CN112416748A - 用于遵照要求对***进行测试的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于遵照要求对***进行测试的方法。介绍了计算机实施的用于遵照至少一个要求对***进行测试的方法，该方法具有如下步骤：‑以机器可读取的形式接收所述要求，‑为了遵照所接收到的要求对所述***进行测试，测定至少一个第一输入变量，‑根据所测定的第一输入变量，模拟所述***的执行，‑测定所模拟的***的输出变量，并且根据输出变量测定该***是否满足要求，‑检查模拟是否满足质量要求，‑如果模拟满足质量要求并且该***满足要求，则检查，针对所述要求是否达到足够的测试覆盖，‑如果针对所述要求达到了足够的测试覆盖，则针对所述要求的测试完成。

Description

用于遵照要求对***进行测试的方法
技术领域
本发明涉及计算机实施的用于遵照要求对***进行测试的方法、一种为此设立的计算机程序以及一种为此设立的测试***。
背景技术
产品的验证周期是开发的主要组成部分。在此检查，在真实运行中是否达到所力求的质量要求。为了预先避免安全风险，需要事先测试尽可能多的场景。然而，这些测试与高的时间和资源开销相联系。由于技术***的复杂性不断上升并且与此同时产品周期变得更短，以及产品的新功能和补充也可以以软件形式来交付，所以可预见的是，必需的测试的数量将强烈上升。为了减少对真实***在其被规划的应用环境中进行费事的验证，可以借助软件形式的可靠模拟来辅助验证周期。由此，不仅成本开销而且必需的测试时间和由此上市时间（Time-to-Market）可以明显减小。再者，尤其也可以更可靠地且更高效地以计算机实施的测试方法来检查对产品的安全要求。
在DE 20 2018 106888中公开了一种方法，利用该方法，关于确定的要求计算针对***的模拟测试的测试覆盖，并且利用该方法，根据该测试覆盖使该测试继续或者结束。
从DE 10 2019 209538中已知了一种用于选择测试来对***进行测试的方法。
DE 10 2019 209539描述了用于描述通过质量属性来表征的对模拟的要求的方法。
发明内容
介绍了一种计算机实施的用于遵照至少一个要求对***进行测试的方法。
该***在此尤其是包括计算机程序、硬件或者嵌入式***。特别有利地，如果被测试的***是至少部分自主的车辆的或至少部分自主的机器人的子***，或者如果被测试的***是至少部分自主的车辆或者至少部分自主的机器人，则可以采用该方法。
要求在此尤其是包括功能的或者与性能有关的要求或者对***在其（实际）执行时的功能安全的要求。
在所介绍的方法中，以机器可读取的形式来接收要求。为了遵照所接收到的要求对***进行测试，测定（ermitteln）至少一个第一输入变量，并且根据所测定的第一输入变量来模拟该***的执行。
此外，测定所模拟的***的输出变量，并且根据该输出变量测定，该***是否满足要求。
此外检查，模拟是否满足质量要求。检查在此尤其是包括：检验该模拟是否离开容许的参数范围或者违反预先确定的边界条件，或者检验是否有对于模拟所需的模型或者子模型可用。
如果模拟满足质量要求并且该***满足要求，则在所介绍的方法中检查，针对所述要求是否达到了足够的测试覆盖。如果针对所述要求达到了足够的测试覆盖，则针对所述要求的测试完成。
因此，针对***的模拟测试提供了一种特别可靠的且高效的自动化测试方法。通过对所采用的模拟就质量要求进行持久的自动化进行的检查，并且通过为了更新测试覆盖而相对应地考虑所述检查，可以可靠地仅根据容许的模拟来确定测试结束。测试方法的有效性被持续检查。自动的测试生成、测试***的质量评价和测试条件的确定彼此关联，使得可以在虚拟平台上高效地实现自动化的测试流程。
在优选的构建方案中，针对接下来的要求使该方法继续，直至做完（abarbeiten）所有可用的要求。这样，也关于一个要求或要求组能够实现测试方法的自动化，这进一步提高了测试方法的效率。
如果没有达到测试覆盖，则根据要求测定优选地至少一个其他的输入变量，并且针对至少一个其他的输入变量模拟该***。尤其是可以针对根据要求测定的其他输入变量进行其他模拟，并且通过该测试***检查相对应的其他输出变量，直至达到针对该要求的测试覆盖。因此，自动地使该方法继续，直至自动查明测试结束。有利地，如果模拟没有满足质量要求，则针对测试覆盖的计算不考虑所述模拟。
在优选的构建方案中，根据稳健性值（Robustheitswert）测定其他输入变量，所述稳健性值描述该***对于第一输入变量多好地满足所述要求。稳健性值尤其是根据所模拟的***的输出变量来测定。以此，可以特别高效地实现测试用例生成，例如利用如基于搜索的测试（Search-Based Testing）这样的优化方法来实现测试用例生成。
