汽车多屏交互系统自动化测试与安全验证研究

在汽车智能化发展大势下，汽车已由传统出行工具蜕变为智能移动空间。多屏交互系统作为智能座舱关键部分，整合仪表盘、中控屏等多个屏幕，达成信息娱乐、车辆控制、导航等功能的集成交互，显著提升驾乘的便捷舒适感。但伴随其复杂性与集成度攀升，涉及硬件、软件、通信等多层面协同，开发时易出现功能缺陷、性能瓶颈及安全隐患。传统手工测试效率低、覆盖窄，难适配现代汽车快速开发迭代。故而，开展该系统自动化测试与安全验证研究极具现实意义。

一、汽车多屏交互系统概述

（一）系统架构

汽车多屏交互系统通常采用分布式架构，主要包括显示模块、控制模块、通信模块和电源模块等。显示模块负责信息的呈现，包括不同尺寸和分辨率的屏幕；控制模块是系统的核心，负责处理用户输入、协调各屏幕之间的信息交互以及与车辆其他系统的通信；通信模块采用如CAN、LIN、以太网等通信协议，实现控制模块与显示模块以及其他车辆系统之间的数据传输；电源模块为整个系统提供稳定的电力支持。

（二）关键技术

汽车多屏交互系统的关键技术包含多方面。人机交互技术是重要一环，它支持触摸、语音、手势等多种交互途径，让用户操作更为便捷，像触摸屏幕图标选功能、用语音指令控制音乐播放与导航设置等。多屏协同技术能达成不同屏幕间信息共享与协同作业，比如中控屏导航信息同步至仪表盘供驾驶员查看，副驾驶娱乐屏内容可分享到后排显示屏 [1]。此外，图形渲染技术也不可或缺，先进技术搭配高效渲染引擎，可实时处理复杂图形数据，保障各屏幕显示内容准确且视觉体验良好。

二、汽车多屏交互系统自动化测试的必要性

（一）提高测试效率

传统的手工测试需要测试人员逐个操作和验证系统的各项功能，耗时费力且容易出错。自动化测试可以通过编写测试脚本，实现测试用例的自动执行，大大缩短测试周期，提高测试效率。特别是在回归测试阶段，自动化测试可以快速重复执行大量的测试用例，及时发现系统在修改后引入的新问题。

（二）增加测试覆盖度

汽车多屏交互系统的功能复杂多样，涉及多种交互方式和应用场景。手工测试往往难以覆盖所有的功能和场景，而自动化测试可以通过设计全面的测试用例，对系统的各个功能模块和交互流程进行全方位的测试，提高测试的覆盖度，发现更多潜在的问题。

（三）降低测试成本

虽然自动化测试的前期投入较大，包括测试工具的采购、测试脚本的开发和维护等，但从长期来看，自动化测试可以减少人工测试的工作量，降低人力成本 [2]。同时，自动化测试能够及时发现系统中的问题，避免问题在后期阶段才被发现而导致的更高修复成本。

三、汽车多屏交互系统自动化测试框架构建

（一）测试框架总体设计

构建一个涵盖功能、性能、安全等多维度的自动化测试框架，该框架应具备可扩展性、可维护性和可复用性。测试框架主要包括测试用例管理、测试脚本开发、测试执行环境、测试结果分析和报告生成等模块。

（二）测试用例设计

测试用例设计涵盖多方面。功能测试用例依据系统功能需求文档，全面覆盖功能点，像检验各屏幕显示功能、触摸操作响应精准度、语音指令识别处理成效等。性能测试用例聚焦系统性能指标，关注响应时间、吞吐量、资源利用率等，如在不同负载下，查看系统从用户输入到屏幕显示结果的响应是否合理 ^[3]∘ 安全测试用例则围绕安全需求，验证系统数据加密、身份认证及防恶意攻击等能力。

（三）测试脚本开发

选择合适的自动化测试工具，如 Selenium、Appium 等，根据测试用例开发测试脚本。测试脚本应具备良好的可读性和可维护性，采用模块化设计思想，将常用的操作封装成函数，方便测试脚本的复用和修改。

