航電系統自動化測試關鍵技術的研究與實現

袁廣玉

（江西洪都航空工業集團有限責任公司 江西省南昌市 330024）

航電系統本身具有模塊化、綜合化的特點，不斷提升航電系統的運行性能是保障飛機高效、可靠、安全運行的內在需要?，F階段，飛機航電系統的結構日趨復雜，航電結構集成化程度也在不斷提升，這對于航電系統的性能測試提出了較高要求，自動化測試已經成為飛機航電系統性能測試的主要趨勢。

1 航電系統自動化測試的必要性

航電系統自動化測試的必要性表現在以下層面：一方面，在傳統檢測模式下，航電系統測試由人工操作，這種檢測方式的效率較為低下，而且測試的規范程度不夠、范圍有限，此外測試人員難以實現測試過程的復現；這些問題嚴重地影響了航電系統測試應用的可靠性。另一方面，航電系統本身出現了高度集成化、模塊化和綜合化的特點，與此同時，人們對于飛機航電系統的性能也提出了較高要求，有必要進行航電系統自動化測試的深入研究?；诖?，在全新檢測模型下，對于航電系統的自動化測試需要將要高帶寬低延時的總線網絡技術作為基礎上支撐，然后設計較為高效穩定的軟硬件框架，并以此來實現相關數據的實時采集、記憶和處理，繼而為測試系統自動規劃控制提供支撐。

2 航電系統自動化測試的原理框架

2.1 航電系統自動化測試的原理

航電系統測試包含較多內容，除成品設備物理信號外，其還需要對航電系統設備間的通信接口和航電過程進行測試?；跍y試對象和目的的差異，航電系統各單元的測試原理也有所不同。一方面，對于鏈路層通信協議數據展開自動化測試，主要是通過與通信接口子卡相配套的數據采集卡和通信測試軟件來完成測試操作的，測試過程中，要求這些設備通信均滿足1553B、FC 等協議，確保通信節點之間協議數據收發狀態良好。另一方面，在航電接口控制文件（ICD）解析軟件的作用下，對ICD 本身展開測試，要求在協議相同的情況下，應用層ICD 協議的應用才能滿足航電系統通信需要，確保相關軟件的通用性。此外，航電系統自動化測試還需要面型航電過程實施測試，該測試過程不僅要對航電系統ICD 總線數據進行統計分析，而且需考慮機艙顯示屏數據，并系統分析各種數據之間的順序和邏輯關系，以此來為航電系統的高效運行創造有利條件。

2.2 航電系統自動化測試的框架結構

航電系統自動化測試系統包含了較多的軟硬件單元系統，其中試驗管理、測試用例設計、測試用例運行、自動化執行機構等都是較為基礎的系統單元，除此之外，航電系統自動化測試還包含數據采集系統、測試數據對比判決、測試報告生成等諸多單元?；谶@些單元結構，在航電系統自動化測試過程中，應注重以下要點把控：其一，對于座艙顯控區的管理，應確保其操作具有自動化的特點；其二，在航電系統消息預期值、結果值分析中，要能實現兩個數值的自動化對比和分析，POP 畫面中各個圖元預期、結果的信息值同樣需滿足此要求；其三，航電系統測試用例過程具有可復現的特點?；谶@些要求的實現管理，應按如圖1 模式進行航電系統自動化測試系統的模塊建設。

圖1：航電系統自動化測試整體框架

圖2：總線監控系統接口關系圖

完成航電系統自動化測試系統硬件框架建設后，需對其軟件系統的功能最進一步細化設計。航電自動化測試系統軟件組成大致可分為表示層、功能層和數據層三個層級。就表示層而言，其不僅要具有POP 畫面的實時顯示、用戶管理的功能，而且需實現用例管理、編輯、執行的有機統一，此外在表示層還應設計報告生成界面，方便檢測人員查閱分析。功能層是自動化測試系統高質量運作的關鍵，其主要的作用表現在三個方面：一方面，功能層要為表示層提供各類接口，以此來保證用戶登錄、用例管理、編輯、執行等功能的實現；另一方面，在功能層的作用下，還應能實現抽象數據有效傳輸；此外，功能層應能異常事件的有效管理。在整個測試過程中，數據層充當著軟件運行紀實的作用，其能將監控器、視頻采集卡所捕獲的信息整合在一起，然后通過數據的緩存、解析和應用，為功能層控制和表示層的管理提供有效支撐。

3 航電系統自動化測試的關鍵技術

3.1 機載數據總線技術

1553B協議、FC協議是當前機載數據總線協議應用的主要類型。其中，1553B 協議通過單總線和多總線兩種拓撲結構的應用，使得航電系統改變了點對點的連接方式，同時其使得各模塊之間的信息按照狀態字、命令字和數據字的結構進行格式布局，有效地保證了數據信息傳輸的規范性和可識別性。FC 協議的物理拓撲結構更加豐富，其不僅包含了點對點的N 端口結構，而且涉及交換結構網絡、環形拓撲兩種結構，這些結構的應用使得FC 協議下的信息傳輸更加靈活，提升了信息傳輸的效率性、便捷性。

3.2 綜合核心處理

航電系統本身具有信息高度共享的特點，并且各功能模塊之間相互協作的特點更加突出。綜合核心處理是航電系統的管理以及數據處理的關鍵，其處理過程主要是通過綜合核心處理機來完成的，在該設備的支撐下，航電系統的各個子模塊得以有效相連，這為數據資源的共享處理提供了有利條件，確保了航電系統測試、應用的規范性。

