航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)研究

(1.中國(guó)人民解放軍第五七一八工廠，廣西 桂林 541000； 2.北京航天測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100041)

0 引言

隨著現(xiàn)階段智能制造及高新技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)代航空設(shè)備的型號(hào)種類愈發(fā)豐富，設(shè)備功能先進(jìn)，這些現(xiàn)代化的設(shè)備在提高航空設(shè)備作戰(zhàn)效能的同時(shí)，也帶來(lái)了繁重的測(cè)試、診斷等保障問題[1]。由于設(shè)備的技術(shù)復(fù)雜性增加，使得檢查其技術(shù)狀況、進(jìn)行故障檢測(cè)與診斷變得越來(lái)越困難。設(shè)備出現(xiàn)故障后，由于測(cè)試維修困難，不能及時(shí)修復(fù)，嚴(yán)重影響了設(shè)備戰(zhàn)備完好性，也增加了設(shè)備的備件費(fèi)用和保障費(fèi)用。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求航空設(shè)備有高的戰(zhàn)備完好性和較低的使用保障費(fèi)用，還應(yīng)能快速機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)場(chǎng)作戰(zhàn)。

自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備(ATE)是提高航空設(shè)備戰(zhàn)備完好性的重要保障設(shè)備，是保證航空設(shè)備作戰(zhàn)效能發(fā)揮的重要手段[2]。但我國(guó)航空設(shè)備的ATE存在諸多問題，以飛機(jī)ATE為例：一是缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，一般是按型號(hào)配套研制，一個(gè)型號(hào)一個(gè)體系，一個(gè)機(jī)載設(shè)備一個(gè)檢測(cè)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度低；二是數(shù)量多、體積大，缺少標(biāo)準(zhǔn)化和綜合化，機(jī)動(dòng)性、部署性差，不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)的需要；三是維修保障困難，設(shè)備部隊(duì)的檢測(cè)設(shè)備可靠性低、維修性差，而且采用的技術(shù)五花八門，設(shè)備之間通用性差，備件供應(yīng)困難[3]。

在此背景下，本文研究的航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)航空設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的綜合化、通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，最大限度地減少檢測(cè)設(shè)備種類，提高檢測(cè)設(shè)備技術(shù)水平，以較低的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速高效檢測(cè)和維修。

1 平臺(tái)總體定位與需求

航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)是一型開放式、通用化測(cè)試設(shè)備，從航空設(shè)備的保障設(shè)備組成來(lái)看，平臺(tái)屬于航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱航空設(shè)備ATS)的一部分，它只提供設(shè)備測(cè)試所需的軟硬件資源，通過(guò)平臺(tái)提供的軟件二次開發(fā)環(huán)境，能夠開發(fā)各個(gè)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試程序，通過(guò)平臺(tái)通用的物理測(cè)試接口，可設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試適配器與被測(cè)對(duì)象交聯(lián)對(duì)接。將平臺(tái)加上測(cè)試程序集(TPS)，才能構(gòu)成完整的航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，部署在部隊(duì)級(jí)維修機(jī)構(gòu)或基地級(jí)修理機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多型航空設(shè)備的電子、特設(shè)和軍械類設(shè)備的功能檢查、性能測(cè)試、參數(shù)調(diào)整、故障診斷等功能。

從使用功能要求、被測(cè)對(duì)象的技術(shù)特點(diǎn)、部署機(jī)構(gòu)的使用操作人員等情況來(lái)看，平臺(tái)有以下總體需求需要重點(diǎn)滿足：

1)平臺(tái)的整體架構(gòu)的通用化，滿足多個(gè)型號(hào)的使用。系統(tǒng)總體規(guī)?？煽?，不能無(wú)限堆疊；

2)平臺(tái)的升級(jí)、擴(kuò)展能力。能夠便于典型產(chǎn)品的測(cè)試程序集(TPS)升級(jí)，便于新型號(hào)的加裝；

3)平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性。平臺(tái)應(yīng)能夠靈活構(gòu)型，可裁減和可重構(gòu)，降低系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)研制和采購(gòu)費(fèi)用；

4)平臺(tái)的信息化水平。應(yīng)將平臺(tái)視為信息化保障設(shè)備家族的一員，充分考慮信息共享策略，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障復(fù)現(xiàn)、隔離與定位以及全壽命周期的管理。

