仿真测试平台、自动仿真测试系统及测试方法与流程

本发明涉及仿真测试平台、列车运行监控系统（lkj）自动仿真测试系统及使用该系统进行自动仿真测试的方法。

背景技术：

列车运行监控系统（lkj）属于安全设备，在保证列车安全运行方面起到极为重要的作用，如何高效、全面、可靠地对lkj软件进行验证和确认测试是一个亟待解决的问题。目前对lkj软件功能进行验证和确认测试采用传统手工方式，该方式需要测试人员预先编写文字的测试用例，规定人工给lkj发送外围信号的位置、时机、数值等，并约定进行人机交互的操作方法、位置、时机等等；执行验证和确认测试时，测试人员需坐在lkj设备旁边，通过不断操作外围设备给lkj提供信号、操作lkj人机界面单元进行人机交互、观察lkj人机界面单元显示信息及侦听lkj发送信息判断执行结果是否正确。

现有的手工测试方式存在如下弊端：

1)效率低、工作量大，非常耗时费力；

2)人机无法分离，测试人员必须待在lkj设备旁边，且不间断地对lkj设备进行操作，劳动强度过大；

3)测试用例需要人工编写，工作量大，且无法积累和固化；

4)靠人工观察执行过程及对测试结果的正确性进行判定，人为因素过大，必然会造成执行过程中缺陷遗漏或人工对测试结论判定错误的情况，难以保证软件的测试质量；

5)仅能对lkj系统整体进行测试，无法深入到系统单元间的信息交互层面，且不能保存测试过程中系统的实时交互信息；

6)测试过程不易重复或复现，测试结果的保存及与测试用例的关联管理困难。

技术实现要素：

本发明提供一种列车运行监控系统（lkj）自动仿真测试系统，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

仿真测试平台，包括数据交换单元、信号发生单元、信号采集单元、控制单元、电源控制系统、lkj系统设备；数据交换单元通过网络与控制单元通信连接；信号发生单元、信号采集单元同时与lkj系统设备通信连接；控制单元与信号发生单元、信号采集单元通信连接；所述电源控制系统获取外部电源后，与数据交换单元、控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备通信连接。

所述的仿真测试平台为机柜，机柜集成数据交换单元、信号发生单元、信号采集单元、控制单元、电源控制系统、lkj系统设备，每个平台为一个独立的仿真测试环境。

所述仿真测试平台的电源控制系统包括唤醒单元和电源单元，所述唤醒单元与数据交换单元通信连接，所述外部电源通过电动开关和电源单元通信连接，唤醒单元与电动开关连接。

所述电动开关为继电器。

电源控制系统与控制单元、数据交换单元、测试客户端、服务器组成了电源远程控制系统，电源远程控制系统能够云端远程唤醒和关闭仿真测试平台内部的电源。

自动仿真测试系统，包括多个测试客户端和与客户端通信连接的仿真测试平台集群；所述仿真测试平台集群包括多个仿真测试平台，当测试客户端发送测试序列时，一个或者多个仿真测试平台的数据交换单元接收测试序列进行仿真测试。

所述测试客户端连接服务器，服务器通过云端通信单元与仿真测试平台的数据交换单元通信连接，服务器为云服务器。

一种自动仿真测试系统的测试方法，包括：

测试客户端经服务器发送测试序列给仿真测试平台集群的一个或者多个仿真测试平台的数据交换单元；所述测试序列中包含多个测试项目，和每个测试项目应具有的预期测试结果；

数据交换单元将接收到的测试序列发送给控制单元，控制单元对测试序列的内容进行解析，然后根据测试序列的测试要求，控制单元顺序向信号发生单元发送测试指令，信号发生单元根据测试指令向lkj系统设备发送机车信号信息，lkj系统设备依据接收的机车信号信息进行仿真运行，信号采集单元采集lkj系统设备的运行结果，并将运行结果与测试序列中的预期结果进行比较，如果与预期结果一致，则表明测试结果正确，否则表明测试结果错误。

所述测试序列包括至少一个测试用例，测试用例由线路模型和设置在线路模型上的测试项目构成，所述测试项目包括轨道信号、速度、管压、机车工况、开关量、柴速、调车信号、dmi按键信息、atp信息、emu信息、btm信息、gps信息、ick信息中的一种或者几种组成。

