面向飛機(jī)航電系統(tǒng)綜合的交聯(lián)系統(tǒng)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)

王靜怡

摘? 要：針對(duì)現(xiàn)代航電系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試要求，集成測(cè)試難度越來(lái)越大，需要基于航電集成驗(yàn)證平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)仿真平臺(tái)完成航電系統(tǒng)的真件與交聯(lián)系統(tǒng)仿真模塊的集成驗(yàn)證功能。該文從航電系統(tǒng)與交聯(lián)系統(tǒng)的半物理仿真測(cè)試本身需求特點(diǎn)出發(fā)，介紹了一種典型的面向飛機(jī)航電系統(tǒng)綜合的交聯(lián)系統(tǒng)仿真平臺(tái)的架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：航電系統(tǒng)? 仿真平臺(tái)? 試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)? 仿真模塊

中圖分類號(hào)：V243? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（c）-0012-02

Absrtact： Aiming at the more and more complex static and dynamic simulation test requirements of modern avionics system， integration test is becoming more and more difficult. It is necessary to build a simulation platform based on the integrated verification platform of avionics to complete the integrated verification function of the real part of avionics system and the simulation module of the interconnected system. Based on the requirement characteristics of semi-physical simulation test for avionics system and interconnected system， this paper introduces a typical architecture of simulation platform for integrated avionics system of aircraft.

Key Words： Avionics system; Simulation platform; Test network; Simulation module

航空電子系統(tǒng)是飛機(jī)重要的組成部分，在幾十年的發(fā)展中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷演變，經(jīng)歷了一個(gè)從分立式、聯(lián)合式、綜合化到高度綜合化的發(fā)展過(guò)程[1-3]?，F(xiàn)代飛機(jī)航電系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)人高度模塊化、綜合化的時(shí)代[4]。由于航電系統(tǒng)日益小型化， 而更高程度的綜合帶來(lái)的效益很具誘惑力。因此，現(xiàn)代飛機(jī)航電系統(tǒng)采用了模塊化綜合航空電子技術(shù)， 有源矩陣液晶顯示器， 集導(dǎo)航、飛行控制和推力管理于一體的飛行管理系統(tǒng)、飛機(jī)信息綜合管理系統(tǒng)等諸多新技術(shù)[5]。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，航電系統(tǒng)已經(jīng)成為飛機(jī)上最為關(guān)鍵的組成部分，對(duì)提高飛機(jī)的性能和安全性、降低系統(tǒng)全生命周期成本起到至關(guān)重要的作用。由于組成綜合航電系統(tǒng)的設(shè)備眾多，信號(hào)交聯(lián)復(fù)雜，需要先進(jìn)的測(cè)試流程和測(cè)試手段對(duì)其進(jìn)行分步的集成和驗(yàn)證，以滿足飛機(jī)適航認(rèn)證的要求。為滿足多個(gè)復(fù)雜航電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試要求，解決各個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)兼容性問(wèn)題，同時(shí)為了進(jìn)一步提高測(cè)試效率和測(cè)試規(guī)范，航電集成測(cè)試需有一套面向飛機(jī)航電系統(tǒng)綜合的交聯(lián)系統(tǒng)仿真。

1? 試驗(yàn)環(huán)境介紹

面向飛機(jī)航電系統(tǒng)綜合的交聯(lián)系統(tǒng)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)需要依托“系統(tǒng)集成試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)”，借助靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型和測(cè)試腳本等仿真測(cè)試手段，實(shí)現(xiàn)航電系統(tǒng)的激勵(lì)-響應(yīng)式測(cè)試、動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試和自動(dòng)化腳本測(cè)試。

航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證平臺(tái)是集實(shí)時(shí)仿真測(cè)試技術(shù)、綜合配電配線、自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)于一體的一個(gè)集成驗(yàn)證平臺(tái)，是承擔(dān)綜合航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證、航電系統(tǒng)與非航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證以及飛機(jī)級(jí)航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證的重要試驗(yàn)設(shè)施。

1.1 整體布局

在整個(gè)航電仿真測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)中，整體布局中試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)是核心關(guān)鍵技術(shù)。試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)連接全部系統(tǒng)設(shè)備，負(fù)責(zé)整體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，作為一個(gè)不可或缺的單元，支撐整個(gè)仿真測(cè)試試驗(yàn)的進(jìn)行。航電試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，如下圖1所示。