2 平臺(tái)硬件的總體設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

根據(jù)需求分析，平臺(tái)是建立在高度標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上的一個(gè)綜合測(cè)試軟硬件平臺(tái)。一方面通過(guò)系統(tǒng)物理資源接口規(guī)范、硬件驅(qū)動(dòng)規(guī)范和限制專用資源，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化并且確保系統(tǒng)平臺(tái)的總體規(guī)?？煽?，另一方面通過(guò)遵循基于ATML等測(cè)試信息交換標(biāo)準(zhǔn)體系[4]，實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化以及測(cè)試程序集TPS與系統(tǒng)平臺(tái)的無(wú)關(guān)，使系統(tǒng)平臺(tái)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和生命力，同時(shí)能夠減少系統(tǒng)的規(guī)模，達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。為此，平臺(tái)總體設(shè)計(jì)遵循以下思路：

1)研制開發(fā)貫徹標(biāo)準(zhǔn)。平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案充分貫徹相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求(含相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)軍標(biāo)、引用的IEEE組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)草案、以及行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn))，通過(guò)細(xì)化設(shè)計(jì)方案和研制過(guò)程逐一響應(yīng)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2)成熟度與先進(jìn)性并重。充分考慮以成熟貨架產(chǎn)品來(lái)構(gòu)建本平臺(tái)。但為了保證系統(tǒng)的小型化和擴(kuò)展性，某些硬件設(shè)計(jì)采用靈活度高的先進(jìn)技術(shù)(如合成儀器技術(shù))。

3)國(guó)產(chǎn)化和自主可控。選用國(guó)產(chǎn)元器件、零部件、儀器設(shè)備和軟件等成熟貨架產(chǎn)品，確保較低的壽命周期費(fèi)用，規(guī)避未來(lái)的保障風(fēng)險(xiǎn)。

4)適應(yīng)航空設(shè)備綜合保障體系的要求，平臺(tái)主要部署在部隊(duì)級(jí)或基地級(jí)修理機(jī)構(gòu)，采用的測(cè)試與診斷體系結(jié)構(gòu)要符合這一框架。

5)經(jīng)濟(jì)性。綜合評(píng)估各種策略的費(fèi)效比。如硬件資源的購(gòu)置費(fèi)用和研發(fā)費(fèi)用、軟件平臺(tái)的開發(fā)費(fèi)用、未來(lái)的升級(jí)擴(kuò)展費(fèi)用、產(chǎn)品交付后的保障費(fèi)用(如備品備件、技術(shù)資料、人員培訓(xùn))等。

6)信息化。要支持與其它保障設(shè)備的信息交互和實(shí)現(xiàn)綜合診斷；要具備與部隊(duì)保障信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口。

7)技術(shù)資料標(biāo)準(zhǔn)化。平臺(tái)隨機(jī)技術(shù)資料符合航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(ATA)/國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)(ASD)《基于公共數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)出版物國(guó)家規(guī)范》(4.0以上版本)的數(shù)據(jù)庫(kù)，內(nèi)容覆蓋平臺(tái)關(guān)鍵功能模塊的研制，并支持基于數(shù)據(jù)庫(kù)分布交互式電子手冊(cè)(IETM)和紙質(zhì)用戶技術(shù)資料。

2.2 硬件平臺(tái)總體架構(gòu)

通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)屬于航空設(shè)備ATS的一部分，航空設(shè)備ATS由平臺(tái)和TPS組成，TPS由測(cè)試適配器、測(cè)試電纜和測(cè)試程序組成。通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)、TPS與被測(cè)對(duì)象UUT構(gòu)成的系統(tǒng)體系架構(gòu)可由數(shù)據(jù)交換接口和物理信息接口(如圖1)兩大接口串聯(lián)起來(lái)。

圖1 系統(tǒng)體系架構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象UUT的測(cè)試，物理上需通過(guò)接口轉(zhuǎn)換與適配和平臺(tái)進(jìn)行信號(hào)互連；軟件上，需將UUT的測(cè)試需求抽象描述成測(cè)試信息，并基于某種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言開發(fā)出測(cè)試程序TP，平臺(tái)軟件通過(guò)解析TP、控制儀器資源提供相應(yīng)的激勵(lì)和測(cè)量相應(yīng)的響應(yīng)，完成測(cè)試內(nèi)容。

