北斗导航定位软件自动化测试框架设计

乐亮，杨丹，罗银，谢克强

（工业和信息化部电子第五研究所，广州　510610）

北斗导航定位软件自动化测试框架设计

乐亮，杨丹，罗银，谢克强

（工业和信息化部电子第五研究所，广州510610）

0　引言

北斗导航定位系统是由中国自主建设、独立运行，并与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。截至到目前，北斗导航定位系统已成功发射16颗卫星，并在2012年底已组网运行，形成区域服务能力，面向中国及周边亚太地区提供无源定位、导航和授时等服务［1］。

北斗导航定位系统基本组成包括：空间段、地面控制段和用户段。空间段目前在轨工作卫星有5颗GEO （Geostationary Earth Orbit，地球静止轨道）卫星、5颗IGSO（Inclined Geosynchronous Orbit，倾斜地球同步轨道）卫星和4颗MEO（Medium Earth Orbit，中圆地球轨道）卫星。地面控制段负责系统导航任务的运行控制，主要由主控站、时间同步/注入站、监测站等组成。用户段由手持型、车载型和指挥型等各种类型的终端组成，也包括与其他导航系统兼容的终端［2］。

北斗导航定位模块是北斗导航定位系统用户段的核心组成，在上面驻留了北斗导航定位软件，提供了卫星导航定位的核心功能，包括定位导航数据收发控制、伪距测算、定位解算、精密授时及各种计算和处理算法等功能［3］。

导航定位软件的质量决定了卫星系统导航定位导航能力的高低，但北斗导航定位软件属于嵌入式软件，一般是嵌入在导航定位模块上，而对导航定位模块目前已发布了标准的数据接口规范。因此，本文在对若干北斗测试项目进行分析和总结的基础上，提炼出北斗导航定位软件自动化测试需求，描述了北斗导航定位软件自动化测试物理环境框架设计原理，从物理层面分析了北斗导航定位软件自动化测试框架的搭建需求，并基于通用的软件自动化测试原理，设计了一套针对北斗导航定位软件的自动化测试框架。

1　北斗导航定位软件自动化测试需求分析

北斗导航定位软件最重要的能力在于通过对接收的导航信号进行定位解算，输出定位结果，为导航提供位置信息。但北斗导航定位软件在实际的应用中可能会面临许多不同的应用场景，不同厂家研发生产的导航定位软件在具体的算法实现方面存在差异，基于我们已完成的多个北斗测试项目的分析和总结，本文认为北斗导航定位软件的自动化测试需求主要包括冷启动首次定位时间、热启动首次定位时间、重捕获时间、自主捕获灵敏度、跟踪灵敏度、定位精度和测速精度等指标，具体描述如表1所示。

2　北斗导航定位软件自动化测试框架设计

2.1自动化测试框架搭建需求分析

本文提出的北斗导航定位软件自动化测试物理环境框架的设计原理是：通过导航信号模拟器模拟北斗卫星信号，由控制计算机控制信号输出，导航模块接收到信号后，输出相关实际定位信息，并将实际定位信息发还回控制计算机，与理论定位信息在定位时间、定位精度等方面进行比较。基于该原理设计的物理环境框架如图1所示。

表1　北斗导航定位软件自动化测试需求

图1　北斗导航定位软件自动化测试物理环境框架

从图1中可以看出，北斗导航定位软件自动化测试物理环境包括控制计算机、导航信号模拟器、导航模块、串口卡和电源。其中控制计算机中部署安装北斗导航定位自动化测试软件，北斗导航定位软件嵌入在导航模块中。具体过程是首先由控制计算机控制导航模拟器负责产生模拟的卫星导航信号，卫星导航信号再通过衰减器作用之后传到导航模块，交由北斗导航定位软件进行定位解算，处理后将处理结果通过串口卡发送给控制计算机，最后由控制计算机上的自动化测试软件将从串口卡得到的实际定位信息与理论定位信息进行比较，从而判断定位的时间、精度等［4-5］。

基于上述物理环境的搭建，本文认为北斗导航定位软件自动化测试软件的设计主要包含以下需求：

（1）适配驱动需求，包括对导航模块、导航模拟器的硬件驱动适配，以及相关的数据库、文件适配需求；

（2）执行引擎需求，指完成测试任务需要的一些控制指令，包括通用控制指令和扩展控制指令；

（3）测试管理需求，包括测试任务管理和测试库管理需求；

（4）系统管理需求，包括系统日志管理和系统参数配置［6-8］。

2.2自动化测试框架设计

通过2.1节对北斗导航定位软件自动化测试框架搭建需求分析，该框架需要实现以下功能：适配驱动、执行引擎、测试管理和系统管理等功能，由此基于自动化测试思想，本文提出并设计的自动化测试框架搭建总体架构如图2所示。