1.2 應(yīng)用場(chǎng)景

面向飛機(jī)航電系統(tǒng)綜合的交聯(lián)系統(tǒng)仿真平臺(tái)，可用于綜合航電系統(tǒng)的顯示、通訊、導(dǎo)航、監(jiān)視、機(jī)載維護(hù)、信息客艙等機(jī)載系統(tǒng)真件與非航電系統(tǒng)的燃油、環(huán)控、起落架、液壓、防火、APU、剎車、艙門等系統(tǒng)的仿真模塊的交聯(lián)。仿真模型、通信程序，通過(guò)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送ICD數(shù)據(jù)到IO板卡服務(wù)，IO板卡服務(wù)將數(shù)據(jù)通過(guò)物理板卡發(fā)送到總線中，通過(guò)仿真模板、試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)以及試驗(yàn)臺(tái)IO資源等實(shí)現(xiàn)航電與非航電半物理仿真互聯(lián)。

2? 仿真系統(tǒng)及接口模型設(shè)計(jì)

2.1 仿真系統(tǒng)組成

飛機(jī)系統(tǒng)仿真平臺(tái)由仿真管理系統(tǒng)、ICD 數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)腳本測(cè)試系統(tǒng)組成，通過(guò)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)與各類總線資源、仿真模型資源等進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)航電系統(tǒng)的半實(shí)物仿真交聯(lián)試驗(yàn)。飛機(jī)系統(tǒng)仿真平臺(tái)架構(gòu)見圖2所示。

2.2 仿真管理系統(tǒng)

仿真管理系統(tǒng)采用三層架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)見圖3所示。上層界面程序供用戶操作，中間層通過(guò)CORBA調(diào)用完成用戶操作，底層為運(yùn)行在下位機(jī)的仿真模型，通過(guò)DDS 將模型運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)信息發(fā)送給界面進(jìn)行顯示。

2.3 各系統(tǒng)接口仿真模型開發(fā)和集成

接口模型通用部分為適配器，適配器是介于DDS、COBAR中間件網(wǎng)絡(luò)和仿真模型之間的一層，實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)收發(fā)、模型狀態(tài)控制等具體功能。

適配器為兩部分：第一部分是使用DDS、COBRA中間件提供的API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、與監(jiān)控軟件交互等具體功能;第二部分是根據(jù)不同模型的要求，使用封裝好的API函數(shù)，和模型按照建模規(guī)范提供的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)模型解算、模型控制、模型間數(shù)據(jù)交換等功能。

2.4 ICD數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)定系統(tǒng)

ICD數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)定系統(tǒng)是綜合電子系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的重要組成部分，用以完成對(duì)綜合電子系統(tǒng)之間的控制、狀態(tài)和總線等類型的接口交聯(lián)信號(hào)（ICD數(shù)據(jù)）的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控和激勵(lì)任務(wù)。ICD數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)定系統(tǒng)主要應(yīng)用于航電系統(tǒng)仿真測(cè)試實(shí)驗(yàn)、總線仿真測(cè)試實(shí)驗(yàn)和其他電子系統(tǒng)的仿真測(cè)試實(shí)驗(yàn)中。

2.5 自動(dòng)腳本測(cè)試系統(tǒng)

隨著電子系統(tǒng)復(fù)雜度提高，測(cè)試用例數(shù)量龐大，接口數(shù)量繁多且設(shè)計(jì)變更頻繁。傳統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試程序一般都是采用線性腳本的方式直接面向接口編寫。這種模式需要測(cè)試實(shí)現(xiàn)人員具備較強(qiáng)的編程能力，而且測(cè)試程序難以復(fù)用，維護(hù)性差。

開發(fā)一種自動(dòng)化測(cè)試工具，可以有效解決綜合電子自動(dòng)化測(cè)試所面臨的問(wèn)題，同時(shí)提供一種可擴(kuò)展的平臺(tái)框架。結(jié)合實(shí)際的測(cè)試流程，針對(duì)各種測(cè)試場(chǎng)景定義相應(yīng)的測(cè)試用例，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)測(cè)試流程的自動(dòng)執(zhí)行，無(wú)需人為過(guò)多的參與，避免人為的錯(cuò)誤，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試功能。

3? 結(jié)語(yǔ)

該文從航電系統(tǒng)綜合的試驗(yàn)需求出發(fā)，對(duì)仿真環(huán)境的搭建以及交聯(lián)系統(tǒng)的接口模型開發(fā)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。具體包括框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仿真系統(tǒng)管理系統(tǒng)架構(gòu)，仿真接口模型功能，ICD數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)定系統(tǒng)，自動(dòng)腳本測(cè)試系統(tǒng)。該文從框架設(shè)計(jì)入手，完成了一個(gè)大致方案設(shè)計(jì)，為更加詳細(xì)的技術(shù)研究提供思路和方案。

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