通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)不同于以往測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，是需要達(dá)到軟硬件無(wú)關(guān)以及實(shí)現(xiàn)TPS可移植的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需設(shè)計(jì)一個(gè)開放的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系架構(gòu)，制定相關(guān)軟硬件要素，各要素之間的信息交換接口需要通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行約束同時(shí)還要制定可擴(kuò)展的方案，以確保將來(lái)其他航空設(shè)備平臺(tái)產(chǎn)品測(cè)試的升級(jí)。

平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化體系的基本特征是采用開放的體系結(jié)構(gòu)、開放的標(biāo)準(zhǔn)和新一代測(cè)試技術(shù)。其實(shí)質(zhì)首先是改善設(shè)備系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)信息流復(fù)用；其次較大地減少測(cè)試程序集更換宿主機(jī)工程成本；加強(qiáng)測(cè)試儀器的互操作性和互換性，而不會(huì)損失先前的ATE投資費(fèi)用[5]。平臺(tái)的軟硬件體系架構(gòu)如圖2所示。

平臺(tái)的物理層由儀器資源、儀器總線、測(cè)試計(jì)算機(jī)、公共測(cè)試接口組成；軟件層由儀器控制、測(cè)試程序開發(fā)和測(cè)試程序運(yùn)行構(gòu)成；交換信息層則由信號(hào)模型、儀器設(shè)備描述、測(cè)試工作站、被測(cè)對(duì)象、測(cè)試適配器、測(cè)試配置、測(cè)試過(guò)程、測(cè)試結(jié)果描述、診斷信息等元素構(gòu)成。在這三個(gè)層次上，相互間重要的交互接口信息包括：

1)測(cè)試適配接口。用來(lái)約束測(cè)試儀器資源與被測(cè)對(duì)象之間的物理信號(hào)連接。

2)測(cè)試資源儀器層和信號(hào)層控制。用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試資源的控制，測(cè)試資源儀器層的控制是基于物理的方式，不具備軟硬件無(wú)關(guān)性，需通過(guò)設(shè)計(jì)面向信號(hào)層的控制才能實(shí)現(xiàn)軟硬件無(wú)關(guān)。

3)測(cè)試流程信息。主要指測(cè)試流程序列，基于面向信號(hào)的方式描述。

4)測(cè)試程序TP關(guān)鍵元素模型。主要包括UUT模型、工作站模型、適配器模型、儀器設(shè)備模型。這些模型主要用來(lái)匹配測(cè)試程序路徑。

5)測(cè)試配置信息。用來(lái)描述某一特定UUT所需的全部測(cè)試資產(chǎn)。

6)測(cè)試結(jié)果導(dǎo)出。主要是測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。需考慮到未來(lái)與保障信息系統(tǒng)之間的互連。

7)診斷信息導(dǎo)入。主要是測(cè)試性建模仿真工具的診斷模型信息導(dǎo)入，或其他保障測(cè)試設(shè)備的診斷信息導(dǎo)入。

2.3 平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)采用的是國(guó)內(nèi)自主研制的以先進(jìn)PXIe高速測(cè)試總線模塊為核心的硬件平臺(tái)。其核心是必須突破以下幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：

1)解決PXIe總線背板、嵌入式控制器和PXIe橋接器的國(guó)產(chǎn)化；

2)實(shí)現(xiàn)自主可控的基于PXIe總線的高性能基礎(chǔ)測(cè)量模塊群，主要包括信號(hào)發(fā)生、信號(hào)采集和數(shù)字通信與測(cè)試三大部分。

圖3為PXIe接口電路設(shè)計(jì)原理框圖，目前已突破了基于交換架構(gòu)的高速測(cè)試總線平臺(tái)技術(shù)、5 GSa/s高速任意波發(fā)生技術(shù)、20 GSa/s高速交叉采樣技術(shù)、2.5 Gbps高速數(shù)字I/O等關(guān)鍵技術(shù)，成功研制了PXI Express總線的機(jī)箱/控制器平臺(tái)產(chǎn)品、高速信號(hào)采集、高速任意波形發(fā)生器和高速數(shù)字I/O等系列產(chǎn)品，并得到了大量的推廣應(yīng)用，完全實(shí)現(xiàn)了PXI/PXIe測(cè)試總線產(chǎn)品的自主可控。

