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CN108009097B - 面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法与装置 - Google Patents

面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法及装置，所述的装置包括相互连接的本地操作终端和云端，所述的本地操作终端包括相互连接的云桌面终端和客户端，所述的云端包括依次连接的测试服务平台、硬件适配层和轨道交通被测信号设备群，所述的客户端与测试服务平台通信连接；所述的云桌面终端包括云桌面操作模块、云桌面管理模块和云桌面显示模块；所述的测试服务平台包括依次连接的SaaS服务层、PaaS平台服务层和IaaS基础架构服务层。与现有技术相比，本发明具有强大的扩展性、节约成本和时间、应用方便灵活等优点。

Description

面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法与装置
技术领域
本发明涉及轨道交通信号系统测试技术，尤其是涉及一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法与装置。
背景技术
在轨道交通信号行业，信号系统的所有测试和出厂检验，都是依靠厂内集成验证确认测试平台(FIVP)来进行。传统的FIVP仿真测试平台建设，需要花费大量的硬件设备采购成本，对于空间和布线的要求也较高，面临的具体问题有：
1、仿真测试兼容扩展性问题：传统的轨道交通FIVP测试平台，大部分设备都由硬件实体设备组成，每种设备都有着本身特定的软硬件接口，导致仿真接口在兼容扩展性上有所限制。
2、成本和空间问题：轨道交通相关硬件设备价格昂贵，传统的轨道交通FIVP仿真测试平台由于过多使用了硬件，导致成本巨大，空间占用率高。
3、应用灵活性方面问题：在传统的轨道交通信号系统测试过程中，测试人员需要在实验室内进行工作，并使用固定的机器，维护使用测试环境过程十分繁琐。
4、测试环境部署困难：轨道交通信号系统专用性强，复杂度高，在做测试环境部署时需要花费大量的人力和精力去部署诸如电源系统、网络系统、软件等环境，影响测试工作本身的开展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测试效率高、成本低的面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法与装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法，包括以下步骤：
步骤1，云测试桌面启动后，通过瘦客户端自动唤醒云端设备层，并实现云端设备自动接入，依次为SaaS层级、PaaS层级、IaaS层级、物理适配层级、被测信号设备层级；
步骤2，初始化位于SaaS层级的仿真车辆软件、仿真轨旁软件与控制界面系列软件，创建多个软件模型实例，将分布式测试系统各层级的服务提供给云端设备用户；
步骤3，初始化位于PaaS层级的各类服务，包括测试平台开发服务、部署服务、运行服务以及管理服务；
步骤4，根据上述PaaS的计算和运行中间结果，动态调用IaaS层级所包含的各类接口适配器资源池；
步骤5，上述IssS基础架构层级通过以太网络接口和硬件适配物理层通信，驱动硬件适配物理层实现与各被测信号设备联动；
步骤6，被测信号设备群为某一个单独的信号子系统，或者整个轨道交通所需要大系统，使用上述IaaS所包含的接口适配资源池动态计算仿真和调配，最终实现半实物半虚拟的完整轨道交通信号系统的运行环境；
步骤7，根据云端测试装置的自动运行，把最终云计算仿真结果做逆向传输，最终把测试结果显示在被测试终端上，整个云计算仿真平台形成完整闭环在后台自动化运行。
优选地，所述的步骤2中的各层级的服务包括提供友好人机界面作为用户服务、提供公用或专用测试应用作为测试执行服务、测试项目开发服务和测试数据的应用服务。
优选地，所述的步骤3中，用户可在测试平台开发服务的资源池中选择相应的开发模型，确定并根据需要选择相应的部署服务，导入测试计划和测试用例，对测试过程进行完整监控及对测试后形成的测试结果进行自动分析，形成测试报告；同时在云端平台自动运行过程中，对整个测试进行各种资源的调配和综合管理。
优选地，所述的步骤4中的接口适配器资源池为测试基础资源池，是由测试资源和云计算基础设施虚拟化之后构成的可通过网络访问的、可配置的共享测试资源池，供其他层级的服务调用。
