一种物联网测试信号生成方法和系统与流程

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种物联网测试信号生成方法和系统。

背景技术

物联网信号种类繁多，如在智能家居中，就有灯、门磁、红外、水表、电表、气表等信号。实际场景中这些信号随机生成，并无一定顺序；同时使用频率各不相同，且满足一定的概率分布，例如灯的使用频率就大于水表，也就是灯信号概率大于水表信号概率。

物联网的测试工作非常繁琐，在实际测试环境中，不同硬件和软件组合，体系结构纵横交错，各种信号的概率分布会经常发生较大的变动。目前，在物联网的测试过程中，一般情况下是简单测试，即随意收集一些测试信号进行物联网的测试；或者，即使在大的物联网处理压力情况下也基本上是进行简单的概率测试。这使经过测试的物联网无法适应复杂的实际应用环境。

如何对物联网进行更好地测试，以使其能更好地适应复杂的实际应用环境已经成为目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种物联网测试信号生成方法和系统。该物联网测试信号生成方法，能按照各种复杂场景下模拟获得的样本测试信号出现的概率分布，生成符合该概率分布的实际测试信号，采用该实际测试信号，能够对物联网进行更好的测试，从而使物联网的测试能够更好地适应复杂的实际应用环境。

本发明提供一种物联网测试信号生成方法，包括：

收集样本测试信号，并模拟所述样本测试信号出现的概率；

根据所述样本测试信号对应的状态和所述样本测试信号出现的概率，采用状态转移法生成所述物联网的实际测试信号。

优选地，所述根据所述样本测试信号对应的状态和所述样本测试信号出现的概率，采用状态转移法生成所述物联网的实际测试信号包括：

步骤s110：构造状态转移矩阵；

步骤s111：给定一个当前样本测试信号；所述当前样本测试信号对应当前信号状态；

步骤s112：根据所述状态转移矩阵和所述当前信号状态生成下一个信号状态；所述下一个信号状态对应下一个信号；

步骤s113：比较所述当前样本测试信号出现的概率和所述下一个信号出现的概率；

如果所述当前样本测试信号出现的概率小于或等于所述下一个信号出现的概率，则执行步骤s114：将所述当前信号状态转移到所述下一个信号状态，并输出所述下一个信号作为所述实际测试信号；所述实际测试信号对应实际测试信号状态；

如果所述当前样本测试信号出现的概率大于所述下一个信号出现的概率，则执行步骤s115：生成一个符合0-1均匀分布概率的随机数，并比较所述随机数与所述下一个信号出现的概率/所述当前样本测试信号出现的概率；

如果所述随机数小于或等于所述下一个信号出现的概率/所述当前样本测试信号出现的概率，则执行所述步骤s114；如果所述随机数大于所述下一个信号出现的概率/所述当前样本测试信号出现的概率，则执行步骤s116：保持所述当前信号状态，并输出所述当前样本测试信号作为所述实际测试信号。

优选地，所述步骤s114之后还包括：步骤s114′：将所述当前信号状态更新为所述实际测试信号状态，并将所述当前样本测试信号更新为所述实际测试信号；然后继续执行所述步骤s112及以后的步骤；

所述方法在所述步骤s116之后继续执行所述步骤s112及以后的步骤。

优选地，所述状态转移矩阵包括：

优选地，所述当前信号状态和所述下一个信号状态是相邻的信号状态。

本发明还提供一种物联网测试信号生成系统，包括：

收集模拟模块，用于收集样本测试信号，并模拟所述样本测试信号出现的概率；

生成模块，用于根据所述样本测试信号对应的状态和所述样本测试信号出现的概率，采用状态转移法生成所述物联网的实际测试信号。

优选地，所述生成模块包括：

构造单元，用于构造状态转移矩阵；

给定单元，用于给定一个当前样本测试信号，所述当前样本测试信号对应当前信号状态；

第一生成单元，用于根据所述状态转移矩阵和所述当前信号状态生成下一个信号状态；所述下一个信号状态对应下一个信号；

第一比较单元，用于比较所述当前样本测试信号出现的概率和所述下一个信号出现的概率；

第二生成单元，用于在所述第一比较单元的比较结果为所述当前样本测试信号出现的概率大于所述下一个信号出现的概率时，生成一个符合0-1均匀分布概率的随机数；

第二比较单元，用于比较所述随机数与所述下一个信号出现的概率/所述当前样本测试信号出现的概率；

状态转移单元，用于在所述第一比较单元的比较结果为所述当前样本测试信号出现的概率小于或等于所述下一个信号出现的概率时，以及所述第二比较单元的比较结果为所述随机数小于或等于所述下一个信号出现的概率/所述当前样本测试信号出现的概率时，将所述当前信号状态转移到所述下一个信号状态，并输出所述下一个信号作为所述实际测试信号；所述实际测试信号对应实际测试信号状态；

