn)行開(kāi)發(fā)。北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試管理層基于執(zhí)行引擎層開(kāi)發(fā)，主要包括兩大部分，測(cè)試任務(wù)管理和測(cè)試庫(kù)管理；測(cè)試任務(wù)管理又可細(xì)分為測(cè)試任務(wù)配置、開(kāi)始測(cè)試任務(wù)、結(jié)束/中斷測(cè)試任務(wù)、測(cè)試結(jié)果輸出和測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)等；測(cè)試庫(kù)管理也可細(xì)分為測(cè)試用例庫(kù)管理、測(cè)試問(wèn)題庫(kù)管理和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)管理等，測(cè)試用例庫(kù)管理的對(duì)象主要包括北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試用例，測(cè)試問(wèn)題庫(kù)主要由在北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及問(wèn)題處理組成，比對(duì)問(wèn)題庫(kù)可快速發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，而測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)也包含了一些北斗導(dǎo)航定位軟件在自動(dòng)化測(cè)試過(guò)程采用的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)管理同適配驅(qū)動(dòng)層和測(cè)試管理層都有交互，因?yàn)橄到y(tǒng)管理層實(shí)現(xiàn)的是系統(tǒng)日志管理和系統(tǒng)參數(shù)配置，系統(tǒng)日志管理主要記錄測(cè)試任務(wù)執(zhí)行過(guò)程、自動(dòng)化測(cè)試框架故障信息和系統(tǒng)其他操作；系統(tǒng)參數(shù)配置包括模塊連接參數(shù)、模擬器連接參數(shù)和自動(dòng)化測(cè)試框架自身參數(shù)配置。

圖2　北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架

3　結(jié)語(yǔ)

北斗導(dǎo)航定位軟件的質(zhì)量高低對(duì)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位導(dǎo)航能力有著較大的影響，本文從測(cè)試的角度，先分析了為什么需要對(duì)北斗導(dǎo)航定位軟件進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，接著對(duì)北斗導(dǎo)航定位軟件的自動(dòng)化測(cè)試需求進(jìn)行分析，再探討了針對(duì)北斗導(dǎo)航定位軟件的自動(dòng)化測(cè)試框架搭建需求，最后給出了相應(yīng)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)方案。但需要指出的是，為使該方案更加具體可行，在后續(xù)工作中還需要進(jìn)一步對(duì)如何模擬更加真實(shí)的場(chǎng)景進(jìn)行研究，并結(jié)合各測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試方法及結(jié)果評(píng)估方法，將該自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)框架具體實(shí)現(xiàn)。

［1］北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng).北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介.http：//www.beidou.gov.cn/2011/12/06/20111206e06b16a3bd8846459b969277a3317e5b. html.2010.1.15.

［2］中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)編 衛(wèi)星導(dǎo)航定位與北斗系統(tǒng)應(yīng)用：應(yīng)用北斗光彩中國(guó).北京：測(cè)繪出版社，2013.

［3］中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)編衛(wèi)星導(dǎo)航定位與北斗系統(tǒng)應(yīng)用：壯大北斗產(chǎn)業(yè) 創(chuàng)新位置服務(wù).北京：測(cè)繪出版社，2014.

［4］代澤勇.基于面向?qū)ο蟮淖詣?dòng)化測(cè)試的環(huán)境的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.電子科技大學(xué)2010.

［5］Kit Edward.Integrated，effective test design and automation.Software Development.1999.

［6］張志霞.基于GUI的C/S系統(tǒng)軟件測(cè)試自動(dòng)化技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)［D］.南京航空航天大學(xué)2004.

［7］張年林.面向GUI軟件測(cè)試的自動(dòng)化工具研究與實(shí)現(xiàn)［D］.西安理工大學(xué)2007.

［8］（美）KanglinLi，MengqiWu.王軼昆等譯.圖形用戶界面測(cè)試自動(dòng)化［M］.電子工業(yè)出版社，2005.

Beidou Navigation Positioning System；Beidou Navigation Positioning Software；Automation Test；Automation Test Design

Design of Beidou Navigation Positioning Software's Automation Test Framework

LE Liang，YANG Dan，LUO Yin，XIE Ke-qiang

（The Fifth Electronic Research Institute of MIIT，Guangzhou 510610）

1007-1423（2015）26-0014-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.26.004

樂(lè)亮（1988-），男，江西人，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)檐浖|(zhì)量工程、軟件評(píng)測(cè)理論與技術(shù)

楊丹（1987-），女，黑龍江哈爾濱人，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)樾畔踩?、軟件測(cè)評(píng)與信息技術(shù)服務(wù)等

謝克強(qiáng)（1988-），男，江西贛州人，碩士，助理工程師，碩士，研究方向?yàn)闉檐浖踩跋乱淮W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

羅銀（1984-），男，湖南人，碩士，工程師、系統(tǒng)分析師，研究方向?yàn)檐浖y(cè)試與軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)

2015-07-02

2015-08-20

簡(jiǎn)要介紹北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，針對(duì)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)用戶段核心組件北斗導(dǎo)航定位軟件的自動(dòng)化測(cè)試需求進(jìn)行分析，描述北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試物理環(huán)境框架設(shè)計(jì)原理，在此基礎(chǔ)上分析北斗導(dǎo)航定位軟件自動(dòng)化測(cè)試框架搭建需求，提出一套相應(yīng)的自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)方案。

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)；北斗導(dǎo)航定位軟件；自動(dòng)化測(cè)試；自動(dòng)化測(cè)試框架設(shè)計(jì)

Introduces the Beidou navigation positioning system，analyses the requirement of automation test for Beidou navigation positioning software which is the core component of user terminal of the Beidou navigation positioning system，and describes the principle of building the physical environment framework of automation test for Beidou navigation positioning software.Based on the above analysis，analyses the requirement of building the automation test framework for Beidou navigation positioning software，and puts forward a design for automation test framework.