現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)軟件測試平臺的設(shè)計分析

李勤 尹馨 王鐵軍

摘 要：介于飛機(jī)顯控系統(tǒng)的重要性，在軟件開發(fā)過程中，必須搭建有效的測試平臺，對軟件質(zhì)量進(jìn)行全面檢測，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞并作出改進(jìn)。本文將對現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)進(jìn)行概括性分析，探討其主要功能。在此基礎(chǔ)上，研究模擬顯控系統(tǒng)軟件測試平臺的設(shè)計方案，包括總體方案設(shè)計、平臺環(huán)境搭建、底層框架搭建以及主要功能模塊設(shè)計等。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代飛機(jī)；模擬顯控系統(tǒng)；軟件測試平臺

中圖分類號：TP311.53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0036-01

信息技術(shù)在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，各種專業(yè)信息軟件都發(fā)揮出了重要作用。其中，顯控系統(tǒng)是航空電子系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一，提供了信息綜合顯示、武器控制等功能，合理的系統(tǒng)設(shè)計可以提高飛行員操控的便捷性。開發(fā)模擬顯控系統(tǒng)測試平臺對飛機(jī)顯控系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試，是確保顯控系統(tǒng)功能齊備、邏輯完整、運行可靠的關(guān)鍵。有必要對其開發(fā)設(shè)計進(jìn)行研究，提高測試平臺的實用性和通用性。

1 現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)概述

在航空電子系統(tǒng)中，顯控系統(tǒng)屬于人機(jī)交互接口部分，飛行員可以利用顯控系統(tǒng)直觀的了解飛機(jī)屬性，掌握飛機(jī)飛行狀態(tài)，從而對其進(jìn)行有效掌控?，F(xiàn)代飛機(jī)顯控系統(tǒng)主要由顯示器、顯控處理器和控制器等部分組成。其中，顯控處理器負(fù)責(zé)將顯示設(shè)備與機(jī)載電子設(shè)備連接起來，實現(xiàn)信息互聯(lián)互通，接受飛機(jī)導(dǎo)航信息，并對其進(jìn)行映射處理，向其他機(jī)載電子設(shè)備發(fā)出控制指令。

現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)是對飛機(jī)顯控系統(tǒng)的模擬仿真，在實驗室中為航空電子系統(tǒng)研究提供仿真演示界面，對系統(tǒng)的邏輯性和主要功能模塊進(jìn)行分析監(jiān)測，確保系統(tǒng)邏輯正確、功能完備?，F(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)作為一種新興的模擬仿真系統(tǒng)，技術(shù)綜合性較高，需要應(yīng)用計算機(jī)、圖形處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多領(lǐng)域知識技能，搭建實用性高、具有一定通用性的軟件測試平臺，滿足飛機(jī)顯控系統(tǒng)的開發(fā)需要[1]。

與顯控系統(tǒng)類似，模擬顯控系統(tǒng)是仿真試驗室的核心系統(tǒng)，負(fù)責(zé)連接其他虛擬設(shè)備，發(fā)揮人機(jī)交互接口的作用。模擬顯控系統(tǒng)由一臺專用計算機(jī)實現(xiàn)系統(tǒng)仿真，本身復(fù)雜度較高，因此開發(fā)難度較大。應(yīng)采用分布式開發(fā)技術(shù)，將模擬顯控系統(tǒng)按照功能模塊進(jìn)行劃分，對各功能模塊進(jìn)行獨立開發(fā)，并在同一平臺下集成，完成開發(fā)任務(wù)，降低系統(tǒng)實現(xiàn)難度。該系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)接收、發(fā)送、數(shù)據(jù)處理、信息顯示、動態(tài)控制、指令響應(yīng)等[2]。

2 軟件測試平臺設(shè)計方案

2.1 總體設(shè)計方案

基于現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)測試平臺的功能需求，合理設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，確保各功能模塊的有效實現(xiàn)。從系統(tǒng)運行流程來看，先由測試用例生成器自動生成測試用例，而后生成邦員并將其發(fā)布出去。測試對象邦員在接收到測試用例后，將其轉(zhuǎn)發(fā)給測試模塊，同時發(fā)布測試用例和測試結(jié)果。由測試用例分析邦員負(fù)責(zé)接收測試結(jié)果，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給分析模塊，由分析模塊進(jìn)行分析，并將其存儲到數(shù)據(jù)庫中。由回歸測試模塊從數(shù)據(jù)庫中讀取測試用例，并由回歸測試邦員發(fā)布測試用例，對其進(jìn)行回歸測試。

為實現(xiàn)上述測試流程，本次設(shè)計采用測試軟件+測試用例數(shù)據(jù)庫+HLA的總體設(shè)計方案。平臺功能是生成、發(fā)送測試用例，分析測試結(jié)果，主要由測試軟件實現(xiàn)，測試用例數(shù)據(jù)庫用于存儲測試用例和測試結(jié)果。HLA是系統(tǒng)底層框架，負(fù)責(zé)將各功能模塊獨立成聯(lián)邦成員的形式，提高軟件功能重用性。本次系統(tǒng)設(shè)計的難點就是HLA標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的引入，這是將測試用例管理模塊抽象出來的關(guān)鍵。用戶可以通過定義不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，區(qū)分被測試對象。測試平臺實現(xiàn)后具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，加入新模擬設(shè)備時只需在對應(yīng)FED文件中添加新的實體類即可。因此，采用上述設(shè)計方案可以滿足測試平臺的實用性、通用性要求。

