KJ15A矿井机车运输联锁软件的安全测试研究
|
摘要
目前，计算机技术已广泛地应用于航空、航天、交通、医疗等安
全性关键领域，在这些领域中，软件被称为“安全性相关软件”。对于
这类软件的测试研究是其软件质量保障研究的一个重点。这样的测试
关注于该类软件的安全功能规约是否得到满足，希望在此基础上对整
个系统的可靠性有一个定量的估计。
KJ15A井下运输监控系统(以下简称KJ15A系统)是合肥工业大
学微机所于九十年代中期研制成功的煤矿运输安全技术保障系统，主
要用于对矿井大巷轨道机车运输进行指挥调度、安全监控和生产管理。
显然，作为铁路运输计算机联锁软件的特例，它是一种安全性相关软
件。
本文针对KJ15A系统软件的具体特点，提出了在测试环境建立、
测试用例生成到测试结果判定等一系列环节中应采取的策略、措施，
旨在建立一个软件测试平台，把手工方式进行开通试验作为安全验证
手段上升到一个以计算机和人工智能为基础的自动测试评估的新台
阶，它不仅可以模拟手工试验无法考虑的一些意外环境，而且可以快
速而有效地探测到被测系统在安全防护上可能达到的极限，使我们对
该系统的安全性、适用性有更深刻的了解。同时，也为类似的安全性
相关软件的测试研究提供一种思路。
Nowadays, technology of the computer has been widely used in the what is called safety critical fields such as aviation, spaceflight, traffic control, medical treatment and so on. In these case, the software are called "safety related software". Research on the test of these software has been a key point of their software quality assurance research. Those kind of test concern about the safety function contract of the software being tested. Basing on these tests, researchers try to give a quantitative analysis of the software reliability.
KJ15A is a Mine Rail Transport Monitor System that was built by Microcomputer Institution of HeFei University of Technology in middle 1990s. It is mainly used in a mine to conduct the rail transport of the main lane, to monitor its safety and to manage its production. Obviously, as a special case of Rail Transport Interlocking Software, it is also a safety related software.
Basing on characteristic of KJ15A software, this paper put forward some strategies and methods in building test circumstance, generating test case, judging test result. Its purpose is to build a software test platform which can change the safety test manner from manual scene test manner to a new, computer and artificial intelligence based, auto-testing and evaluating test manner. It not only can simulate some special occurrences which is impossible to be conduct in manual test but also can reach the extreme of the tested system's safety protection rapidly and effectively. Thus, it can make us see the safety and applicability of KJ15A more clear. At the same time, it also provided a new thought to the similar system study.
全性关键领域，在这些领域中，软件被称为“安全性相关软件”。对于
这类软件的测试研究是其软件质量保障研究的一个重点。这样的测试
关注于该类软件的安全功能规约是否得到满足，希望在此基础上对整
个系统的可靠性有一个定量的估计。
KJ15A井下运输监控系统(以下简称KJ15A系统)是合肥工业大
学微机所于九十年代中期研制成功的煤矿运输安全技术保障系统，主
要用于对矿井大巷轨道机车运输进行指挥调度、安全监控和生产管理。
显然，作为铁路运输计算机联锁软件的特例，它是一种安全性相关软
件。
本文针对KJ15A系统软件的具体特点，提出了在测试环境建立、
测试用例生成到测试结果判定等一系列环节中应采取的策略、措施，
旨在建立一个软件测试平台，把手工方式进行开通试验作为安全验证
手段上升到一个以计算机和人工智能为基础的自动测试评估的新台
阶，它不仅可以模拟手工试验无法考虑的一些意外环境，而且可以快
速而有效地探测到被测系统在安全防护上可能达到的极限，使我们对
该系统的安全性、适用性有更深刻的了解。同时，也为类似的安全性
相关软件的测试研究提供一种思路。
Nowadays, technology of the computer has been widely used in the what is called safety critical fields such as aviation, spaceflight, traffic control, medical treatment and so on. In these case, the software are called "safety related software". Research on the test of these software has been a key point of their software quality assurance research. Those kind of test concern about the safety function contract of the software being tested. Basing on these tests, researchers try to give a quantitative analysis of the software reliability.