一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试装置，包括相互连接的本地操作终端和云端，所述的本地操作终端包括相互连接的云桌面终端和客户端，所述的云端包括依次连接的测试服务平台、硬件适配层和轨道交通被测信号设备群，所述的客户端与测试服务平台通信连接。
优选地，所述的云桌面终端包括云桌面操作模块、云桌面管理模块和云桌面显示模块，所述的云桌面操作模块、云桌面管理模块和云桌面显示模块分别与客户端连接；
所述的云桌面操作模块，用于实现测试用户的各种测试操作，包括测试计划的导入和测试用例的执行，为整个云计算仿真测试装置的人机界面HMI；
所述的云桌面管理模块，建立在所述的云桌面操作模块架构之上，用于对测试计划、测试用例、测试结果和报告进行可视化管理，包括测试计划的导入、测试用例的执行启动、干预和结束，以及测试报告和测试用例的映射表格管理、测试用例的数据库管理；
所述的云桌面显示模块，用于提供友好的人机界面，实时反馈测试结果，并可提供最终的测试结果和报告，对测试过程进行完整记录回放。
优选地，所述的客户端为瘦客户端，为云桌面操作模块、云桌面管理模块、云桌面显示模块的运行环境和载体，提供基本的操作系统和相应的驱动软件。
优选地，所述的测试服务平台包括依次连接的SaaS服务层、PaaS平台服务层和IaaS基础架构服务层，所述的SaaS服务层与客户端连接，所述的IaaS基础架构服务层与硬件适配层连接；
所述的SaaS服务层，用于提供相应的测试平台开发服务、测试平台部署服务、测试平台运行服务和测试平台管理服务；
所述的PaaS平台服务层，用于为测试用户和开发者提供统一平台，测试开发者使用云环境下的开发语言和工具，管理和控制测试资源、访问测试数据库，开发出公用或专用的测试服务并发布到云基础架构上；
所述的IaaS基础架构服务层，用于向用户提供由各类信号系统模拟接口资源池。
优选地，所述的硬件适配层为网络信号转换层，用于把IaaS基础架构服务层传过来的网络消息进行解析，并打包转换成相应的被测信号设备所需接口。
优选地，所述的客户端通过以太网与测试服务平台通信连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、强大的扩展性：设云计算平台的显著特点就是所有的计算资源都在云端，这意味着计算资源是可以随时变化的。在需要增加的时候，可以通过增添云端设备的方式增加计算能力，使用起来非常的方便。
2、节约成本和时间：在传统的计算集群中，需要通过添加物理设备的方式增强计算能力，这大大的增加了硬件采购成本，但是使用云平台可以都使用虚拟计算资源，大大节约了成本和设备的空间占用率。
3、应用方便灵活：通过云计算平台的支持的应用，可以很方便的分享给其他人员，因为对于实际的操作者来讲，云计算是一个虚拟的客户端，无论身在何地，处在何时都能够很方便的使用其他人的云应用。对于FIVP测试，由于测试资源的调整导致测试环境经常性变更或重新搭建带来的诸多问题，在云测试架构中可以完全规避。
该系统用于厦门地铁1号线、成都地铁7号线以及武汉地铁8号线等地铁实际线路的厂内验证测试，保证了上述地铁线路信号系统的发布质量，显著提高了测试效率，并有效降低了测试设备成本，巧妙结合了互联网行业内的云技术，是未来轨道交通信号系统测试平台的发展方向。
附图说明
图1为本发明测试方法的示意图；
图2为本发明测试装置的结构示意图；
图3为本发明的前端云桌面主体集成操作HMI实例数据示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，云测试桌面启动后，通过瘦客户端自动唤醒云端设备层，并实现云端自动接入，依次为SaaS层级、PaaS层级、IaaS层级和物理适配层级、被测信号设备层级；
步骤2，初始化位于SaaS层级的仿真车辆软件、仿真轨旁软件与控制界面系列软件，创建多个软件模型实例，将分布式测试系统各层级的服务提供给云终端用户，主要包括提供友好人机界面作为用户服务、提供公用或专用测试应用作为测试执行服务、测试项目开发服务和测试数据的应用服务；
步骤3，初始化位于PaaS层级的各类服务，包括测试平台开发服务、部署服务、运行服务以及管理服务。用户可在测试平台开发服务资源池中选择相应的开发模型，确定并根据需要选择相应的部署软件，导入测试计划和测试用例，对测试过程进行完整监控及对测试后形成的测试结果进行自动分析，形成测试报告。同时在云端平台自动运行过程中，对整个测试进行各种资源的调配和综合管理；
步骤4，根据上述PaaS的计算和运行中间结果，动态调用IaaS层级所包含的各类接口适配器资源池。接口适配器资源池又称为测试基础资源池，是由测试资源和云计算基础设施虚拟化之后构成的可通过网络访问的、可配置的共享测试资源池，供其他层级的服务调用；
步骤5，上述IssS基础架构层级通过以太网络接口，和硬件适配物理层通信，驱动硬件适配物理层实现与各被测信号子系统联动；
