機(jī)載設(shè)備綜合測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

白金帆

摘 要：針對(duì)機(jī)載設(shè)備廠同一機(jī)載設(shè)備不同型號(hào)間測(cè)試的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)了一種可用于多種不同型號(hào)機(jī)載設(shè)備測(cè)試的綜合測(cè)試系統(tǒng)。簡(jiǎn)單介紹了該測(cè)試系統(tǒng)的功能和工作原理，敘述了系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)的組成，詳細(xì)給出了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方案。該測(cè)試系統(tǒng)可高效、快速實(shí)現(xiàn)對(duì)航空電子設(shè)備的檢測(cè)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)載設(shè)備 測(cè)試 信號(hào)仿真 線路轉(zhuǎn)接

中圖分類號(hào)：TJ765.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（c）-0046-02

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

1 總體介紹

綜合測(cè)試系統(tǒng)用于機(jī)載設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)機(jī)載設(shè)備的測(cè)試，具體功能需求包括如下幾方面。

（1）支持不同型號(hào)產(chǎn)品驗(yàn)證程序的自動(dòng)切換運(yùn)行；（2）支持產(chǎn)品的集成；（3）支持產(chǎn)品的驗(yàn)收；（4）提供激勵(lì)數(shù)據(jù)、支持產(chǎn)品測(cè)試；（5）提供良好的人機(jī)交互接口，實(shí)現(xiàn)有效的測(cè)試操作和設(shè)備維護(hù)監(jiān)控。

將以上需求將測(cè)試場(chǎng)景劃分，可分為單設(shè)備接口測(cè)試和多設(shè)備接口測(cè)試。

單設(shè)備接口測(cè)試需求為如下幾點(diǎn)。

（1）電氣接口測(cè)試：確認(rèn)設(shè)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(jìn)制數(shù)據(jù)的收發(fā)。（2）接口協(xié)議測(cè)試：對(duì)于總線接口，對(duì)被測(cè)設(shè)備的總線收發(fā)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逐一測(cè)試，確保設(shè)備實(shí)現(xiàn)的接口協(xié)議正確。（3）能夠?qū)Χ喾N被測(cè)設(shè)備提供完整的激勵(lì)及采集顯示功能。

多設(shè)備接口測(cè)試需求為如下幾方面。

（1）被測(cè)設(shè)備之間交聯(lián)組成測(cè)試環(huán)境；（2）提供構(gòu)成交聯(lián)環(huán)境中缺少設(shè)備的接口數(shù)據(jù)；（3）提供手動(dòng)、自動(dòng)測(cè)試程序。

基于以上需求，機(jī)載設(shè)備綜合測(cè)試系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，通過選配相應(yīng)接口卡模擬被測(cè)設(shè)備的接口信號(hào)。系統(tǒng)的總控單元通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電單元、信號(hào)仿真單元及線路轉(zhuǎn)接箱的自動(dòng)控制。信號(hào)傳輸線路為由信號(hào)仿真單元通過線路轉(zhuǎn)接箱實(shí)現(xiàn)型號(hào)匹配，再通過斷線測(cè)量箱實(shí)現(xiàn)接口匹配，最近連接至被測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設(shè)備交聯(lián)圖如圖1所示。

2 分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總控單元

總控系統(tǒng)作為測(cè)試系統(tǒng)的總體控制端，統(tǒng)一控制和監(jiān)控整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)所有的激勵(lì)源與測(cè)試資源。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，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(yīng)的硬件資源進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，測(cè)試過程中，總控系統(tǒng)可以隨時(shí)監(jiān)控各系統(tǒng)運(yùn)行情況和測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試完成后，總控系統(tǒng)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析及回放[2]。

2.2 信號(hào)仿真單元

信號(hào)仿真單元用于仿真用戶所需的信號(hào)類型，包括總線類信號(hào)、模擬量信號(hào)、離散量信號(hào)等。該單元由PXI工控機(jī)箱及各信號(hào)相應(yīng)板卡實(shí)現(xiàn)[3]。

PXI仿真機(jī)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(nèi)部10 MHz參考時(shí)鐘的抖動(dòng)<5 ps；各段總線之間的軟件可編程觸發(fā)路由；0°C～55°C擴(kuò)展操作溫度。

2.3 線路轉(zhuǎn)接箱

該系統(tǒng)適用于不同型號(hào)被測(cè)設(shè)備的測(cè)試，各型號(hào)被測(cè)設(shè)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(zhuǎn)接矩陣進(jìn)行切換。

線路轉(zhuǎn)接通過構(gòu)建一個(gè)NxN的線路轉(zhuǎn)接矩陣實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)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(hào)為例，系統(tǒng)編寫型號(hào)A、型號(hào)B、型號(hào)C3套聯(lián)線配置，實(shí)現(xiàn)3種型號(hào)的測(cè)試硬件共用，圖2是線路原理圖。

2.4 斷線測(cè)量箱

斷線測(cè)量箱有兩種作用：信號(hào)轉(zhuǎn)接、信號(hào)監(jiān)視。信號(hào)轉(zhuǎn)接完成被測(cè)設(shè)備電纜接口類型與測(cè)控平臺(tái)目標(biāo)機(jī)接口板卡接口類型匹配工作。信號(hào)監(jiān)視提供測(cè)控平臺(tái)與操縱與控制臺(tái)之間的所有信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視能力，實(shí)現(xiàn)方式為前面板提供的信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，支持高精度儀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視或標(biāo)定。

2.5 供電單元

供電單元為待測(cè)設(shè)備提供電源，并提供紋波、尖峰及瞬時(shí)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(shí)現(xiàn)。該電源自身可完成紋波、瞬時(shí)掉電模擬及真實(shí)電壓波形仿真。

3 結(jié)語

該文研究了機(jī)載設(shè)備不同型號(hào)的測(cè)試需求，提出了針對(duì)同一機(jī)載系統(tǒng)不同型號(hào)設(shè)備的綜合測(cè)試系統(tǒng)方案，減輕了機(jī)載設(shè)備廠家的測(cè)試設(shè)備研發(fā)成本和測(cè)試人員的人力成本，提高了設(shè)備使用率和測(cè)試效率。滿足了現(xiàn)代高技術(shù)航空裝備配套測(cè)試設(shè)備好用、管用、實(shí)用的要求。分布式通用架構(gòu)設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展和維護(hù)，并且可推廣到其他測(cè)試設(shè)備研制。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫寶江，秦紅磊，李潔，等.機(jī)載設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)通用開發(fā)平臺(tái)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（3）：327-331.

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

[3] 楊代文，彭衛(wèi)東，魏麟.機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)通信測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技技術(shù)與工程，2012（33）：9118-9121.