KJ15A is a Mine Rail Transport Monitor System that was built by Microcomputer Institution of HeFei University of Technology in middle 1990s. It is mainly used in a mine to conduct the rail transport of the main lane, to monitor its safety and to manage its production. Obviously, as a special case of Rail Transport Interlocking Software, it is also a safety related software.
Basing on characteristic of KJ15A software, this paper put forward some strategies and methods in building test circumstance, generating test case, judging test result. Its purpose is to build a software test platform which can change the safety test manner from manual scene test manner to a new, computer and artificial intelligence based, auto-testing and evaluating test manner. It not only can simulate some special occurrences which is impossible to be conduct in manual test but also can reach the extreme of the tested system's safety protection rapidly and effectively. Thus, it can make us see the safety and applicability of KJ15A more clear. At the same time, it also provided a new thought to the similar system study.
引文
[1] 韩江洪、魏臻等．“KJ15A矿井机车运输监控系统”．煤炭工业出版社1997
[2] 徐中伟，吴芳美．“高速铁路信号安全软件自动测试案例建模研究”铁道学报，Vol．19，Suppl，11，1997
[3] 朱鸿，金凌紫．“软件质量保障与测试”科学出版社1997
[4] 陈世福等．“人工智能与知识工程”．南京大学出版社1997
[5] 李玉良．“矿山机车运输信号系统分析”．煤炭学报．Vol 22．NO1，PP．104—107
[6] 商永泰等．“矿井信集闭”．煤炭工业出版社1993
[7] James A.Whittaker著马良荔等译．“实用软件测试指南”．电子工业出版社 2003
[8] 面向对象系统分析与设计 Ronald J.Norman著 周之英等译 清华大学出版社 2000
[9] Michael,R.Lyu主编 刘喜成 钟晚懿等译．“软件可靠性：正程手册”．电子工业出版社1997
[10] 虞翊．吴芳美．“黑箱条件下的软件测试充分性与揭错能力分析”计算机工程．Vol 27．，pp．74—76，7，2001
[11] 徐红等．“统计过程控制方法在软件测试过程分析中的应用”计算机工程与应用．pp．96—100，No12，2001
[12] 许静等．“网络环境下的分布式自动测试系统设计”计算机工程与应用．，No 24，2001，PP．12—17
[13] 宋艳芳等．“自动化软件测试”．应用科技．Vol28 No．4，Apr 2001
[14] 孙昌爱等．“基于场景的软件测试工具系列的设计与实现”．计算机工程与应用．，No 12，2001，pp．49—53
[15] 钱红兵等．“基于量化分析的软件测试过程的控制技术”．北京航空航天大学学报Vol 27．No 4，pp．74—76，8，2001
[16] 朱忠保．“边界值测试在软件测试中的应用”．Application of the computer systems．No 8．2001，pp．42—44
[17] 徐中伟．吴芳美“基于测试的安全软件的安全性评估”．计算机工程与科学Vol 23．No 5 2001，pp．95—107
[18] 徐中伟等．“基于规则的联锁软件测试集的自动生成”．计算机工程Vol 28．No 1 Jan 2001，pp．96—108
[19] 荆剑等．“计算机联锁安全软件测试评估平台的静态数据交换策略”，上海
铁道大学学报，Vol 20．No 12．Dec．，1999，PP．1—5
[20] 郑裕国等．“故障树定性和定量分析的算法”．浙江工业大学学报Vol 23．No 1．Mar．，1995
[21] 徐芳美．“铁路安全软件测试评估”．中国铁道出版社，2001年10月
[22] 周凯等．“软件故障树分析技术”，航空计算技术1997 No 3．，pp．54—57
[23] 阮镰等．“软机可靠性测试及其测试环境”．测控技术Vol 19．No 2 2000，pp．9—16
[24] 陈雪松等．“软件可靠性数据生成方法研究”．航空学报Vol 22．No 6 Nov．，2001，pp．509—512
