廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司 張文新

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飛行參數(shù)采集系統(tǒng)通用測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司 張文新

針對目前國內(nèi)某類飛機(jī)的飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的實(shí)際測試需求，設(shè)計(jì)了一種通用自動測試系統(tǒng)。該自動測試系統(tǒng)可完成對飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的系統(tǒng)級及LRU級部件測試，具有小型化、通用化、易擴(kuò)展的顯著特點(diǎn)，應(yīng)用前景良好。

ATE；飛行參數(shù)采集系統(tǒng)；自動測試系統(tǒng)；LRU

引言

飛行參數(shù)采集系統(tǒng)是飛機(jī)上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個重要組成部分，其一方面用于實(shí)時采集飛機(jī)飛行過程中航電系統(tǒng)及各傳感器發(fā)出的飛行數(shù)據(jù)信號，并經(jīng)如量化、編碼處理后，存儲到飛行參數(shù)記錄器和快取記錄器中；另一方面，在飛機(jī)的地面維護(hù)過程中，可通過回讀存儲在飛行參數(shù)記錄器或快取記錄器中的飛行參數(shù)信息，完成對飛機(jī)進(jìn)行飛行事后的狀態(tài)判讀、分析等工作。

鑒于飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的重要性，因此在其研發(fā)、生產(chǎn)、驗(yàn)收及維護(hù)等不同階段，均需對其進(jìn)行必要的功能及性能測試，以驗(yàn)證飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否滿足使用要求，進(jìn)而保障飛行安全。通常，針對不同型號的飛行參數(shù)采集系統(tǒng)，需要有針對性的設(shè)計(jì)具有不同測試資源及測試功能的測試系統(tǒng)，以完成對相應(yīng)飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的功能及性能測試工作。但這樣的測試系統(tǒng)，雖然可以滿足測試要求，但會導(dǎo)致測試系統(tǒng)的測試對象兼容性差、測試資源浪費(fèi)、增加開發(fā)及維護(hù)成本等問題。因此，有必要研發(fā)一種通用性、擴(kuò)展性強(qiáng)的自動測試系統(tǒng)予以替代，該測試系統(tǒng)應(yīng)具備可以兼容多種飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的系統(tǒng)級及LRU（Line Repalceable Unit，外場可更換單元）部件測試的能力。

1　系統(tǒng)組成說明

通用自動測試系統(tǒng)主要由一體化硬件測試平臺、基本外設(shè)、適配器（包括自檢適配器和接口適配器）、測試線纜及軟件測試平臺組成，其中硬件測試平臺與程控電源集成在一起，形成一體化硬件測試平臺；一體化硬件測試平臺、適配器及被測機(jī)載設(shè)備間通過測試線纜進(jìn)行連接。

2　系統(tǒng)工作原理說明

本自動測試系統(tǒng)主要工作在兩種情況下，一種是一體化硬件測試平臺的自檢；另一種是測試系統(tǒng)對UUT設(shè)備的功能及性能測試。

一體化硬件測試平臺進(jìn)行自檢工作時，需通過測試線纜將一體化硬件測試平臺與自檢適配器連接起來，完成自檢工作。基本的工作原理為：通過運(yùn)行一體化硬件測試平臺內(nèi)部測試計(jì)算機(jī)上的自檢TPS軟件，控制一體化硬件測試平臺內(nèi)部的各資源板卡輸出相應(yīng)信號到自檢適配器，再通過自檢適配器內(nèi)部的回繞電路，將輸入到其內(nèi)部的各個信號回送給一體化硬件測試平臺內(nèi)部的測試儀器板卡，通過測試儀器板卡對各路信號狀態(tài)的檢測，實(shí)現(xiàn)一體化硬件測試平臺的自檢。

測試系統(tǒng)對UUT設(shè)備進(jìn)行功能測試時，需通過測試線纜將一體化硬件測試平臺與接口適配器及UUT設(shè)備連接起來，完成相應(yīng)測試。基本的工作原理為：通過測試計(jì)算機(jī)上的相應(yīng)被測LRU設(shè)備的TPS軟件，控制一體化硬件測試平臺內(nèi)部的各資源板卡輸出相應(yīng)測試信號到接口適配器，再經(jīng)接口適配器內(nèi)部的轉(zhuǎn)接電路或擴(kuò)展、調(diào)理電路，將各測試信號輸出給UUT設(shè)備，完成相應(yīng)測試。

3　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1概述

測試系統(tǒng)硬件主要由硬件測試平臺、適配器、程控電源及測試線纜、基本外設(shè)（包括鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器）組成。其中硬件測試平臺由NI公司生產(chǎn)的、具有18個擴(kuò)展槽位、且兼容PCI-e總線、cPCI總線及PXI總線的PXIe-1085主機(jī)機(jī)箱，配合安裝在其內(nèi)部的零槽控制器及AFDX板卡、多協(xié)議板卡、ARINC717板卡、RS422板卡、D/A板卡、可編程輸出直流電源板卡、大功率繼電器板卡、數(shù)字萬用表板卡和數(shù)字示波器板卡等測試資源板卡組成。適配器則根據(jù)實(shí)際測試需求，運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)思想自研完成。

3.2適配器硬件設(shè)計(jì)