2.2 平臺開發(fā)環(huán)境

由于飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)測試平臺加入了三維視景模塊，對計算機(jī)軟硬件條件有較高要求，在實際開發(fā)過程中，至少需要使用兩臺計算機(jī)，其中測試用例生成用計算機(jī)的最低配置要求如下：（1）CPU要使用與因特爾奔騰雙核1.8G相當(dāng)或性能更高的處理器；（2）內(nèi)存應(yīng)在2GB以上；（3）硬盤應(yīng)在320G以上；（4）需要兩塊100M以上的以太網(wǎng)卡。

三維視景顯示和測試對象運行用計算機(jī)的最低配置要求如下：（1）CPU要求使用因特爾酷睿2雙核2.2G或性能更高的處理器；（2）內(nèi)存應(yīng)在2GB以上；（3）硬盤應(yīng)在120G以上；（4）需要使用一塊100M以上的以太網(wǎng)卡；（5）顯卡要使用與GeForce GTX 280相當(dāng)或性能更高的顯卡。

在軟件環(huán)境搭建方面，應(yīng)選用兼容性較好的操作系統(tǒng)，比如Windows XP系統(tǒng)或Win7系統(tǒng)。采用RTI1.3NG作為HLA運行支撐環(huán)境，并采用與之相對應(yīng)的VC++6.0開發(fā)環(huán)境。測試用例數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫，三維視景模塊采用Vega Prime2.2開發(fā)程序。

2.3 底層框架設(shè)計

HLA仿真系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的底層框架，以聯(lián)邦作為根節(jié)點，由多個聯(lián)邦成員交互構(gòu)成。聯(lián)邦成員代表虛擬或半虛擬仿真實體，多個聯(lián)邦成員共同組成聯(lián)邦，同時也可以作為一個聯(lián)邦成員加入到更大的聯(lián)邦中。HLA應(yīng)用實例的運行流程較為簡單，包括創(chuàng)建聯(lián)邦、加入聯(lián)邦、設(shè)置時間管理策略、對象類的發(fā)布或訂閱、注冊對象實例、進(jìn)行仿真循環(huán)、退出聯(lián)邦、銷毀聯(lián)邦。HLA是目前最優(yōu)秀的分布式仿真協(xié)議之一，應(yīng)用HLA協(xié)議作為底層框架，可以滿足測試平臺通用性要求。為進(jìn)一步降低開發(fā)難度，在底層框架設(shè)計中重要采用以下幾點策略：（1）對HLA協(xié)議的API函數(shù)及回調(diào)函數(shù)進(jìn)行封裝，預(yù)留對外接口函數(shù)，方便后續(xù)開發(fā)；（2）提供一個HLA分布式底層框架，作為分布式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)；（3）為通用功能模塊設(shè)計繼承體系，方便多態(tài)選擇。

2.4 主要功能模塊設(shè)計

現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)測試平臺主要包含以下幾個功能模塊：（1）測試用例生成模塊，支持自動或手動用例生成，用戶可以在操作界面上進(jìn)行選擇，若選擇手動生成，需要手動控制將測試用例發(fā)送給用例生成邦員，若選擇自動生成，自由自動編輯器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和生成；（2）測試對象模塊，負(fù)責(zé)測試用例轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)被測對象與測試平臺的多層通信。由于系統(tǒng)本身復(fù)雜性較高，不應(yīng)該再增加除HLA以外的協(xié)議，直接將測試對象模塊作為通信接口，以管道通信方式進(jìn)行用例轉(zhuǎn)發(fā)；（3）測試用例分析模塊，其本質(zhì)也是一個聯(lián)邦成員，具有調(diào)閱測試結(jié)果的功能，并將其記錄在數(shù)據(jù)庫中，用于回歸測試使用。該過程主要采用ADO技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問操作，可以節(jié)省更多資源，保證訪問速度；（4）回歸測試模塊，讀取數(shù)據(jù)庫中的測試用例并發(fā)布。

3 結(jié)語

綜上所述，本次飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)測試平臺設(shè)計采用測試軟件+測試用例數(shù)據(jù)庫+HLA的設(shè)計方案，可以滿足測試系統(tǒng)功能需求，保證測試平臺的實用性及通用性。本次設(shè)計采用基于需求分析的設(shè)計方法，在軟硬件環(huán)境搭建上可以滿足系統(tǒng)的運行需求，系統(tǒng)邏輯清晰、功能完備，可以滿足實際應(yīng)用需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洋，陳雪峰，韓泉泉.飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)通用測試平臺設(shè)計和實現(xiàn)[J].電子設(shè)計工程，2016，24（24）：5-8.

[2] 楊衛(wèi)風(fēng).現(xiàn)代飛機(jī)模擬顯控系統(tǒng)軟件開發(fā)[D].南昌航空大學(xué)，2011.