状态保持单元，用于在所述第二比较单元的比较结果为所述随机数大于所述下一个信号出现的概率/所述当前样本测试信号出现的概率时，保持所述当前信号状态，并输出所述当前样本测试信号作为所述实际测试信号。

优选地，所述生成模块还包括：

更新单元，用于将所述当前信号状态更新为所述实际测试信号状态，并将所述当前样本测试信号更新为所述实际测试信号。

优选地，所述状态转移矩阵包括：

优选地，所述当前信号状态和所述下一个信号状态是相邻的信号状态。

本发明的有益效果：本发明所提供的物联网测试信号生成方法，能按照各种复杂场景下模拟获得的样本测试信号出现的概率分布，生成符合该概率分布的实际测试信号，采用该实际测试信号，能够对物联网进行更好的测试，从而使物联网的测试能够更好地适应复杂的实际应用环境。

本发明所提供的物联网测试信号生成系统，通过设置收集模拟模块和生成模块，能按照各种复杂场景下模拟获得的样本测试信号出现的概率分布，生成符合该概率分布的实际测试信号，采用该实际测试信号，能够对物联网进行更好的测试，从而使物联网的测试能够更好地适应复杂的实际应用环境。

附图说明

图1为本发明实施例1中物联网测试信号生成方法的流程图；

图2为本发明实施例2中物联网测试信号生成方法的流程图；

图3为信号状态转移示意图；

图4为本发明实施例3中物联网测试信号生成系统的原理框图。

其中的附图标记说明：

1.收集模拟模块；2.生成模块；21.构造单元；22.给定单元；23.第一生成单元；24.第一比较单元；25.第二生成单元；26.第二比较单元；27.状态转移单元；28.状态保持单元；29.更新单元。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种物联网测试信号生成方法和系统作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种物联网测试信号生成方法，如图1所示，包括：

步骤s10：收集样本测试信号，并模拟样本测试信号出现的概率。

该步骤中，样本测试信号从各种复杂场景下实际运行的物联网系统中收集，包括灯信号、门磁信号、红外信号、水表信号、电表信号、气表信号等多种信号。样本测试信号出现的概率是指不同的样本测试信号，其使用频率各不相同，且满足一定的概率分布。

步骤s11：根据样本测试信号对应的状态和样本测试信号出现的概率，采用状态转移法生成物联网的实际测试信号。

其中，每种样本测试信号对应一个状态，如x1状态对应灯信号，x2状态对应水表信号等。

实际测试信号用于开发完成或部署初期的物联网系统的性能测试和压力测试。当实际测试信号处于任何一种状态的时候，能以一定的概率向相邻的状态转移。转移的过程中，每个状态出现的概率分布，恰好就是模拟获得的样本测试信号出现的概率分布。

该物联网测试信号生成方法，能按照各种复杂场景下模拟获得的样本测试信号出现的概率分布，生成符合该概率分布的实际测试信号，采用该实际测试信号，能够对物联网进行更好的测试，从而使物联网的测试能够更好地适应复杂的实际应用环境。

实施例2：

本实施例提供一种物联网测试信号生成方法，如图2所示，包括：

步骤s10：收集样本测试信号，并模拟样本测试信号出现的概率。

该步骤中，样本测试信号从各种复杂场景下实际运行的物联网系统中收集，包括灯信号、门磁信号、红外信号、水表信号、电表信号、气表信号等多种信号。样本测试信号出现的概率是指不同的样本测试信号，其使用频率各不相同，且满足一定的概率分布。

步骤s11：根据样本测试信号对应的状态和样本测试信号出现的概率，采用状态转移法生成物联网的实际测试信号。

其中，每种样本测试信号对应一个状态，如x1状态对应灯信号，x2状态对应水表信号等。

该步骤具体包括：

步骤s110：构造状态转移矩阵。

该步骤中，状态转移矩阵包括：

步骤s111：给定一个当前样本测试信号；当前样本测试信号对应当前信号状态。

步骤s112：根据状态转移矩阵和当前信号状态生成下一个信号状态；下一个信号状态对应下一个信号。

本实施例中，当前信号状态和下一个信号状态是相邻的信号状态。如图3所示，状态转移矩阵(1)与图3中的状态转移图相对应：所有的信号状态{x1,x2…xn}构成一个环，每个信号状态向相邻的两个信号状态转移，如x1向x2和xn转移，x2向x1和x3转移，xn向x1和xn-1转移等等。

状态转移矩阵(1)进一步说明了这种状态转移的定量关系。对状态转移矩阵(1)中的任意一行[ri1,ri2,…rin]来说，rii＝0，rii的左右两个元素ri(i-1)，ri(i+1)都为0.5(对r11为r12和r1n，对rnn为rn1和rn(n-1))表示第i个状态以0.5的概率向第i-1和第i+1个状态转移(当i＝1或者n时，则按照图3中的环形关系向相邻的两个状态转移)。

