姜鋒，王健

(桂林電子科技大學(xué) 信息與通信學(xué)院，廣西桂林，541004)

1 自動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

某型飛行器自動測試系統(tǒng)屬于地面測試系統(tǒng)，整套系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機、打印機等計算機外接設(shè)備、PXI采集系統(tǒng)、信號調(diào)理模塊、被測飛行器和測試輔助設(shè)備組成，如圖1所示。通過相應(yīng)電纜將上述部分連接在一起組成了某型飛行器自動測試系統(tǒng)的整體，通過工控機控制被測飛行器或測試輔助設(shè)備來執(zhí)行相關(guān)的測試操作，實現(xiàn)被測飛行器的自動化測試。在測試過程中，飛行器產(chǎn)生的多項反饋電信號經(jīng)過自研信號調(diào)理模塊處理后，由PXI采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)信號的采集，然后工控機負(fù)責(zé)對采集到的信號進行實時處理和分析，并對信號進行波形顯示或有效值顯示，以便操作人員實時掌握被測飛行器的狀態(tài)。

圖1 某飛行器測試系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 自動測試系統(tǒng)硬件的設(shè)計

本系統(tǒng)采用的主要硬件平臺是PXI總線技術(shù)的集成平臺，并搭配不同的I/O模塊化硬件。考慮到對PXI采集系統(tǒng)的保護，本文設(shè)計了信號調(diào)理模塊對輸入信號進行預(yù)處理，以達到對硬件系統(tǒng)保護的目的。

信號調(diào)理單元是被測對象和PXI采集系統(tǒng)之間的模擬信號和數(shù)字信號傳輸?shù)臉蛄骸３鲇趯XI系統(tǒng)的保護和分配采集信號通道的需求，以及提升系統(tǒng)的抗干擾能力，信號調(diào)理單元需要設(shè)計信號分配、信號衰減電路和正弦波轉(zhuǎn)方波電路。

信號分配電路：通過信號分配電路將被測飛行器輸入信號分配至相應(yīng)的SCSI板卡式插頭對應(yīng)的針腳，以便相應(yīng)的PXI多功能模塊完成對信號的采集。

信號衰減電路：將輸入的模擬信號經(jīng)過衰減電路進行衰減，預(yù)防實際測試中可能出現(xiàn)的瞬時大電壓對PXI采集系統(tǒng)的破壞。但是單純的電阻分壓電路容易受到前級電路阻抗的影響導(dǎo)致信號失真，因此在信號輸入端添加電壓跟隨器，起到阻抗匹配作用，提高信號帶負(fù)載能力，保障信號的波形和幅值不變。

正弦波轉(zhuǎn)方波電路：測試系統(tǒng)軟件是通過對方波的下降沿進行計數(shù)的方式以計算信號頻率，而輸入的頻率信號為正弦信號，因此在信號調(diào)理模塊增加了正弦波轉(zhuǎn)方波的功能電路。

3 自動測試系統(tǒng)軟件的設(shè)計

3.1 測試流程設(shè)計

測試流程的設(shè)計是軟件的核心，整個程序的編寫是按照測試流程設(shè)計的，測試流程如下圖2所示。

圖2 測試流程圖

開始測試時，系統(tǒng)會連接數(shù)據(jù)庫讀取配置的參數(shù)信息，然后通過串口發(fā)送測試指令，指定反饋時間內(nèi)如果未收到正確的反饋指令時，系統(tǒng)會自動由異常處理線程進行處理。同時系統(tǒng)會對信號采集任務(wù)采集到的數(shù)據(jù)進行處理，完成波形或數(shù)值顯示，對出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)提交給異常處理線程處理。當(dāng)測試任務(wù)完成之后，系統(tǒng)會自動將本次測試數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中。

3.2 測試功能設(shè)計

結(jié)合被測信號的需求分析，本文自動測試系統(tǒng)軟件的主要功能如下：

（1）系統(tǒng)自檢：測試軟件上電后，自動對系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)備通信是否正常進行檢查，若出現(xiàn)異常則進行提醒，并將被測對象相關(guān)數(shù)據(jù)進行初始化。

（2）參數(shù)設(shè)置：操作人員可根據(jù)測試環(huán)境的不同對被測對象進行不同的參數(shù)設(shè)置。而且由于硬件老化等原因會造成測試誤差，操作人員可以通過對參數(shù)設(shè)置的功能，從軟件層面上抵消硬件帶來的測試誤差。

（3）測試功能：測試功能是測試系統(tǒng)實現(xiàn)對飛行器相關(guān)測試的關(guān)鍵，主要包括被測信號波形和有效值的實時顯示、對異常信號的監(jiān)測和處理、供氣功能、保存測試數(shù)據(jù)等。通過這些測試功能能夠完成對被測飛行器功能和性能的測試。

（4）通信功能：通信功能保證軟件可以對被測飛行器和測試輔助設(shè)備下發(fā)（或接收）一系列測試指令（或反饋），以便完成對被測飛行器的相關(guān)測試。

