本發(fā)明屬于可靠性測試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的軟件測試方法。

背景技術(shù)：

概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是用基于事故場景的方法思路分析研究實(shí)際系統(tǒng)，它能夠明確地描述系統(tǒng)的危險(xiǎn)狀態(tài)及潛在事故的發(fā)生和發(fā)展過程，通過結(jié)合運(yùn)用多種安全性分析技術(shù)，鑒別出其后果，并計(jì)算出各種危險(xiǎn)因素導(dǎo)致事故的發(fā)生概率，能有力地支持安全風(fēng)險(xiǎn)的管理決策，為風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)估提供了可行而有效的途徑，被實(shí)際應(yīng)用于核能、化工、航天等領(lǐng)域。

軟件測試是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵步驟，其目標(biāo)是以最少的人力、物力和時(shí)間投入，盡可能多地發(fā)掘軟件中存在的各種錯(cuò)誤和缺陷，測試結(jié)果可為軟件可靠性分析提供依據(jù)。

在對(duì)軟件進(jìn)行測試的基本過程中，測試設(shè)計(jì)是根據(jù)測試計(jì)劃設(shè)計(jì)測試方案，編寫詳細(xì)測試腳本的過程。測試設(shè)計(jì)過程的輸出是各測試階段使用的測試用例。隨著軟件系統(tǒng)日趨龐大，軟件的測試正變得與軟件開發(fā)一樣復(fù)雜。傳統(tǒng)的測試方法有多種分類，如：白盒測試與黑盒測試、功能測試與結(jié)構(gòu)測試、靜態(tài)測試與動(dòng)態(tài)測試。但測試用例的生成過程大多是隨機(jī)產(chǎn)生的，測試過程耗時(shí)耗力，且無法全面模擬軟件的實(shí)際操作場景，并構(gòu)造完整準(zhǔn)確的運(yùn)行剖面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述問題而提供一種基于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的軟件測試方法。

本發(fā)明一種基于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的軟件測試方法，包括以下步驟：

s1、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景識(shí)別：由傳統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析方法得到系統(tǒng)相應(yīng)的引起頂事件的各事件割集，并根據(jù)各事件割集建立系統(tǒng)故障樹，再分析各割集事件發(fā)生后軟件所起的控制作用，識(shí)別包含軟件調(diào)節(jié)功能的高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景；

s2、運(yùn)行剖面特征化描述：結(jié)合系統(tǒng)的初始狀況和高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景的概率失效模型，即系統(tǒng)物理狀況相關(guān)的各事件割集及其概率，和各事件割集引起的系統(tǒng)變化，構(gòu)成運(yùn)行剖面，再對(duì)運(yùn)行剖面進(jìn)行特征化描述，真實(shí)地描繪系統(tǒng)狀態(tài)和變化性；

s3、運(yùn)行剖面生成樣本：從運(yùn)行剖面中隨機(jī)采樣生成樣本，樣本數(shù)量由測試需求決定；

s4、搭建系統(tǒng)的物理仿真模型：結(jié)合仿真軟件構(gòu)建系統(tǒng)的物理仿真模型；

s5、物理仿真模型產(chǎn)生測試用例：將樣本輸入系統(tǒng)的物理仿真模型，物理仿真模型運(yùn)行仿真得到包含概率特性的仿真結(jié)果，并作為測試用例；

s6、執(zhí)行測試：將測試用例輸入被測系統(tǒng)進(jìn)行測試。

進(jìn)一步的，s2中，系統(tǒng)變化性用不同類型參數(shù)的概率分布表征。

更進(jìn)一步的，s2中，不同類型參數(shù)的概率分布能在運(yùn)行剖面特征化描述過程中得到。

進(jìn)一步的，s3中，樣本內(nèi)容包括：系統(tǒng)初始狀況、系統(tǒng)初始狀況的概率分布、高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景中的一個(gè)事件割集和事件割集中每個(gè)失效事件的概率失效模型。