测试之前，测试客户端首先向服务器发送测试请求，服务器通过数据交换单元向电源控制系统的唤醒单元发送唤醒指令，唤醒单元接收唤醒指令后，通过连通电动开关开启电源单元的输入信号，电源单元启动工作，并自动控制开启控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备的电源输入，使控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备进入正常工作；

当测试结束后，测试客户端首先服务器发送关机指令，服务器通过数据交换单元将关机指令发送给控制单元，控制单元判断平台满足关机条件后，通过数据交换单元向电源单元发送关机指令，由电源单元控制关闭控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备的电源输入，然后由唤醒单元关闭电源单元输入，平台进入关机状态。

本发明的有益效果：

1）通过仿真测试平台，将被仿真测试的设备统一管理和调度，便于测试环境的部署和维护；

2）不需要进行人工干预，能够自动化的测试，即能将人为驱动的测试行为转化为机器执行，能够自动地对lkj软件进行高效、准确、公正的测试；

3）能根据测试结果自动生成测试用例，且能根据测试用例进行自动仿真测试，能有效减轻测试人员的工作量、劳动强度，且能保证测试用例的完整性、可用性、全面性、严谨性；

4）能对系统内部各单元及关键接口间交互信息进行监听和判定，能准确判定出现问题的环节，且能有效的将测试结果与测试用例进行关联保存，便于进行问题的追踪；

5）能自动驱使仿真测试系统不间断地进行测试，降低了人工劳动强度且提高了效率。

附图说明

图1为列车运行监控系统（lkj）自动仿真测试系统示意框图。

图2为电源自动控制系统示意框图。

图3为平台电源自动管控的云端远程唤醒流程图。

图4为平台电源自动管控的云端远程休眠流程图。

图5为平台电源自动管控的单设备远程控制流程图。

图6为软件自动仿真测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种仿真测试平台，包括数据交换单元、信号发生单元、信号采集单元、控制单元、电源控制系统、lkj系统设备；数据交换单元通过网络与控制单元通信连接；信号发生单元、信号采集单元同时与lkj系统设备通信连接；控制单元与信号发生单元、信号采集单元通信连接；电源控制系统获取外部电源后，与数据交换单元、控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备通信连接。

仿真测试平台为一个独立的仿真测试环境，整体为方便移动的机柜形式，机柜集成有数据交换单元、信号发生单元、信号采集单元、控制单元、电源控制系统、lkj系统设备。

如图1和图2所示，本发明还提供一种具有上述的仿真测试平台的列车运行监控系统（lkj）自动仿真测试系统，它包括多个测试客户端、与测试客户端通过网络或云端相连的服务器、与服务器通过网络连接的仿真测试平台集群，仿真测试平台集群包括多个仿真测试平台，仿真测试平台的电源控制系统与控制单元、数据交换单元、客户端、服务器中的部分模块组成了电源远程控制系统，该系统具备云端远程唤醒功能。

数据交换单元负责上层测试客户端的服务器与仿真测试平台之间进行数据、指令交互，与服务器及仿真测试平台内部各单元间采用网络通信。数据交换单元可以选用交换机或其它数据交互设备。

电源控制系统用于将外部的ac220v电源转换为仿真测试平台内部各设备所需的各种电压同时具备远程监测及控制功能，能自动控制平台内各设备电源的通断；因此，电源控制系统与测试平台内的各设备均连接，为他们提供电能。具体来说，电源控制系统包括唤醒单元和电源单元，唤醒单元与数据交换单元通信连接，外部电源通过电动开关和电源单元通信连接，唤醒单元与电动开关连接。电动开关可以选择继电器。电源控制系统能够实现仿真测试平台内部电源的远程自动唤醒和关闭功能；电源控制系统与控制单元、数据交换单元、客户端、服务器中的部分模块组成了电源远程控制系统。服务器可选择为云服务器。

上述的电源远程控制系统具备云端远程唤醒和关闭仿真测试平台内部电源功能，服务器从客户端获取电源唤醒的指令，并通过数据交换单元传送给电源控制系统内的唤醒单元；唤醒单元接收到指令后，控制电源单元输入信号开启；电源单元上电后，自动控制电源各路输出开启，唤醒系统内各设备。同理，可远程控制系统设备电源的关闭。