圖3 PXIe接口電路設(shè)計(jì)

3 平臺(tái)軟件的總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)工作原理

通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)由硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)組成。硬件平臺(tái)主要是由測(cè)控計(jì)算機(jī)、高性能測(cè)試資源群和測(cè)試適配接口組成，測(cè)試資源群是硬件平臺(tái)的核心，包括基本資源、擴(kuò)展系統(tǒng)和專用資源，采用標(biāo)準(zhǔn)總線儀器實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)采用的是以PXIe/PXI總線為主，以LXI總線為輔的混合總線架構(gòu)，其中基本資源由PXIe/PXI總線模塊實(shí)現(xiàn)，電源類資源和擴(kuò)展資源(主要是大氣全靜壓源資源、通用射頻微波和多種模擬器資源等)采用LXI總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

軟件平臺(tái)按層次劃分可分為驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)交換層、控制層、業(yè)務(wù)層和展示層。其中驅(qū)動(dòng)控制層實(shí)現(xiàn)與硬件之間的控制，主要包括儀器驅(qū)動(dòng)、VISA庫(kù)和資源管理模塊，本平臺(tái)擬采用IVI驅(qū)動(dòng)或符合IVI擴(kuò)展要求的驅(qū)動(dòng)以保證未來(lái)同類硬件模塊的升級(jí)；數(shù)據(jù)交換層主要實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)的內(nèi)、外部數(shù)據(jù)的調(diào)用和處理，主要包括與TPS生成和移植相關(guān)的數(shù)據(jù)、平臺(tái)的模型數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)、測(cè)試與診斷模型數(shù)據(jù)等；控制層的核心是資源調(diào)度引擎和任務(wù)調(diào)度引擎，用來(lái)管理和控制由TPS生成的測(cè)試序列；業(yè)務(wù)層按功能可劃分為測(cè)試程序開發(fā)和TPS運(yùn)行兩大模塊，其中測(cè)試程序開發(fā)用來(lái)完成TP程序的開發(fā)、預(yù)編譯以及導(dǎo)入導(dǎo)出，TPS運(yùn)行模塊實(shí)現(xiàn)TP程序的加載和運(yùn)行；展示層主要是軟件人機(jī)交互環(huán)境，包括管理程序主框架、測(cè)試程序開發(fā)界面環(huán)境、TPS運(yùn)行界面環(huán)境等。

平臺(tái)采用基于信息流的方式而不是簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)控制硬件的方式，實(shí)現(xiàn)與被測(cè)對(duì)象的測(cè)試。每一條需要計(jì)算機(jī)控制執(zhí)行的激勵(lì)或測(cè)量動(dòng)作都依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制成與硬件無(wú)關(guān)的可交換信息，并且每個(gè)動(dòng)作根據(jù)其所需的硬件資源、測(cè)試路徑進(jìn)行分層，屏蔽物理差異，確保其描述信息能夠在其他平臺(tái)上互用，這樣以實(shí)現(xiàn)TPS移植和軟硬件無(wú)關(guān)的目標(biāo)。

3.2 通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

本文研究的平臺(tái)軟件是依照基于交換架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，打破了航空設(shè)備測(cè)試中普遍采用的通用儀表加專用測(cè)試工具的模式。其核心是軟硬件無(wú)關(guān)，使平臺(tái)的組態(tài)更為靈活，軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)可以方便的裁剪重構(gòu)。將一系列開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)合起來(lái)，并將標(biāo)準(zhǔn)之中松散的約束轉(zhuǎn)換成具體且可實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)規(guī)范，構(gòu)建與研制目標(biāo)相適應(yīng)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)體系架構(gòu)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)族的理解以及關(guān)鍵元素的制定，以及對(duì)軟硬件交換信息的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是本平臺(tái)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，在通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)體系架構(gòu)構(gòu)建和總體設(shè)計(jì)中，解決了以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：

1)充分理解、消化、吸收了平臺(tái)研制中引用的幾十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合在通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，制定了符合這些標(biāo)準(zhǔn)體系的平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)，制定了其關(guān)鍵軟硬件元素和信息交換接口，并依此完成軟硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

2)對(duì)ATML標(biāo)準(zhǔn)族進(jìn)行了應(yīng)用層面的擴(kuò)展。ATML體系框架是通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)信息交換的基礎(chǔ)，結(jié)合平臺(tái)資源情況和被測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際需求，開展了信號(hào)描述的擴(kuò)展，即從IEEE1641標(biāo)準(zhǔn)定義的31種，擴(kuò)展到近百種(包含了采用合成儀器技術(shù)的模擬器信號(hào))、復(fù)雜測(cè)試流程調(diào)用的擴(kuò)展(包括總線類、多線程、多信號(hào)同步、特殊程序調(diào)用)、信息交換的擴(kuò)展等，以屏蔽ATML標(biāo)準(zhǔn)體系目前的缺陷。

3)采用了“軟件定義測(cè)量”先進(jìn)理念。在硬件平臺(tái)中，采用多功能復(fù)合模塊、多總線綜合模塊和合成儀器技術(shù)，支持一般信號(hào)、總線通信和微波擴(kuò)展資源的重構(gòu)[6]。軟件定義的測(cè)量可以通過(guò)支持重新配置儀器以實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)，在設(shè)備測(cè)試領(lǐng)域已得到廣泛的認(rèn)可。軟件定義的儀器系統(tǒng)所具備的靈活性，使得用戶可以為各種不同的測(cè)量重新配置測(cè)試系統(tǒng)，也可滿足采用相同設(shè)備針對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行特定測(cè)量的要求。同時(shí)，軟件定義的測(cè)量方式縮減了測(cè)試成本與測(cè)試儀器的占用空間，較好地滿足了對(duì)平臺(tái)綜合化、智能化要求高的測(cè)試需求。

4)對(duì)硬件模塊可互換的擴(kuò)展。對(duì)非IVI類型的儀器，提出了面向信號(hào)的驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)模式，并提出了相應(yīng)規(guī)范，以保證未來(lái)同類儀器可互換和升級(jí)。

5)從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，如果能夠統(tǒng)一被測(cè)產(chǎn)品UUT的測(cè)試性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如測(cè)試接口、測(cè)試內(nèi)容及深度、總線消息格式、產(chǎn)品標(biāo)校準(zhǔn)則，則將進(jìn)一步提升平臺(tái)的綜合能力。

3.3 自主可控合成儀器技術(shù)

平臺(tái)的擴(kuò)展系統(tǒng)采用了合成儀器技術(shù)，由自主研制的硬件模塊構(gòu)成，主要包括上、下變頻器，基帶信號(hào)源和數(shù)字化儀等模塊。

采用合成儀器技術(shù)與PXIe總線技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了一套合成儀器平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了不同微波測(cè)量?jī)x器和激勵(lì)源的重構(gòu)，具體包括：

1)硬件接口統(tǒng)一化。為基帶信號(hào)源、數(shù)字化儀、上變頻、下變頻等四類模塊的硬件接口進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定，在硬件資源上，實(shí)現(xiàn)這幾類模塊的互換，實(shí)現(xiàn)硬件架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。實(shí)現(xiàn)12種綜合射頻模擬器的硬件的標(biāo)準(zhǔn)化，即模擬器通過(guò)系統(tǒng)中規(guī)定的基帶源、數(shù)字化儀、上下變頻模塊可構(gòu)建。

2)軟件接口統(tǒng)一化。遵循IVI規(guī)范，對(duì)每類模塊的驅(qū)動(dòng)函數(shù)和調(diào)用方式都進(jìn)行了明確的定義，當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)更換硬件模塊后，系統(tǒng)的測(cè)試程序無(wú)需改動(dòng)，滿足良好的兼容性。

3)支持采用兩級(jí)配置的方式實(shí)現(xiàn)在相同的硬件資源上構(gòu)建不同的儀器功能。上位機(jī)根據(jù)配置調(diào)用不同的算法包程序，下位機(jī)則對(duì)應(yīng)根據(jù)不同儀器配置不同IP，同時(shí)對(duì)每類IP進(jìn)行通用化設(shè)計(jì)，保證其參數(shù)配置符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。通過(guò)這兩級(jí)配置，在同一套硬件資源下，實(shí)現(xiàn)不同的儀器測(cè)試功能。

圖4 可重配置技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作原理

3.4 基于ATML的測(cè)試程序跨平臺(tái)可移植軟件平臺(tái)技術(shù)

遵循ATML體系標(biāo)準(zhǔn)，從理論上說(shuō)是可解決測(cè)試程序的跨平臺(tái)可移植問題。但由于ATML標(biāo)準(zhǔn)體系龐雜，要完整的實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序的跨平臺(tái)可移植，涉及到ATML標(biāo)準(zhǔn)多個(gè)層面信息的共同遵循和統(tǒng)一認(rèn)知：

1)測(cè)試程序開發(fā)過(guò)程中，需依照標(biāo)準(zhǔn)的定義，分別構(gòu)建被測(cè)對(duì)象、適配器、測(cè)試描述以及測(cè)試系統(tǒng)等相關(guān)模型(涉及到IEEE1671.1、1671.3、1671.5、1671.6等標(biāo)準(zhǔn))，開發(fā)的各個(gè)信息模型均需符合對(duì)應(yīng)的XSD規(guī)范并通過(guò)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)詞法、語(yǔ)法上的認(rèn)知統(tǒng)一；

2)可移植操作過(guò)程中對(duì)于被測(cè)對(duì)象、適配器、測(cè)試描述以及測(cè)試系統(tǒng)等相關(guān)模型(涉及到IEEE1671.1、1671.3、1671.5、1671.6等標(biāo)準(zhǔn))，其標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的信號(hào)、Port、Connector、Pin、NetworkList、EntryPoints、Actions、TestGroups等各類基本元素的定義以及模型框架結(jié)構(gòu)信息，各類Operation動(dòng)作語(yǔ)句以及執(zhí)行的邏輯順序信息，測(cè)試過(guò)程中的Testresults、Outcomes等結(jié)構(gòu)信息均應(yīng)實(shí)現(xiàn)在ATML元素語(yǔ)義層面上的統(tǒng)一認(rèn)知。

通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)軟件平臺(tái)依據(jù)擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了完善開發(fā)，測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)流程如圖5所示。平臺(tái)全面符合ATML及擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，包括測(cè)試程序開發(fā)平臺(tái)、測(cè)試程序運(yùn)行平臺(tái)和測(cè)試診斷運(yùn)行引擎和公共組件庫(kù)，已完成了對(duì)以下關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的攻關(guān)并經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證：

1)儀器資源面向信號(hào)描述的擴(kuò)展。需要對(duì)IEEE1641和IEEE716標(biāo)準(zhǔn)之外的儀器資源進(jìn)行面向信號(hào)的描述，如氣象雷達(dá)目標(biāo)模擬等特殊激勵(lì)信號(hào)，并對(duì)未來(lái)可能會(huì)擴(kuò)展的硬件資源制定相應(yīng)的面向信號(hào)擴(kuò)展的規(guī)范。

2)IVI驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)展。IVI技術(shù)是測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試程序真正實(shí)現(xiàn)與硬件無(wú)關(guān)性、儀器可互換性的關(guān)鍵技術(shù)，目的是允許用戶把標(biāo)準(zhǔn)的IVI組件集成到不同的軟件、硬件系統(tǒng)中。但目前IVI只定義了11類儀器，還需對(duì)本項(xiàng)目其他特殊的儀器資源進(jìn)行符合IVI擴(kuò)展的定義，尤其是合成儀器的擴(kuò)展。

3)數(shù)字總線ICD的調(diào)用擴(kuò)展。基于ICD數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字總線通信測(cè)試是設(shè)備最常用的使用方法，需定義ICD數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)。

4)其他特殊調(diào)用的擴(kuò)展。測(cè)試程序里的一些特殊邏輯和與實(shí)時(shí)性關(guān)系較大的特殊調(diào)用，如多個(gè)信號(hào)的同步產(chǎn)生于測(cè)試、合成儀器/多功能儀器等復(fù)雜儀器的調(diào)用、人工交互環(huán)節(jié)、多線程、動(dòng)態(tài)庫(kù)調(diào)用等。除實(shí)現(xiàn)這些功能之外，還需明確其測(cè)試信息交換屬性。

5)第三方程序載入功能，為實(shí)現(xiàn)軟件的擴(kuò)展兼容第三方的動(dòng)態(tài)庫(kù)的調(diào)用提供了方便。該功能可以將已知或未知的程序通過(guò)接口調(diào)用，自動(dòng)轉(zhuǎn)化生成軟件平臺(tái)可以識(shí)別的程序，并按照指定的方法進(jìn)行運(yùn)行，將運(yùn)行后的結(jié)果發(fā)送給軟件平臺(tái)。軟件平臺(tái)將第三方程序進(jìn)行統(tǒng)一管理，以供測(cè)試程序開發(fā)和運(yùn)行使用。

