現代飛機模擬顯控系統軟件測試平臺的設計分析

李勤 尹馨 王鐵軍

摘 要：介于飛機顯控系統的重要性，在軟件開發過程中，必須搭建有效的測試平臺，對軟件質量進行全面檢測，及時發現系統漏洞并作出改進。本文將對現代飛機模擬顯控系統進行概括性分析，探討其主要功能。在此基礎上，研究模擬顯控系統軟件測試平臺的設計方案，包括總體方案設計、平臺環境搭建、底層框架搭建以及主要功能模塊設計等。

關鍵詞：現代飛機；模擬顯控系統；軟件測試平臺

中圖分類號：TP311.53 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0036-01

信息技術在航天航空領域中的應用十分廣泛，各種專業信息軟件都發揮出了重要作用。其中，顯控系統是航空電子系統的核心子系統之一，提供了信息綜合顯示、武器控制等功能，合理的系統設計可以提高飛行員操控的便捷性。開發模擬顯控系統測試平臺對飛機顯控系統進行仿真測試，是確保顯控系統功能齊備、邏輯完整、運行可靠的關鍵。有必要對其開發設計進行研究，提高測試平臺的實用性和通用性。

1 現代飛機模擬顯控系統概述

在航空電子系統中，顯控系統屬于人機交互接口部分，飛行員可以利用顯控系統直觀的了解飛機屬性，掌握飛機飛行狀態，從而對其進行有效掌控。現代飛機顯控系統主要由顯示器、顯控處理器和控制器等部分組成。其中，顯控處理器負責將顯示設備與機載電子設備連接起來，實現信息互聯互通，接受飛機導航信息，并對其進行映射處理，向其他機載電子設備發出控制指令。

現代飛機模擬顯控系統是對飛機顯控系統的模擬仿真，在實驗室中為航空電子系統研究提供仿真演示界面，對系統的邏輯性和主要功能模塊進行分析監測，確保系統邏輯正確、功能完備。現代飛機模擬顯控系統作為一種新興的模擬仿真系統，技術綜合性較高，需要應用計算機、圖形處理、網絡技術等多領域知識技能，搭建實用性高、具有一定通用性的軟件測試平臺，滿足飛機顯控系統的開發需要[1]。

與顯控系統類似，模擬顯控系統是仿真試驗室的核心系統，負責連接其他虛擬設備，發揮人機交互接口的作用。模擬顯控系統由一臺專用計算機實現系統仿真，本身復雜度較高，因此開發難度較大。應采用分布式開發技術，將模擬顯控系統按照功能模塊進行劃分，對各功能模塊進行獨立開發，并在同一平臺下集成，完成開發任務，降低系統實現難度。該系統的主要功能包括數據接收、發送、數據處理、信息顯示、動態控制、指令響應等[2]。

2 軟件測試平臺設計方案

2.1 總體設計方案

基于現代飛機模擬顯控系統測試平臺的功能需求，合理設計系統總體結構，確保各功能模塊的有效實現。從系統運行流程來看，先由測試用例生成器自動生成測試用例，而后生成邦員并將其發布出去。測試對象邦員在接收到測試用例后，將其轉發給測試模塊，同時發布測試用例和測試結果。由測試用例分析邦員負責接收測試結果，并將其轉發給分析模塊，由分析模塊進行分析，并將其存儲到數據庫中。由回歸測試模塊從數據庫中讀取測試用例，并由回歸測試邦員發布測試用例，對其進行回歸測試。

為實現上述測試流程，本次設計采用測試軟件+測試用例數據庫+HLA的總體設計方案。平臺功能是生成、發送測試用例，分析測試結果，主要由測試軟件實現，測試用例數據庫用于存儲測試用例和測試結果。HLA是系統底層框架，負責將各功能模塊獨立成聯邦成員的形式，提高軟件功能重用性。本次系統設計的難點就是HLA標準協議的引入，這是將測試用例管理模塊抽象出來的關鍵。用戶可以通過定義不同數據結構，區分被測試對象。測試平臺實現后具有較強的可擴展性，加入新模擬設備時只需在對應FED文件中添加新的實體類即可。因此，采用上述設計方案可以滿足測試平臺的實用性、通用性要求。