（四）测试执行环境搭建

搭建与实际运行环境相似的测试执行环境，包括硬件设备、操作系统、软件版本等。确保测试环境的一致性和稳定性，以保证测试结果的准确性和可靠性。

（五）测试结果分析和报告生成

对测试执行过程中产生的结果数据进行分析，判断测试用例是否通过。生成详细的测试报告，包括测试用例的执行情况、发现的问题列表、问题的严重程度和优先级等信息，为开发人员提供修复问题的依据。

四、汽车多屏交互系统安全验证方法

（一）形式化验证

形式化验证是一种基于数学方法的安全验证技术，它通过建立系统的形式化模型，使用数学推理和证明来验证系统是否满足特定的安全属性。例如，使

用时序逻辑对系统的行为进行描述，然后通过模型检测工具验证系统是否满足安全策略。形式化验证可以提供严格的安全保证，但对于复杂的系统模型，建模和验证过程可能较为复杂。

（二）模糊测试

模糊测试是一种通过向系统输入大量异常或随机的数据来发现系统安全漏洞的方法。在汽车多屏交互系统中，可以通过模糊测试工具生成各种非法的输入数据，如异常的触摸坐标、乱码的语音指令等，观察系统的响应情况，检测系统是否存在缓冲区溢出、拒绝服务攻击等安全漏洞。

（三）渗透测试

渗透测试模拟黑客的攻击手段，对系统进行全面的安全评估。测试人员通过尝试各种攻击方法，如网络攻击、恶意软件注入等，来突破系统的安全防护机制，获取系统的敏感信息或控制系统的部分功能。渗透测试可以发现系统在实际攻击环境下存在的安全弱点，为系统的安全加固提供指导。

五、汽车多屏交互系统自动化测试与安全验证的挑战与对策

（一）挑战

汽车多屏交互系统面临诸多挑战。其系统复杂性较高，涉及众多硬件与软件组件协同运作，架构繁杂，为自动化测试和安全验证增添极大难度。在测试方面，需海量测试数据覆盖多样功能与场景，且要保证数据有效真实，管理维护不易。此外，汽车智能化推进使新安全威胁持续涌现，安全验证方法必须紧跟变化不断更新完善，以应对复杂挑战。

（二）对策

针对汽车多屏交互系统面临的挑战，可采取系列对策。运用分层测试策略，依功能模块对系统分层，针对各层选用适配的测试方法与工具，以此降低测试复杂度。搭建测试数据管理平台，集中管控数据，达成共享复用，借助数据生成工具和挖掘技术提升数据质量与覆盖度。同时，组建安全研究团队，紧跟汽车行业安全动态与新攻击手段，及时更新安全验证方式与工具，增强系统防护力。

六、结论

汽车多屏交互系统的自动化测试与安全验证是保障系统质量和安全的重要环节。通过构建多维度的自动化测试框架，采用多种安全验证方法，可以提高测试效率和准确性，及时发现系统中的功能缺陷和安全隐患。尽管面临系统复杂性、测试数据管理和安全威胁演变等挑战，但通过采取分层测试策略、建立测试数据管理平台和持续关注安全动态等对策，可以有效应对这些挑战。未来，随着汽车智能化技术的不断发展，汽车多屏交互系统的自动化测试与安全验证研究将不断深入，为汽车行业的安全发展提供有力支持。

参考文献

[1] 张志杰, 陆丽丽, 蒋嘉璇, 等. 基于人车交互机理的自动驾驶汽车多模态外显界面研究 [J]. 包装工程 , 2025, 46 (10): 160-168.

[2] 刘卓 , 孙忠锐 , 乔元杰 . 基于文献计量的智能网联汽车多模态交互研究可视化与趋势分析 [J]. 计算机集成制造系统 , 2025, 31 (04): 1137-1148.

[3] 李嘉节 . 基于情境感知的智能汽车多模态交互设计研究 [J]. 鞋类工艺与设计 , 2024, 4 (03): 153-155.