Success 반환 조건 테스트 (Success Return Condition Testing)

1. 개요

Success 반환 조건 테스트는 조건 노드가 조건 충족 시 SUCCESS 상태를 올바르게 반환하는지를 검증하는 단위 테스트이다. 이 테스트는 조건 노드의 정상 경로(happy path)를 검증하며, 유효한 입력 데이터가 주어졌을 때 조건이 올바르게 참으로 평가되는지를 확인한다.

2. 테스트 전략

2.1 테스트 케이스 설계

SUCCESS 반환 테스트에서 검증하여야 할 주요 케이스는 다음과 같다.

2.2 테스트 데이터 준비

각 테스트 케이스에 대해 ROS2 토픽 메시지를 모의 발행(mock publish)하여 조건 노드에 입력을 제공한다.

3. 구현 예시

3.1 배터리 잔량 조건의 SUCCESS 테스트

TEST_F(BatteryConditionTest, ReturnsSuccessAboveThreshold)
{
    // 배터리 잔량이 임계값보다 충분히 높은 경우
    sensor_msgs::msg::BatteryState msg;
    msg.present = true;
    msg.percentage = 0.85;  // 85%
    publishAndSpin(msg);

    auto status = tree_.tickOnce();
    EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS);
}

TEST_F(BatteryConditionTest, ReturnsSuccessAtExactThreshold)
{
    // 잔량이 정확히 임계값인 경우 (>= 비교)
    sensor_msgs::msg::BatteryState msg;
    msg.present = true;
    msg.percentage = 0.20;  // 임계값과 동일
    publishAndSpin(msg);

    auto status = tree_.tickOnce();
    EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS);
}

TEST_F(BatteryConditionTest, ReturnsSuccessJustAboveThreshold)
{
    // 임계값을 미세하게 초과하는 경우
    sensor_msgs::msg::BatteryState msg;
    msg.present = true;
    msg.percentage = 0.201;
    publishAndSpin(msg);

    auto status = tree_.tickOnce();
    EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS);
}

3.2 거리 센서 조건의 SUCCESS 테스트

TEST_F(RangeConditionTest, ReturnsSuccessWhenAllRangesAboveMin)
{
    sensor_msgs::msg::LaserScan msg;
    msg.range_min = 0.1;
    msg.range_max = 30.0;
    msg.angle_min = -M_PI;
    msg.angle_max = M_PI;
    msg.angle_increment = M_PI / 180.0;

    // 모든 측정값이 최소 거리 이상
    msg.ranges.resize(360, 5.0);
    publishAndSpin(msg);

    auto status = tree_.tickOnce();
    EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS);
}

3.3 블랙보드 기반 조건의 SUCCESS 테스트

TEST_F(BlackboardConditionTest, ReturnsSuccessWhenValueMatches)
{
    auto blackboard = tree_.rootBlackboard();
    blackboard->set("sensor_value", 42.0);

    auto status = tree_.tickOnce();
    EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS);
}

4. 반복 tick에서의 SUCCESS 안정성

조건 노드가 동일한 입력에 대해 반복적으로 SUCCESS를 반환하는지를 검증한다. 내부 상태의 부적절한 변경이 있으면 반복 tick에서 결과가 달라질 수 있다.

TEST_F(ConditionStabilityTest, ConsistentSuccessOnRepeatedTicks)
{
    publishValidMessage();

    for (int i = 0; i < 50; ++i)
    {
        auto status = tree_.tickOnce();
        EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS)
            << "Tick " << i << " returned unexpected status";
    }
}

5. 매개변수화된 테스트

Google Test의 매개변수화된 테스트(parameterized test)를 활용하여, 다양한 SUCCESS 조건을 체계적으로 검증한다.

struct SuccessCase
{
    double value;
    double threshold;
};

class ParameterizedSuccessTest
    : public ConditionNodeTest,
      public ::testing::WithParamInterface<SuccessCase>
{};

TEST_P(ParameterizedSuccessTest, ReturnsSuccess)
{
    auto params = GetParam();
    setThreshold(params.threshold);
    publishValue(params.value);

    auto status = tree_.tickOnce();
    EXPECT_EQ(status, BT::NodeStatus::SUCCESS);
}

INSTANTIATE_TEST_SUITE_P(
    SuccessCases,
    ParameterizedSuccessTest,
    ::testing::Values(
        SuccessCase{10.0, 5.0},
        SuccessCase{5.001, 5.0},
        SuccessCase{5.0, 5.0},    // 경계값 (>= 비교)
        SuccessCase{100.0, 0.0},
        SuccessCase{0.001, 0.0}
    ));

6. 설계 시 고려 사항

6.1 비교 연산의 정확한 의미

임계값과의 비교가 초과(>)인지 이상(>=)인지에 따라 경계값에서의 결과가 달라진다. 테스트에서 이 차이를 명확히 검증하여야 하며, 조건 노드의 문서화된 의미론과 실제 구현이 일치하는지를 확인한다.

6.2 부동소수점 정밀도

부동소수점 비교에서 정밀도 한계에 의한 예기치 않은 결과가 발생할 수 있다. 경계값 테스트에서는 머신 엡실론 수준의 차이를 포함한 테스트 케이스를 추가하여야 한다.

6.3 시간 의존적 SUCCESS

타임스탬프 기반 조건 노드의 경우, 테스트 실행 시점에 따라 결과가 달라질 수 있다. 테스트에서 시간을 제어 가능하도록, 시뮬레이션 시간을 사용하거나 시간 관련 매개변수를 적절히 설정하여야 한다.

7. 참고 문헌

• Colledanchise, M., & Ogren, P. (2018). Behavior Trees in Robotics and AI: An Introduction. CRC Press.
• Google Test 문서. https://google.github.io/googletest/
• BehaviorTree.CPP 공식 문서. https://www.behaviortree.dev/