多功能、可持续且广泛兼容的测试解决方案

CACA国际公司 Paul Pankratz，David Finnie

用于支持各种武器系统和其他航空电子设备

“CACI非常信赖NI的产品质量，并与之建立了密切的合作关系，因而选择了NI的多款仪器作为CBATS测试系统的核心。 CACI与NI相互信赖，共同合作开发价格合理的高质量可持续测试解决方案。”

挑战：

作为美国国防部(DoD)的解决方案服务提供商，CACI认识到，部分用来维修仓库中武器系统组件的早期传统测试设备已经过时，需要开发一个能够涵盖这些设备测试和诊断功能的解决方案。

解决方案：

使用现代商用技术开发一套自动化测试系统来替代DoD目前正在使用的传统测试系统；应对不可避免的淘汰风险；潜在地使用该系统来替代以前各种支持航空电子设备和其他重要武器系统组件的单用途传统测试系统。

CACI简介

CACI为美国情报局、国防部和联邦文职客户提供支持国家安全任务和政府转型的信息解决方案和服务。作为财富1 000强公司之一和罗素2 000指数成员之一，CACI在全球设立了超过120个办事处，为全球约14 900名员工提供充满激情和活力的工作环境。

决策流程

CACI决定开发一个既可满足美国国防部近期需求，也可满足其未来长期需求的测试系统。目标是构建一个与所支持的武器系统具有相同生命周期的测试平台。此外，该设计将基于不包含专有硬件的商用解决方案，使最终用户无需向CACI寻求支持即可维护系统硬件。

CACI首先调查了几个潜在的硬件解决方案，并分析了每个方案生命周期中特定阶段的不同技术。CACI决定选择商用已久的技术以确保可靠性，同时该技术处于其生命周期的相对初期，以确保其在未来几年内仍然适用。

在仔细研究了市面上的潜在解决方案后，CACI决定以PXI架构为基础来开发测试解决方案，该技术具有以下关键特性：

(1)占用面积：CACI计划替换的许多传统测试系统都运行在工作台上。为了尽可能减少对工作车间的影响，其中一个关键目标就是开发一个可以替代传统系统且可放置在工作台上的测试系统。

(2)众多供应商可选：由于顶尖的仪器开发者都已采用PXI架构，因此在设计测试系统时有各种各样的仪器可供选择。

(3)超值组合：CACI还意识到，由于维护车间的预算紧张，因此达到或超出传统系统的测试要求时还需要控制成本。因此，CACI致力于提供功能强大且价格合理的解决方案。该成本控制不仅是制定采购价格的考虑因素之一，同时也是建立长期支持的一个影响因素，其中包括备用零件和设备以及系统维护和校准的人力资源。

决定采用PXI架构后，CACI接下来要考虑的就是仪器的选择。PXI的优势之一就是可以从众多供应商中选择各种仪器来满足特定需求。决策过程中，为需要移植的首批最终成品设置激励和响应要求。为了评估供应商的仪器功能和成本，CACI还考虑了供应商的某些品质因素，包括如何响应客户咨询及在业内的声誉。

在完成了分析和市场调查后，CACI决定采用NI的技术，根据测试需求以及NI高性价比的产品组合来开发大部分测试解决方案，这使得CACI能够控制单位成本。此外，NI产品交付时间短，保证原型开发进度不会因为等待仪器发货而造成延迟。

最初，为该台式测试解决方案命名时，CACI认为它仅能支持有限的几种仪器。但后来，CACI和客户逐渐意识到该测试系统可用于范围更宽广的最终产品，因此将其名称更改为“通用台式自动化测试装置”(CBATS)。

目前，CACI已经开发了两种CBATS型号：101和201。CBATS 101是成本较低的初始解决方案，建立在8槽PXI机箱上，是两种型号中体积较小的一款。CBATS 201体积较大，建立在18槽PXI机箱上，具有更强大的测试和测量功能。选择以下NI组件作为CBATS 201的核心：

NI PXI-1045：18槽3U PXI机箱；

NI PXI-8108：2.53 GHz双核PXI嵌入式控制器；

NI PXI-2532：512交叉点矩阵开关模块；

NI PXI-2568：中功率通用单刀单掷(SPST)继电器；

NI PXI-4072：数字万用表；

NI PXI-6221：16位，250 kS/s，16路模拟输入；

NI PXI-7852R：基于Virtex-5 LX50 FPGA的多功能RIO；

NI PXI-5122：14位100 MS/s数字化仪(配合两个TEGAM 4040A放大器/衰减器模块使用)。

CBATS 201采用PXI-2532开关矩阵作为路由各种I/O信号至测量仪器（PXI-6221和PXI-4072）的导线管。此外还集成了3个PXI-2568单刀单掷(SPST)继电器模块，用于路由内部电源和信号源至外部接口，并提供了用户自定义切换的功能。PXI-5122数字化仪与两个TEGAM 4040A放大器模块配合使用，可对峰值电压达100 V的信号进行高速分析。PXI-7852R现场可编程门阵列(FPGA)模块是一款软件可配置的设备，用于创建任意波形和锁相信号，并可异步捕捉和分析数据。

软件工具

CACI对开发系统软件组件和测试应用程序的最佳工具进行评估时，遵循了特定的标准。在可能情况下，希望直接利用员工掌握的知识，以确保员工与所选择的工具无缝配合。最后，还希望选择可以快速、高效生成所需应用的工具。

CACI选择NI LabWindows/CVI作为系统软件组件。为使硬件独立于测试应用，CACI创建了一个硬件抽象层。该方法可以在仪器因停产而替换时，对测试应用影响的最小化。CACI很高兴LabWindows/CVI可以提供所需的功能，而且由于设计中采用了多种NI仪器，CACI完全无需担心软硬件的集成问题。再者如果遇到集成问题，仅需要与供应商一起来解决问题即可。

CACI基于CBATS开发的许多早期测试程序集(TPS)软件应用支持驾驶舱指示器。这些系统中一个关键的测试和诊断环节是仿真航空信号输入到设备中时需要维护技师目视确认系统的响应是否正确。由于测试的视觉化特性以及操作员的介入，CACI选择NILabVIEW图形化开发环境在CBATS上开发第一个TPS。这些最终产品一般没有任何参数数据需要采集，而且大部分测试标准只是简单的合格/不合格或通过/不通过。使用LabVIEW的一个额外优势是相比传统编程语言，TPS的开发时间明显缩短。

随着需要移植的TPS类型不断演变，CACI开始开发需要很少或无需操作员介入的航空电子设备TPS。这些TPS一般由一系列测试组成，其中包括对元件施加激励，以及测量响应是否符合预期。对于这类TPS，CACI选择使用NI TestStand，因为该软件允许从零开始快速开发新TPS。在开发初期，使用NI TestStand创建TPS。CACI在大约3个月的时间内就可卓有成效地开发出一个现场测试系统。除了TPS快速开发，NI TestStand还提供了多种重要的特性，例如捕捉参数数据来支持测试数据表的创建。NI TestStand还可与LabVIEW和LabWindows/CVI无缝集成，因此可直接调用使用这两个工具开发的软件程序段。

CACI将继续结合CBATS使用这3种软件产品。通常根据所测的最终成品类型来决定使用LabVIEW、Lab-Windows/CVI或是NI TestStand。一般来说，在测试过程中操作员是不可或缺的，例如需要视觉反馈或调整时，CACI选择使用LabVIEW。当最终成品需要一组定义好的电子输入并生成可测量且可写入到数据表中的输出时，如果这时测试需要最低程度的操作员介入，则CACI选择仅使用NI TestStand，或将LabWindows/CVI或Lab-VIEW与NI TestStand一起配合使用。

结论

CACI已经认识到开发灵活且价格合理的测试系统用于维护车间以替代已不受支持的传统测试系统是刻不容缓的。CBATS这个开发成果现在已经是一款广泛应用于许多DoD台式应用且价格极具竞争力的测试解决方案。其他优势还包括仪器通用性强、适用于各种各样的最终产品。目前，已经有数十个包含数百个独特零件的测试系统被CBATS 101或CBATS 201所替代。作为通过DoD标准测试仪产品家族(FOT)认证的一员，CBATS在未来将可继续取代传统测试系统，并为满足新的测试需求奠定基础。

CACI非常信赖NI产品的质量，并与之建立了密切的合作关系，因而选择了NI的多款仪器作为CBATS测试系统的核心。如果出现问题，NI的工程师会随时提供支持。CACI与NI相互信赖，并共同合作来开发价格合理的高质量可持续测试解决方案。