航电系统自动化测试关键技术的研究与实现

袁广玉

（江西洪都航空工业集团有限责任公司 江西省南昌市 330024）

航电系统本身具有模块化、综合化的特点，不断提升航电系统的运行性能是保障飞机高效、可靠、安全运行的内在需要。现阶段，飞机航电系统的结构日趋复杂，航电结构集成化程度也在不断提升，这对于航电系统的性能测试提出了较高要求，自动化测试已经成为飞机航电系统性能测试的主要趋势。

1 航电系统自动化测试的必要性

航电系统自动化测试的必要性表现在以下层面：一方面，在传统检测模式下，航电系统测试由人工操作，这种检测方式的效率较为低下，而且测试的规范程度不够、范围有限，此外测试人员难以实现测试过程的复现；这些问题严重地影响了航电系统测试应用的可靠性。另一方面，航电系统本身出现了高度集成化、模块化和综合化的特点，与此同时，人们对于飞机航电系统的性能也提出了较高要求，有必要进行航电系统自动化测试的深入研究。基于此，在全新检测模型下，对于航电系统的自动化测试需要将要高带宽低延时的总线网络技术作为基础上支撑，然后设计较为高效稳定的软硬件框架，并以此来实现相关数据的实时采集、记忆和处理，继而为测试系统自动规划控制提供支撑。

2 航电系统自动化测试的原理框架

2.1 航电系统自动化测试的原理

航电系统测试包含较多内容，除成品设备物理信号外，其还需要对航电系统设备间的通信接口和航电过程进行测试。基于测试对象和目的的差异，航电系统各单元的测试原理也有所不同。一方面，对于链路层通信协议数据展开自动化测试，主要是通过与通信接口子卡相配套的数据采集卡和通信测试软件来完成测试操作的，测试过程中，要求这些设备通信均满足1553B、FC 等协议，确保通信节点之间协议数据收发状态良好。另一方面，在航电接口控制文件（ICD）解析软件的作用下，对ICD 本身展开测试，要求在协议相同的情况下，应用层ICD 协议的应用才能满足航电系统通信需要，确保相关软件的通用性。此外，航电系统自动化测试还需要面型航电过程实施测试，该测试过程不仅要对航电系统ICD 总线数据进行统计分析，而且需考虑机舱显示屏数据，并系统分析各种数据之间的顺序和逻辑关系，以此来为航电系统的高效运行创造有利条件。

2.2 航电系统自动化测试的框架结构

航电系统自动化测试系统包含了较多的软硬件单元系统，其中试验管理、测试用例设计、测试用例运行、自动化执行机构等都是较为基础的系统单元，除此之外，航电系统自动化测试还包含数据采集系统、测试数据对比判决、测试报告生成等诸多单元。基于这些单元结构，在航电系统自动化测试过程中，应注重以下要点把控：其一，对于座舱显控区的管理，应确保其操作具有自动化的特点；其二，在航电系统消息预期值、结果值分析中，要能实现两个数值的自动化对比和分析，POP 画面中各个图元预期、结果的信息值同样需满足此要求；其三，航电系统测试用例过程具有可复现的特点。基于这些要求的实现管理，应按如图1 模式进行航电系统自动化测试系统的模块建设。

图1：航电系统自动化测试整体框架

图2：总线监控系统接口关系图

完成航电系统自动化测试系统硬件框架建设后，需对其软件系统的功能最进一步细化设计。航电自动化测试系统软件组成大致可分为表示层、功能层和数据层三个层级。就表示层而言，其不仅要具有POP 画面的实时显示、用户管理的功能，而且需实现用例管理、编辑、执行的有机统一，此外在表示层还应设计报告生成界面，方便检测人员查阅分析。功能层是自动化测试系统高质量运作的关键，其主要的作用表现在三个方面：一方面，功能层要为表示层提供各类接口，以此来保证用户登录、用例管理、编辑、执行等功能的实现；另一方面，在功能层的作用下，还应能实现抽象数据有效传输；此外，功能层应能异常事件的有效管理。在整个测试过程中，数据层充当着软件运行纪实的作用，其能将监控器、视频采集卡所捕获的信息整合在一起，然后通过数据的缓存、解析和应用，为功能层控制和表示层的管理提供有效支撑。

3 航电系统自动化测试的关键技术

3.1 机载数据总线技术

1553B协议、FC协议是当前机载数据总线协议应用的主要类型。其中，1553B 协议通过单总线和多总线两种拓扑结构的应用，使得航电系统改变了点对点的连接方式，同时其使得各模块之间的信息按照状态字、命令字和数据字的结构进行格式布局，有效地保证了数据信息传输的规范性和可识别性。FC 协议的物理拓扑结构更加丰富，其不仅包含了点对点的N 端口结构，而且涉及交换结构网络、环形拓扑两种结构，这些结构的应用使得FC 协议下的信息传输更加灵活，提升了信息传输的效率性、便捷性。

3.2 综合核心处理

航电系统本身具有信息高度共享的特点，并且各功能模块之间相互协作的特点更加突出。综合核心处理是航电系统的管理以及数据处理的关键，其处理过程主要是通过综合核心处理机来完成的，在该设备的支撑下，航电系统的各个子模块得以有效相连，这为数据资源的共享处理提供了有利条件，确保了航电系统测试、应用的规范性。

3.3 通信协议

通信协议是实现自动化控制的基础，要确保自动化测试功能的实现，就必须在相关协议的约束下，实现可编程逻辑控制器与自控系统中其他设备的有效关联。现阶段，Modbus、Modbus/TCP是Modbus 通信标准的两个主要版本，前者为串行链路，且取决于TIA/EIA 标准看，而后者受IETF 标准的影响。

3.4 Socket技术

Socket 又被称为套接字，其在抽象TCP/IP 的操作中具有广泛应用。在Socket 技术应用中，流式套接字、数据包套接字是两种主要的应用类型，在实际应用中，还需要注重两种套接字应用形式地通信过程管理。

3.5 图形界面模式

图形界面层主要发挥着数据可视化转变和逻辑交互操作的作用。现阶段，MVC 模式、MVVM 模式是图形界面模式应用的两种基本类型。MVC 模式包含了View、Model 以及Controller 三个层级，而MVVM 模式在Model 层应用的同时，还涉及View 和ViewModel 两个层级的应用。

4 航电系统自动化测试关键技术的实现

4.1 用例模块实现

航电系统测试的核心在于测试用例，其主要是在考虑对某一条或者几条相关的测试需求的基础上，设计出与这些测试所匹配的验证场景，这些测试场景的设计不仅包含了初始化条件，而且涉及输入输出条件和运行程序。

在用例模块实现中，用例管理逻辑实现、用例数据存储和加载、用例运行实现是三个较为重要的环节。用例管理逻辑实现不仅要考虑测试用例的实际情况，而且需要进行项目工程具体情况的有效分析，然后实现项目工程与项目子系统的有效嵌套。而在用例数据存储和加载中，现需要对用例的数据进行分类，单元数据、各类操作数据是用例数据的两种基本类型，读写文件、读写数据库是用例数据加载和存储的两种基本类型。实际存储于加载中，按照XML 格式进行数据存储加载，并将其生成自定义的.case 文件，随后进行各项目、子系统的层次叠加，完成用例数据的数据库建设。最后，通过TestProject，TestSubsys 和TestCase 三种不同的列表，可实现用例数据与项目工程、子系统工程以及测试用例属性数据的一一对应，这对于航电系统自动化测试功能的实现具有积极作用。

4.2 总线技术实现

总线技术的应用需关注总线数据采集和消息预设对比两个环节的管理。总线数据采集主要是采用级联交换机方式的交换网络结构，在数据实际传输中，通过网络拓展接口、交换机对外接口、外部设备链接接口、监控端口的系统衔接，有效地满足了机载光纤总线网络结构下的数据采集需要。在总线数据采集过程中，应重视网络数据监控系统的有效运作，而在实际监控中，不仅要注重系统消息列表的监测，而且需对网络状态、指定端口消息等要素进行全方位监控（见图2）。消息预设对比时航电系统自动化检测的关键环节，其包含了消息信号预设、信号值对比两个部分。在消息信号预设中，应考虑航电信号的丰富性、差异性特征，实现整型信号、浮点信号、枚举信号等多种类型信号的有效把控，而在信号值对比中，应按照递归法的要求，逐层次的进行信号对比，以此来实现信号具体指代表内涵的准确评价，为后期的航电控制提供有效指导。

4.3 机械臂控制

机械臂控制是航电系统自动化检测功能实现的保障措施之一。在机械臂具体控制中，不仅要注重Modbus/TCP 标准通信协议的有效应用，而且需实现用户计算机、PLC、机械臂组网的有效衔接，这样不仅能解决手动操作座舱开关的问题，而且能改进手动扣工资按钮以及显控画面的弊端，大大提升了航电系统自动化检测的效率与质量。新时期，为进一步提升机械臂控制效果，在实际控制中，还需要重视机械臂控制网络和编码的有效设计。

4.4 GUI模块实现

为进一步提升航电系统自动化测试的效率和质量，还应注重GUI 模块的设计与实现。在航电系统自动化测试中，图形界面数据显示与交互的逻辑较为复杂，对此应注重设计模式和架构的有效设计，这样不仅能实现复杂应用程序的有效管理，而且能获得较为良好的用户体验。新时期，在GUI 模块设计实现中，可引入DataBinding 概念，然后紫安琪指导下，实现View 和Model 间数据的同步操作，同时应注意建立Binding 模型，实现检测系统消息变更的有效通知，这样能确保源端数据类型转化的及时性、规范性，实现数据源端与目标端的有效匹配。

5 结论

航电系统在现代化战斗机中发挥着举足轻重的作用，加大航电系统的主动检测是其作用发挥和飞机高性能飞行的关键。新时期，人们只有充分认识到航电系统自动化测试的必要性，分析航电系统自动化测试原理，建设系统测试框架，并规范进行航电系统自动化测试系统关键技术的设计和应用，这样才能有效地提升航电系统自动化测试效率与质量，继而为现代化战斗机的高性能应用提供保障。