在其他优选的构建方案中，在针对第一输入变量的模拟中违反所述要求时，查明差错，并且存储和/或输出所述差错。在此，差错存储和/或差错输出尤其是可以包括关于被违反的要求和关于第一输入变量的信息。优选地，差错输出或者差错存储包括关于违反所述要求的程度的信息。在特别优选的变型方案中，根据所查明的差错，自动校正所述***。因此，基于测试可以保证或自动化地同样建立被测试的***的无差错性和安全。
附图说明
随后，参照附上的附图更详细地阐述了本发明的实施形式。在此，图1示意性地示出了示例性的测试***。
具体实施方式
对于复杂***、例如电子***、嵌入式***、液压或者机电一体化***，在这些***执行时常常难以实现就对***的要求进行的完整检查，但是由于对这些***的安全要求而力求足够的测试覆盖。恰恰针对如车辆或者机器人这样的部分自主的***，遵照安全要求进行的可靠的且高效的测试是特别重要的。由于在***实际执行时并且在***差错强烈发生作用时人校正可能性减少，所以适用特别高的安全要求。同时，这样的***极其灵活和复杂，并且针对这些***可能的场景和环境条件几乎不是一目了然的。对于这种***也要已经在开发中就保证这些***的针对用户和环境的安全。
图1示意性地示出了用于对***进行测试的示例性的测试环境或示例性的测试***。可以由要求管理11提供机器可读取的要求，遵照所述要求要测试待测试的***。在框12中，可以评估和形式化所接收到的要求，并且针对所接收到的要求，可以测定或生成测试用例或相对应的输入变量。在框13中，针对所测定的或所生成的输入变量，进行***的模拟。在框14中，根据模拟的输出变量，可以就质量要求来检查该模拟。在框15中，针对当前测试，关于以此被测试的要求可以确定测试覆盖。在框12中，根据测试覆盖，可以确定针对该要求的测试的继续或者结束。再者，在框12中可以确定或者考虑稳健性程度，所述稳健性程度描述了通过该***已多好地满足所述要求。根据所述要求并且必要时根据稳健性程度，可以在框12中在继续的测试中生成针对其他模拟的其他输入变量。
相对应的测试方法以尤其是部分自主的车辆的测试为例予以描述，所述车辆在车辆运动控制的范围中促使自主的紧急制动。
为了在***处在模拟测试的范围中进行研究，焦点在于如下输出变量：所述输出变量对于所观察的***（尤其是对于对该***的确定的要求）具有特别的相关性。典型地，更复杂的***有更多个相关的输出变量。
在紧急制动功能的实例中，输出变量例如可以是车辆的偏航率、纵向速度或者纵向加速度。
测试的基础是来自要求管理或要求模块11的要求，所述要求管理或要求模块11例如以机器可读取的方式提供法律要求、来自该***的规范的要求或者对***的功能安全的要求。
接着，在步骤112中向框或向模块12传送这些要求。在那里，为了辅助自动化的和定量的测试生成，对接收到的要求进行评定和形式化。尤其是针对时变的要求，形式化例如可以包括：将机器可读取的文本要求翻译成方程式、算式或者函数。优选地，要求被形式化为使得：对要求满足的定量评估并且必要时也对满足度的定量评估变得可能。这些要求在此也可以包括对***或者***执行的边界条件。针对其他步骤，也可以组合不同的要求。
对于紧急制动功能的实例，例如可能接收到如下要求，即在纵向减速（Laengsverzoegerung）时不允许超过最大减速。作为边界条件，附加地也可以针对该测试包含如下要求，即针对确定的对摩擦值（Reibwert）的输入变量或参数范围或者针对确定的对道路坡度的输入变量或参数范围要满足该测试。这些要求接着可以被评估和被形式化，并且必要时被组合成一个要求。
紧接着，在框12中，在所限定的、通过所述要求预先给定的参数空间之内进行自动化的测试用例生成。针对测试用例生成，优选地可以采用如基于搜索的测试这样的优化方法。在此，尤其是有针对性地测定或生成针对模拟模型的输入变量或参数，针对所述模拟模型以提高的概率期望违反所述要求。通过采用如基于搜索的测试这样的优化方法，测试用例生成的质量和测试方法的效率可以总体上明显上升。
框13在步骤123中接收到所生成的输入变量或模拟参数，并且根据所述输入变量或模拟参数来模拟待测试的***。在模拟中，在此依据***模型来执行该***，所述***模型尤其是包括路段模型（Streckenmodell）。依据该模拟，根据经过形式化的要求来检验被测试的***。
在框12中，可以依据该模拟的在步骤132中从框13接收到的输出变量来测定，是否满足要求。附加地，依据输出变量也可以确定该***多好地满足或者多差地不满足要求的程度（稳健性程度）。根据输出变量132并且必要时根据稳健性程度，可以在框12中生成或测定针对其他模拟的新输入变量。
