Veículo autônomo inteligente (ou apenas veículo autônomo VA) é um tipo de sistema embarcado que integra componentes físicos (hardware) e computacionais (software). Sua principal característica é a capacidade de locomoção e de operação de modo semi ou completamente autônomo. A autonomia cresce com a capacidade de percepção e de deslocamento no ambiente, robustez e capacidade de resolver e executar tarefas lidando com as mais diversas situações (inteligência). Veículos autônomos representam um tópico de pesquisa importante e que tem impacto direto na sociedade. No entanto, à medida que esse campo avança alguns problemas secundários aparecem como, por exemplo, como saber se esses sistemas foram suficientemente testados. Uma das fases do teste de um VA é o teste de campo, em que o veículo é levado para um ambiente pouco controlado e deve executar livremente a missão para a qual foi programado. Ele é geralmente utilizado para garantir que os veículos autônomos mostrem o comportamento desejado, mas nenhuma informação sobre a estrutura do código é utilizada. Pode ocorrer que o veículo (hardware e software) passou no teste de campo, mas trechos importantes do código nunca tenham sido executados. Durante o teste de campo, os dados de entrada são coletados em logs que podem ser posteriormente analisados para avaliar os resultados do teste e para realizar outros tipos de teste offline. Esta tese apresenta um conjunto de propostas para apoiar a análise do teste de campo do ponto de vista do teste estrutural. A abordagem é composta por um modelo de classes no contexto do teste de campo, uma ferramenta que implementa esse modelo e um algoritmo genético para geração de dados de teste. Apresenta também heurísticas para reduzir o conjunto de dados contidos em um log sem diminuir substancialmente a cobertura obtida e estratégias de combinação e mutação que são usadas no algoritmo. Estudos de caso foram conduzidos para avaliar as heurísticas e estratégias e são também apresentados e discutidos. / Intelligent autonomous vehicle (or just autonomous vehicle - AV) is a type of embedded system that integrates physical (hardware) and computational (software) components. Its main feature is the ability to move and operate partially or fully autonomously. Autonomy grows with the ability to perceive and move within the environment, robustness and ability to solve and perform tasks dealing with different situations (intelligence). Autonomous vehicles represent an important research topic that has a direct impact on society. However, as this field progresses some secondary problems arise, such as how to know if these systems have been sufficiently tested. One of the testing phases of an AV is the field testing, where the vehicle is taken to a controlled environment and it should execute the mission for which it was programed freely. It is generally used to ensure that autonomous vehicles show the intended behavior, but it usually does not take into consideration the code structure. The vehicle (hardware and software) could pass the field testing, but important parts of the code may never have been executed. During the field testing, the input data are collected in logs that can be further analyzed to evaluate the test results and to perform other types of offline tests. This thesis presents a set of proposals to support the analysis of field testing from the point of view of the structural testing. The approach is composed of a class model in the context of the field testing, a tool that implements this model and a genetic algorithm to generate test data. It also shows heuristics to reduce the data set contained in a log without reducing substantially the coverage obtained and combination and mutation strategies that are used in the algorithm. Case studies have been conducted to evaluate the heuristics and strategies, and are also presented and discussed.

A Arquitetura Orientada a Serviços (SOA) é um estilo arquitetural formado por um conjunto de restrições que visa promover a escalabilidade e a flexibilidade de um sistema, provendo suas funcionalidades como serviços. Nos últimos anos, um estilo alternativo foi proposto e amplamente adotado, que projeta as funcionalidades de um sistema como recursos. Este estilo arquitetural orientado a recursos é chamado de REST. O teste de serviços web em geral apresenta vários desafios devido a sua natureza distribuída, canal de comunicação pouco confiável, baixo acoplamento e a falta de uma interface de usuário. O teste de serviços RESTful (serviços que utilizam o REST) compartilham estes mesmos desafios e ainda necessitam que suas restrições sejam obedecidas. Estes desafios demandam testes mais sistemáticos e formais. Neste contexto, o teste baseado em modelos (TBM) se apresenta como um processo viável para abordar essas necessidades. O modelo que representa o sistema deve ser simples e ao mesmo tempo preciso para que sejam gerados casos de teste com qualidade. Com base nesse contexto, este projeto de mestrado propõe uma abordagem baseada em modelos para testar serviços RESTful. O modelo comportamental adotado foi a máquina de estados de protocolos UML, capaz de formalizar a interface do serviço enquanto esconde o seu funcionamento interno. Uma ferramenta foi desenvolvida para gerar automaticamente os casos de teste usando critérios de cobertura de estados e transições para percorrer o modelo / Service Oriented Architecture (SOA) is an architectural style consisting of a set of restrictions aimed at promoting the scalability and flexibility of a system, providing its functionalities as services. In recent years, an alternative style was proposed and widely adopted, which designs the system\'s functionalities as resources. This resource oriented architectural style is called REST. In general, the test of web services has several challenges due to its distributed nature, unreliable communication channel, low coupling and the lack of a user interface. Testing RESTful web services (services that use REST) share these same challenges and also need to obey the REST constraints. These challenges require a more systematic and formal testing approach. In this context, model based testing presents itself as a viable process for addressing those needs. The model that represents the system should be simple and precise enough to generate quality test cases. Based on this context, this work proposes a model based approach to test RESTful web services. The behavioral model used was the UML protocol state machine, which is capable to provide a formalization of the service interface, while hiding its internal behaviour. A tool was developed to automatically generate test cases using the state and transition coverage criteria to traverse the model