电源远程控制系统还能对系统内单个设备进行唤醒、休眠模式的自动切换。服务器从客户端获取电源唤醒或休眠的指令，并通过数据交换单元传送给控制单元，控制单元对控制指令进行解析，获取指令的内容及指令作用的设备对象，然后按照控制指令的内容，通过电源单元连通对应设备电源，或者通过电源单元关闭对应设备电源。

在进行仿真测试前，服务器收到测试客户端的测试请求，并通过数据交换单元检测待用仿真测试平台的设备状态，如果仿真测试平台处于休眠或者关机状态，通过数据交换单元向电源控制系统的唤醒单元发送唤醒指令，唤醒单元接收唤醒指令后，开启电源控制系统的电源单元输入信号，电源单元启动工作，并自动控制启动各路电压输出。若仿真测试完成后需要关闭或者休眠测试平台的测试设备时，通过测试客户端向服务器发送休眠或关闭指令，服务器将休眠或关闭指令发送给控制单元，控制单元判断平台是否满足休眠条件，若满足条件，控制单元通过交换机单元向电源控制系统的电源单元发送休眠或关闭指令，电源单元接收到指令后，关闭各路输出，然后由唤醒单元关闭电源单元输入，平台进入休眠或关机状态。

如图3所示，是本发明的云端远程唤醒流程图。首先通过测试客户端下发远程唤醒的指令，服务器对指令进行处理，例如对指令进行保存等，然后转发指令，唤醒单元通过数据交换单元接收指令后，控制开启电源单元的电源输入，电源单元上电工作，自动控制开启各路的输出，远程唤醒结束。

如图4所示，为本发明的云端远程休眠流程图。首先通过测试客户端下发远程休眠的指令，服务器对指令进行处理，例如对指令进行保存等，然后转发指令，控制单元通过数据交换单元接收指令后，首先判断是否满足休眠条件，例如仿真测试平台的系统设备生成的文件是否完全导入控制单元，以及控制单元的记录信息是否向服务器备份完整。如果满足休眠条件，那么控制单元向电源单元发送指令，电源单元根据指令关闭各路的输出，系统设备断电，然后控制单元将电源单元的断电指令经过数据交换单元发送给唤醒单元，唤醒单元关闭电源输出，远程休眠结束。

如图5所示，为本发明的单设备远程控制流程图。首先通过测试客户端下发远程控制的指令，服务器对指令进行处理，例如对指令进行保存等，然后转发指令，控制单元通过数据交换单元接收指令后，若测试指令要求打开或关闭单设备电源等，那么控制单元向电源单元发送指令，电源单元根据指令开启或者关闭对应设备的电源，对应设备上电或者断电，单个设备电源控制结束。

本发明的唤醒单元主要由低功耗控制器及控制器的外围控制电路组成，控制器和外围控制电路均属于现有电子常见技术。低功耗控制器包含软件系统及外围通信接口等，控制电路包含继电器、驱动电路等。休眠或关机状态时，控制器及控制电路正常工作；若控制器接收到外部指令，控制电路控制开启电源单元输入信号，电源单元上电启动。

电源单元由电源监测电路、电源控制电路及输出切换电路组成，电源监测电路包含输出电源的采集、数据上传；电源控制电路包含指令接收、分析以及控制信号输出等；输出切换电路包含继电器、驱动电路等。电源监测电路可对电源单元各路输出进行采样、监测，并将监测结果发送给控制单元；电源控制电路可对控制单元发送的指令进行转换、处理，然后通过开关量信号驱使继电器组直接通/断各设备电源。

测试客户端为人机交互单元，使用pc机作为客户端，主要用于进行测试用例、测试序列的编制，及发送自动化测试操纵的请求；同时用于进行自动化仿真测试过程中的人机交互和仿真测试执行过程及测试结果的显示。测序序列包括至少一个测试用例，测试用例由线路模型和设置在线路模型上的测试项目构成，测试项目包括轨道信号、速度、管压、机车工况、开关量、柴速、调车信号、dmi按键信息、atp信息、emu信息、btm信息、gps信息、ick信息中的一种或者几种组成，测试项目按照机车真实运行的顺序排布在线路模型上。

