基于eggPlant軟件的C4I自動化測試方案

概述

       隨著通信手段的日益完備，現(xiàn)代火炮技術對數(shù)字化程度的要求越來越高，在作戰(zhàn)體系這個大系統(tǒng)中，信息化作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)，即C4I系統(tǒng)（Command Control Communications Computer and Intelligence），已然成為發(fā)揮主導和支配作用的關鍵系統(tǒng)。C4I綜合運用以電子計算機為核心的各種技術設備，實現(xiàn)信息收集、傳遞、處理自動化，保障對部隊和武器實施指揮與控制。現(xiàn)代戰(zhàn)爭表明，只有建立并有效使用信息化指揮控制系統(tǒng)，才能最大限度地發(fā)揮作戰(zhàn)部隊和武器裝備的綜合效能。

 

圖1 C4I系統(tǒng)架構示意圖

 

       C4I系統(tǒng)用于提供指揮、控制、通信和情報傳達；換言之，上級指揮單元能控制、監(jiān)督或者管理各種下級部隊，下級部隊也能夠從上級指控單元獲取指令、情報等信息；而這些功能必須通過一系列人機交互系統(tǒng)（Human Machine Interface，也就是HMI）才能實現(xiàn)；還通過一系列通信鏈路對操作以及戰(zhàn)術數(shù)據(jù)庫進行配置和初始化，實現(xiàn)對戰(zhàn)場的控制。

       上級指揮單元監(jiān)控戰(zhàn)場態(tài)勢，并指揮各個下級部隊按要求執(zhí)行任務，如開啟雷達、跟蹤信息、獲取狀態(tài)以及執(zhí)行交戰(zhàn)等；另外，下級指控單元（C2，Command & Control）則負責在本地維護和執(zhí)行診斷。

       在測試環(huán)境中，測試站往往利用獨特的負載序列和內嵌軟件、構建配置，以及系統(tǒng)配置項，專門的補丁和數(shù)據(jù)收集，以實現(xiàn)系統(tǒng)集成及測試。

 

挑戰(zhàn)

       測試在任何業(yè)務的軟件開發(fā)周期中都是至關重要的，對于國防領域的軟件，帶有Bug未經測試的軟件則很可能影響到生命安全，乃至成為導致戰(zhàn)爭失敗的關鍵因素。在工程測試生命周期的各階段中，C4I配置的系統(tǒng)集成測試面臨巨大挑戰(zhàn)。首先需要獨立測試各個下級單元，尤其是對這些單元所具備的大量復雜功能和應用進行測試；然后，將這些下屬單元集成以建立C4I系統(tǒng)級測試；那么，在測試過程中，不僅要明確、規(guī)劃各個下級單元的測試需求，還要同步考慮不同層級單元的交叉測試需求，并且重復多次執(zhí)行這些測試。

        由于各作戰(zhàn)層級應用了單個輸入及同步輸入的多重顯示器；為了能夠驗證這一龐大復雜的集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性和完整性，則要求一套可控的、可重復的多層架構測試環(huán)境。

       傳統(tǒng)的測試手段是依靠手動測試團隊開發(fā)測試用例和執(zhí)行測試過程，并通過人工記錄測試結果。C4I系統(tǒng)的測試包含大量人機操作，人工測試手段去執(zhí)行測試，耗費巨大的人力和時間，嚴重影響項目周期。另外，人工測試的測試精度有限，僅通過人眼判斷人機操作之后的圖像顯示是判斷是否與預期相符，使得測試精度不高，且容易因為人為因素導致反復測試；由于測試規(guī)模龐大，加上人力和時間的限制，使得大量回歸測試被忽略，只能滿足部分相對而言較優(yōu)先的測試任務。

       對于C4I如此復雜而核心關鍵的系統(tǒng)，其測試需求及任務很龐大，包含了系統(tǒng)配置測試及單元配置測試，初始化測試及監(jiān)控測試等等。面對如此繁重的測試任務，傳統(tǒng)的手動測試已不再適應；采用自動化測試工具，建立自動化測試平臺，執(zhí)行自動化測試流程是提高測試效率且行之有效的解決方案。

 

 