進(jìn)一步的，s5中，作為測試用例的仿真結(jié)果包括物理參數(shù)數(shù)值。

更進(jìn)一步的，s5中，物理參數(shù)數(shù)值包括但不限于傳感器信號(hào)數(shù)值。

進(jìn)一步的，s6中，還包括結(jié)合軟件測試的實(shí)際響應(yīng)和軟件需求，分析軟件運(yùn)行是否合理，驗(yàn)證測試結(jié)果是否正確。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過采用概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（pra）方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上獲得系統(tǒng)運(yùn)行剖面的特征描述，并隨機(jī)采樣生成樣本，產(chǎn)生包含風(fēng)險(xiǎn)信息的測試用例，最大程度地測試風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生后系統(tǒng)軟件功能是否能達(dá)到預(yù)期要求?？赏暾麥?zhǔn)確的構(gòu)造軟件運(yùn)行剖面，并可進(jìn)一步用于基于風(fēng)險(xiǎn)告知的軟件可靠性評(píng)價(jià)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的軟件測試過程流程圖；

圖2為本實(shí)施例的液位控制系統(tǒng)模型；

圖3為本實(shí)施例的液位控制系統(tǒng)控制程序軟件流程圖；

圖4為本實(shí)施例的液位控制系統(tǒng)模型pra場景識(shí)別；

圖5為本實(shí)施例的仿真模型方框圖；

圖6為本實(shí)施例的部分樣本文件。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說明各實(shí)施例，本發(fā)明提供有附圖。這些附圖為本發(fā)明揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說明實(shí)施例，并可配合說明書的相關(guān)描述來解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號(hào)通常用來表示類似的組件。

本發(fā)明的軟件測試方法，通過采用概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（pra）方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上獲得系統(tǒng)運(yùn)行剖面的特征描述，并隨機(jī)采樣生成樣本，產(chǎn)生包含概率特性的測試用例，最大程度地測試風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生后系統(tǒng)軟件功能是否達(dá)到預(yù)期要求。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：

如圖1至圖6所示，作為一個(gè)具體的實(shí)施例，本發(fā)明通過構(gòu)建一個(gè)單容水箱液位控制系統(tǒng)模型，按照?qǐng)D1所示流程，說明本發(fā)明基于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的軟件測試方法的具體實(shí)施過程。

如圖2所示為一種液位控制系統(tǒng)模型，包括閥門管道、水箱及相應(yīng)控制系統(tǒng)。其控制系統(tǒng)軟件流程圖，如圖3所示，包含液位調(diào)節(jié)功能和水位異常保護(hù)功能。

步驟1：概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景識(shí)別：由傳統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析方法可得到系統(tǒng)引起相應(yīng)頂事件的各事件割集，并建立系統(tǒng)故障樹，再分析各割集事件發(fā)生后軟件所起的控制作用，識(shí)別為包含軟件調(diào)節(jié)功能的高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景。具體地，由傳統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析方法通過對(duì)構(gòu)建的模型部件故障模式定義及影響分析，得到相應(yīng)的事件割集，結(jié)合軟件作用，所得高層級(jí)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景如圖4所示。頂事件為液位系統(tǒng)水位異常，即水漫過水箱或干涸，是不期望發(fā)生的事件。導(dǎo)致頂事件發(fā)生有3個(gè)一級(jí)原因事件，并最終識(shí)別8個(gè)事件割集，由系統(tǒng)特性可知，8個(gè)基本事件均為最小割集，即任何一個(gè)基本事件的發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致液位系統(tǒng)水位異常。在此概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景中，已包含軟件調(diào)節(jié)功能對(duì)系統(tǒng)的作用。例如，相對(duì)于給水閥門的兩種故障模式：故障閉合和故障全開，排水閥門僅有一種故障模式，即排水閥門故障全開，原因在于當(dāng)排水閥門故障閉合時(shí)，控制系統(tǒng)軟件會(huì)對(duì)給水閥門進(jìn)行相應(yīng)控制，不會(huì)導(dǎo)致水位異常頂事件發(fā)生。這種考慮軟件影響的故障樹可識(shí)別為更高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景，即包含軟件調(diào)節(jié)功能的高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景。