该步骤中，按照图3中的状态转移关系和状态转移矩阵(1)的转移概率，随机生成下一个信号状态。

步骤s113：比较当前样本测试信号出现的概率和下一个信号出现的概率。

如果当前样本测试信号出现的概率小于或等于下一个信号出现的概率，则执行步骤s114：将当前信号状态转移到下一个信号状态，并输出下一个信号作为实际测试信号；实际测试信号对应实际测试信号状态。

如果当前样本测试信号出现的概率大于下一个信号出现的概率，则执行步骤s115：生成一个符合0-1均匀分布概率的随机数，并比较随机数与下一个信号出现的概率/当前样本测试信号出现的概率。

如果随机数小于或等于下一个信号出现的概率/当前样本测试信号出现的概率，则执行步骤s114。如果随机数大于下一个信号出现的概率/当前样本测试信号出现的概率，则执行步骤s116：保持当前信号状态，并输出当前样本测试信号作为实际测试信号。

本实施例中，步骤s114之后还包括：步骤s114′：将当前信号状态更新为实际测试信号状态，并将当前样本测试信号更新为实际测试信号。然后继续执行步骤s112及以后的步骤。在步骤s116之后继续执行步骤s112及以后的步骤。从而实现连续自动输出实际测试信号。

实际测试信号用于开发完成或部署初期的物联网系统的性能测试和压力测试。当实际测试信号处于任何一种状态的时候，能以一定的概率向相邻的状态转移。转移的过程中，每个状态出现的概率分布，恰好就是模拟获得的样本测试信号出现的概率分布。

实施例1-2的有益效果：实施例1-2所提供的物联网测试信号生成方法，能按照各种复杂场景下模拟获得的样本测试信号出现的概率分布，生成符合该概率分布的实际测试信号，采用该实际测试信号，能够对物联网进行更好的测试，从而使物联网的测试能够更好地适应复杂的实际应用环境。

实施例3：

基于实施例2中提供的物联网测试信号生成方法，本实施例提供一种物联网测试信号生成系统，如图4所示，包括：收集模拟模块1，用于收集样本测试信号，并模拟样本测试信号出现的概率。生成模块2，用于根据样本测试信号对应的状态和样本测试信号出现的概率，采用状态转移法生成物联网的实际测试信号。

其中，生成模块2包括：构造单元21，用于构造状态转移矩阵。给定单元22，用于给定一个当前样本测试信号；当前样本测试信号对应当前信号状态。第一生成单元23，用于根据状态转移矩阵和当前信号状态生成下一个信号状态；下一个信号状态对应下一个信号。第一比较单元24，用于比较当前样本测试信号出现的概率和下一个信号出现的概率。第二生成单元25，用于在第一比较单元24的比较结果为当前样本测试信号出现的概率大于下一个信号出现的概率时，生成一个符合0-1均匀分布概率的随机数。第二比较单元26，用于比较随机数与下一个信号出现的概率/当前样本测试信号出现的概率。状态转移单元27，用于在第一比较单元24的比较结果为当前样本测试信号出现的概率小于或等于下一个信号出现的概率时，以及第二比较单元26的比较结果为随机数小于或等于下一个信号出现的概率/当前样本测试信号出现的概率时，将当前信号状态转移到下一个信号状态，并输出下一个信号作为实际测试信号；实际测试信号对应实际测试信号状态。状态保持单元28，用于在第二比较单元26的比较结果为随机数大于下一个信号出现的概率/当前样本测试信号出现的概率时，保持当前信号状态，并输出当前样本测试信号作为实际测试信号。

其中，状态转移矩阵包括：

本实施例中，当前信号状态和下一个信号状态是相邻的信号状态。如图3所示，状态转移矩阵(1)与图3中的状态转移图相对应：所有的信号状态{x1,x2…xn}构成一个环，每个信号状态向相邻的两个信号状态转移，如x1向x2和xn转移，x2向x1和x3转移，xn向x1和xn-1转移等等。

状态转移矩阵(1)进一步说明了这种状态转移的定量关系。对状态转移矩阵(1)中的任意一行[ri1,ri2,…rin]来说，rii＝0，rii的左右两个元素rii-1，rii+1都为0.5(对r11为r12和r1n，对rnn为rn1和rnn-1)表示第i个状态以0.5的概率向第i-1和第i+1个状态转移(当i＝1或者n时，则按照图3中的环形关系向相邻的两个状态转移)。

第一生成单元23按照图3中的状态转移关系和状态转移矩阵(1)的转移概率，随机生成下一个信号状态。

本实施例中，生成模块2还包括：更新单元29，用于将当前信号状态更新为实际测试信号状态，并将当前样本测试信号更新为实际测试信号。

该物联网测试信号生成系统，通过设置收集模拟模块和生成模块，能按照各种复杂场景下模拟获得的样本测试信号出现的概率分布，生成符合该概率分布的实际测试信号，采用该实际测试信号，能够对物联网进行更好的测试，从而使物联网的测试能够更好地适应复杂的实际应用环境。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。