面向飛機航電系統綜合的交聯系統仿真平臺設計

王靜怡

摘? 要：針對現代航電系統越來越復雜的靜態、動態仿真測試要求，集成測試難度越來越大，需要基于航電集成驗證平臺，構建一個仿真平臺完成航電系統的真件與交聯系統仿真模塊的集成驗證功能。該文從航電系統與交聯系統的半物理仿真測試本身需求特點出發，介紹了一種典型的面向飛機航電系統綜合的交聯系統仿真平臺的架構。

關鍵詞：航電系統? 仿真平臺? 試驗網絡? 仿真模塊

中圖分類號：V243? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）04（c）-0012-02

Absrtact： Aiming at the more and more complex static and dynamic simulation test requirements of modern avionics system， integration test is becoming more and more difficult. It is necessary to build a simulation platform based on the integrated verification platform of avionics to complete the integrated verification function of the real part of avionics system and the simulation module of the interconnected system. Based on the requirement characteristics of semi-physical simulation test for avionics system and interconnected system， this paper introduces a typical architecture of simulation platform for integrated avionics system of aircraft.

Key Words： Avionics system; Simulation platform; Test network; Simulation module

航空電子系統是飛機重要的組成部分，在幾十年的發展中，系統結構不斷演變，經歷了一個從分立式、聯合式、綜合化到高度綜合化的發展過程[1-3]。現代飛機航電系統已經進人高度模塊化、綜合化的時代[4]。由于航電系統日益小型化， 而更高程度的綜合帶來的效益很具誘惑力。因此，現代飛機航電系統采用了模塊化綜合航空電子技術， 有源矩陣液晶顯示器， 集導航、飛行控制和推力管理于一體的飛行管理系統、飛機信息綜合管理系統等諸多新技術[5]。隨著電子技術的不斷進步，航電系統已經成為飛機上最為關鍵的組成部分，對提高飛機的性能和安全性、降低系統全生命周期成本起到至關重要的作用。由于組成綜合航電系統的設備眾多，信號交聯復雜，需要先進的測試流程和測試手段對其進行分步的集成和驗證，以滿足飛機適航認證的要求。為滿足多個復雜航電系統的動態仿真測試要求，解決各個系統試驗平臺數據兼容性問題，同時為了進一步提高測試效率和測試規范，航電集成測試需有一套面向飛機航電系統綜合的交聯系統仿真。

1? 試驗環境介紹

面向飛機航電系統綜合的交聯系統仿真平臺設計需要依托“系統集成試驗驗證平臺”，借助靜態模型、動態模型和測試腳本等仿真測試手段，實現航電系統的激勵-響應式測試、動態仿真測試和自動化腳本測試。

航電系統集成驗證平臺是集實時仿真測試技術、綜合配電配線、自動化測試技術于一體的一個集成驗證平臺，是承擔綜合航電系統集成驗證、航電系統與非航電系統集成驗證以及飛機級航電系統集成驗證的重要試驗設施。

1.1 整體布局

在整個航電仿真測試試驗系統中，整體布局中試驗網絡是核心關鍵技術。試驗網絡連接全部系統設備，負責整體系統的數據通訊，作為一個不可或缺的單元，支撐整個仿真測試試驗的進行。航電試驗網絡結構拓撲圖，如下圖1所示。

1.2 應用場景

面向飛機航電系統綜合的交聯系統仿真平臺，可用于綜合航電系統的顯示、通訊、導航、監視、機載維護、信息客艙等機載系統真件與非航電系統的燃油、環控、起落架、液壓、防火、APU、剎車、艙門等系統的仿真模塊的交聯。仿真模型、通信程序，通過試驗網絡發送ICD數據到IO板卡服務，IO板卡服務將數據通過物理板卡發送到總線中，通過仿真模板、試驗網絡以及試驗臺IO資源等實現航電與非航電半物理仿真互聯。

2? 仿真系統及接口模型設計

2.1 仿真系統組成

飛機系統仿真平臺由仿真管理系統、ICD 數據監控和設定系統、自動腳本測試系統組成，通過試驗網絡與各類總線資源、仿真模型資源等進行交互，實現航電系統的半實物仿真交聯試驗。飛機系統仿真平臺架構見圖2所示。

2.2 仿真管理系統

仿真管理系統采用三層架構，系統架構見圖3所示。上層界面程序供用戶操作，中間層通過CORBA調用完成用戶操作，底層為運行在下位機的仿真模型，通過DDS 將模型運行狀態以及參數信息發送給界面進行顯示。

2.3 各系統接口仿真模型開發和集成

接口模型通用部分為適配器，適配器是介于DDS、COBAR中間件網絡和仿真模型之間的一層，實現模型數據收發、模型狀態控制等具體功能。

適配器為兩部分：第一部分是使用DDS、COBRA中間件提供的API函數，實現數據收發、與監控軟件交互等具體功能;第二部分是根據不同模型的要求，使用封裝好的API函數，和模型按照建模規范提供的函數，實現模型解算、模型控制、模型間數據交換等功能。

2.4 ICD數據監控和設定系統

ICD數據監控和設定系統是綜合電子系統開發環境的重要組成部分，用以完成對綜合電子系統之間的控制、狀態和總線等類型的接口交聯信號（ICD數據）的實時采集、監控和激勵任務。ICD數據監控和設定系統主要應用于航電系統仿真測試實驗、總線仿真測試實驗和其他電子系統的仿真測試實驗中。

2.5 自動腳本測試系統

隨著電子系統復雜度提高，測試用例數量龐大，接口數量繁多且設計變更頻繁。傳統的自動化測試程序一般都是采用線性腳本的方式直接面向接口編寫。這種模式需要測試實現人員具備較強的編程能力，而且測試程序難以復用，維護性差。

開發一種自動化測試工具，可以有效解決綜合電子自動化測試所面臨的問題，同時提供一種可擴展的平臺框架。結合實際的測試流程，針對各種測試場景定義相應的測試用例，實現對各個測試流程的自動執行，無需人為過多的參與，避免人為的錯誤，以實現自動化測試功能。

3? 結語

該文從航電系統綜合的試驗需求出發，對仿真環境的搭建以及交聯系統的接口模型開發進行了相應的研究。具體包括框架結構設計，仿真系統管理系統架構，仿真接口模型功能，ICD數據監控和設定系統，自動腳本測試系統。該文從框架設計入手，完成了一個大致方案設計，為更加詳細的技術研究提供思路和方案。

參考文獻

[1] 何志強.綜合化航空電子系統發展歷程及重要支撐技[J].電訊技術，2004，44（4）：1-5.

[2] 霍曼，鄧中衛.國外軍用飛機航空電子系統發展趨勢[J].航空電子技術，2004，35（4）：5-10.

[3] 敬忠良，姚曉東，鄒俊忠.從JAST計劃看我國航空電子綜合系統的研究與發展[J].航空電子技術，2000（3）：26-34.

[4] 易建平，韓慶.飛機綜合模塊化航電系統總體設計研究[J].科學技術與工程，2010，10（19）：119-124.

[5] 吳建民，吳銘望，李國經.大型客機航空電子系統研發關鍵技術分析及建議[J].航空制造技術，2008（16）：46-49.