北斗導航定位軟件自動化測試框架設計

樂亮，楊丹，羅銀，謝克強

（工業和信息化部電子第五研究所，廣州　510610）

北斗導航定位軟件自動化測試框架設計

樂亮，楊丹，羅銀，謝克強

（工業和信息化部電子第五研究所，廣州510610）

0　引言

北斗導航定位系統是由中國自主建設、獨立運行，并與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統。截至到目前，北斗導航定位系統已成功發射16顆衛星，并在2012年底已組網運行，形成區域服務能力，面向中國及周邊亞太地區提供無源定位、導航和授時等服務［1］。

北斗導航定位系統基本組成包括：空間段、地面控制段和用戶段?？臻g段目前在軌工作衛星有5顆GEO （Geostationary Earth Orbit，地球靜止軌道）衛星、5顆IGSO（Inclined Geosynchronous Orbit，傾斜地球同步軌道）衛星和4顆MEO（Medium Earth Orbit，中圓地球軌道）衛星。地面控制段負責系統導航任務的運行控制，主要由主控站、時間同步/注入站、監測站等組成。用戶段由手持型、車載型和指揮型等各種類型的終端組成，也包括與其他導航系統兼容的終端［2］。

北斗導航定位模塊是北斗導航定位系統用戶段的核心組成，在上面駐留了北斗導航定位軟件，提供了衛星導航定位的核心功能，包括定位導航數據收發控制、偽距測算、定位解算、精密授時及各種計算和處理算法等功能［3］。

導航定位軟件的質量決定了衛星系統導航定位導航能力的高低，但北斗導航定位軟件屬于嵌入式軟件，一般是嵌入在導航定位模塊上，而對導航定位模塊目前已發布了標準的數據接口規范。因此，本文在對若干北斗測試項目進行分析和總結的基礎上，提煉出北斗導航定位軟件自動化測試需求，描述了北斗導航定位軟件自動化測試物理環境框架設計原理，從物理層面分析了北斗導航定位軟件自動化測試框架的搭建需求，并基于通用的軟件自動化測試原理，設計了一套針對北斗導航定位軟件的自動化測試框架。

1　北斗導航定位軟件自動化測試需求分析

北斗導航定位軟件最重要的能力在于通過對接收的導航信號進行定位解算，輸出定位結果，為導航提供位置信息。但北斗導航定位軟件在實際的應用中可能會面臨許多不同的應用場景，不同廠家研發生產的導航定位軟件在具體的算法實現方面存在差異，基于我們已完成的多個北斗測試項目的分析和總結，本文認為北斗導航定位軟件的自動化測試需求主要包括冷啟動首次定位時間、熱啟動首次定位時間、重捕獲時間、自主捕獲靈敏度、跟蹤靈敏度、定位精度和測速精度等指標，具體描述如表1所示。

2　北斗導航定位軟件自動化測試框架設計

2.1自動化測試框架搭建需求分析

本文提出的北斗導航定位軟件自動化測試物理環境框架的設計原理是：通過導航信號模擬器模擬北斗衛星信號，由控制計算機控制信號輸出，導航模塊接收到信號后，輸出相關實際定位信息，并將實際定位信息發還回控制計算機，與理論定位信息在定位時間、定位精度等方面進行比較。基于該原理設計的物理環境框架如圖1所示。

表1　北斗導航定位軟件自動化測試需求

圖1　北斗導航定位軟件自動化測試物理環境框架

從圖1中可以看出，北斗導航定位軟件自動化測試物理環境包括控制計算機、導航信號模擬器、導航模塊、串口卡和電源。其中控制計算機中部署安裝北斗導航定位自動化測試軟件，北斗導航定位軟件嵌入在導航模塊中。具體過程是首先由控制計算機控制導航模擬器負責產生模擬的衛星導航信號，衛星導航信號再通過衰減器作用之后傳到導航模塊，交由北斗導航定位軟件進行定位解算，處理后將處理結果通過串口卡發送給控制計算機，最后由控制計算機上的自動化測試軟件將從串口卡得到的實際定位信息與理論定位信息進行比較，從而判斷定位的時間、精度等［4-5］。

基于上述物理環境的搭建，本文認為北斗導航定位軟件自動化測試軟件的設計主要包含以下需求：

（1）適配驅動需求，包括對導航模塊、導航模擬器的硬件驅動適配，以及相關的數據庫、文件適配需求；

（2）執行引擎需求，指完成測試任務需要的一些控制指令，包括通用控制指令和擴展控制指令；

（3）測試管理需求，包括測試任務管理和測試庫管理需求；

（4）系統管理需求，包括系統日志管理和系統參數配置［6-8］。

2.2自動化測試框架設計

通過2.1節對北斗導航定位軟件自動化測試框架搭建需求分析，該框架需要實現以下功能：適配驅動、執行引擎、測試管理和系統管理等功能，由此基于自動化測試思想，本文提出并設計的自動化測試框架搭建總體架構如圖2所示。

