基于devs的数据链系统的建模与测试的方法
阅读说明：本技术 基于devs的数据链系统的建模与测试的方法 (DEVS-based data chain system modeling and testing method ) 是由 李建军 俞嘉彬 陈艺元 羊丹 叶杨菠 田万勇 赵露露 胡军锋 陈赤联 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于DEVS的数据链系统的建模与测试的方法。本发明步骤为：建立输入/输出行为模型：根据目标数据链系统消息标准的输入/输出行为建立；建立最小可测试输入/输出对模型：根据各个输入/输出行为在时间上的发生顺序建立；建立规则行为模型：根据各个最小可测试输入/输出对的依赖性关系建立；建立场景行为模型：根据各个规则的依赖性关系建立；建立被测系统模型：基于场景行为模型,使用ADEVS框架并结合相关子模块生成；建立测试模型：镜像被测系统模型的输入/输出行为建立；测试执行：运行测试模型和被测系统模型,能判断出其是否正确实现了目标消息标准中的元素并给出结果；本发明你根据被测系统模型的输入/输出行为,判断其正确性。(The invention relates to a method for modeling and testing a data chain system based on DEVS. The method comprises the following steps: establishing an input/output behavior model: establishing an input/output behavior according to a target data chain system message standard; building a minimum testable input/output pair model: establishing the occurrence sequence of each input/output behavior in time; establishing a rule behavior model: establishing a dependency relationship according to each minimum testable input/output pair; establishing a scene behavior model: establishing a dependency relationship according to each rule; establishing a tested system model: based on the scene behavior model, generating by using an ADEVS framework and combining related sub-modules; establishing a test model: establishing input/output behaviors of a mirror image tested system model; and (3) test execution: running the test model and the tested system model to judge whether the elements in the target message standard are correctly realized and give a result; the invention judges the correctness of the system model to be tested according to the input/output behavior of the system model to be tested.)
技术领域
本发明属于系统建模领域，对于目标数据链系统，使用离散事件系统范式(DEVS)对其进行层次建模，并通过镜像的方式得到测试模型，用以进行测试的方法。
背景技术