SERVICE oriented architecture (SOA) is an architectural style to structure software systems, fostering loose coupling and dynamic integration among the applications. The use of SOA and Web services to develop complex and large business processes demands more formal and systematic testing. In addition, characteristics of this type of software limit the straightforward application of traditional testing techniques. Model-based testing (MBT) is a promising approach to deal with these problems. This dissertation investigates how two modeling techniques, namely Finite State Machine (FSM) and Event Sequence Graph (ESG), can be used to support MBT of service-oriented applications. Both techniques model different aspects and can be applied in a complementary way. Initially, we define an MBT process for service-oriented applications that employs FSMs. Based on previous experience, we propose a model-based approach to test composite services using ESGs. This approach is holistic, once test suites are generated to cover both desired situations (positive testing) and unexpected behaviors (negative testing). Three experimental studies evaluate the proposed approach: (i) a case study, (ii) a cost analysis, and (iii) a study in industry. Testing tools are also presented to support its practical use / A Arquitetura orientada a serviço (SOA) é um estilo arquitetural para estruturar sistemas de software de modo que exista um baixo grau de acoplamento entre as aplicações e essas possam ser facilmente integradas de forma dinâmica. A incorporação de SOA e serviços Web em sistemas que modelam processos de negócios grandes e complexos contribui para a necessidade de testes mais formais e sistemáticos. Além disso, características próprias dessa nova classe de software fazem com que técnicas de teste tradicionais não possam ser diretamente aplicadas. O teste baseado em modelo (TBM) apresenta-se como uma abordagem promissora que busca a resolução desses problemas. Esta tese investiga como duas técnicas de modelagem, Máquina de Estados Finitos (MEF) e Grafo de Sequência de Eventos (GSE), podem ser utilizadas para apoiar o TBM de aplicações orientadas a serviço. Essas técnicas modelam diferentes aspectos e podem ser aplicadas de forma complementar. Inicialmente, é definido um processo de TBM para aplicações orientadas a serviço que emprega MEFs. Com base na experiência adquirida, é proposta uma abordagem baseada em modelo para o teste de serviços compostos usando GSEs. Essa abordagem é holística uma vez que conjuntos de teste são gerados para cobrir tanto situações desejadas (teste positivo) quanto comportamentos inesperados (teste negativo). Três estudos experimentais avaliam a abordagem proposta: (i) um estudo de caso, (ii) uma análise de custo e (ii) um estudo na indústria. Ferramentas de teste também são apresentadas para apoiar o uso prático da abordagem proposta

O Teste Baseado em Modelos (TBM) emergiu como uma estratégia promissora para minimizar problemas relacionados à falta de tempo e recursos em teste de software e visa verificar se a implementação sob teste está em conformidade com sua especificação. Casos de teste são gerados automaticamente a partir de modelos comportamentais produzidos durante o ciclo de desenvolvimento de software. Entre as técnicas de modelagem existentes, Sistemas de Transição com Entrada/Saída (do inglês, Input/Output Transition Systems - IOTSs), são modelos amplamente utilizados no TBM por serem mais expressivos do que Máquinas de Estado Finito (MEFs). Apesar dos métodos existentes para geração de testes a partir de IOTSs, o problema da seleção de casos de testes é um tópico difícil e importante. Os métodos existentes para IOTS são não-determinísticos, ao contrário da teoria existente para MEFs, que fornece garantia de cobertura completa com base em um modelo de defeitos. Esta tese investiga a aplicação de modelos de defeitos em métodos determinísticos de geração de testes a partir de IOTSs. Foi proposto um método para geração de conjuntos de teste com base no método W para MEFs. O método gera conjuntos de teste de forma determinística além de satisfazer condições de suficiência de cobertura da especificação e de todos os defeitos do domínio de defeitos definido. Estudos empíricos avaliaram a aplicabilidade e eficácia do método proposto: resultados experimentais para analisar o custo de geração de conjuntos de teste utilizando IOTSs gerados aleatoriamente e um estudo de caso com especificações da indústria mostram a efetividade dos conjuntos gerados em relação ao método tradicional de Tretmans. / Model-Based Testing (MBT) has emerged as a promising strategy for the minimization of problems related to time and resource limitations in software testing and aims at checking whether the implementation under test is in compliance with its specification. Test cases are automatically generated from behavioral models produced during the software development life cycle. Among the existing modeling techniques, Input/Output Transition Systems (IOTSs) have been widely used in MBT because they are more expressive than Finite State Machines (FSMs). Despite the existence of test generation methods for IOTSs, the problem of selection of test cases is an important and difficult topic. The current methods for IOTSs are non-deterministic, in contrast to the existing theory for FSMs that provides complete fault coverage guarantee based on a fault model. This manuscript addresses the application of fault models to deterministic test generation methods from IOTSs. A method for the test suite generation based on W method for FSMs is proposed for IOTSs. It generates test suites in a deterministic way and also satisfies sufficient conditions of specification coverage and all faults in a given fault domain. Empirical studies evaluated its applicability and effectiveness. Experimental results for the analyses of the cost of test suite generation by random IOTSs and a case study with specifications from the industry show the effectiveness of the test suites generated in relation to the traditional method of Tretmans.