3.3 通信協議

通信協議是實現自動化控制的基礎，要確保自動化測試功能的實現，就必須在相關協議的約束下，實現可編程邏輯控制器與自控系統中其他設備的有效關聯?，F階段，Modbus、Modbus/TCP是Modbus 通信標準的兩個主要版本，前者為串行鏈路，且取決于TIA/EIA 標準看，而后者受IETF 標準的影響。

3.4 Socket技術

Socket 又被稱為套接字，其在抽象TCP/IP 的操作中具有廣泛應用。在Socket 技術應用中，流式套接字、數據包套接字是兩種主要的應用類型，在實際應用中，還需要注重兩種套接字應用形式地通信過程管理。

3.5 圖形界面模式

圖形界面層主要發揮著數據可視化轉變和邏輯交互操作的作用?，F階段，MVC 模式、MVVM 模式是圖形界面模式應用的兩種基本類型。MVC 模式包含了View、Model 以及Controller 三個層級，而MVVM 模式在Model 層應用的同時，還涉及View 和ViewModel 兩個層級的應用。

4 航電系統自動化測試關鍵技術的實現

4.1 用例模塊實現

航電系統測試的核心在于測試用例，其主要是在考慮對某一條或者幾條相關的測試需求的基礎上，設計出與這些測試所匹配的驗證場景，這些測試場景的設計不僅包含了初始化條件，而且涉及輸入輸出條件和運行程序。

在用例模塊實現中，用例管理邏輯實現、用例數據存儲和加載、用例運行實現是三個較為重要的環節。用例管理邏輯實現不僅要考慮測試用例的實際情況，而且需要進行項目工程具體情況的有效分析，然后實現項目工程與項目子系統的有效嵌套。而在用例數據存儲和加載中，現需要對用例的數據進行分類，單元數據、各類操作數據是用例數據的兩種基本類型，讀寫文件、讀寫數據庫是用例數據加載和存儲的兩種基本類型。實際存儲于加載中，按照XML 格式進行數據存儲加載，并將其生成自定義的.case 文件，隨后進行各項目、子系統的層次疊加，完成用例數據的數據庫建設。最后，通過TestProject，TestSubsys 和TestCase 三種不同的列表，可實現用例數據與項目工程、子系統工程以及測試用例屬性數據的一一對應，這對于航電系統自動化測試功能的實現具有積極作用。

4.2 總線技術實現

總線技術的應用需關注總線數據采集和消息預設對比兩個環節的管理?？偩€數據采集主要是采用級聯交換機方式的交換網絡結構，在數據實際傳輸中，通過網絡拓展接口、交換機對外接口、外部設備鏈接接口、監控端口的系統銜接，有效地滿足了機載光纖總線網絡結構下的數據采集需要。在總線數據采集過程中，應重視網絡數據監控系統的有效運作，而在實際監控中，不僅要注重系統消息列表的監測，而且需對網絡狀態、指定端口消息等要素進行全方位監控（見圖2）。消息預設對比時航電系統自動化檢測的關鍵環節，其包含了消息信號預設、信號值對比兩個部分。在消息信號預設中，應考慮航電信號的豐富性、差異性特征，實現整型信號、浮點信號、枚舉信號等多種類型信號的有效把控，而在信號值對比中，應按照遞歸法的要求，逐層次的進行信號對比，以此來實現信號具體指代表內涵的準確評價，為后期的航電控制提供有效指導。

4.3 機械臂控制

機械臂控制是航電系統自動化檢測功能實現的保障措施之一。在機械臂具體控制中，不僅要注重Modbus/TCP 標準通信協議的有效應用，而且需實現用戶計算機、PLC、機械臂組網的有效銜接，這樣不僅能解決手動操作座艙開關的問題，而且能改進手動扣工資按鈕以及顯控畫面的弊端，大大提升了航電系統自動化檢測的效率與質量。新時期，為進一步提升機械臂控制效果，在實際控制中，還需要重視機械臂控制網絡和編碼的有效設計。

4.4 GUI模塊實現

為進一步提升航電系統自動化測試的效率和質量，還應注重GUI 模塊的設計與實現。在航電系統自動化測試中，圖形界面數據顯示與交互的邏輯較為復雜，對此應注重設計模式和架構的有效設計，這樣不僅能實現復雜應用程序的有效管理，而且能獲得較為良好的用戶體驗。新時期，在GUI 模塊設計實現中，可引入DataBinding 概念，然后紫安琪指導下，實現View 和Model 間數據的同步操作，同時應注意建立Binding 模型，實現檢測系統消息變更的有效通知，這樣能確保源端數據類型轉化的及時性、規范性，實現數據源端與目標端的有效匹配。

5 結論

航電系統在現代化戰斗機中發揮著舉足輕重的作用，加大航電系統的主動檢測是其作用發揮和飛機高性能飛行的關鍵。新時期，人們只有充分認識到航電系統自動化測試的必要性，分析航電系統自動化測試原理，建設系統測試框架，并規范進行航電系統自動化測試系統關鍵技術的設計和應用，這樣才能有效地提升航電系統自動化測試效率與質量，繼而為現代化戰斗機的高性能應用提供保障。