服务器用作为仿真测试系统的数据处理及存储单元，用于对仿真测试平台集群的管控及调度，包含对仿真测试平台的选择、对平台工作模式的管控等；同时负责测试用例、测试序列的存储、管理；负责测试客户端与仿真测试平台间信息传递的监督、管理；负责存储和管理仿真测试平台的运行记录及监测信息，并结合测试用例评定测试结论；负责测试结论的存储、管理、汇总。

信号发生单元用于模拟机车环境下的机车信号，进而为lkj系统设备提供速度、管压、工况、机车信号、平面调车信号、btm信息、atp信息、emu信息、开关量信息等信号，且信号发生单元可依据平台控制单元发出的指令自动给lkj系统设备提供上述信号。

信号采集单元用于回采lkj系统输出的信号，比如里程计、双针表，开关量信号等，此外还对lkj系统设备之间的关键通信内容进行侦听，比如以太网通信、can通信等。信号采集单元能够实时侦听lkj系统关键信号及通信信息，并将有用信息发送给控制单元进行处理。

控制单元为仿真测试平台的核心控制器。服务器将测试序列发送给控制单元，控制单元将测试序列转换成测试指令，驱动信号发生单元自动输出lkj系统设备所需外部信号，并对测试进程进行控制；同时，lkj系统设备根据接收的外部信号自动进行运行；另外，控制单元通过采集单元实现对lkj系统各设备的关键单元间交互信息进行监视、侦听，并对监视信息及交互信息进行记录、存储、管理。

lkj系统设备主要包含列车运行监控系统（lkj）自动仿真测试系统待测试lkj车载设备，主要有主机单元、人机交互单元、扩展单元等，主要用于对接收的信号发生单元的信息进行仿真测试。

本发明的列车运行监控系统（lkj）仿真测试系统通过内部数据交换机单元与外部服务器进行网络通信。服务器将指令通过数据交换单元传输给控制单元，由控制单元根据指令内容控制平台内其它各个单元进行工作。控制单元可通过控制电源控制系统的唤醒单元和电源单元实现平台电源系统的自动控制；控制单元可通过控制lkj系统设备软件实现远程仿真；控制单元可通过控制信号发生单元实现自动模拟输出lkj系统设备所需的外部信号功能；控制单元可通过信号采集单元实现lkj系统设备间通信信息的监测、侦听；除此之外，控制单元还能够对各种操作进程进行控制，并对过程数据进行暂存。

如图6所示，本发明还提供一种使用上述系统进行自动仿真测试的测试方法，包括：

测试客户端经服务器发送测试序列给仿真测试平台集群的一个或者多个仿真测试平台的数据交换单元；测试序列中包含多个测试项目和每个测试项目应具有的预期测试结果。

数据交换单元将接收到的测试序列发送给控制单元，控制单元对测试序列的内容进行解析，解析出测试序列中的测试项目，然后根据测试序列的测试要求，控制单元顺序向信号发生单元发送测试指令，信号发生单元根据接收的测试指令向lkj系统设备发送模拟的对应于该测试项目的机车信号信息，lkj系统设备依据接收的机车信号信息进行仿真运行，信号采集单元采集lkj系统设备的运行结果，并将运行结果与测试序列中的预期结果进行比较，如果与预期结果一致，则表明测试结果正确，否则表明测试结果错误。

测序序列包括至少一个测试用例，测试用例由线路模型和设置在线路模型上的测试项目构成，测试项目包括轨道信号、速度、管压、机车工况、开关量、柴速、调车信号、dmi按键信息、atp信息、emu信息、btm信息、gps信息、ick信息中的一种或者几种组成。

上述的每个线路模型描述一个基本的线路或者一个站场局部或完整的信息，线路模型的线路和站场均为最基本的模型，其上添加不同的测试项目可以指代不同的真实线路。

测试之前，测试客户端首先向服务器发送测试请求，服务器通过数据交换单元向电源控制系统的唤醒单元发送唤醒指令，唤醒单元接收唤醒指令后，通过连通电动开关开启电源单元的输入信号，电源单元启动工作，并自动控制开启控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备的电源输入，使控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备进入正常工作；

当测试结束后，测试客户端首先服务器发送关机指令，服务器通过数据交换单元将关机指令发送给控制单元，控制单元判断平台满足关机条件后，通过数据交换单元向电源单元发送关机指令，由电源单元控制关闭控制单元、信号发生单元、信号采集单元、lkj系统设备的电源输入，然后由唤醒单元关闭电源单元输入，平台进入关机状态。