其中對接北斗導航定位模塊、對接北斗信號模擬器的實現主要由多個適配驅動組成，包括模擬器適配、模塊適配、文件適配和數據庫適配等。北斗導航定位軟件測試執行引擎實現在適配驅動層之上，包括指令通用接口和指令擴展接口，指令通用接口指各類基礎命令，包括數據讀寫、狀態讀寫、數據搬移和數據生成等，而指令擴展接口指基礎指令通用接口組成更高一層接口，如用例解析、結果輸出、命令組裝等，并可根據實際項目的需要進行開發。北斗導航定位軟件自動化測試管理層基于執行引擎層開發，主要包括兩大部分，測試任務管理和測試庫管理；測試任務管理又可細分為測試任務配置、開始測試任務、結束/中斷測試任務、測試結果輸出和測試結果評價等；測試庫管理也可細分為測試用例庫管理、測試問題庫管理和測試標準庫管理等，測試用例庫管理的對象主要包括北斗導航定位軟件自動化測試用例，測試問題庫主要由在北斗導航定位軟件自動化測試過程中發現的問題及問題處理組成，比對問題庫可快速發現一些問題，而測試標準庫也包含了一些北斗導航定位軟件在自動化測試過程采用的標準。系統管理同適配驅動層和測試管理層都有交互，因為系統管理層實現的是系統日志管理和系統參數配置，系統日志管理主要記錄測試任務執行過程、自動化測試框架故障信息和系統其他操作；系統參數配置包括模塊連接參數、模擬器連接參數和自動化測試框架自身參數配置。

圖2　北斗導航定位軟件自動化測試框架

3　結語

北斗導航定位軟件的質量高低對北斗導航定位系統的定位導航能力有著較大的影響，本文從測試的角度，先分析了為什么需要對北斗導航定位軟件進行自動化測試，接著對北斗導航定位軟件的自動化測試需求進行分析，再探討了針對北斗導航定位軟件的自動化測試框架搭建需求，最后給出了相應的自動化測試系統框架設計方案。但需要指出的是，為使該方案更加具體可行，在后續工作中還需要進一步對如何模擬更加真實的場景進行研究，并結合各測試項的測試方法及結果評估方法，將該自動化測試系統框架具體實現。

［1］北斗衛星導航系統.北斗衛星導航系統簡介.http：//www.beidou.gov.cn/2011/12/06/20111206e06b16a3bd8846459b969277a3317e5b. html.2010.1.15.

［2］中國衛星導航定位協會編 衛星導航定位與北斗系統應用：應用北斗光彩中國.北京：測繪出版社，2013.

［3］中國衛星導航定位協會編衛星導航定位與北斗系統應用：壯大北斗產業 創新位置服務.北京：測繪出版社，2014.

［4］代澤勇.基于面向對象的自動化測試的環境的研究與實現［D］.電子科技大學2010.

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

［6］張志霞.基于GUI的C/S系統軟件測試自動化技術研究與實現［D］.南京航空航天大學2004.

［7］張年林.面向GUI軟件測試的自動化工具研究與實現［D］.西安理工大學2007.

［8］（美）KanglinLi，MengqiWu.王軼昆等譯.圖形用戶界面測試自動化［M］.電子工業出版社，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

樂亮（1988-），男，江西人，碩士研究生，工程師，研究方向為軟件質量工程、軟件評測理論與技術

楊丹（1987-），女，黑龍江哈爾濱人，碩士，助理工程師，研究方向為信息安全、軟件測評與信息技術服務等

謝克強（1988-），男，江西贛州人，碩士，助理工程師，碩士，研究方向為為軟件安全及下一代網絡架構

羅銀（1984-），男，湖南人，碩士，工程師、系統分析師，研究方向為軟件測試與軟件質量評價

2015-07-02

2015-08-20

簡要介紹北斗導航定位系統，針對北斗導航定位系統用戶段核心組件北斗導航定位軟件的自動化測試需求進行分析，描述北斗導航定位軟件自動化測試物理環境框架設計原理，在此基礎上分析北斗導航定位軟件自動化測試框架搭建需求，提出一套相應的自動化測試框架設計方案。

北斗導航定位系統；北斗導航定位軟件；自動化測試；自動化測試框架設計

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.