袁廣玉

（江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 江西省南昌市 330024）

航電系統(tǒng)本身具有模塊化、綜合化的特點(diǎn)，不斷提升航電系統(tǒng)的運(yùn)行性能是保障飛機(jī)高效、可靠、安全運(yùn)行的內(nèi)在需要。現(xiàn)階段，飛機(jī)航電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，航電結(jié)構(gòu)集成化程度也在不斷提升，這對(duì)于航電系統(tǒng)的性能測(cè)試提出了較高要求，自動(dòng)化測(cè)試已經(jīng)成為飛機(jī)航電系統(tǒng)性能測(cè)試的主要趨勢(shì)。

1 航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的必要性

航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的必要性表現(xiàn)在以下層面：一方面，在傳統(tǒng)檢測(cè)模式下，航電系統(tǒng)測(cè)試由人工操作，這種檢測(cè)方式的效率較為低下，而且測(cè)試的規(guī)范程度不夠、范圍有限，此外測(cè)試人員難以實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的復(fù)現(xiàn)；這些問(wèn)題嚴(yán)重地影響了航電系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)用的可靠性。另一方面，航電系統(tǒng)本身出現(xiàn)了高度集成化、模塊化和綜合化的特點(diǎn)，與此同時(shí)，人們對(duì)于飛機(jī)航電系統(tǒng)的性能也提出了較高要求，有必要進(jìn)行航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的深入研究。基于此，在全新檢測(cè)模型下，對(duì)于航電系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試需要將要高帶寬低延時(shí)的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為基礎(chǔ)上支撐，然后設(shè)計(jì)較為高效穩(wěn)定的軟硬件框架，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、記憶和處理，繼而為測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃控制提供支撐。

2 航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的原理框架

2.1 航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的原理

航電系統(tǒng)測(cè)試包含較多內(nèi)容，除成品設(shè)備物理信號(hào)外，其還需要對(duì)航電系統(tǒng)設(shè)備間的通信接口和航電過(guò)程進(jìn)行測(cè)試?；跍y(cè)試對(duì)象和目的的差異，航電系統(tǒng)各單元的測(cè)試原理也有所不同。一方面，對(duì)于鏈路層通信協(xié)議數(shù)據(jù)展開(kāi)自動(dòng)化測(cè)試，主要是通過(guò)與通信接口子卡相配套的數(shù)據(jù)采集卡和通信測(cè)試軟件來(lái)完成測(cè)試操作的，測(cè)試過(guò)程中，要求這些設(shè)備通信均滿足1553B、FC 等協(xié)議，確保通信節(jié)點(diǎn)之間協(xié)議數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)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(duì)ICD 本身展開(kāi)測(cè)試，要求在協(xié)議相同的情況下，應(yīng)用層ICD 協(xié)議的應(yīng)用才能滿足航電系統(tǒng)通信需要，確保相關(guān)軟件的通用性。此外，航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試還需要面型航電過(guò)程實(shí)施測(cè)試，該測(cè)試過(guò)程不僅要對(duì)航電系統(tǒng)ICD 總線數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，而且需考慮機(jī)艙顯示屏數(shù)據(jù)，并系統(tǒng)分析各種數(shù)據(jù)之間的順序和邏輯關(guān)系，以此來(lái)為航電系統(tǒng)的高效運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

2.2 航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的框架結(jié)構(gòu)

航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)包含了較多的軟硬件單元系統(tǒng)，其中試驗(yàn)管理、測(cè)試用例設(shè)計(jì)、測(cè)試用例運(yùn)行、自動(dòng)化執(zhí)行機(jī)構(gòu)等都是較為基礎(chǔ)的系統(tǒng)單元，除此之外，航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試還包含數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比判決、測(cè)試報(bào)告生成等諸多單元?；谶@些單元結(jié)構(gòu)，在航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)注重以下要點(diǎn)把控：其一，對(duì)于座艙顯控區(qū)的管理，應(yīng)確保其操作具有自動(dòng)化的特點(diǎn)；其二，在航電系統(tǒng)消息預(yù)期值、結(jié)果值分析中，要能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)值的自動(dòng)化對(duì)比和分析，POP 畫(huà)面中各個(gè)圖元預(yù)期、結(jié)果的信息值同樣需滿足此要求；其三，航電系統(tǒng)測(cè)試用例過(guò)程具有可復(fù)現(xiàn)的特點(diǎn)?；谶@些要求的實(shí)現(xiàn)管理，應(yīng)按如圖1 模式進(jìn)行航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的模塊建設(shè)。

