航空电子系统的自动化测试应用

张雪园

摘要：为了比较全面的了解目前航空电子系统的自动化测试技术，以指导测试工作的实施，本文在对比航空电子系统领域中常用的自动化测试方法的基础上，介绍了国内外产品级、接口/总线级、平台/系统级自动化测试技术应用的现状。

关键词：航空电子系统;自动化测试;应用现状

1  自动化测试的概念和意义

随着技术的发展，航空电子设备越来越趋向于小型化、集成化，航空电子系统由各子系统相对独立的联合式系统发展为集成度高、结构复杂的综合模块化航空电子系统[1，2]，系统测试日益复杂。传统的手工测试难以满足日益复杂的航空电子系统验证需求，传统的手工测试中大量枯燥的重复操作增加试验人员的误操作几率和试验周期[3]。自动化测试指的是用机器执行代替人为驱动的测试行为。它在预定条件（包括正常条件和异常条件）下运行系统或软件，评估运行效果。自动化测试的意义在于：

①优化成本：降低劳动量，降低测试成本;

②可靠：提高测试的全面性，提高测试精确度;

③快速：加快测试速度，缩短测试周期;

④规范化：提供规范化的测试流程;

⑤可重用：提高测试的重用性。

2  自动化测试应用及方法概述

航空电子系统中的自动化技术主要应用在接口测试自动化和仿真控制与仿真模型调参。其中，接口测试自动化包括面向ICD的自动化测试和激励响应式的测试;仿真控制与仿真模型调参包括仿真启停控制、仿真模型状态切换和仿真模型参数调整。

常见的自动化测试方法有记录回放（Record and playback）、线性脚本（Linear scripting）、模块化脚本（Modular scripting）、数据驱动测试（Data-driven testing）、关键字驱动测试（Keyword-driven testing）等[4]。

3  自动化测试技术的应用现状

以采用基于关键字驱动测试方式的柔性测试系统为例，在研制阶段作为调试工具，辅助研发人员进行系统的调试、半实物仿真测试和功能逻辑验证;测试阶段作为测试工具或验收工具，辅助测试人员进行系统的出厂测试或验收测试;集成阶段作为集成验证平台，辅助系统工程师进行多设备的集成、功能确认和故障定位;维护阶段作为检测验证工具，辅助维护人员进行故障定位、问题确认和复现。

自动化测试应用案例：采用Rainbot（采用基于关键字的脚本框架）可实现部分场景测试（比如批产测试）;采用ITB+Rainbot---IO接口測试/自动化测试系统，用于研发试验;采用ITB+IMSS（新一代产品名为Simpole）+Rainbot实现基于动态仿真的自动化测试;故障注入测试（应用层采用ITB+Rainbot，物理层、电气层和协议层需额外的硬件，串在总线链路中制造故障）等。

以下将从产品级、接口/总线级、平台/系统级和基于模型的自动化测试技术应用现状进行阐述。

3.1 产品级测试

NI公司的TestStand可用于LRU级产品的通讯规约测试（主要是收发数据格式）。Boeing公司、商飞等才用TestStand对综合显示控制系统进行自动化测试。其中，采用的自动化测试框架涉及的关键技术包括自动化测试脚本、接口自动化测试、GUI自动化测试等。

图1是一种基于综显系统自动化测试框架，实现的面向VAPS的自动化测试应用，它能够完成对VAPS生成的综合显示软件的自动化测试。

3.2 接口/总线级自动化测试应用现状

I/O接口测试平台—ITB（InterfaceTestBench）用于电子系统/设备研发、集成测试、验收测试、外场测试和系统维护等阶段的通信接口测试和故障定位，并具有接口激励、旁路采集、实时解析监控和数据存储和分析功能。支持IO资源部署包括AFDX、ARINC429、1553B、RS422/485/232、模拟量和离散量等。

615所的智能测试平台功能上和ITB类似，它是基于bs架构（指的是采用网页开发的方式）设计的方法，采用python脚本根据icd的逻辑编写测试用例。主要应用于接口的ICD测试，包括icd解析、绑定和收发，能够自动生成测试序列和测试报告等功能。支持AFDX、ARINC429、1553B、RS422、FC、模拟量和离散量等测试。

中航工业第一飞机研究所的赵永库等人设计了一种命令/响应型的测试策略，对测试用例进行设计（采用Python脚本语言），建立的AFDX网络平台可实现对AFDX总线通信数据进行分析和故障检测，其中，可对测试进程进行管理和自动生成测试报告[5]。

北京华力创通的多总线仿真测试平台，采用Python脚本语言开发测试用例。它支持多种总线数据（包括ARINC 664、FC-AE、TTE、MIL-STD1553B、ARINC429、RS485/422、CAN、FlexRay等）的监控、收发、查询、统计分析和显示的功能，支持测试用例生成和编辑、自动化测试并保存测试数据、提供测试流程管理、测试报告输出等。

3.3 平台/系统级自动化测试应用

IMA测试平台：主要用于支持IMA系统完成DO-297中要求的4级测试验证任务。目前，美国GE公司为中国商飞研发了支持完成DO-297中要求的4级测试验证任务IMA测试设备，技术处于领先地位。

恒润的无人机总装总调测试系统：主要针对无人机总装测试任务，通过本系统可对无人机进行整机功能性测试，可在总装过程中确保整机组装的可靠性。测试系统由信号调理适配箱、测试管理单元、机柜、电源等组成。

测试系统通过测试线缆与无人机飞控计算机连接，并与其建立RS232、RS422/485的数据通讯。

自动测试设备设计工具：可提供集成的开发环境和设备硬件接口组件模型、测试流程编辑与控制组件，故障诊断与分析算法模型组件和信息显示组件等一系列组件模型，支持ATE测试方案和测试流程的快速设计和测试运行管控，构建出面向特定系统/设备/部件的自动测试设备。

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司的卢丹和上海飞机设计研究院的孟益民等人对民用飞机航电系统的自动化测试与管理设计进行过报道[6，7]。

SPHEREA公司（从空客独立出来的公司）的U-TEST用于构建综合测试台可实现的功能包括模型、ICD、视图、自动化测试、试验构型配置管理，以及运行时环境和控制。目前，U-TEST应用于C919信息系统GIPC综合测试台。

3.4 基于模型的自动化测试

基于航電Rhapsody模型，应用Rhapsody软件附带的测试用例自动生成模块ATG自动生成各种应用场景下的测试用例;基于测试用例生成和编辑，可执行、运行测试脚本，驱动开发环境，运行平台的仿真和测试资源，利用“激励-响应”测试方法，通过模型在特定激励情况下的实际响应与期望响应比对，判定分系统实现模型和分系统实物设备是否符合设计要求。

以美国NI公司的TestStand作为自动化测试用例的执行引擎，采用基于COTS产品的硬件平台和实时操作系统，并提供仿真模型的实时运行平台，实现了包含“激励-响应”测试和动态闭环测试两种方法的一体化解决方案。

德国TechSAT有限公司分布式实时系统开发、集成和测试解决方案ADS2产品包含有支持自动化测试和测试用例管理的相关产品。如DevPySim工具，便是基于Python的脚本语言，用于自动测试的应用。

4  结束语

自动化测试技术为航空电子系统的验证提供了支持，在测试工作实施之前，需要根据实际情况统筹考虑各自动化测试技术的优缺点，选择合适的测试方法;同时，趋于集成度高、结构复杂的综合模块化航空电子系统对自动化测试手段提出了更高的要求，促进自动化测试技术的进一步发展。

参考文献：

[1]谢文哲.基于模块化测试框架的单元自动化测试框架的设计与实现[D].华中科技大学硕士论文，2007.

[2]何志强.综合化航空电子系统发展历程及重要支撑技术[J].电讯技术，2004（4）.

[3]殷莉莉.软件测试自动化框架的研究与实现[D].南京邮电大学硕士论文，2010.

[4]孟益民，王昕.民用飞机航电系统自动化测试与管理设计与研究[J].科技创新导报，2011（29）.

[5]赵永库.AFDX网络测试技术研究[J].计算机测量与控制， 2012（20）.

[6]卢丹.民用飞机航电系统自动化测试与管理设计与研究[J]. 科技论坛，2012.