数据链系统是一种信息系统，在该系统中的例如传感器，武器平台，控制(C2)单元，非控制单(NC2)等参与单元之间，可以自动的发送和接收符合指定格式和通信协议的格式化数据。作为一种特殊的链路信息系统，数据链主要应用于军事平台之间，用于确保信息共享和信息保密。与传统的通信系统相比，数据链系统具有更好的互操作性，互操作性是系统参与单元基于交换和利用数据，以实现战术功能的目的。数据链系统的建模与互操作性测试一直是一个巨大的挑战，尤其是，随着测试需求的发展，为了应对不断变化的测试需求，我们需要不断的自动化，智能化数据链系统的建模与其互操作性测试，这是一个非常值得研究和挑战的任务。
离散事件系统范式(DEVS)形式主义的概念最开始由Bernard Zeigler引入，其提供一种以分层和模块化的方式对离散事件系统进行建模的方法。DEVS以一种特殊形式展示了系统理论和建模的概念。并支持从物理和行为的角度捕获系统行为。DEVS不仅可以用于离散事件模型，也可以作为实现其他系统形式体系的计算基础。带端口的并行离散事件系统规范(DEVS)的原子模型结构可以由一个八元组表示，如下列公式:
M＝<X,S,Y,δint,δext,δcon,λ,ta> (1)
其中，X表示输入值集合，S表示状态集合，Y表示输出值集合，δint表示内部状态转移函数，δext表示外部状态转移函数，δcon表示紧急时刻状态处理函数，λ表示输出函数，ta表示时间推进函数。
带端口的并行离散事件系统规范(DEVS)的耦合模型结构可以由一个六元组表示，如下列公式:
N＝<X,Y,D,Md,Id,Zi,d> (2)
X表示输入集合，Y表示输出集合，D表示DEVS原子模型名称集，Md表示DEVS原子模型集合，Id表示模型d的影响者模型集合，Zi,d表示模型i到模型d的输出转换函数。
发明内容
本发明提出一种基于离散事件系统范式(DEVS)的数据链系统的建模与测试的方法，针对目标数据链系统，使用DEVS对其进行层次化建模，并建立相应的测试模型，执行测试，给出测试结果。
为实现以上的目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
(1)建立输入/输出行为模型：使用DEVS原子模型，建立目标数据链系统消息标准中表示的输入/输出行为的模型，作为基础原子模型；
(2)建立最小可测试输入/输出对模型：基于步骤(1)中建立的输入/输出行为模型，根据输入/输出行为的时间顺序，使用DEVS耦合模型，建立最小可测试输入/输出对模型，作为第一层次耦合模型；
(3)建立规则行为模型：基于步骤(2)中建立的最小可测试输入/输出对模型，根据其依赖关系，使用DEVS耦合模型，建立单规则行为模型，作为第二层次耦合模型；
(4)建立场景行为模型：基于步骤(3)中建立的规则行为模型，根据规则间的依赖关系，使用DEVS耦合模型，建立多规则场景行为模型，作为第三层次耦合模型；
(5)建立被测系统模型：基于步骤(4)中生成的场景行为模型，基于ADEVS框架，结合网络模块和时间管理模块，使得仿真能够使用UDP协议进行通信，以支持实时分布式仿真测试环境，最终使用C++语言，编写生成被测系统模型；
(6)建立测试模型：对步骤(5)中生成的被测系统模型的输入/输出行为做镜像操作，生成测试模型；
(7)测试执行：运行步骤(5)与步骤(6)的中生成的被测系统模型与测试模型，测试模型能够根据被测系统模型的输入/输出行为，正确的判断其是否正确的实现了消息标准中的规则或任务，如果未正确实现，测试模型给出错误的级别以及错误的项目；
(8)以数据链消息标准文本中的新的规则或任务为起始，重复步骤(1)～步骤(8)，建立所有规则的被测系统模型与测试模型。
进一步的，步骤(1)中建立输入/输出行为模型具体是：
1-1.分析目标数据链系统消息标准，抽取出文本中表示的建模所需的输入/输出行为，以及状态转移条件与动作；
1-2.使用DEVS原子模型范式，建立HoldSend原子模型，用以代表输出行为；HoldSend原子模型将在等待一段时间后，启动发送原语，向目标发送一条J系列消息；
1-3.使用DEVS原子模型范式，建立WaitRecv原子模型，用以代表输入行为；WaitRecv原子模型将在一段时间内，保持启动接收原语，等待接收目标消息。
进一步的，步骤(2)中建立最小可测试输入/输出对模型具体是：
2-1.分析目标数据链系统消息标准中的各个最小可测试输入/输出对中的，输入/输出行为在时间上发生的顺序；
2-2.根据各个最小可测试输入/输出对中的各个输入/输出行为的发生顺序，结合DEVS耦合模型范式，将步骤(1)中生成的HoldSend原子和WaitRecv原子，组合生成I/ODigraph耦合模型，作为第一层次耦合模型。
进一步的，步骤(3)中建立规则行为模型具体是：