圖1：航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試整體框架

圖2：總線監(jiān)控系統(tǒng)接口關(guān)系圖

完成航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)硬件框架建設(shè)后，需對(duì)其軟件系統(tǒng)的功能最進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)。航電自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)軟件組成大致可分為表示層、功能層和數(shù)據(jù)層三個(gè)層級(jí)。就表示層而言，其不僅要具有POP 畫(huà)面的實(shí)時(shí)顯示、用戶管理的功能，而且需實(shí)現(xiàn)用例管理、編輯、執(zhí)行的有機(jī)統(tǒng)一，此外在表示層還應(yīng)設(shè)計(jì)報(bào)告生成界面，方便檢測(cè)人員查閱分析。功能層是自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)作的關(guān)鍵，其主要的作用表現(xiàn)在三個(gè)方面：一方面，功能層要為表示層提供各類(lèi)接口，以此來(lái)保證用戶登錄、用例管理、編輯、執(zhí)行等功能的實(shí)現(xiàn)；另一方面，在功能層的作用下，還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)有效傳輸；此外，功能層應(yīng)能異常事件的有效管理。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，數(shù)據(jù)層充當(dāng)著軟件運(yùn)行紀(jì)實(shí)的作用，其能將監(jiān)控器、視頻采集卡所捕獲的信息整合在一起，然后通過(guò)數(shù)據(jù)的緩存、解析和應(yīng)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(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 機(jī)載數(shù)據(jù)總線技術(shù)

1553B協(xié)議、FC協(xié)議是當(dāng)前機(jī)載數(shù)據(jù)總線協(xié)議應(yīng)用的主要類(lèi)型。其中，1553B 協(xié)議通過(guò)單總線和多總線兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用，使得航電系統(tǒng)改變了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式，同時(shí)其使得各模塊之間的信息按照狀態(tài)字、命令字和數(shù)據(jù)字的結(jié)構(gòu)進(jìn)行格式布局，有效地保證了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊?guī)范性和可識(shí)別性。FC 協(xié)議的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加豐富，其不僅包含了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的N 端口結(jié)構(gòu)，而且涉及交換結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形拓?fù)鋬煞N結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的應(yīng)用使得FC 協(xié)議下的信息傳輸更加靈活，提升了信息傳輸?shù)男市?、便捷性?/p>

3.2 綜合核心處理

航電系統(tǒng)本身具有信息高度共享的特點(diǎn)，并且各功能模塊之間相互協(xié)作的特點(diǎn)更加突出。綜合核心處理是航電系統(tǒng)的管理以及數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵，其處理過(guò)程主要是通過(guò)綜合核心處理機(jī)來(lái)完成的，在該設(shè)備的支撐下，航電系統(tǒng)的各個(gè)子模塊得以有效相連，這為數(shù)據(jù)資源的共享處理提供了有利條件，確保了航電系統(tǒng)測(cè)試、應(yīng)用的規(guī)范性。

3.3 通信協(xié)議

通信協(xié)議是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)，要確保自動(dòng)化測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)，就必須在相關(guān)協(xié)議的約束下，實(shí)現(xiàn)可編程邏輯控制器與自控系統(tǒng)中其他設(shè)備的有效關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)階段，Modbus、Modbus/TCP是Modbus 通信標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)主要版本，前者為串行鏈路，且取決于TIA/EIA 標(biāo)準(zhǔn)看，而后者受IETF 標(biāo)準(zhǔn)的影響。

3.4 Socket技術(shù)

Socket 又被稱為套接字，其在抽象TCP/IP 的操作中具有廣泛應(yīng)用。在Socket 技術(shù)應(yīng)用中，流式套接字、數(shù)據(jù)包套接字是兩種主要的應(yīng)用類(lèi)型，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要注重兩種套接字應(yīng)用形式地通信過(guò)程管理。

3.5 圖形界面模式

圖形界面層主要發(fā)揮著數(shù)據(jù)可視化轉(zhuǎn)變和邏輯交互操作的作用?，F(xiàn)階段，MVC 模式、MVVM 模式是圖形界面模式應(yīng)用的兩種基本類(lèi)型。MVC 模式包含了View、Model 以及Controller 三個(gè)層級(jí)，而MVVM 模式在Model 層應(yīng)用的同時(shí)，還涉及View 和ViewModel 兩個(gè)層級(jí)的應(yīng)用。

4 航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 用例模塊實(shí)現(xiàn)

航電系統(tǒng)測(cè)試的核心在于測(cè)試用例，其主要是在考慮對(duì)某一條或者幾條相關(guān)的測(cè)試需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出與這些測(cè)試所匹配的驗(yàn)證場(chǎng)景，這些測(cè)試場(chǎng)景的設(shè)計(jì)不僅包含了初始化條件，而且涉及輸入輸出條件和運(yùn)行程序。

