用于在具有自X特性的自主系统中使用的监测和控制单元技术方案

本发明专利技术涉及用于在具有自X特性的自主系统中使用的监测和控制单元，包括：用于接收测试数据的测试数据接口；用于接收真实数据的真实数据接口，其中将测试数据与真实数据进行比较以确定在真实数据中是否存在一部分新数据，如果在真实数据中标识到一部分新数据，则利用该部分新数据更新测试数据；以及用于发送更新的测试数据的输出接口，更新的测试数据能够被进一步处理成至少一个可执行测试。进一步地，本发明专利技术涉及相应的自主部件、自主系统、自主系统的自测试方法和计算机程序。

Monitoring and Control Units Used in Autonomous Systems with Self-X Characteristics

The invention relates to a monitoring and control unit for use in an autonomous system with self-X characteristics, including: a test data interface for receiving test data; a real data interface for receiving real data, in which test data is compared with real data to determine whether there is a part of new data in real data, if a part of new data is identified in real data. The test data is updated with the new data in this part, and the output interface for sending the updated test data can be further processed into at least one executable test. Further, the invention relates to self-test methods and computer programs of corresponding autonomous components, autonomous systems and autonomous systems.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在具有自X特性的自主系统中使用的监测和控制单元1.
本专利技术涉及用于在自主系统中使用的监测和控制单元、用于在自主系统中使用的自主部件、具有自X特性的对应自主系统以及自主系统的自测试的对应方法。2.
技术介绍
软件系统的复杂性在近几十年中不断增长，并且作为结果其变得更加灵活、可配置、可定制并且多用途。针对该原因，存在对于技术系统的增长的需要，其能够以适当的方式响应于不可预测的环境改变并且响应于间或冲突的需要的快速数据流。在接下来的几年中这样的技术系统将发挥关键作用。在文献中对于这样的技术系统存在若干定义，例如自治系统、自主系统、有机系统、自管理系统或者自适应系统。例如，自主系统可以装备有传感器和致动器。因此，自主系统能够感知其环境、能够自由地通信、并且能够组织其自身以便执行似乎被要求的动作和服务。进一步地，自主系统的特征在于自x特性（在英文文献中也已知为自*），包括自组织、自配置、自优化、自修复、自保护、自解释、自适应、自学习等等。例如，可以将机器人、机器人车辆、智能工厂智能电网、其它智能机器和设备设计为自主系统。这些是在工业4.0数字化工厂和过程自动化的
中的熟知的示例。本领域技术人员将领会到自主系统的软件测试是复杂并且困难的任务。从现有技术中已知软件测试为在找出软件中的错误的意图下执行程序或者应用的过程。因此，还可以将软件测试规定为确认和验证软件程序或者应用满足技术和商业目标、达成要求并且如期望那样工作的过程。作为结果，可以改进测试的软件的质量并且能够显著地最小化致命错误的风险。如下面进一步概述那样，自主系统的特征在于开放式系统结构和作出决策的能力。这意味着自主系统能够在运行时基于其当前需要并且根据环境状况作出适当的决策。因为灵活的系统配置、不可预测的改变和非确定性的系统行为，所以在已知的技术中，不能确认自主系统的自X特性的行为并且不保证其正确性。因此，自主系统的厂商或者供应商也不能确保其如期望那样在给定的操作或者环境状况下工作。缺少必要的软件测试或者确认会导致严重的后果和错误。除了诸如金钱损失或者巨大的图像损坏的弊端之外，在工厂生产过程中还可能出现致命错误并且不确保人和机器的安全。在一起极端案例中，一个人在工业工厂中安装机器人时被杀死。完全缺少软件测试、不足够或者不正确的软件测试和自主系统的确认可以追溯到以下一些原因。缺少现实环境和操作测试数据是一个主要原因。为了测试自主系统的自X特性，人们需要指定合适的输入数据，在测试执行期间使用该输入数据以引发某种系统行为。然而，通常输入参数的集合不仅仅由与工作流程相关的测试数据组成，还由来自与被测软件交互的对等实体的数据和表示环境状况（在系统“外部”）的测试数据组成。如上面概述那样，更详细地，自主系统的系统结构是灵活的，允许在任何时间处在系统配置上的改变并且自主系统可以在客户现场处成为未预见到的配置下的存在。更一般地，任何系统配置是可能的。因此，交互的对等实体的技术、数量和状态能够在操作之前、之后或者甚至期间改变。这使得对于测试工程师来说真的很难设计出现实、完整并且全面的测试数据而同时这些数据的总量仍然是可管理的并且允许进行穷举测试。此外，应当考虑可能在操作时间发生的环境状况和任何干扰。然而，当设计和开发系统时，在工程时间这些进一步的状况不是已知的。作为结果，已知的技术并不允许针对特定于工作流程的测试数据、环境测试数据、和干扰因素中的任何可能的组合进行软件测试或者确认正确的系统行为。缺少可预测的结果是进一步的原因。在软件测试和测试过程中可预测的输出是重要的，因为其有助于在正确和不正确的行为之间进行区分。在传统的软件工程中，系统的输出仅仅取决于其输入，其范围大多是可预测的。