步驟2，運(yùn)行剖面特征描述：結(jié)合系統(tǒng)的初始狀況和高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景的概率失效模型，即系統(tǒng)物理狀況相關(guān)的各事件割集及其概率，和各事件割集引起的系統(tǒng)變化，構(gòu)成運(yùn)行剖面，再對(duì)運(yùn)行剖面進(jìn)行特征化描述，真實(shí)地描繪系統(tǒng)狀態(tài)和變化性。

由液位系統(tǒng)初始狀況概率分布情況，定義了3種初始狀況：

l-液位處于低水位，系統(tǒng)處于調(diào)節(jié)狀態(tài)

m-液位處于給定液位，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)

h-液位處于高水位，系統(tǒng)處于調(diào)節(jié)狀態(tài)

結(jié)合上述作為最小割集的8個(gè)基本事件構(gòu)成的各事件割集，即：

x1-破口事件；

x2-控制器失效；

x3-給水閥門故障閉合；

x4-給水閥門故障全開；

x5-排水閥門故障全開；

x6-傳感器無輸出；

x7-傳感器輸出保持故障前的瞬時(shí)值；

x8-傳感器輸出最大值；

及其各自的概率，和各事件割集引起的系統(tǒng)變化，可描述液位系統(tǒng)運(yùn)行剖面，再對(duì)運(yùn)行剖面進(jìn)行特征化描述，真實(shí)地描繪系統(tǒng)狀態(tài)和變化性。系統(tǒng)變化性用不同類型參數(shù)的概率分布表征，不同類型參數(shù)的概率分布由系統(tǒng)運(yùn)行剖面決定，且能在步驟5的物理仿真模型運(yùn)行仿真過程中體現(xiàn)。

步驟3，運(yùn)行剖面生成樣本：從運(yùn)行剖面中隨機(jī)采樣生成若干個(gè)樣本。取樣內(nèi)容包括：系統(tǒng)初始狀況的概率分布，選擇的系統(tǒng)初始狀況；從高層級(jí)的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景中選取的一個(gè)事件割集；事件割集中每個(gè)失效事件的概率失效模型（包括每個(gè)失效事件的故障模式和失效概率）。

根據(jù)高層級(jí)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)場景，按照事件發(fā)生概率進(jìn)行隨機(jī)采樣事件割集，其中包含概率失效模型，獲得的部分樣本文件如圖6所示。

步驟4，搭建系統(tǒng)物理仿真模型：通過仿真工具搭建液位系統(tǒng)仿真模型，其方框圖如圖5所示。模型采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，液位控制系統(tǒng)部件均已包含在模型之中，即水箱、比例積分微分（pid）控制器、液位傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門等，并加入轉(zhuǎn)換開關(guān)用于引入失效事件。所得模型可用于仿真系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況，并在失效事件引入之后，逼真模擬樣本的事件割集的失效影響。

步驟5，物理仿真模型產(chǎn)生測試用例：將取樣樣本輸入系統(tǒng)的物理仿真模型，得到每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的包含概率特性的仿真結(jié)果。仿真結(jié)果作為每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的測試用例。作為測試用例的仿真結(jié)果包含了代表傳感器信號(hào)等的物理參數(shù)數(shù)值。

步驟6，執(zhí)行測試及分析結(jié)果：仿真結(jié)果包含了代表傳感器信號(hào)等的物理參數(shù)數(shù)值，此信號(hào)將作為測試用例輸入系統(tǒng)軟件。在本實(shí)施例中，將測試用例輸入控制系統(tǒng)，結(jié)合軟件實(shí)際響應(yīng)和軟件需求，分析軟件運(yùn)行是否合理，驗(yàn)證測試結(jié)果是否正確。

本發(fā)明一種基于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的軟件測試方法，通過采用概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（pra）方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上獲得系統(tǒng)運(yùn)行剖面的特征描述，并隨機(jī)采樣生成樣本，產(chǎn)生包含風(fēng)險(xiǎn)信息的測試用例，最大程度地測試風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生后系統(tǒng)軟件功能是否達(dá)到預(yù)期要求?？赏暾麥?zhǔn)確的構(gòu)造軟件運(yùn)行剖面，并可進(jìn)一步用于基于風(fēng)險(xiǎn)告知的軟件可靠性評(píng)價(jià)。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。