（5）數(shù)據(jù)查詢、存儲、報表打印：需要使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對測試數(shù)據(jù)進行管理，方便后期對測試數(shù)據(jù)的查詢。同時使用了ReportViewer控件輔助完成報表功能的設(shè)計。

3.3 多線程技術(shù)

測試任務(wù)通常是由一個或多個測試工作組成，一同實現(xiàn)對被測飛行器的相應(yīng)測試需求。在執(zhí)行測試任務(wù)過程中必然會涉及到任務(wù)的并發(fā)問題，針對這一問題，使用了多線程技術(shù)。多線程可以將占據(jù)時間長的程序任務(wù)放置后臺去處理，提升程序的響應(yīng)速度和效率。多線程的實現(xiàn)有Thread類、ThreadPool線程池和Task等方法，本測試系統(tǒng)軟件主要通過Thread類實現(xiàn)多線程。

在使用多線程技術(shù)時，考慮到多個線程在同一時間運行相同的函數(shù)而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)混亂問題，使用了Lock()關(guān)鍵詞將關(guān)鍵代碼段設(shè)為互斥段，這樣就可以保證在同一時間內(nèi)有且僅有一個線程能實現(xiàn)對該代碼段的訪問，避免了數(shù)據(jù)混亂的問題。Lock()關(guān)鍵字使用方法如下：

4 系統(tǒng)部分功能測試與驗證

4.1 系統(tǒng)自檢功能驗證

使用不同的PXI機箱和采集板卡的搭配設(shè)計實驗組，測試系統(tǒng)軟件均可以準(zhǔn)確識別出機箱和板卡信息以及板卡所插卡槽位置，并與默認(rèn)PXI系統(tǒng)配置進行對比并給出相應(yīng)測試報告，符合該功能的設(shè)計要求。

使用串口輔助調(diào)試軟件對通信功能自檢進行驗證，測試系統(tǒng)軟件可以針對未在指定時間內(nèi)收到正確反饋指令的部分進行提示，滿足了設(shè)計需求。

4.2 通信功能驗證

利用串口通信輔助測試軟件對測試系統(tǒng)發(fā)送的指令進行監(jiān)測，通過與通信協(xié)議內(nèi)容對比，指令內(nèi)容是一致的。由此可以驗證測試系統(tǒng)軟件通信自檢功能符合我們設(shè)計的預(yù)期需求，滿足測試系統(tǒng)的研制要求。

4.3 測試功能驗證

（1）波形顯示、有效值計算、頻率測試

這里以對＋20V電壓信號通道輸入5Vpp/250Hz正弦波信號為例，對調(diào)試結(jié)果進行說明。圖3和圖4為＋20V電壓信號通道波形以及有效值的顯示，由圖可見波形平滑無毛刺，且幅值為-2.5V～2.5V。

圖3 電壓通道波形顯示圖

圖4 電壓通道有效值圖

使用波形發(fā)生器對輸入通道分別輸入＋5V的直流信號，并將軟件顯示的測量值與輸入值進行對比，誤差均在0.001V以內(nèi)。

由以上內(nèi)容可知，測試系統(tǒng)軟件能夠正確顯示被采集波形，同時相關(guān)信號的軟件誤差值均在允許誤差范圍之內(nèi)，符合測試系統(tǒng)的設(shè)計要求。

（2）供氣功能調(diào)試結(jié)果驗證

通過串口通信輔助測試軟件對測試系統(tǒng)軟件的供氣功能進行串口指令監(jiān)測，通過指令的收發(fā)時間可以知道供氣是按照設(shè)計需求進行供氣六秒停氣四秒的方式進行，時間誤差在±0.1s以內(nèi)，滿足測試系統(tǒng)軟件設(shè)計需求。

4.4 綜合調(diào)試結(jié)果分析

使用模擬器與本文設(shè)計的測試系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試，驗證測試系統(tǒng)各測試功能的有效性。在模擬器不加載任何故障狀態(tài)下，某型飛行器非標(biāo)測試系統(tǒng)可以自動完成相應(yīng)的測試任務(wù)；當(dāng)模擬器加載故障狀態(tài)時，測試系統(tǒng)軟件可以正確給出相應(yīng)的提醒，并自動執(zhí)行相應(yīng)的停止測試操作。

對以上測試表結(jié)果分析可得，某型飛行器非標(biāo)測試系統(tǒng)實現(xiàn)了所需的測試功能，滿足對某型飛行器的測試需求。

5 結(jié)束語

本文某型飛行器自動測試系統(tǒng)在綜合考慮使用場景、測試需求以及未來更新的基礎(chǔ)上，選擇采用PXI總線技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和模塊化設(shè)計思想進行開發(fā)設(shè)計。經(jīng)過系統(tǒng)功能測試驗證，該自動測試系統(tǒng)具有測試能力強、測試精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，完全滿足了對該型飛行器的測試需求。同時本系統(tǒng)具有很強的功能擴展性和適用性，便于對系統(tǒng)進行更新升級，對于現(xiàn)代化軍事裝備的更新?lián)Q代速度具有重要的意義。