在用例模塊實(shí)現(xiàn)中，用例管理邏輯實(shí)現(xiàn)、用例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和加載、用例運(yùn)行實(shí)現(xiàn)是三個(gè)較為重要的環(huán)節(jié)。用例管理邏輯實(shí)現(xiàn)不僅要考慮測(cè)試用例的實(shí)際情況，而且需要進(jìn)行項(xiàng)目工程具體情況的有效分析，然后實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程與項(xiàng)目子系統(tǒng)的有效嵌套。而在用例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和加載中，現(xiàn)需要對(duì)用例的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，單元數(shù)據(jù)、各類(lèi)操作數(shù)據(jù)是用例數(shù)據(jù)的兩種基本類(lèi)型，讀寫(xiě)文件、讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)是用例數(shù)據(jù)加載和存儲(chǔ)的兩種基本類(lèi)型。實(shí)際存儲(chǔ)于加載中，按照XML 格式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加載，并將其生成自定義的.case 文件，隨后進(jìn)行各項(xiàng)目、子系統(tǒng)的層次疊加，完成用例數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。最后，通過(guò)TestProject，TestSubsys 和TestCase 三種不同的列表，可實(shí)現(xiàn)用例數(shù)據(jù)與項(xiàng)目工程、子系統(tǒng)工程以及測(cè)試用例屬性數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)，這對(duì)于航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)具有積極作用。

4.2 總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)

總線技術(shù)的應(yīng)用需關(guān)注總線數(shù)據(jù)采集和消息預(yù)設(shè)對(duì)比兩個(gè)環(huán)節(jié)的管理?？偩€數(shù)據(jù)采集主要是采用級(jí)聯(lián)交換機(jī)方式的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓展接口、交換機(jī)對(duì)外接口、外部設(shè)備鏈接接口、監(jiān)控端口的系統(tǒng)銜接，有效地滿足了機(jī)載光纖總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的數(shù)據(jù)采集需要。在總線數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，應(yīng)重視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的有效運(yùn)作，而在實(shí)際監(jiān)控中，不僅要注重系統(tǒng)消息列表的監(jiān)測(cè)，而且需對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、指定端口消息等要素進(jìn)行全方位監(jiān)控（見(jiàn)圖2）。消息預(yù)設(shè)對(duì)比時(shí)航電系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其包含了消息信號(hào)預(yù)設(shè)、信號(hào)值對(duì)比兩個(gè)部分。在消息信號(hào)預(yù)設(shè)中，應(yīng)考慮航電信號(hào)的豐富性、差異性特征，實(shí)現(xiàn)整型信號(hào)、浮點(diǎn)信號(hào)、枚舉信號(hào)等多種類(lèi)型信號(hào)的有效把控，而在信號(hào)值對(duì)比中，應(yīng)按照遞歸法的要求，逐層次的進(jìn)行信號(hào)對(duì)比，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)具體指代表內(nèi)涵的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，為后期的航電控制提供有效指導(dǎo)。

4.3 機(jī)械臂控制

機(jī)械臂控制是航電系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)的保障措施之一。在機(jī)械臂具體控制中，不僅要注重Modbus/TCP 標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的有效應(yīng)用，而且需實(shí)現(xiàn)用戶計(jì)算機(jī)、PLC、機(jī)械臂組網(wǎng)的有效銜接，這樣不僅能解決手動(dòng)操作座艙開(kāi)關(guān)的問(wèn)題，而且能改進(jìn)手動(dòng)扣工資按鈕以及顯控畫(huà)面的弊端，大大提升了航電系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)的效率與質(zhì)量。新時(shí)期，為進(jìn)一步提升機(jī)械臂控制效果，在實(shí)際控制中，還需要重視機(jī)械臂控制網(wǎng)絡(luò)和編碼的有效設(shè)計(jì)。

4.4 GUI模塊實(shí)現(xiàn)

為進(jìn)一步提升航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的效率和質(zhì)量，還應(yīng)注重GUI 模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試中，圖形界面數(shù)據(jù)顯示與交互的邏輯較為復(fù)雜，對(duì)此應(yīng)注重設(shè)計(jì)模式和架構(gòu)的有效設(shè)計(jì)，這樣不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用程序的有效管理，而且能獲得較為良好的用戶體驗(yàn)。新時(shí)期，在GUI 模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，可引入DataBinding 概念，然后紫安琪指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)View 和Model 間數(shù)據(jù)的同步操作，同時(shí)應(yīng)注意建立Binding 模型，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)消息變更的有效通知，這樣能確保源端數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)化的及時(shí)性、規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源端與目標(biāo)端的有效匹配。

5 結(jié)論

航電系統(tǒng)在現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機(jī)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，加大航電系統(tǒng)的主動(dòng)檢測(cè)是其作用發(fā)揮和飛機(jī)高性能飛行的關(guān)鍵。新時(shí)期，人們只有充分認(rèn)識(shí)到航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的必要性，分析航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試原理，建設(shè)系統(tǒng)測(cè)試框架，并規(guī)范進(jìn)行航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，這樣才能有效地提升航電系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試效率與質(zhì)量，繼而為現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機(jī)的高性能應(yīng)用提供保障。