步骤6，被测信号系统群可为某一个单独的信号子系统，亦可以为整个轨道交通所需要大系统，可以使用上述IaaS所包含的接口适配资源池动态计算仿真和调配，最终实现半实物半虚拟的完整轨道交通信号系统的运行环境；
步骤7，根据云端测试装置的自动运行，把最终云计算仿真结果做逆向传输，最终把测试结果显示在运测试终端上，整个云计算仿真平台形成完整闭环在后台自动化运行。
如图2所示，一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试装置，该装置包括云桌面操作模块a、云桌面管理模块b、瘦客户端c、云桌面显示d、SaaS软件服务层e、PaaS平台服务层f、IaaS基础架构服务层g、硬件适配层h以及轨道交通被测信号设备群。其中，云桌面操作模块a、云桌面管理模块b、瘦客户端c、云桌面显示d划分为本地操作终端，SaaS软件即服务层e、PaaS平台即服务层f、IaaS基础架构即服务层g、硬件适配层h以及各种轨道交通被测信号系统群划分为云端。云端是云计算仿真测试的核心，并通过网络和接口适配的方式控制所有云测试资源。当用户有测试需求时，只需要通过网络向云测试平台发送服务请求，云计算仿真测试平台将自动计算最优的测试资源配置并在后台自动化运行，最终向本地终端反馈测试结果。
对各模块进行阐述：
1、云桌面操作模块a：
该模块包括前端的测试控制显示程序，后台为可扩展的软总线架构实现对外部的网络通信。在云桌面操作模块a上，主要可实现测试用户的各种测试操作，包括测试计划的导入、测试用例的执行等，为整个云计算仿真测试平台的人机界面HMI；
2、云桌面管理模块b：
该模块建立在上述云桌面操作模块a架构之上，可对测试计划、测试用例、测试结果和报告进行可视化管理，包括测试计划的导入、测试用例的执行启动、干预和结束，以及测试报告和测试用例的映射表格管理、测试用例的数据库管理。
3、瘦客户端c：
瘦客户端为云桌面操作模块a、云桌面管理模块b、云桌面显示d的运行环境和载体，提供基本的操作系统和相应的驱动软件。
4、云桌面显示模块d：
提供友好的人机界面，实时反馈测试结果，并可提供最终的测试结果和报告，对测试过程进行完整记录回放。
5、SaaS层e：
SaaS(Software as a Service)，软件即服务层，封装了服务应用接口，供用户虚拟机调用处理，用户可使用运行在云基础设施上的应用程序功能，可通过上述瘦客户端c进行远程访问，提供相应的测试平台开发服务、测试平台部署服务、测试平台运行服务和测试平台管理服务。
6、PaaS层f：
PaaS(Platform as a Service)，平台即服务。测试平台服务为测试用户、开发者提供统一平台，测试开发者可以使用云环境下的开发语言和工具，管理和控制测试资源、访问测试数据库，开发出公用或专用的测试服务并发布到云基础架构上。测试用户可以在权限许可范围内，利用开发的测试平台服务接口，开发和编写相应的测试用例。
7、IaaS层g：
IaaS(Infrastructure as a Service)，基础架构即服务。向用户提供由各类信号系统模拟接口资源池，用户可自行定义和组建所需要的测试接口，将硬件层的基础资源虚拟化，构建测试资源对应的虚拟测试资源池，为其他层级的服务调用。
8、硬件适配层h：
该层级为基础的网络-信号转换层，把上述IaaS层传过来的网络消息进行解析，并打包转换成相应的被测系统所需接口。可打包转换成信号系统所需要的各类数字脉冲信号、任意波形信号、24/110V IO码位信号，以及带有安全通信协议的网络信号。
如图3所示，为一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法与装置的前端云桌面主体集成操作HMI实例数据。
本发明已经被应用于轨道交通信号系统的验证测试，包括信号系统软件和数据的出厂发布验证测试，具备云端测试自动化功能。所具备的测试能力涵盖了所有信号子系统测试，包括列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，简称ATS)、ATP/ATO车载子系统(Automatic Train Protection System列车自动防护系统/Automatic TrainOperation列车自动运行系统)、ZC/LC轨旁子系统(Zone Controller 区域控制器/LineController线路控制器)、联锁(Computer Based Interlocking，简称为CBI)、通信等子系统等。通过该云计算测试平台的测试，在轨道交通信号类现场有80％以上的待测试功能可在室内做验证和测试，大大减少了现场测试的工作量，同时也降低了信号系统的缺陷逃逸率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，云测试桌面启动后，通过瘦客户端自动唤醒云端设备层，并实现云端设备自动接入，依次为SaaS层级、PaaS层级、IaaS层级、物理适配层级、被测信号设备层级；