3-1.分析目标规则中各个最小可测试输入/输出对之间的依赖性关系；
3-2.根据目标规则中各个最小可测试输入/输出对之间的依赖性关系，将步骤(2)中生成的各个I/ODigraph耦合模型，组合生成RuleDigraph耦合模型，作为第二层次耦合模型。
进一步的，步骤(4)中建立场景行为模型具体是：
4-1.分析目标场景中各个规则之间的依赖性；
4-2.根据目标场景中各个规则之间的依赖性关系，将步骤(3)中生成的各个RuleDigraph耦合模型，组合生成SceneDigraph耦合模型，作为第三层次耦合模型。
进一步的，步骤(5)中建立被测系统模型具体是：
5-1.基于ADEVS框架，将步骤(4)中生成的SceneDigraph耦合模型转化为C++语言程序形式；
5-2.结合时间管理模块和网络模块来使整个仿真系统以真实时间进行状态推进，并且能够使用UDP协议进行通信，从而支持实时分布式仿真测试环境。
进一步的，步骤(6)中建立测试模型具体是：
6-1.基于步骤(5)中生成的被测系统模型，镜像其输入/输出行为，也即将HoldSend原子转换为WaitRecv原子，将WaitRecv原子转换为HoldSend原子，从而得到测试模型的输入/输出行为；
6-2.与建立被测模型一样，使用ADEVS框架，并结合相应子模块，使得测试模型支持实时分布式仿真测试环境。
进一步的，步骤(7)中测试执行具体是：
7-1.运行步骤(5)与步骤(6)中生成的被测系统模型与测试模型，使其能够进行输入/输出消息交互；
7-2.测试模型通过被测系统模型的输入/输出消息，诊断出被测系统模型是否正确实现了目标场景；如果被测系统模型输入/输出行为正确，则测试模型输出正确；如果被测系统模型输入/输出行为错误，则测试模型输出错误；并给出错误级别以及错误项目；
7-3.错误级别分为规则级、消息级和元素级；
规则级：用于表示被测系统模型没有正确实现目标场景中的规则；
消息级：用于表示被测系统模型没有正确发送预期的消息；
元素级：用于表示被测系统模型发送的消息出现元素错误，比如元素值不在消息标准中规定的正确范围内。
经过测试，本发明具有的有益效果是：
1、针对目标数据链系统，使用离散事件系统范式(DEVS)建立了其仿真模型，并通过镜像输入/输出对的方式，建立了对应的测试模型。
2、最终生成的测试模型，通过被测系统模型的输入/输出行为，正确的判断出被测系统模型的正确性。如果被测系统模型出现错误，测试模型可以正确的给出其错误级别以及错误项目。
附图说明
图1数据链系统建模与测试的框架图。
图2本发明方法流程图。
图3仿真系统框架类图。
具体实施方式
(对本发明所提出的方法进行详细阐述)
以下结合附图对本发明的具体实施方案做作进一步说明。
如图1和2所示，本发明具体实现不如下：
步骤1建立I/O行为模型，根据目标数据链消息标准中表示的输入/输出行为，建立HoldSend和WaitRecv原子模型。这两种原子模型都是DEVS原子模型。
步骤2建立最小可测试I/O对模型，基于步骤(1)中建立的I/O行为模型，结合其在时间上发生的顺序，建立I/ODigraph耦合模型，作为第一层次耦合模型。
步骤3建立规则行为模型，基于步骤(2)中建立的最小可测试I/O对模型，结合各最小可测试I/O对的依赖性关系，建立RuleDigraph耦合模型，作为第二层次耦合模型。
步骤4建立场景行为模型，基于步骤(3)中建立的规则行为模型，结合各规则之间的依赖性关系，建立SceneDigraph耦合模型，作为第三层次耦合模型。
步骤5建立被测系统模型，如图3所示，基于步骤(4)中建立的场景行为模型，使用ADEVS框架，编写C++程序语言，实现场景行为模型。并结合时间管理模块，使其根据真实时间进行状态转移，结合网络通信模块，使其支持UDP网络协议通信。最终生成支持实时分布式仿真测试环境的被测系统模型。
步骤6建立测试模型，镜像被测系统模型中的各个输入/输出行为，也即，将被测系统模型中HoldSend原子模型转换为WaitRecv原子模型，WaitRecv原子模型转换为HoldSend原子模型，并使用相同的方式，生成最终测试模型。
步骤7测试执行，运行生成的被测系统模型与测试模型，测试模型可以根据被测系统模型的输入/输出行为，正确的判断出其是否正确的实现了目标消息标准中被测元素。如果被测系统模型未正确实现，则测试模型给出错误级别以及错误项目。
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