適配器包括自檢適配器和接口適配器。

自檢適配器用于完成對硬件測試平臺的自檢。對于硬件測試平臺內(nèi)部各測試資源的自檢，通過使用平臺上的軟件向各功能板卡發(fā)送自檢命令，利用各功能板卡自身的自檢功能實(shí)現(xiàn)；對于硬件測試平臺各電氣連接通道有效性的檢查，則采用對測試平臺輸出的信號通過自檢適配器再回繞給測試平臺的方式實(shí)現(xiàn)自檢。

接口適配器用于實(shí)現(xiàn)UUT設(shè)備和硬件測試平臺之間的電氣匹配互連，其將部分硬件測試平臺輸出的、不滿足測試要求的信號，擴(kuò)展或調(diào)理為所需的測試信號，輸出給UUT設(shè)備，完成相應(yīng)測試；同時將UUT設(shè)備輸出的、回饋的待測信號回送給硬件測試平臺內(nèi)部的測試儀器板卡，完成相應(yīng)信號的檢測。本測試系統(tǒng)中，接口適配器內(nèi)部各信號調(diào)理板卡均設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)3U高度的cPCI接口形式板卡插接在信號輸出背板上，當(dāng)測試對象不同時候，僅需更換相應(yīng)的信號調(diào)理板卡即可實(shí)現(xiàn)改變輸出測試信號的目的，保證好的兼容性及擴(kuò)展性。

3.3測試線纜設(shè)計(jì)

測試線纜用于實(shí)現(xiàn)硬件測試平臺、適配器及UUT設(shè)備間的電氣互連。其中，硬件測試平臺與自檢適配器的連接測試線纜、硬件測試平臺與接口適配器的連接測試線纜分別進(jìn)行設(shè)計(jì)；測試系統(tǒng)與UUT設(shè)備連接的測試線纜則根據(jù)測試對象的不同，進(jìn)行分類設(shè)計(jì)。

3.4測試資源說明

測試系統(tǒng)能提供的測試資源包括直流模擬電壓信號26路、開關(guān)量信號128路、頻率信號6路、直流毫伏信號8路、同步信號3路、振動信號32路、方位角轉(zhuǎn)速信號4路、方位角轉(zhuǎn)速自檢信號4路、熱電偶信號5路、熱電阻信號3路、交流模擬信號7路、RS422信號收發(fā)各16路、ARINC429信號30路、數(shù)據(jù)鏈信號1路、ARINC717信號2路、艙音信號2路、話音信號10路、1553B信號2路、AFDX信號2路、FDR信號1路、HUMS信號1路、故障輸出信號4路、機(jī)型識別信號5路，可滿足目前該類型飛機(jī)不同型號飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的測試需求。

4　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括測試平臺軟件設(shè)計(jì)和接口適配器軟件設(shè)計(jì)。

測試平臺軟件采用National Instruments公司推出的交互式C語言開發(fā)平臺LabWindows/

CVI進(jìn)行開發(fā)，由平臺配置程序、開發(fā)管理平臺、執(zhí)行管理平臺三個獨(dú)立的軟件組成。

其中平臺配置程序用于配置測試系統(tǒng)的平臺配置軟件、開發(fā)管理平臺、執(zhí)行管理平臺；配置相應(yīng)的界面及功能模塊；接收用戶輸入的配置信息，生成相應(yīng)的代碼框架；支持打開調(diào)試工具定位到相應(yīng)的代碼段，支持用戶的編碼和調(diào)試。

開發(fā)管理平臺用于接收用戶輸入的部件信息、部件測試信息（包括測試項(xiàng)目、測試步驟、測試步驟屬性）、部件測試代碼、維修指導(dǎo)知識（包括故障現(xiàn)象、故障描述、故障原因）、部件幫助信息等數(shù)據(jù)，生成由部件的手動測試體、自動測試體、維修指導(dǎo)知識庫、部件幫助信息等構(gòu)成的測試程序包，同時提供知識庫轉(zhuǎn)換、從數(shù)據(jù)庫自動生成CVI代碼、查看CVI代碼、部件幫助生成、測試程序打包等功能，實(shí)現(xiàn)硬件資源管理和硬件信息配置。

執(zhí)行管理平臺用于完成部件測試執(zhí)行、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)的安全保護(hù)等功能。

接口適配器采用C語言進(jìn)行相應(yīng)軟件開發(fā)，通過RS232串口、在測試平臺軟件的控制下，控制接口適配器內(nèi)部各板卡正常工作。

5　結(jié)束語

本文介紹的飛行參數(shù)采集系統(tǒng)通用測試系統(tǒng)，采用先進(jìn)總線架構(gòu)的硬件測試平臺、配合具有模塊化設(shè)計(jì)思想的適配器設(shè)計(jì)完成，具有測試資源豐富、易擴(kuò)展、通用性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景和設(shè)計(jì)參考價值。

參考資料

［1］周紹磊，許愛強(qiáng)，朱平云.某型飛機(jī)機(jī)載設(shè)備ATE系統(tǒng)的設(shè)計(jì).測控技術(shù)，1997，18（1）；22-24.

［2］王國華，宋卿，徐旭偉，朱百通，楊中亮.飛行數(shù)據(jù)采集器通用自動測試軟件.測試技術(shù)學(xué)報，2010，24（03）；199-204.

張文新（1978-），男，吉林蛟河人，碩士，工程師，機(jī)械電子工程專業(yè)，主要從事數(shù)據(jù)采集、ATE測試系統(tǒng)、通信技術(shù)等方面產(chǎn)品的研究及設(shè)計(jì)工作。