[25] 周经伦等．“一种故障树分析的新算法”．模糊系统与数学Vol 11．No 3 1997，pp．74—78
[26] 梁洪宜等．“计算机软件质量和软件质量保证”．广州大学学报Vol 15．No 5 May 2001，pp．21—25
[27] 杜文等“井下运输人—机—环境系统安全性分析初探”中国安全科学学报 Vol 7．No 3．Jun 1997
[28] 屠海滢等．“基于软件测试平台的车站现场仿真”铁道学报Vol 19．No 4 Aug 1997，pp．51—55
[29] 朱友芹．张争平，“新编Windows API参考大全”，电子工业出版社，2000．
[30] Jeffrey Richter著，王建华等译，“Windows核心编程”，机械工业出版社(Jelffey Richter:Programming Applications for Microsoft Windows,Fourth Edition.)2000
[31] “KJ15A——HCO网络原理”．工大高科信息技术有限公司(内部资料)
[32] “KJ15A软件设计说明”．工大高科信息技术有限公司(内部资料)
[33] Weyuker, E.J.; "Axiomatizing Software Test Data Adequacy", IEEE Trans. Soft. Eng, Vol. SE-12, No. 12, December 1986.
[34] Weyuker, E.J.; "The Evaluation of Program-Based Software Test Data Adequacy Criteria", Communications of the ACM, Vol. 31, No. 6, June 1988.
[35] Zhu,H.and Hall,P., "Test data adequacy measurement", SoftWare Engineering Journal,Vol.8,No.1,pp.21-30,1993.
[36] IEC 61508 (7 parts), Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems.IEC, Geneva, 1998-2000.
[37] Goodenough,J.B. and Gerhart, S.L., "Toward a theory of test data selection",IEEE Transactions on Software Engineering, VoI.SE-3, pp.156—173,1975
[38] Fahlman, S. "Fast Learning Varitions on Back Propagation: An Empirical Study" Proceedings of the Connectionzst Models Summer School, 1988,pp.38—51
[39] Roger S.Pressman 著. "Software Engineering ——A Practitioner's Approach" (Fourth Edition). 电子工业出版社 1999
[40] Coad, P., and E.Yourdon, Object-Oriented Analysis (2 nd ed.).Englewood Cliffs, NJ: Yourdon Press/Prentice Hall, 1991
[41] Musa, J.D., "Operational Profiles in Software Reliability Engineering", IEEE Software, Vol. 10, No.2, March 1993, pp.14—32.
[42] Karunanithi, N., Whitley, D., and Malaiya, YK., "Using Neural Networks in Reliability Prediction "IEEE Software, Vol 9, No.4, July 1992, pp.53—59
[43] Kamnanithi, N., "A Neural Networks Approach for Software Reliability Growth Modeling in the Presence of code Churn", Proceedings of the 4th International Symposium on Software Reliability Engineering, Denver, Colo.,Nov 1993. pp.310—317
[44] Abdesalm En-Nouaary, Rachida Dssouli,abd Ferhat Khendek "Timed Wp-Method:Testing Real-Time Systems"., IEEE Transactions on Software Engineering, Vol.28, NO 11,pp.1023—1037,Nov 2002
[45] Fahlman,S., and Lebiere,C., "The Cascade—Correlation Learning Architechture" Advances in Neural information Processing Systems 2, San Francisco, Calif, 1990, pp.524—532
