機載設備綜合測試系統(tǒng)硬件設計

白金帆

摘 要：針對機載設備廠同一機載設備不同型號間測試的復雜性，設計了一種可用于多種不同型號機載設備測試的綜合測試系統(tǒng)。簡單介紹了該測試系統(tǒng)的功能和工作原理，敘述了系統(tǒng)的基本體系結構的組成，詳細給出了硬件設計和軟件設計方案。該測試系統(tǒng)可高效、快速實現(xiàn)對航空電子設備的檢測，具有一定的經濟效益和推廣價值。

關鍵詞：機載設備 測試 信號仿真 線路轉接

中圖分類號：TJ765.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0046-02

隨著中國航空業(yè)的迅猛發(fā)展，航空電子系統(tǒng)復雜性和集成化程度越來越高，對機載設備的測試提出了新的挑戰(zhàn)。特別是對于機載設備生產廠家，同一機載系統(tǒng)不同型號之間接口差異，使得每一型號都專門配備了測試系統(tǒng)，這不僅增加了測試系統(tǒng)的研發(fā)成本，同時增加了使用成本，浪費了人力物力。該文介紹的機載設備綜合測試系統(tǒng)，針對這一問題，研制了專門的型號切換線路，同時配合其他子系統(tǒng)，完成了多型號機載設備的綜合測試[1]。

1 總體介紹

綜合測試系統(tǒng)用于機載設備生產廠家對機載設備的測試，具體功能需求包括如下幾方面。

（1）支持不同型號產品驗證程序的自動切換運行；（2）支持產品的集成；（3）支持產品的驗收；（4）提供激勵數(shù)據(jù)、支持產品測試；（5）提供良好的人機交互接口，實現(xiàn)有效的測試操作和設備維護監(jiān)控。

將以上需求將測試場景劃分，可分為單設備接口測試和多設備接口測試。

單設備接口測試需求為如下幾點。

（1）電氣接口測試：確認設備的物理接口連接正確，模擬量、數(shù)字量電氣特性正確，總線接口能夠完成二進制數(shù)據(jù)的收發(fā)。（2）接口協(xié)議測試：對于總線接口，對被測設備的總線收發(fā)數(shù)據(jù)塊進行逐一測試，確保設備實現(xiàn)的接口協(xié)議正確。（3）能夠對多種被測設備提供完整的激勵及采集顯示功能。

多設備接口測試需求為如下幾方面。

（1）被測設備之間交聯(lián)組成測試環(huán)境；（2）提供構成交聯(lián)環(huán)境中缺少設備的接口數(shù)據(jù)；（3）提供手動、自動測試程序。

基于以上需求，機載設備綜合測試系統(tǒng)以工控機為核心，通過選配相應接口卡模擬被測設備的接口信號。系統(tǒng)的總控單元通過網絡，實現(xiàn)對供電單元、信號仿真單元及線路轉接箱的自動控制。信號傳輸線路為由信號仿真單元通過線路轉接箱實現(xiàn)型號匹配，再通過斷線測量箱實現(xiàn)接口匹配，最近連接至被測系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設備交聯(lián)圖如圖1所示。

2 分系統(tǒng)設計

2.1 總控單元

總控系統(tǒng)作為測試系統(tǒng)的總體控制端，統(tǒng)一控制和監(jiān)控整個測試系統(tǒng)所有的激勵源與測試資源。在進行測試時，由總控系統(tǒng)發(fā)出控制命令，各分系統(tǒng)接收控制命令并操作相應的硬件資源進行測試。同時，測試過程中，總控系統(tǒng)可以隨時監(jiān)控各系統(tǒng)運行情況和測試數(shù)據(jù)。測試完成后，總控系統(tǒng)對測試數(shù)據(jù)進行記錄、分析及回放[2]。

2.2 信號仿真單元

信號仿真單元用于仿真用戶所需的信號類型，包括總線類信號、模擬量信號、離散量信號等。該單元由PXI工控機箱及各信號相應板卡實現(xiàn)[3]。

PXI仿真機箱選用NI-PXI-1045，其主要參數(shù)如下：具有通用交流輸入的可拆卸、高性能600 W電源；接受3U PXI和3U CompactPCI模塊；內部10 MHz參考時鐘的抖動<5 ps；各段總線之間的軟件可編程觸發(fā)路由；0°C～55°C擴展操作溫度。

2.3 線路轉接箱

該系統(tǒng)適用于不同型號被測設備的測試，各型號被測設備存在部分共性線路和部分差異線路，共性線路采用直連方式，差異線路部分通過線路轉接矩陣進行切換。

線路轉接通過構建一個NxN的線路轉接矩陣實現(xiàn)，轉接矩陣可以通過編程將任意一路輸入與任意一路輸出接通。以3種型號為例，系統(tǒng)編寫型號A、型號B、型號C3套聯(lián)線配置，實現(xiàn)3種型號的測試硬件共用，圖2是線路原理圖。

2.4 斷線測量箱

斷線測量箱有兩種作用：信號轉接、信號監(jiān)視。信號轉接完成被測設備電纜接口類型與測控平臺目標機接口板卡接口類型匹配工作。信號監(jiān)視提供測控平臺與操縱與控制臺之間的所有信號進行監(jiān)視能力，實現(xiàn)方式為前面板提供的信號測試點，支持高精度儀器對信號進行監(jiān)視或標定。

2.5 供電單元

供電單元為待測設備提供電源，并提供紋波、尖峰及瞬時斷電等故障模擬功能。該單元選用安捷倫直流電源分析儀Agilent N6705A實現(xiàn)。該電源自身可完成紋波、瞬時掉電模擬及真實電壓波形仿真。

3 結語

該文研究了機載設備不同型號的測試需求，提出了針對同一機載系統(tǒng)不同型號設備的綜合測試系統(tǒng)方案，減輕了機載設備廠家的測試設備研發(fā)成本和測試人員的人力成本，提高了設備使用率和測試效率。滿足了現(xiàn)代高技術航空裝備配套測試設備好用、管用、實用的要求。分布式通用架構設計，便于系統(tǒng)升級、擴展和維護，并且可推廣到其他測試設備研制。

參考文獻

[1] 孫寶江，秦紅磊，李潔，等.機載設備自動測試系統(tǒng)通用開發(fā)平臺[J].北京航空航天大學學報，2007（3）：327-331.

[2] 王紅，劉金甫.可視化測試軟件平臺GTEST[J].測控技術，2005，24（3）：45-48.

[3] 楊代文，彭衛(wèi)東，魏麟.機載設備數(shù)據(jù)通信測試系統(tǒng)的設計[J].科技技術與工程，2012（33）：9118-9121.