在测试用例生成中，也可以生成如下测试：在所述测试中，该测试***或者测试环境或模拟在非有效的范围中运行。例如，所使用的模型不能映射必需的动态。在框14中，依据框14在步骤134中从框13接收到的输出变量，可以对该模拟就这种质量要求进行相对应的检查，并且进行是否满足质量要求或者如何满足质量要求的相对应评价。在框14中，对此存储有针对模拟环境或所使用的模拟模型的质量的定量评价的算法。通过依据客观化的、定量的质量要求进行相对应的评价，明显提高了相对应的测试的承载能力。测试因此更可靠且更有说服力，例如也作为针对开发中的***的改进、继续开发和产品发布的判定基础。
框14现在可以在步骤154中输出如下变量：所述变量包含，通过所述变量是否满足并且必要时如何满足对模拟的质量要求。
在框15中，针对测试方法，关于确定的要求或一组要求可以测定测试覆盖的程度。这种测试覆盖程度优选地根据如下内容来确定：尤其是针对尚未被测试的输入变量或参数空间，该***以何种概率违反所述要求。
优选地根据在步骤125中从框12获得的关于如下内容的信息进行测定：针对被测试的输入变量，被测试的***在模拟中是否满足并且必要时如何满足被测试的要求。在此，优选地根据在步骤154中从框14获得的变量，可以针对所测定的测试覆盖程度考虑所述模拟，所述变量包含通过所述变量是否满足并且必要时如何满足对模拟的质量要求。
如果（尤其是通过与预先确定的测试覆盖比较或者与预先确定的残留差错概率比较）测试覆盖程度得到足够的覆盖，则针对当前被测试的要求或当前被测试的这组要求的测试可以完成。要不然，利用来自框12的其他输入变量或模拟参数，可以在该***处针对所述要求执行其他测试。可以由框15在步骤152中向框12传送相对应的关于测试的完成或者继续的信息。
框15因此尤其是得到如下测试结果和信息：测试平台是否已在有效的范围中运行，并且据此测定：所述要求是否已经足够。例如可能出现下列输入条件和结论：
1）通过该***满足要求，并且满足对测试环境的质量要求。针对测试覆盖考虑该测试结果。
2）通过该***满足要求，但是不满足对测试环境的质量要求。针对测试覆盖不考虑该测试结果。
3）通过该***不满足要求，满足对测试环境的质量要求。针对测试覆盖考虑该测试结果。
4）通过该***不满足要求，并且不满足对测试环境的质量要求。针对测试覆盖不考虑该测试结果。
在紧急制动功能的实例中，例如按照在剩余的输入变量或参数空间中出现差错的残留概率小于1%，例如要求大于99%的测试覆盖。
针对第一测试用例，作为输入变量，在对此分别容许的参数范围之内生成第一摩擦系数和第一坡度值，并且该***针对所述第一摩擦系数和第一坡度值进行模拟。模拟例如可以针对纵向速度的确定的参数范围进行（erfolgten）***的执行。作为模拟的输出变量，例如观测和评估车辆的在此在模拟中出现的纵向减速。如果纵向减速满足被测试的要求，那就是说在容许的最大减速之下，并且如果该模拟满足针对其的质量要求，则测试覆盖提高。如果检查得出尚未达到需要的测试覆盖，则发起新的测试或生成新的测试用例。
针对第二测试用例，测定尚未被测试的由针对摩擦值和道路坡度的输入变量构成的对，又在对此分别容许的参数范围之内测定该对。对于所述输入变量，该***又被模拟。该模拟例如也可以针对纵向速度的确定的参数范围又进行***的执行。作为该模拟的输出变量，例如又可以观测和评估车辆的在此在模拟中出现的纵向减速。如果该纵向减速满足被测试的要求，那就是说在容许的最大减速之下，但是如果该模拟不满足针对其的质量要求，则对于该测试覆盖不考虑所述模拟。例如，减速的调节可以通过ABS介入进行，但是模拟或用于该模拟的模型对于这种ABS介入在其给定的边界条件下并且针对被测试的输入变量不包括足够的轮胎模型。由于通过模拟因此不曾提高测试覆盖，所以发起新的测试或生成新的测试用例。
针对第三测试用例，测定尚未被测试的由针对摩擦值和道路坡度的输入变量构成的对，又在对此分别容许的参数范围之内测定该对。对于所述输入变量，该***又被模拟。该模拟例如也可以针对纵向速度的确定的参数范围又进行***的执行。作为该模拟的输出变量，例如又可以观测和评估车辆的在此在模拟中出现的纵向减速。如果该纵向减速不满足被测试的要求，那就是说在容许的最大减速之上，则相对应的差错可以被保存或者被输出，可以进行自动的差错消除，并且测试也可能由于出现的差错而被中断。替选于由于出现的差错引起的中断，如果该模拟满足针对其的质量要求，则该模拟可以被考虑用于更新测试覆盖。如果检查得出尚未达到需要的测试覆盖，则发起新的测试或生成新的测试用例。
针对第四测试用例，测定尚未被测试的由针对摩擦值和道路坡度的输入变量构成的对，又在对此分别容许的参数范围之内测定该对。对于所述输入变量，该***又被模拟。该模拟例如也可以针对纵向速度的确定的参数范围又进行***的执行。作为模拟的输出变量，例如又可以观测和评估车辆的在此在模拟中出现的纵向减速。如果该纵向减速满足被测试的要求，那就是说在容许的最大减速之下，如果该模拟满足针对其的质量要求，则所述模拟可以被考虑用于更新测试覆盖。如果检查得出现在达到99%的需要的测试覆盖，则针对被测试的要求的测试完成。