[46] Malaiya, YK., Karunanithi, N., and Verma, P, "Predictability Measures for Software Reliability Models" Proceedings of the 14th IEEE International Computer Software and Applications Conference, October 1990
[47] 胡庆新，魏臻等“铁路信号计算机联锁系统底研究与设计”，微计算机信息,2000年第16卷第2期
[48] 魏臻，“故障—安全型铁路信号微机联锁系统的研究设计”，合肥工业大学学位论文，Oct，1997．
[49] 虞翊，吴芳美“基于图搜索策略的车站信号操作集自动生成算法”，上海铁道大学学报(自然科学版)，Vol．17，No．4，Dec 1996
[50] 刘群，洪帆．“软件测试底应用研究与分析”，华中理工大学学报，Vol 28，No 11，Nov 2000．
[51] 陈雪松等．“面向RT软件测试数据自动生成的输入变量分析”，北京航空航天大学学报，Vol 26，No 6，Dec 2000．
[2] 徐中伟，吴芳美．“高速铁路信号安全软件自动测试案例建模研究”铁道学报，Vol．19，Suppl，11，1997
[3] 朱鸿，金凌紫．“软件质量保障与测试”科学出版社1997
[4] 陈世福等．“人工智能与知识工程”．南京大学出版社1997
[5] 李玉良．“矿山机车运输信号系统分析”．煤炭学报．Vol 22．NO1，PP．104—107
[6] 商永泰等．“矿井信集闭”．煤炭工业出版社1993
[7] James A.Whittaker著马良荔等译．“实用软件测试指南”．电子工业出版社 2003
[8] 面向对象系统分析与设计 Ronald J.Norman著 周之英等译 清华大学出版社 2000
[9] Michael,R.Lyu主编 刘喜成 钟晚懿等译．“软件可靠性：正程手册”．电子工业出版社1997
[10] 虞翊．吴芳美．“黑箱条件下的软件测试充分性与揭错能力分析”计算机工程．Vol 27．，pp．74—76，7，2001
[11] 徐红等．“统计过程控制方法在软件测试过程分析中的应用”计算机工程与应用．pp．96—100，No12，2001
[12] 许静等．“网络环境下的分布式自动测试系统设计”计算机工程与应用．，No 24，2001，PP．12—17
[13] 宋艳芳等．“自动化软件测试”．应用科技．Vol28 No．4，Apr 2001
[14] 孙昌爱等．“基于场景的软件测试工具系列的设计与实现”．计算机工程与应用．，No 12，2001，pp．49—53
[15] 钱红兵等．“基于量化分析的软件测试过程的控制技术”．北京航空航天大学学报Vol 27．No 4，pp．74—76，8，2001
[16] 朱忠保．“边界值测试在软件测试中的应用”．Application of the computer systems．No 8．2001，pp．42—44
[17] 徐中伟．吴芳美“基于测试的安全软件的安全性评估”．计算机工程与科学Vol 23．No 5 2001，pp．95—107
[18] 徐中伟等．“基于规则的联锁软件测试集的自动生成”．计算机工程Vol 28．No 1 Jan 2001，pp．96—108
[19] 荆剑等．“计算机联锁安全软件测试评估平台的静态数据交换策略”，上海
铁道大学学报，Vol 20．No 12．Dec．，1999，PP．1—5
[20] 郑裕国等．“故障树定性和定量分析的算法”．浙江工业大学学报Vol 23．No 1．Mar．，1995
[21] 徐芳美．“铁路安全软件测试评估”．中国铁道出版社，2001年10月
[22] 周凯等．“软件故障树分析技术”，航空计算技术1997 No 3．，pp．54—57
[23] 阮镰等．“软机可靠性测试及其测试环境”．测控技术Vol 19．No 2 2000，pp．9—16
[24] 陈雪松等．“软件可靠性数据生成方法研究”．航空学报Vol 22．No 6 Nov．，2001，pp．509—512
[25] 周经伦等．“一种故障树分析的新算法”．模糊系统与数学Vol 11．No 3 1997，pp．74—78
[26] 梁洪宜等．“计算机软件质量和软件质量保证”．广州大学学报Vol 15．No 5 May 2001，pp．21—25
[27] 杜文等“井下运输人—机—环境系统安全性分析初探”中国安全科学学报 Vol 7．No 3．Jun 1997
[28] 屠海滢等．“基于软件测试平台的车站现场仿真”铁道学报Vol 19．No 4 Aug 1997，pp．51—55
[29] 朱友芹．张争平，“新编Windows API参考大全”，电子工业出版社，2000．
[30] Jeffrey Richter著，王建华等译，“Windows核心编程”，机械工业出版社(Jelffey Richter:Programming Applications for Microsoft Windows,Fourth Edition.)2000
[31] “KJ15A——HCO网络原理”．工大高科信息技术有限公司(内部资料)
[32] “KJ15A软件设计说明”．工大高科信息技术有限公司(内部资料)
[33] Weyuker, E.J.; "Axiomatizing Software Test Data Adequacy", IEEE Trans. Soft. Eng, Vol. SE-12, No. 12, December 1986.
[34] Weyuker, E.J.; "The Evaluation of Program-Based Software Test Data Adequacy Criteria", Communications of the ACM, Vol. 31, No. 6, June 1988.
[35] Zhu,H.and Hall,P., "Test data adequacy measurement", SoftWare Engineering Journal,Vol.8,No.1,pp.21-30,1993.
[36] IEC 61508 (7 parts), Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems.IEC, Geneva, 1998-2000.
[37] Goodenough,J.B. and Gerhart, S.L., "Toward a theory of test data selection",IEEE Transactions on Software Engineering, VoI.SE-3, pp.156—173,1975
[38] Fahlman, S. "Fast Learning Varitions on Back Propagation: An Empirical Study" Proceedings of the Connectionzst Models Summer School, 1988,pp.38—51
[39] Roger S.Pressman 著. "Software Engineering ——A Practitioner's Approach" (Fourth Edition). 电子工业出版社 1999
[40] Coad, P., and E.Yourdon, Object-Oriented Analysis (2 nd ed.).Englewood Cliffs, NJ: Yourdon Press/Prentice Hall, 1991
[41] Musa, J.D., "Operational Profiles in Software Reliability Engineering", IEEE Software, Vol. 10, No.2, March 1993, pp.14—32.
[42] Karunanithi, N., Whitley, D., and Malaiya, YK., "Using Neural Networks in Reliability Prediction "IEEE Software, Vol 9, No.4, July 1992, pp.53—59
[43] Kamnanithi, N., "A Neural Networks Approach for Software Reliability Growth Modeling in the Presence of code Churn", Proceedings of the 4th International Symposium on Software Reliability Engineering, Denver, Colo.,Nov 1993. pp.310—317
[44] Abdesalm En-Nouaary, Rachida Dssouli,abd Ferhat Khendek "Timed Wp-Method:Testing Real-Time Systems"., IEEE Transactions on Software Engineering, Vol.28, NO 11,pp.1023—1037,Nov 2002
[45] Fahlman,S., and Lebiere,C., "The Cascade—Correlation Learning Architechture" Advances in Neural information Processing Systems 2, San Francisco, Calif, 1990, pp.524—532
[46] Malaiya, YK., Karunanithi, N., and Verma, P, "Predictability Measures for Software Reliability Models" Proceedings of the 14th IEEE International Computer Software and Applications Conference, October 1990
[47] 胡庆新，魏臻等“铁路信号计算机联锁系统底研究与设计”，微计算机信息,2000年第16卷第2期
[48] 魏臻，“故障—安全型铁路信号微机联锁系统的研究设计”，合肥工业大学学位论文，Oct，1997．
[49] 虞翊，吴芳美“基于图搜索策略的车站信号操作集自动生成算法”，上海铁道大学学报(自然科学版)，Vol．17，No．4，Dec 1996
[50] 刘群，洪帆．“软件测试底应用研究与分析”，华中理工大学学报，Vol 28，No 11，Nov 2000．
[51] 陈雪松等．“面向RT软件测试数据自动生成的输入变量分析”，北京航空航天大学学报，Vol 26，No 6，Dec 2000．
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |