本發(fā)明涉及根據(jù)專利權(quán)利要求1和11的前序部分的用于生成用于自主車輛的測(cè)試用例的方法和裝置。

背景技術(shù)：

對(duì)于系統(tǒng)級(jí)的軟件驗(yàn)證和確認(rèn)，傳統(tǒng)上指定系統(tǒng)的一組刺激和預(yù)期反應(yīng)。直接從相應(yīng)要求推斷出該刺激和預(yù)期反應(yīng)。這些要求的范圍以及因此還有測(cè)試用例的范圍，通常限制于一組有限的識(shí)別的應(yīng)用實(shí)例。通常，測(cè)試用例由測(cè)試工程師使用軟件測(cè)試工具來指定。這種工具可以包含用于協(xié)助測(cè)試自動(dòng)化以及用于提高測(cè)試成熟度(版本管理、任務(wù)跟蹤器、圖形測(cè)試規(guī)范等)的功能。

還有用于軟件實(shí)施沒有侵犯特定規(guī)則的更系統(tǒng)的檢查的正式驗(yàn)證方法。

在系統(tǒng)級(jí)用于自主車輛的軟件的測(cè)試帶來新的挑戰(zhàn)，即屬于這種系統(tǒng)的該組應(yīng)用實(shí)例幾乎是無限的。實(shí)際上，系統(tǒng)因此必須能夠處理任何駕駛員在其一生中可能面對(duì)的大多數(shù)駕駛狀況。不同的駕駛員面對(duì)不同類型的應(yīng)用實(shí)例，取決于大量的環(huán)境因素(其他道路使用者、一天中的時(shí)間、天氣、健康、車輛磨損、道路狀況等)。這些因此似乎是極多的測(cè)試組合。

用于自主車輛的虛擬測(cè)試環(huán)境是已知的。例如，期刊“機(jī)電一體化”，atz01/2008，卷110，頁(yè)2-8中的出版物“車輛在回路中”，描述了用于駕駛員輔助系統(tǒng)的測(cè)試和仿真環(huán)境，不在公共道路交通中移動(dòng)而是在自由表面或測(cè)試區(qū)域上移動(dòng)的真實(shí)的試驗(yàn)車輛在該測(cè)試和仿真環(huán)境中與駕駛模擬器結(jié)合。用被稱為“車輛在回路中”的這種測(cè)試設(shè)置，在沒有風(fēng)險(xiǎn)的情況下測(cè)試駕駛員輔助功能如何對(duì)虛擬駕駛環(huán)境中的其他虛擬交通或其他虛擬物體作出反應(yīng)是可能的。

simul2014，isbn9781612083711，頁(yè)14-17的“朝向作為關(guān)鍵情況的自主車輛的混合實(shí)際/虛擬仿真”，描述了特別在虛擬傳感器和真實(shí)的車輛作為“仿真回路中的硬件”的情況下，作為關(guān)鍵情況的自主車輛的混合實(shí)際/虛擬仿真。

然而，仍然有對(duì)改進(jìn)的工具和方法的需要，其可以更有效地生成用于自主車輛的測(cè)試用例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在系統(tǒng)級(jí)允許用于自主車輛的測(cè)試用例的自動(dòng)生成，以及特別是在系統(tǒng)級(jí)輔助工程師識(shí)別必要的所有測(cè)試以便驗(yàn)證自主車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)。

該目的是通過具有專利權(quán)利要求1和11的特征的方法和裝置來實(shí)現(xiàn)。

在從屬權(quán)利要求中規(guī)定本發(fā)明的有利改進(jìn)。

根據(jù)本發(fā)明的方法使用多達(dá)3種類型的輸入變量：駕駛員的真實(shí)駕駛員體驗(yàn)(海量數(shù)據(jù))；為自主車輛限定的應(yīng)用實(shí)例；以及安全和可靠性過程可能所需的特殊應(yīng)用實(shí)例。

生成的測(cè)試用例可以是占位符，即系統(tǒng)以旨在要測(cè)試的高級(jí)編程語(yǔ)言生成測(cè)試用例標(biāo)題和簡(jiǎn)要說明。特別地，測(cè)試用例可以直接是以高級(jí)編程語(yǔ)言的說明和正式測(cè)試指令，其可以由機(jī)器解釋。

通過在系統(tǒng)級(jí)為合適的測(cè)試用例的有效識(shí)別提供自動(dòng)化平臺(tái)，因此對(duì)正在開發(fā)的用于自主車輛的軟件測(cè)試的新的挑戰(zhàn)作出反應(yīng)是可能的。

根據(jù)本發(fā)明的方法是基于作為輸入變量的至少一個(gè)來自真實(shí)的駕駛員體驗(yàn)的數(shù)據(jù)源的分析，并且最好是作為另外的輸入變量的預(yù)定義的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例以及安全和可靠性相關(guān)的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。

真實(shí)的駕駛員體驗(yàn)是收集的現(xiàn)實(shí)世界中經(jīng)過相對(duì)長(zhǎng)的一段時(shí)間車輛車隊(duì)中的許多車輛的駕駛員的體驗(yàn)。駕駛員是所有那些例如駕駛特定品牌或特定類型的車輛的駕駛員。收集例如can總線數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、車輛通信數(shù)據(jù)等這樣的海量數(shù)據(jù)。分析并分類所有這些數(shù)據(jù)以便識(shí)別駕駛狀況并且編譯駕駛狀況連同其頻率的集合。駕駛狀況可以通過不同的方法分類。例如目錄可以給出什么類型的狀況是相關(guān)的這樣的粗略指示，例如靜止、加速、緊急制動(dòng)、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等。可選地，分類算法可以在例如車輛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、踏板使用等這樣的不同特征方面編譯駕駛狀況組。

根據(jù)以這種方式識(shí)別的駕駛狀況，生成測(cè)試用例，該測(cè)試用例在此也被稱為來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試用例。也可以分析導(dǎo)致特定駕駛狀況的各種步驟和駕駛員的平均反應(yīng)。這種信息然后形成測(cè)試用例的生成的步驟和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)?？梢宰R(shí)別的代表性測(cè)試用例的一個(gè)示例是車輛在交通信號(hào)燈處的平緩減速和停止。在海量數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)分析的幫助下，通?？梢詧?zhí)行駕駛狀況的識(shí)別和測(cè)試用例的生成。

在基于模型的系統(tǒng)開發(fā)中，限定代表車輛、駕駛員和環(huán)境之間的相互作用的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例是一般做法。可以以文本形式或通過例如統(tǒng)一建模語(yǔ)言(uml)或系統(tǒng)建模(sysml)這樣的建模語(yǔ)言來描述這種應(yīng)用實(shí)例。實(shí)際上，應(yīng)用實(shí)例可以非常簡(jiǎn)單地被認(rèn)為是測(cè)試用例。然而，在目前的情況下，比較分析優(yōu)選地在基于測(cè)試用例的應(yīng)用實(shí)例和通過來自現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)的分析識(shí)別的應(yīng)用實(shí)例之間執(zhí)行，并且當(dāng)檢測(cè)到可比較實(shí)例時(shí)，這些合并以形成一個(gè)實(shí)例。在這種情況下，在群論中也可以表示為合并操作符的這種合并可以根據(jù)各種慣例執(zhí)行。例如，優(yōu)選權(quán)可以賦予“理論”實(shí)例，即從預(yù)定義的應(yīng)用實(shí)例或安全且可靠相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例獲得的實(shí)例，并且可以刪除相同類型的“現(xiàn)實(shí)世界實(shí)例”。

然而，將來自兩種實(shí)例類型的方面納入考慮以用于合并也是可想得到的。預(yù)定義的應(yīng)用實(shí)例可以例如用作實(shí)例定義的框架并且以便從“現(xiàn)實(shí)世界實(shí)例”補(bǔ)充細(xì)節(jié)，例如實(shí)際測(cè)量的速度曲線。

同樣必須保持專用于例如iso26262這樣的安全過程的特殊應(yīng)用實(shí)例，或例如故障模式與效應(yīng)分析(fmea)這樣的可靠性過程。如果安全/可靠性測(cè)試用例已經(jīng)被來自現(xiàn)實(shí)世界的一些測(cè)試用例覆蓋，那么它們可以相應(yīng)地在方法中標(biāo)記，因?yàn)檫@種測(cè)試用例可能需要例如正式測(cè)試這樣的其他測(cè)試方法。

