机载设备综合测试系统硬件设计

白金帆

摘 要：针对机载设备厂同一机载设备不同型号间测试的复杂性，设计了一种可用于多种不同型号机载设备测试的综合测试系统。简单介绍了该测试系统的功能和工作原理，叙述了系统的基本体系结构的组成，详细给出了硬件设计和软件设计方案。该测试系统可高效、快速实现对航空电子设备的检测，具有一定的经济效益和推广价值。

关键词：机载设备 测试 信号仿真 线路转接

中图分类号：TJ765.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0046-02

随着中国航空业的迅猛发展，航空电子系统复杂性和集成化程度越来越高，对机载设备的测试提出了新的挑战。特别是对于机载设备生产厂家，同一机载系统不同型号之间接口差异，使得每一型号都专门配备了测试系统，这不仅增加了测试系统的研发成本，同时增加了使用成本，浪费了人力物力。该文介绍的机载设备综合测试系统，针对这一问题，研制了专门的型号切换线路，同时配合其他子系统，完成了多型号机载设备的综合测试[1]。

1 总体介绍

综合测试系统用于机载设备生产厂家对机载设备的测试，具体功能需求包括如下几方面。

（1）支持不同型号产品验证程序的自动切换运行；（2）支持产品的集成；（3）支持产品的验收；（4）提供激励数据、支持产品测试；（5）提供良好的人机交互接口，实现有效的测试操作和设备维护监控。

将以上需求将测试场景划分，可分为单设备接口测试和多设备接口测试。

单设备接口测试需求为如下几点。

（1）电气接口测试：确认设备的物理接口连接正确，模拟量、数字量电气特性正确，总线接口能够完成二进制数据的收发。（2）接口协议测试：对于总线接口，对被测设备的总线收发数据块进行逐一测试，确保设备实现的接口协议正确。（3）能够对多种被测设备提供完整的激励及采集显示功能。

多设备接口测试需求为如下几方面。

（1）被测设备之间交联组成测试环境；（2）提供构成交联环境中缺少设备的接口数据；（3）提供手动、自动测试程序。

基于以上需求，机载设备综合测试系统以工控机为核心，通过选配相应接口卡模拟被测设备的接口信号。系统的总控单元通过网络，实现对供电单元、信号仿真单元及线路转接箱的自动控制。信号传输线路为由信号仿真单元通过线路转接箱实现型号匹配，再通过断线测量箱实现接口匹配，最近连接至被测系统。系统硬件设备交联图如图1所示。

2 分系统设计

2.1 总控单元

总控系统作为测试系统的总体控制端，统一控制和监控整个测试系统所有的激励源与测试资源。在进行测试时，由总控系统发出控制命令，各分系统接收控制命令并操作相应的硬件资源进行测试。同时，测试过程中，总控系统可以随时监控各系统运行情况和测试数据。测试完成后，总控系统对测试数据进行记录、分析及回放[2]。

2.2 信号仿真单元

信号仿真单元用于仿真用户所需的信号类型，包括总线类信号、模拟量信号、离散量信号等。该单元由PXI工控机箱及各信号相应板卡实现[3]。

PXI仿真机箱选用NI-PXI-1045，其主要参数如下：具有通用交流输入的可拆卸、高性能600 W电源；接受3U PXI和3U CompactPCI模块；内部10 MHz参考时钟的抖动<5 ps；各段总线之间的软件可编程触发路由；0°C～55°C扩展操作温度。

2.3 线路转接箱

该系统适用于不同型号被测设备的测试，各型号被测设备存在部分共性线路和部分差异线路，共性线路采用直连方式，差异线路部分通过线路转接矩阵进行切换。

线路转接通过构建一个NxN的线路转接矩阵实现，转接矩阵可以通过编程将任意一路输入与任意一路输出接通。以3种型号为例，系统编写型号A、型号B、型号C3套联线配置，实现3种型号的测试硬件共用，图2是线路原理图。

2.4 断线测量箱

断线测量箱有两种作用：信号转接、信号监视。信号转接完成被测设备电缆接口类型与测控平台目标机接口板卡接口类型匹配工作。信号监视提供测控平台与操纵与控制台之间的所有信号进行监视能力，实现方式为前面板提供的信号测试点，支持高精度仪器对信号进行监视或标定。

2.5 供电单元

供电单元为待测设备提供电源，并提供纹波、尖峰及瞬时断电等故障模拟功能。该单元选用安捷伦直流电源分析仪Agilent N6705A实现。该电源自身可完成纹波、瞬时掉电模拟及真实电压波形仿真。

3 结语

该文研究了机载设备不同型号的测试需求，提出了针对同一机载系统不同型号设备的综合测试系统方案，减轻了机载设备厂家的测试设备研发成本和测试人员的人力成本，提高了设备使用率和测试效率。满足了现代高技术航空装备配套测试设备好用、管用、实用的要求。分布式通用架构设计，便于系统升级、扩展和维护，并且可推广到其他测试设备研制。

参考文献

[1] 孙宝江，秦红磊，李洁，等.机载设备自动测试系统通用开发平台[J].北京航空航天大学学报，2007（3）：327-331.

[2] 王红，刘金甫.可视化测试软件平台GTEST[J].测控技术，2005，24（3）：45-48.

[3] 杨代文，彭卫东，魏麟.机载设备数据通信测试系统的设计[J].科技技术与工程，2012（33）：9118-9121.