Claims (19)

1.一种计算机实施的用于遵照至少一个要求对***（13）进行测试的方法，其特征在于如下步骤：
- 以机器可读取的形式来接收（112）所述要求（11），
- 为了遵照所接收到的要求（11，112）对所述***（13）进行测试，测定（12）至少一个第一输入变量，
- 根据所测定的第一输入变量来模拟所述***（13）的执行，
- 测定所模拟的***（13）的输出变量，并且根据所述输出变量来测定，所述***（13）是否满足所述要求，
- 检查所述模拟是否满足质量要求（14），
- 如果所述模拟满足（14）所述质量要求并且所述***满足（12）所述要求，则检查，针对所述要求是否达到了（15）足够的测试覆盖，
- 如果针对所述要求达到了（15）所述足够的测试覆盖，则针对所述要求的所述测试完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对接下来的要求使所述方法继续，直至做完所有可用的要求。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果没有达到（15）所述测试覆盖，则根据所述要求测定（12）至少一个其他的输入变量，并且针对所述至少一个其他的输入变量模拟所述***（13）。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据稳健性值测定（12）其他输入变量，所述稳健性值描述所述***（13）针对所述第一输入变量多好地满足所述要求。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述所模拟的***（13）的输出变量（132）来测定（12）所述稳健性值。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，针对根据所述要求测定的其他输入变量进行其他模拟，并且通过测试***检查相对应的其他输出变量，直至针对所述要求达到所述测试覆盖。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述模拟不满足所述质量要求，则所述模拟不被考虑用于计算所述测试覆盖。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述质量要求包括检验：所述模拟是否离开容许的参数范围或者违反预先确定的边界条件，或者针对所述模拟所需的模型或者子模型是否可用。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被测试的***（13）包括计算机程序、硬件或者嵌入式***。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述被测试的***（13）是至少部分自主的车辆的或者至少部分自主的机器人的子***，或者所述被测试的***（13）是至少部分自主的车辆或者至少部分自主的机器人。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述要求包括对所述***的功能安全的要求。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在针对所述第一输入变量的所述模拟中违反所述要求时，查明差错；并且存储和/或输出所述差错。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，差错存储和/或差错输出包括关于被违反的要求和关于所述第一输入变量的信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述差错输出或者差错存储包括关于违反所述要求的程度的信息。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，根据所查明的差错，自动校正所述***。
16.一种计算机程序，所述计算机程序设立为执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
17.一种机器可读取的存储器，在所述机器可读取的存储器上存储有根据权利要求16所述的计算机程序。
18.一种测试***，所述测试***设立为，执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
19.根据权利要求18所述的测试***，所述测试***具有根据权利要求17所述的存储器和用于做完根据权利要求16所述的计算机程序的处理器。
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