步骤2，初始化位于SaaS层级的仿真车辆软件、仿真轨旁软件与控制界面系列软件，创建多个软件模型实例，将分布式测试系统各层级的服务提供给云端设备用户；
步骤3，初始化位于PaaS层级的各类服务，包括测试平台开发服务、部署服务、运行服务以及管理服务；
步骤4，根据上述PaaS的计算和运行中间结果，动态调用IaaS层级所包含的各类接口适配器资源池；
步骤5，上述IaaS基础架构层级通过以太网络接口和硬件适配物理层通信，驱动硬件适配物理层实现与各被测信号设备联动；
步骤6，被测信号设备群为某一个单独的信号子系统，或者整个轨道交通所需要大系统，使用上述IaaS所包含的接口适配资源池动态计算仿真和调配，最终实现半实物半虚拟的完整轨道交通信号系统的运行环境；
步骤7，根据云端测试装置的自动运行，把最终云计算仿真结果做逆向传输，最终把测试结果显示在被测试终端上，整个云计算仿真平台形成完整闭环在后台自动化运行；
所述的步骤4中的接口适配器资源池为测试基础资源池，是由测试资源和云计算基础设施虚拟化之后构成的可通过网络访问的、可配置的共享测试资源池，供其他层级的服务调用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中的各层级的服务包括提供友好人机界面作为用户服务、提供公用或专用测试应用作为测试执行服务、测试项目开发服务和测试数据的应用服务。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中，用户可在测试平台开发服务的资源池中选择相应的开发模型，确定并根据需要选择相应的部署服务，导入测试计划和测试用例，对测试过程进行完整监控及对测试后形成的测试结果进行自动分析，形成测试报告；同时在云端平台自动运行过程中，对整个测试进行各种资源的调配和综合管理。
4.一种用于权利要求1所述面向轨道交通信号系统的云计算仿真测试方法的装置，其特征在于，包括相互连接的本地操作终端和云端，所述的本地操作终端包括相互连接的云桌面终端和客户端，所述的云端包括依次连接的测试服务平台、硬件适配层和轨道交通被测信号设备群，所述的客户端与测试服务平台通信连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的云桌面终端包括云桌面操作模块、云桌面管理模块和云桌面显示模块，所述的云桌面操作模块、云桌面管理模块和云桌面显示模块分别与客户端连接；
所述的云桌面操作模块，用于实现测试用户的各种测试操作，包括测试计划的导入和测试用例的执行，为整个云计算仿真测试装置的人机界面HMI；
所述的云桌面管理模块，建立在所述的云桌面操作模块架构之上，用于对测试计划、测试用例、测试结果和报告进行可视化管理，包括测试计划的导入、测试用例的执行启动、干预和结束，以及测试报告和测试用例的映射表格管理、测试用例的数据库管理；
所述的云桌面显示模块，用于提供友好的人机界面，实时反馈测试结果，并可提供最终的测试结果和报告，对测试过程进行完整记录回放。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的客户端为瘦客户端，为云桌面操作模块、云桌面管理模块、云桌面显示模块的运行环境和载体，提供基本的操作系统和相应的驱动软件。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的测试服务平台包括依次连接的SaaS服务层、PaaS平台服务层和IaaS基础架构服务层，所述的SaaS服务层与客户端连接，所述的IaaS基础架构服务层与硬件适配层连接；
所述的SaaS服务层，用于提供相应的测试平台开发服务、测试平台部署服务、测试平台运行服务和测试平台管理服务；
所述的PaaS平台服务层，用于为测试用户和开发者提供统一平台，测试开发者使用云环境下的开发语言和工具，管理和控制测试资源、访问测试数据库，开发出公用或专用的测试服务并发布到云基础架构上；
所述的IaaS基础架构服务层，用于向用户提供由各类信号系统模拟接口资源池。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的硬件适配层为网络信号转换层，用于把IaaS基础架构服务层传过来的网络消息进行解析，并打包转换成相应的被测信号设备所需接口。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的客户端通过以太网与测试服务平台通信连接。
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