解決方案

自動化測試平臺要求

        要滿足C4I系統(tǒng)的測試需求，自動化測試平臺需具備以下幾點要求：

?    “黑盒化”測試體系，無損于被測系統(tǒng)；

?     軟件化構建測試用例（腳本），以軟件替代人工執(zhí)行各項人機操作；

?    模塊化測試需求構建機制，能夠根據(jù)單個單元測試需求，分別形成測試用例模塊；各測試用例模塊之間可相互包含、相互調用；

?    自動化執(zhí)行測試用例，具備循環(huán)、條件判斷等功能；

?    自動化圖像和文字對比；自動化生成測試報告；

?    統(tǒng)一調度各類試驗資源，與已有測試環(huán)境及測試程序集成。

 

C4I自動化測試平臺

       本方案以HMI自動化測試軟件eggPlant為中心，構建C4I的自動化測試平臺；不僅降低手動測試錯誤，同時避免了手動測試所帶來的不必要的重復性測試，大大提高了測試效率。eggPlant自動化配置測試，使得能夠更加全面地開展C4I系統(tǒng)級功能及性能的集成測試，包括通信，雷達連接操作，遠程維護監(jiān)控，雷達控制，態(tài)勢顯示管理及操作等等。eggPlant利用自動化序列來設置、配置及初始化C4I系統(tǒng)部件，并且在測試用例中預先規(guī)劃各種應急操作，錯誤檢查等，再將測試用例執(zhí)行于系統(tǒng)部件即可進行穩(wěn)定性測試。

       eggPlant軟件中定義和規(guī)劃自動化測試流，eggPlant可同步關聯(lián)多個被測單元進行測試，從而高效地開展C4I各個層級各個單元之間的存在的高耦合交叉測試；在回歸測試及其它主要測試階段中提供循環(huán)測試機制。

       在執(zhí)行完自動化測試之后，eggPlant將自動生成相對應的測試報告；通過這些報告，用戶能夠確認被測系統(tǒng)與在項目初期定義的需求是否一致。

 

圖2 基于eggPlant的C4I測試平臺結構

 

圖3 eggPlant 軟件框架       

eggPlant軟件概述

       eggPlant軟件具備尖端的圖像搜索算法以及文本搜索算法，以類似“VNC遠程桌面”的方式定位屏幕上的對象，進而驅動和確認被測系統(tǒng)的HMI操作。這樣的非入侵式測試原理，使得測試環(huán)境與被測系統(tǒng)相互“隔離”，確保對被測系統(tǒng)不構成任何影響。

 

圖4 eggPlant測試原理示意圖

        eggPlant軟件適合于做人機界面系統(tǒng)的自動化測試，該軟件具備以下特點，

?   黑盒級別的系統(tǒng)軟件功能驗證與測試；無需認知被測設備軟件程序或底層語言，不依賴其它技術，僅需要獲得VNC傳遞過來的圖形像素信息；

?   專利精確圖像識別算法，高精度圖片捕獲和圖片對比；允許不同精度的圖片捕獲和對比:Tolerant, Precise, Pulsing…

?   測試用例可配置，測試腳本自動執(zhí)行于被測設備，激勵界面狀態(tài)更新；

?   集成OCR (光學字符識別)引擎，識別200多種語言：中文, 英文, 俄文, 日文, 韓文…

?   圖片診斷、圖片復用、圖片管理；

?   簡易直覺的測試腳本語言“Sence Talk”，適合任何人使用；

?   測試腳本可編輯；測試腳本可復用于多個項目；

?   測試腳本模塊化；模塊可嵌套；

?   支持測試腳本的運行、暫停、單步執(zhí)行、斷點調試…

?   自動生成測試結果：Excel, TXT, XML

?   支持與第三方工具和語言集成：Vector CANoe, IBM Rational RQM, DOORS,C/C++,Python；

?   跨平臺測試任何HMI設備；同步測試多臺設備。

 

  

總結

        測試工作完成時間是衡量測試效率的重要指標；基于eggPlant軟件的自動化測試平臺所帶來的時間效益非常巨大；若要開展1000組測試，采用自動化測試方案將節(jié)約至少2000個小時；本來要花1年或幾年才能完成的測試任務，將縮短為幾個月乃至幾個星期。不僅如此，大部分測試人員可將時間和精力投入到開發(fā)更加高級的以用戶使用情景為導向的高級測試，而不僅僅是驗證系統(tǒng)軟件魯棒性這樣的常規(guī)測試。