系统基于输入来作出预定义的决策以实现某些目标。以这种方式，为了能够确定某些行为是否是正确的还是不正确的，对于测试者来说知道输入就足够了。然而，如上面进一步提到那样，自主系统的行为不仅仅取决于输入参数的集合，还取决于环境状况和干扰。为了满足这些要求，自主系统具有在运行时用以改变和优化其行为的能力。不可预测的环境状况、可能发生的大多未知的干扰的广泛变化、宽范围的输入参数和灵活的系统行为的组合使得在任何时间预测系统行为及其输出非常困难。因此，基于未知的结果不能确保某个系统行为是正确的还是不正确的。进一步地，系统可能在一种情景或者相同的多种情景中以不同的方式作出反应。这是有意的并且是由机器学习算法“引起”的，机器学习算法帮助系统随时间的经过优化其行为和其结果。迄今为止，只是仅仅在文献中应对在自主系统情形下的任务软件测试。就被称为走廊强制基础设施（CEI）的面向控制的系统架构而言，一种已知的用于软件测试和特定行为确认的示例性方法是已知的。在该方法中，正确的系统行为被认为是走廊。应该由系统架构监测并且标识该走廊之外的每个偏差。在偏差已经被标识之后，应该将系统行为强制返回走廊。该方法的一个缺点是，仍然未知如何能够将走廊用于系统行为的确认和验证。即使发生了错误并且系统离开其走廊，是什么引起了该偏差以及根本原因在哪里也不是显而易见的。因此本专利技术的目标是为了提供用于在具有自X特性的自主系统中以如下这样的方式使用的监测和控制单元——虽然用于测试的状况是不可预测的、可改变的并且非确定性的，但是自主系统的系统行为是正确的。3.
技术实现思路
本问题是根据本专利技术的一个方面通过用于在具有自X特性的自主系统中使用的监测和控制单元来解决的，控制单元包括：a.用于接收测试数据的测试数据接口；b.用于接收真实数据的真实数据接口；c.其中将测试数据与真实数据进行比较以确定真实数据中是否存在一部分新数据；如果在真实数据中标识到一部分新数据，则利用该部分新数据更新测试数据。d.用于发送更新的测试数据的输出接口，其能够被进一步处理成至少一个可执行测试。自主系统能够装备有诸如传感器和致动器的特定组件，以用于监测其环境并且执行任何想要的动作。因此，自主系统能够在很大程度上组织其自身并且能够以自X特性为特征。更特别地，本自主系统包括作为自X特性的自测试。因此，在这种情况下，自主系统不需要用于测试自主系统的任何外部的或者分离的测试组件。相反，具有自X特性的自主系统能够自己测试其系统行为。因此，初始测试数据被生成并且处理成可执行的测试以用于在工程阶段或者实现期间测试自主系统。进一步地，自主系统在被测试之后在操作阶段中以操作模式操作。因此，用于在具有自X特性的自主系统中使用的监测和控制单元接收来自虚拟世界的测试数据和来自真实世界的真实数据这两者。进一步地，第一监测和控制单元评估两个接收的数据集合。更特别地，将这两个接收的数据集合与彼此进行比较。如果在真实数据中标识了一部分新数据，则利用该部分新数据更新测试数据。然后，更新的测试数据被用于生成一个或多个新的可执行测试。因此，先前或者已经存储的测试数据被扩展或者纠正作为示例。这样，本专利技术允许生成可执行测试，其覆盖与自主系统的可能并且现实的系统行为有关的所有关键和完整的信息，并且因此改进自主系统的确认。根据实施例，数据接口中的至少两个——真实数据接口或者输出接口被组合成一个接口。如提到那样，监测和控制单元接接收两个不同的数据集合。因此监测和控制单元能够包括一个公共接口或者多个不同接口以用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在具有自X 特性的自主系统（1）中使用的监测和控制单元（51），包括；a．测试数据接口（TI），用于接收测试数据（TD）（S1）；b．真实数据接口（RI），用于接收真实数据（RD）（S2）；c．其中将所述测试数据（TD）与所述真实数据（RD）进行比较以确定在所述真实数据（RD）中是否存在一部分新数据（S3）；如果在所述真实数据（RD）中标识到一部分新数据，则利用该部分新数据更新所述测试数据（TD）；d．输出接口（OI），用于发送更新的测试数据（TD），其能够被进一步处理成至少一个可执行测试（S4）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在具有自X特性的自主系统（1）中使用的监测和控制单元（51），包括；a．测试数据接口（TI），用于接收测试数据（TD）（S1）；b．真实数据接口（RI），用于接收真实数据（RD）（S2）；c．其中将所述测试数据（TD）与所述真实数据（RD）进行比较以确定在所述真实数据（RD）中是否存在一部分新数据（S3）；如果在所述真实数据（RD）中标识到一部分新数据，则利用该部分新数据更新所述测试数据（TD）；d．输出接口（OI），用于发送更新的测试数据（TD），其能够被进一步处理成至少一个可执行测试（S4）。2.根据权利要求1所述的监测和控制单元，其中将测试数据接口（TI）、真实数据接口（RI）和/或输出接口（OI）中的至少两个组合成一个接口。3.根据权利要求1或者权利要求2所述的监测和控制单元，其中所述测试数据（TD）基于至少一个外部或者内部的输入参数，其中能够从包括如下的组中选择至少一个输入参数：系统环境、系统要求、系统状态、系统组件、系统组件的交互。4.根据前述权利要求中的任何一个所述的监测和控制单元，其中所述真实数据接口（RI）从第二监测和控制单元（52）接收所述真实数据（RD），该第二监测和控制单元（52）从真实世界采集所述真实数据（RD）。5.一种用于在具有自X特性的自主系统（1）中使用的自主部件，包括：根据前述权利要求中的任何一个所述的监测和控制单元（51）。6.一种具有自X特性的自主系统（1），包括：a．根据权利要求5所述的在虚拟世界中的第一自主部件（TA），其具有用于评估测试数据（TD）（S3）的第一监测和控制单元（51）；b．在真实世界中的第二自主部件（PU），其具有用于采集真实数据（RD）和用于将该真实数据（RD）发送到在虚拟世界中的第一自主部件（TA）的第二监测和控制单元（52）。...

【专利技术属性】
技术研发人员：H格茨，I特里奇科夫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE