基于GPTS測試系統的某型航姿系統測試程序設計*

袁 濤 王元鑫 高峰娟 嵇紹康

（海軍航空大學青島校區 青島 266041）

1 引言

作為飛機上重要的飛行參數測量系統，航向姿態系統（簡稱航姿系統）可以在飛機高速飛行時準確地測量并指示出飛機的俯仰角、傾斜角、航向角等參數，與其他設備配套還可以指示無線電相對方位角、航道偏差著陸航向偏差、下滑偏差及其警告信號等參數，因此，為保證系統的可靠工作，提高部隊維修保障的效率，提高武器裝備的作戰能力，研制該系統的自動檢測平臺有著重要意義［1～3］。

2 測試系統的硬件結構

測試系統硬件結構主要由四個主要部分構成：系統控制器、測試系統主機箱、適配器和被測試單元UUT（Unit Under Test），如圖1、2所示［4～6］。

圖1 自動測試系統硬件結構示意圖

圖2 測試系統的硬件連接示意圖

系統控制器主要是計算機，用于對測試系統進行功能上的邏輯控制。

主機箱包含電源、模塊化儀器（例如測試類儀器、源類儀器、開關模塊等）、ICA端口連接器、各種內部總線和連線等。其中，模塊化儀器包含數字萬用表、示波器等測試類儀器、函數產生器等源類儀器和開關模塊，主機箱內所有模塊化儀器的輸入、輸出端口直接與ICA相連，此外還有總線背板和冷卻系統。

適配器的功能是實現信號的匹配和轉接，必須根據各個被測試對象的實際情況自行研制，其內部包括適合被測對象特殊要求的適配器內部電路（例如品質轉換、穩壓保護、阻抗匹配等）、ITA端口連接器和UUT插頭等。其中ITA端口和ICA端口配套匹配，通過推合的方法將主機箱和適配器結合完成電氣連接。

UUT插頭與被測單元相連，用于提供與被測單元之間的接口。

3 測試系統的軟件結構

3.1 GPTS測試系統概述

GPTS3.0測試系統是一套通用自動測試系統軟件平臺，其以標準ATLAS716編譯器和IVICOM技術為核心構建而成。

GPTS3.0測試系統為編寫、運行和調試ATLAS各模塊測試程序提供工程集成環境，用戶在工作區內創建腳本文件編輯ATLASTPS所需要的各部分內容，包括ATLAS主程序、各ATLAS模塊程序、系統連線表配置、適配器連線表和虛擬資源分配文件，其簡潔高效的集成環境大大提高了開發效率［11］。

3.2 GPTS測試系統的軟件結構

GPTS測試系統是軟硬件結合的集成系統，GPTS的軟件部分是以ATLAS716編譯器和IVI驅動技術為核心的通用自動測試技術平臺；它具備自動測試系統各功能集成、測試程序開發、調試及運行等多樣化功能，開發環境集成高效。

其軟件系統包括ATLAS測試軟件、類儀器虛擬資源驅動、類儀器ACM驅動、IVI儀器驅動器、VISA軟件I/O層等不同層次，在軟件層之下是硬件層即物理儀器［9～10］，如圖3所示。

圖3 GPTS測試系統的軟件架構

4 測試程序開發

由于航向姿態系統組成部件較多，本文主要以航位指示器為例對該系統的程序設計對主要功能進行分析。

4.1 航位指示器基本原理

航位指示器中有兩個變壓器式同步接收器（圖中B1、B4），它們與伺服電機及放大器分別組成陀螺航向伺服系統和電臺方位角伺服系統，如圖4所示。

圖4 航位指示器中的兩個變壓器式同步接收器

對于航向信息，是指示同步器B4接收航向同步器送來的航向信號，經過第一陀螺航向伺服系統，帶動B4、B5轉子和航向刻度盤轉動，從而指示出飛機航向角。

4.2 航位指示器測試方案

4.2.1 故障檢測

使用程控電阻表測試磁航向同步器轉子繞組、靜子繞組、伺服電機控制繞組等插釘間的阻值，并將其存入數據庫。

4.2.2 磁航向系統精度測試

利用自整角機同步信號發送模擬器以30°為間隔產生標準400Hz角度信號，輸入到航位指示器旋轉變壓器靜子線圈。要求彈出對話框，提示輸入標準方位（正行程0°、30°、60°、90°、120°……360°），并觀察航向刻度盤的指示，若刻度盤不能準確指示相應的方位，采用微加角度信號的方法，將刻度盤的整刻度對準指標（調整對話框誤差選項按鈕），同時將所加的微角度相應地存入變量，分別判斷變量中的絕對值是否大于1°，如果有某一個角度的誤差絕對值大于1°，彈出對話框提示“誤差超值”，保存結果。同樣的方法對反行程進行精度測試，判斷的閾值為2.5°。

圖5 航位指示器測試程序流程圖

4.2.3 磁航向刻度盤協調速度測試

利用自整角機同步信號發送模擬器產生標準的400Hz 0°信號，輸入到航位指示器旋轉變壓器靜子線圈，延時10s后，測量航向系統協調后的零位電壓，存入變量中，作為系統協調標志。重新利用旋轉變壓器信號產生模擬器產生標準的400Hz 170°信號，輸入到航位指示器旋轉變壓器靜子線圈中，此時航向刻度盤開始向170°位置協調，測量航向系統協調過程中的工作電壓，存入變量中，與剛才的變量作比較，當該電壓下降到±200mV時，記下協調過程的時間，存入變量，計算數值，判斷正行程的協調速度是否大于15°/s，保存結果；其他測試章節略。

4.3 測試程序

4.3.1 編輯驅動配置文件

系統初次安裝完成后，系統中沒有任何儀器（驅動），我們應該把所用到的儀器（驅動）安裝到系統上，安裝好儀器（驅動）后，才可以對儀器進行重新的配置：如增加儀器、刪除儀器、查看儀器設置屬性等工作。

4.3.2 建立系統配置文件

系統配置文件用于對增加／刪除儀器、系統內開關模塊；儀器與被測試模塊的連接關系進行定義。

4.3.3 測試程序文件管理

一個功能健全的自動測試任務要想執行必須由一套完整的測試程序工程來配套滿足要求。在GPTS3.0環境下，一套齊全的測試程序工程必須由以下幾個部分組成。

1）工程環境文件（.gwk）；

2）ATLAS程序工程文件（.gpj）

3）ATLAS程序文件（.ags）；

4）適配器連線表文件（.twb）；

5）虛擬資源分配文件（.vri）。

4.3.4 編輯適配器連線表

適配器連線表用于為測試系統建立適配器內部的連接關系，包括對ITA（/ICA）釘與UUT釘之間的連接關系的描述，以及對ITA釘與ITA釘之間連接關系的描述。

4.3.5 測試程序編寫

利用ATLAS測試語言編寫測試程序。ATLAS語言作為測試領域內的高級語言［12］，其開發方式考量被測對象的測試功能需求和測試資源包括源信號和過程對象的測試/激勵能力而設計，并根據測試目標的需求映射成對信號激勵/測量的需求，故語言源程序中不含具體的硬件設備信息，具有設備無關性，同時可根據不同測試領域的需求建立相應的測試領域框架，適用面廣，擴充性強，還可利用非ATLAS模塊（目標碼形式）實現ATLAS語言與其它語言編寫的測試程序的兼容性。

此段程序為連接適配器模塊，目的是檢查適配器安裝是否通過，方法是通過測量某兩插釘之間的電阻值，看其是否在某范圍之內，如果在則檢查通過，如果不在則檢查未通過，需要重新安裝。其中，REQUIRE是ATLAS語言的關鍵字，意思是“在測試中需要這樣一種儀器”，儀器（虛擬資源）名是“RES_METER”，其作用是測試電阻，即SENSOR（RES）。此外，該虛擬資源還必須滿足參數條件，即電阻范圍能夠達到1HM～200OHM，RES RANGE 1 OHM TO 200 OHM BY 1 OHM，通過兩個端口HI、LO輸出。

即：

REQUIRE是ATLAS語言的動詞，意思是“在測試中需要這樣的儀器”

RES_METER是虛擬資源的名稱

IMPEDANCE是這個虛擬資源要測量的類型，也可以為其他信號類型（例如DC SIGNAL、AC SIG?NAL）

SENSOR是虛擬資源的類型

CONTROL、CAPABILITY語句是約束條件，描述了對此虛擬資源的要求（即測試需求）。約束條件分為三類。

CONTROL：定義對該虛擬資源可變參數的要求。即CONTROL類的信號參數應是可程控的。

CAPIBILITY：定義對該虛擬資源不可變參數的要求。也是指定虛擬資源必須滿足的功能、性能要求。

LIMIT：指該虛擬資源應該具有將指定的信號參數限定在某一范圍內的能力。

CNX HI LO語句指定測試資源的連接點的引腳描述符。

“RES_METER”是我們為虛擬儀器所取的名稱，可以任意改變，應該能夠體現該儀器的特點，比方取名為“RES_METER1”、“ RES MEASURE”等。

使用虛擬資源“RES_METER”，進行測量，即MEASURE語句。

5 結語

基于GPTS3.0通用自動測試平臺，運用ATLAS語言開發的某型航姿綜合測試系統，在詳細分析被測設備工作原理和充分利用系統硬、軟件平臺資源的基礎上，所設計和實現的各測試單元測試程序，具有較強的測試環境適應性，實現了對航位指示器的自動測試，并針對在程序設計中遇到的問題提出了解決方法。對提高飛機儀電設備的定檢、性能測試水平、檢測維修水平、工作效率和作戰及訓練的出勤率有著重要意義。