2.2 平臺開發環境

由于飛機模擬顯控系統測試平臺加入了三維視景模塊，對計算機軟硬件條件有較高要求，在實際開發過程中，至少需要使用兩臺計算機，其中測試用例生成用計算機的最低配置要求如下：（1）CPU要使用與因特爾奔騰雙核1.8G相當或性能更高的處理器；（2）內存應在2GB以上；（3）硬盤應在320G以上；（4）需要兩塊100M以上的以太網卡。

三維視景顯示和測試對象運行用計算機的最低配置要求如下：（1）CPU要求使用因特爾酷睿2雙核2.2G或性能更高的處理器；（2）內存應在2GB以上；（3）硬盤應在120G以上；（4）需要使用一塊100M以上的以太網卡；（5）顯卡要使用與GeForce GTX 280相當或性能更高的顯卡。

在軟件環境搭建方面，應選用兼容性較好的操作系統，比如Windows XP系統或Win7系統。采用RTI1.3NG作為HLA運行支撐環境，并采用與之相對應的VC++6.0開發環境。測試用例數據庫采用SQL Server 2005數據庫，三維視景模塊采用Vega Prime2.2開發程序。

2.3 底層框架設計

HLA仿真系統是整個系統的底層框架，以聯邦作為根節點，由多個聯邦成員交互構成。聯邦成員代表虛擬或半虛擬仿真實體，多個聯邦成員共同組成聯邦，同時也可以作為一個聯邦成員加入到更大的聯邦中。HLA應用實例的運行流程較為簡單，包括創建聯邦、加入聯邦、設置時間管理策略、對象類的發布或訂閱、注冊對象實例、進行仿真循環、退出聯邦、銷毀聯邦。HLA是目前最優秀的分布式仿真協議之一，應用HLA協議作為底層框架，可以滿足測試平臺通用性要求。為進一步降低開發難度，在底層框架設計中重要采用以下幾點策略：（1）對HLA協議的API函數及回調函數進行封裝，預留對外接口函數，方便后續開發；（2）提供一個HLA分布式底層框架，作為分布式系統開發的基礎；（3）為通用功能模塊設計繼承體系，方便多態選擇。

2.4 主要功能模塊設計

現代飛機模擬顯控系統測試平臺主要包含以下幾個功能模塊：（1）測試用例生成模塊，支持自動或手動用例生成，用戶可以在操作界面上進行選擇，若選擇手動生成，需要手動控制將測試用例發送給用例生成邦員，若選擇自動生成，自由自動編輯器進行轉發和生成；（2）測試對象模塊，負責測試用例轉發，實現被測對象與測試平臺的多層通信。由于系統本身復雜性較高，不應該再增加除HLA以外的協議，直接將測試對象模塊作為通信接口，以管道通信方式進行用例轉發；（3）測試用例分析模塊，其本質也是一個聯邦成員，具有調閱測試結果的功能，并將其記錄在數據庫中，用于回歸測試使用。該過程主要采用ADO技術實現數據庫訪問操作，可以節省更多資源，保證訪問速度；（4）回歸測試模塊，讀取數據庫中的測試用例并發布。

3 結語

綜上所述，本次飛機模擬顯控系統測試平臺設計采用測試軟件+測試用例數據庫+HLA的設計方案，可以滿足測試系統功能需求，保證測試平臺的實用性及通用性。本次設計采用基于需求分析的設計方法，在軟硬件環境搭建上可以滿足系統的運行需求，系統邏輯清晰、功能完備，可以滿足實際應用需求。

參考文獻

[1] 劉洋，陳雪峰，韓泉泉.飛機飛行控制系統通用測試平臺設計和實現[J].電子設計工程，2016，24（24）：5-8.

[2] 楊衛風.現代飛機模擬顯控系統軟件開發[D].南昌航空大學，2011.