附圖說明

接下來是在附圖的幫助下的示例性實(shí)施例的說明。其單個(gè)附圖顯示用于在系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)生成用于自主車輛的測(cè)試用例的系統(tǒng)的概述。

具體實(shí)施方式

參考附圖，在包含中央數(shù)據(jù)庫(kù)的框1中，連續(xù)地收集從現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)車輛——特別是不需要自主或自主地控制但可以由人類駕駛員控制的參與正常的公共道路交通的車輛——獲取的數(shù)據(jù)。

在框2中，限定用于自主車輛或用于這種類型的特定車輛類型的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。

在框3中，安全和可靠性相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例限定用于自主車輛或用于這種類型的特定車輛類型。

在框4中，在收集的海量數(shù)據(jù)的幫助下，執(zhí)行預(yù)測(cè)分析以便識(shí)別來自現(xiàn)實(shí)世界的代表性測(cè)試用例。為了這個(gè)目的，例如，使用典型駕駛狀況的目錄引用到其中的模式識(shí)別算法是可能的，輸入系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例和/或安全且可靠性相關(guān)的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。

在框6中，執(zhí)行比較分析以便將在框5中獲取的來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試用例與在框2中獲取的基于應(yīng)用實(shí)例的測(cè)試用例相比較，“副本”在預(yù)定規(guī)則的幫助下合并以形成單個(gè)測(cè)試用例。為了這個(gè)目的，可以指定優(yōu)先規(guī)則(例如，優(yōu)先于基于應(yīng)用實(shí)例的測(cè)試用例或來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試用例)，或可以組合來自兩個(gè)實(shí)例的特定數(shù)據(jù)。這個(gè)步驟合并了框2和5的內(nèi)容以便編譯擴(kuò)展組的測(cè)試用例。

在框7中，執(zhí)行比較分析以便將在框6中獲取的擴(kuò)張組的測(cè)試用例與在框3中獲取的安全和可靠性相關(guān)的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例相比較。再次，副本可以根據(jù)預(yù)定的規(guī)則合并以便形成數(shù)據(jù)集。這個(gè)步驟合并框6和3的內(nèi)容并且傳送用于自主車輛的一組更完整的測(cè)試用例。

可選擇地，根據(jù)在框1中獲取的來自真實(shí)世界的數(shù)據(jù)，在框8中生成關(guān)于各個(gè)測(cè)試用例的測(cè)試步驟指令和驗(yàn)收。

框9表示中央測(cè)試計(jì)劃系統(tǒng)。該測(cè)試計(jì)劃系統(tǒng)可以由用于項(xiàng)目生命周期管理和/或應(yīng)用生命周期管理的工具控制，以便生成并且詢問適合于自主車輛的測(cè)試用例。中央測(cè)試計(jì)劃系統(tǒng)可以配備有用于持續(xù)整合的規(guī)則以便定期地更新來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試用例，也就是通過框4的定期啟動(dòng)。這使自動(dòng)生成新的測(cè)試用例成為可能，該新的測(cè)試用例僅非常少地發(fā)生或僅可以在非常特殊的情況下被識(shí)別。

框10表示在框9中獲取的用于自主車輛的一組完整測(cè)試用例，其可以由測(cè)試工程師用于測(cè)試文件和/或用于執(zhí)行測(cè)試，或者手動(dòng)或者自動(dòng)。

上面描述用于在系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)地生成用于自主車輛的測(cè)試用例的系統(tǒng)的工作原理現(xiàn)在將要在參考附圖的單個(gè)示例的幫助下更詳細(xì)地解釋。

在這個(gè)示例中，測(cè)試工程師旨在當(dāng)需要這樣時(shí)以其軟件可以在城市交通中使車輛減速至停車的方式配置自主車輛的測(cè)試。這可以在大量可能的情況下發(fā)生。為了這個(gè)任務(wù)，測(cè)試工程師愿意發(fā)現(xiàn)哪種測(cè)試場(chǎng)景要被限定以便實(shí)現(xiàn)一組代表性的測(cè)試用例。