圖5 測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)流程

4 應(yīng)用效果分析

航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)自研制完成后，順利通過(guò)了各項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)，且已完成了某型航空設(shè)備多型UUT對(duì)接驗(yàn)證測(cè)試，該平臺(tái)體現(xiàn)出較好的使用性能和應(yīng)用效果。初步的應(yīng)用結(jié)果表明，平臺(tái)具備以下技術(shù)特點(diǎn)：

1)立足航空設(shè)備測(cè)試需求,采用通用化、開放性架構(gòu)，滿足了多任務(wù)刨面、多對(duì)象的測(cè)試保障需求，并向未來(lái)兼容

相比與傳統(tǒng)專用測(cè)試系統(tǒng)的體系架構(gòu)，系統(tǒng)的架構(gòu)完全吸收了國(guó)外LM-STAR、ARGCS、E-CASS以及民航的GTEC系統(tǒng)的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)理念方面完全采用了通用化、開放性的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行，能實(shí)現(xiàn)需求提出的不同任務(wù)刨面、不同航空設(shè)備的測(cè)試需求，具備的擴(kuò)展性同樣能夠滿足未來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展和對(duì)象兼容的需求。

2)采用國(guó)產(chǎn)化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟硬件體系和產(chǎn)品，從底層到應(yīng)用層，全面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一體化自研集成與安全可控

平臺(tái)采用了國(guó)產(chǎn)成熟的軟硬件體系和產(chǎn)品。底層的硬件儀器方面，自主研制的各類儀器模塊、合成儀器產(chǎn)品，元器件國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上；底層軟件方面，自主設(shè)計(jì)集成VXI/PXI/LXI總線于一體的VISA庫(kù)軟件，實(shí)現(xiàn)了VISA庫(kù)所要求的各項(xiàng)功能。具有自主知識(shí)產(chǎn)品的軟硬件體系和產(chǎn)品已在多項(xiàng)測(cè)試診斷系統(tǒng)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，可靠性、穩(wěn)定性、安全性得到了充分的驗(yàn)證。因此能夠全面實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的一體化自研集成與安全可控。

3)采用軟件定義的模塊化合成儀器，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的小型化、高集成、可重構(gòu)、可裁減與可擴(kuò)展

平臺(tái)創(chuàng)新采用了軟件定義的模塊化合成儀器技術(shù)，開發(fā)航空綜合模擬器，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)小型化、高集成、可重構(gòu)、可裁剪與可擴(kuò)展，極大地降低模擬器的體積和數(shù)量。通過(guò)對(duì)模擬設(shè)備進(jìn)行專業(yè)化整合，遵循通用化設(shè)計(jì)思路，在結(jié)構(gòu)、接口、硬件配置及軟件集成等方面充分考慮測(cè)試資源柔性測(cè)試和擴(kuò)展，并對(duì)不同對(duì)象實(shí)現(xiàn)柔性化測(cè)試，最大程度的體現(xiàn)通用化。

4)基于ATML標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)TP跨平臺(tái)移植

通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)軟件平臺(tái)是一款具有鮮明技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)先進(jìn)性的軟件，其技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)在面向信號(hào)ATML自動(dòng)測(cè)試體系的本地化融合與工程化應(yīng)用；其技術(shù)先進(jìn)性主要體現(xiàn)在開發(fā)國(guó)產(chǎn)化自主可控儀器驅(qū)動(dòng)并配合國(guó)產(chǎn)化軟硬件環(huán)境使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

航空設(shè)備通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用是為最大限度地減少檢測(cè)設(shè)備種類，提高檢測(cè)設(shè)備技術(shù)水平，以較低的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速高效檢測(cè)和維修。目前平臺(tái)已投入使用，工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，已實(shí)現(xiàn)了多型設(shè)備的功能檢查、性能測(cè)試、參數(shù)調(diào)整、故障診斷等使用需求，同時(shí)，在測(cè)試程序跨平臺(tái)移植方面，已初步完成了多型設(shè)備測(cè)試程序移植驗(yàn)證工作，為通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)在其他型號(hào)航空設(shè)備中的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。