一种基于5G-R的CTCS3级列控系统功能验证方法与流程

本发明涉及列车运行控制，更具体的说是涉及一种基于5g-r的ctcs3级列控系统功能验证方法。

背景技术：

1、目前，既有的ctcs-3级列控系统中，车地无线传输使用gsm forrailway(gsm-r)作为车地无线通信网络。随着通信技术的迭代升级，5g网络建设日渐成熟，5g forrailway(5g-r)成为了替代gsm-r的下一代铁路通信移动系统。在gsm-r退网之前，5g-r和gsm-r将会存在较长共存期，这意味着现阶段车载设备需要同时支持gsm-r和5g-r双网呼叫管理功能，系统功能测试阶段不仅需要对5g-r下的车载设备功能进行验证，还需要对双网同时覆盖情况下列车超速防护系统(atp)车载功能进行验证，大量交叉与重复案例给测试和分析工作带来了新的挑战。

2、但是，到目前为止，已有大量关于ctcs-3级列控系统测试分析技术的相关研究。在测试数据收集方面，很多研究将摄像头录制的dmi图像作为结果分析一大数据来源，用摄像头录制dmi显示视频，研究如何利用图像识别技术提高对dmi图像识别的精度，并利用图像处理与识别技术识别dmi各区的模式与状态。这种分析方式对于摄像头摆放位置、角度要求较高，提升了识别难度，增加了代码工作量，不利于提升分析效率，在实际测试阶段应用受到较多限制。在测试分析方法使用上，多采用专家系统。为实现自动分析，有人提出对每个案例单独编写代码进行验证，新增案例时需要重新编写代码。

3、在现有的常规测试流程中，测试执行依赖于人工操作，执行效率低；测试结果分析则主要是测试人员依据记录工具，在大量记录项中通过人工方式逐个查找核对，对测试人员要求较高而且效率极低，且容易发生疏漏。

4、测试结果分析时，利用摄像头对dmi进行识别，识别精度受环境影响。如果单单人工分析基于5g-r的列控系统功能，由于测试案例和测试脚本数量骤增，分析工作量增加，容易出现疏漏和错误。采用专家系统进行自动分析，对于列控系统这个复杂系统，专家规则多，会导致组合爆炸。而对单个案例单独编写代码进行自动验证的方式，不利于后期拓展，代码量大，效率低。

5、现有分析逻辑是判断在脚本执行后设备是否达到预期结果，但有时由于通信问题，并不能保证车载设备接收到了指定消息或指令，会对车载设备功能进行错误判断。现有的ctcs-3级列控系统对无线通信功能的测试结果分析只需要测试gsm-r网络下的功能，对于兼容5g-r和gsm-r的列控系统的无线通信功能分析，还需分析不同网络下的正确性以及差异性，现有分析方法不能满足基于5g-r的列控系统的分析需求。

6、因此，如何实现基于5g-r的ctcs-3级列控系统功能测试自动执行是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于5g-r的ctcs3级列控系统功能验证方法，以解决背景技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于5g-r的ctcs3级列控系统功能验证方法，包括：

4、构建列控系统仿真测试平台；所述列控系统仿真测试平台包括待测atp车载设备、车载设备接口仿真环境、自动测试控制模块和测试分析模块；

5、通过所述自动测试控制模块进行atp实时记录的测试自动执行，得到列控系统测试结果；

6、对列控系统测试结果进行无线通信功能分析和对非无线通信功能分析，得到无线通信功能和非无线通信功能分析结果；

7、在列控系统仿真测试平台呈现所述无线通信功能和非无线通信功能分析结果，并自动生成测试报告。

8、所述车载设备接口仿真环境仿真包括rbc模块，模拟真实rbc，与待测atp车载设备间分别通过5g-r网络和gsm-r网络实现通信交互。

9、所述自动测试控制模块进行自动执行时，自动测试控制模块通过atp的记录单元实时读取atp状态，包括模式、速度、dmi提示信息、som状态，并输出测试指令。

10、所述输出测试指令就是根据atp状态和测试指令脚本设置输出控制指令，控制指令包括驾驶台控制指令、dmi控制指令、仿真rbc控制指令；所述自动测试控制模块在设置测试场景与测试任务后，自动从脚本库中筛选出需要的控制对应脚本自动执行。

11、所述自动测试控制模块与dmi之间通过网线连接，dmi的实现基于linux操作系统，并且支持vnc协议，自动测试控制模块通过dmi自定义按键协议实现对dmi按键操作，对驾驶台操作包含驾驶台开关、设备上下电、休眠信号激活与去激活、方向手柄状态、牵引制动等级；对仿真rbc的操作包括加载测试脚本、打开/关闭仿真rbc、通常消息发送设置与取消；通过测试控制脚本与既有列控系统脚本配合，共同完成5g-r列控系统的功能测试。

12、所述测试分析模块包括无线通信功能分析模块和非无线通信功能分析模块，在进行实时测试过程中，无线通信分析模块自动分析消息发送周期、无线连接状态和交互逻辑，帮助测试人员及时发现测试过程中的断链和虚连问题，在测试完成后，无线通信分析模块对gsm-r和5g-r下的测试记录包括gsm-r和5g-r移交时的测试记录进行差异性对比，分析在不同网络下功能层面的atp表现是否一致；对于非无线通信功能，通过非无线通信功能分析模块中的测试记录、dmi录频识别和验证脚本，对案例功能逐一验证，判断是否没有达到案例预期效果，或者出现错误结果。

13、所述对列控系统测试结果进行无线通信功能分析具体为：结合仿真rbc和车载记录，并结合dmi电台图标和网络连接图标判断是否有电台注册数目异常、虚连、断链、消息重发的异常状态，并实时进行报警提示。

14、所述差异性对比内容包括周期消息分析和消息逻辑分析；周期消息提取内容包括消息交互周期均值与最值；逻辑分析包括呼叫成功建立时间、交权时间、链接释放时间、消息响应时间的差异；差异大小通过显著性检验判断。

15、所述列控系统仿真测试平台的开发利用c#语言，依托visual studio开发环境，dmi的屏幕视频显示基于vnc协议远程到电脑显示屏上进行显示，电台注册图标和网络连接状态图标形状规则，利用opencv所提供的模版匹配法matchtemplate进行目标识别。

16、在列控系统仿真测试平台呈现所述无线通信功能和非无线通信功能分析结果之前还包括，将无线通信异常时间点与测试案例时间进行匹配，再次确认案例是否成功测试。

17、经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种基于5g-r的ctcs3级列控系统功能验证方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

18、1.本发明提出一种功能验证自动执行方法，依据测试脚本中的控制指令自动控制脚本执行，避免了因人工测试时的重复错误操作，减轻了全功能大量测试时测试人员的压力，及时发现设备缺陷并及时改正。测试场景控制和测试任务下达的设置，都能提升测试执行效率。

19、2.本发明提出一种适用于5g-r的列控系统测试结果验证方法，通过测试记录文件和测试验证脚本对测试结果进行验证，并对无线通信功能进行深入分析和对比研究，能辅助测试人员进行测试问题发掘，提升测试分析效率，促进系统改进完善。

20、3.本发明提出的适用于5g-r的列控系统功能分析方法，可以有效覆盖基于5g-r列控系统测试范围，并且对于测试人员友好，能够帮助测试人员发现日常测试分析中很难发现的隐含测试问题，提升测试分析效率。