測(cè)試工程師已經(jīng)在框2中預(yù)定義下面的測(cè)試場(chǎng)景并且將其輸入到框9中：

-測(cè)試當(dāng)接近靜止車輛或車輛的固定線時(shí)使車輛減速至停止

-測(cè)試當(dāng)接近人行橫道同時(shí)行人正穿過道路時(shí)使車輛減速至停止

-測(cè)試當(dāng)接近停車標(biāo)志時(shí)使車輛減速至停止

通過框1，包含現(xiàn)實(shí)世界中車輛的旅程的記錄的中央數(shù)據(jù)庫(kù)是可用的，這已經(jīng)做了幾年了。關(guān)于各種車輛類型、各種車輛環(huán)境等的數(shù)據(jù)是可用的?？梢灾赋龅氖?，數(shù)據(jù)沒有必要從自主車輛記錄，但可能已經(jīng)從人類駕駛員控制的傳統(tǒng)車輛記錄。雖然在這里假定當(dāng)測(cè)試工程師希望詢問它時(shí)它具有凍結(jié)且代表性的內(nèi)容，但這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)不斷地?cái)U(kuò)大并且不斷地記錄數(shù)據(jù)。

測(cè)試工程師在中央測(cè)試計(jì)劃系統(tǒng)中將詢問指定到中央數(shù)據(jù)(框9)。他希望獲得現(xiàn)實(shí)世界中關(guān)于駕駛狀況“在城市交通中減速至停止”的測(cè)試用例。測(cè)試計(jì)劃系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)庫(kù)中存在的數(shù)據(jù)，同時(shí)使用框4中的特殊分析算法以便分類數(shù)據(jù)，并且如下傳送框5中的一列識(shí)別的測(cè)試用例，各自頻率以百分比指示：

a)車輛由于識(shí)別的障礙物而減速至停止(至靜止障礙物的距離小于閾值)：30％

b)車輛由于紅色交通燈而減速至停止：30％

c)車輛由于停車標(biāo)志而減速至停止：10％

d)車輛由于行人而減速至停止(假設(shè)自動(dòng)行人識(shí)別是可能的)：10％

e)車輛由于接近氣泵而減速至停止：8％

f)當(dāng)被警官詢問時(shí)車輛減速至停止：5％

g)車輛在接近具有關(guān)閉的柵欄的道路交叉口時(shí)減速至停止：4％

h)車輛在駕駛到汽車餐廳等時(shí)減速至停止：3％

在接下來的步驟中，在框6中執(zhí)行比較分析，即來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試用例(框5)和在框2中由測(cè)試工程師限定的基于應(yīng)用實(shí)例的測(cè)試用例之間的映射。在上述示例中，測(cè)試用例a)至d)映射到由測(cè)試工程師限定的測(cè)試用例上。根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)，測(cè)試用例e)至h)在從框9到框6的比較分析的結(jié)尾已經(jīng)被識(shí)別為附加測(cè)試場(chǎng)景。

此后，測(cè)試工程師具有根據(jù)來自現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)生成測(cè)試步驟指令(框8)的可能性，即改進(jìn)測(cè)試場(chǎng)景。在測(cè)試工程師限定的測(cè)試用例中的一個(gè)與來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試用例相交的情況下，測(cè)試工程師限定的測(cè)試用例可以通過使用來自現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試場(chǎng)景來改進(jìn)。例如，可以增加新的測(cè)試步驟、新的步驟序列、新的可選事件流等。

在過程的末尾，測(cè)試工程師最后獲得一組車輛測(cè)試場(chǎng)景(框10)，其由測(cè)試工程師限定的測(cè)試用例(框2)并且由來自現(xiàn)實(shí)世界的附加測(cè)試場(chǎng)景(框6)形成。測(cè)試工程師現(xiàn)在可以用一組代表性且更現(xiàn)實(shí)的測(cè)試來測(cè)試用于自主車輛的要測(cè)試的軟件?？?0中獲取的測(cè)試用例或者可以是以高級(jí)編程語(yǔ)言的說明或者可以是動(dòng)作和反應(yīng)的詳細(xì)序列，取決于需求。