其中对接北斗导航定位模块、对接北斗信号模拟器的实现主要由多个适配驱动组成，包括模拟器适配、模块适配、文件适配和数据库适配等。北斗导航定位软件测试执行引擎实现在适配驱动层之上，包括指令通用接口和指令扩展接口，指令通用接口指各类基础命令，包括数据读写、状态读写、数据搬移和数据生成等，而指令扩展接口指基础指令通用接口组成更高一层接口，如用例解析、结果输出、命令组装等，并可根据实际项目的需要进行开发。北斗导航定位软件自动化测试管理层基于执行引擎层开发，主要包括两大部分，测试任务管理和测试库管理；测试任务管理又可细分为测试任务配置、开始测试任务、结束/中断测试任务、测试结果输出和测试结果评价等；测试库管理也可细分为测试用例库管理、测试问题库管理和测试标准库管理等，测试用例库管理的对象主要包括北斗导航定位软件自动化测试用例，测试问题库主要由在北斗导航定位软件自动化测试过程中发现的问题及问题处理组成，比对问题库可快速发现一些问题，而测试标准库也包含了一些北斗导航定位软件在自动化测试过程采用的标准。系统管理同适配驱动层和测试管理层都有交互，因为系统管理层实现的是系统日志管理和系统参数配置，系统日志管理主要记录测试任务执行过程、自动化测试框架故障信息和系统其他操作；系统参数配置包括模块连接参数、模拟器连接参数和自动化测试框架自身参数配置。

图2　北斗导航定位软件自动化测试框架

3　结语

北斗导航定位软件的质量高低对北斗导航定位系统的定位导航能力有着较大的影响，本文从测试的角度，先分析了为什么需要对北斗导航定位软件进行自动化测试，接着对北斗导航定位软件的自动化测试需求进行分析，再探讨了针对北斗导航定位软件的自动化测试框架搭建需求，最后给出了相应的自动化测试系统框架设计方案。但需要指出的是，为使该方案更加具体可行，在后续工作中还需要进一步对如何模拟更加真实的场景进行研究，并结合各测试项的测试方法及结果评估方法，将该自动化测试系统框架具体实现。

［1］北斗卫星导航系统.北斗卫星导航系统简介.http：//www.beidou.gov.cn/2011/12/06/20111206e06b16a3bd8846459b969277a3317e5b. html.2010.1.15.

［2］中国卫星导航定位协会编 卫星导航定位与北斗系统应用：应用北斗光彩中国.北京：测绘出版社，2013.

［3］中国卫星导航定位协会编卫星导航定位与北斗系统应用：壮大北斗产业 创新位置服务.北京：测绘出版社，2014.

［4］代泽勇.基于面向对象的自动化测试的环境的研究与实现［D］.电子科技大学2010.

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

［6］张志霞.基于GUI的C/S系统软件测试自动化技术研究与实现［D］.南京航空航天大学2004.

［7］张年林.面向GUI软件测试的自动化工具研究与实现［D］.西安理工大学2007.

［8］（美）KanglinLi，MengqiWu.王轶昆等译.图形用户界面测试自动化［M］.电子工业出版社，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

乐亮（1988-），男，江西人，硕士研究生，工程师，研究方向为软件质量工程、软件评测理论与技术

杨丹（1987-），女，黑龙江哈尔滨人，硕士，助理工程师，研究方向为信息安全、软件测评与信息技术服务等

谢克强（1988-），男，江西赣州人，硕士，助理工程师，硕士，研究方向为为软件安全及下一代网络架构

罗银（1984-），男，湖南人，硕士，工程师、系统分析师，研究方向为软件测试与软件质量评价

2015-07-02

2015-08-20

简要介绍北斗导航定位系统，针对北斗导航定位系统用户段核心组件北斗导航定位软件的自动化测试需求进行分析，描述北斗导航定位软件自动化测试物理环境框架设计原理，在此基础上分析北斗导航定位软件自动化测试框架搭建需求，提出一套相应的自动化测试框架设计方案。

北斗导航定位系统；北斗导航定位软件；自动化测试；自动化测试框架设计

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.