基于GPTS測(cè)試系統(tǒng)的某型航姿系統(tǒng)測(cè)試程序設(shè)計(jì)*

袁 濤 王元鑫 高峰娟 嵇紹康

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū) 青島 266041）

1 引言

作為飛機(jī)上重要的飛行參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，航向姿態(tài)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱航姿系統(tǒng)）可以在飛機(jī)高速飛行時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量并指示出飛機(jī)的俯仰角、傾斜角、航向角等參數(shù)，與其他設(shè)備配套還可以指示無(wú)線電相對(duì)方位角、航道偏差著陸航向偏差、下滑偏差及其警告信號(hào)等參數(shù)，因此，為保證系統(tǒng)的可靠工作，提高部隊(duì)維修保障的效率，提高武器裝備的作戰(zhàn)能力，研制該系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)有著重要意義［1～3］。

2 測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

測(cè)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由四個(gè)主要部分構(gòu)成：系統(tǒng)控制器、測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)箱、適配器和被測(cè)試單元UUT（Unit Under Test），如圖1、2所示［4～6］。

圖1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 測(cè)試系統(tǒng)的硬件連接示意圖

系統(tǒng)控制器主要是計(jì)算機(jī)，用于對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行功能上的邏輯控制。

主機(jī)箱包含電源、模塊化儀器（例如測(cè)試類(lèi)儀器、源類(lèi)儀器、開(kāi)關(guān)模塊等）、ICA端口連接器、各種內(nèi)部總線和連線等。其中，模塊化儀器包含數(shù)字萬(wàn)用表、示波器等測(cè)試類(lèi)儀器、函數(shù)產(chǎn)生器等源類(lèi)儀器和開(kāi)關(guān)模塊，主機(jī)箱內(nèi)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(tǒng)。

適配器的功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的匹配和轉(zhuǎn)接，必須根據(jù)各個(gè)被測(cè)試對(duì)象的實(shí)際情況自行研制，其內(nèi)部包括適合被測(cè)對(duì)象特殊要求的適配器內(nèi)部電路（例如品質(zhì)轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓保護(hù)、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(guò)推合的方法將主機(jī)箱和適配器結(jié)合完成電氣連接。

UUT插頭與被測(cè)單元相連，用于提供與被測(cè)單元之間的接口。

3 測(cè)試系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

3.1 GPTS測(cè)試系統(tǒng)概述

GPTS3.0測(cè)試系統(tǒng)是一套通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)，其以標(biāo)準(zhǔn)ATLAS716編譯器和IVICOM技術(shù)為核心構(gòu)建而成。

GPTS3.0測(cè)試系統(tǒng)為編寫(xiě)、運(yùn)行和調(diào)試ATLAS各模塊測(cè)試程序提供工程集成環(huán)境，用戶在工作區(qū)內(nèi)創(chuàng)建腳本文件編輯ATLASTPS所需要的各部分內(nèi)容，包括ATLAS主程序、各ATLAS模塊程序、系統(tǒng)連線表配置、適配器連線表和虛擬資源分配文件，其簡(jiǎn)潔高效的集成環(huán)境大大提高了開(kāi)發(fā)效率［11］。

3.2 GPTS測(cè)試系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

GPTS測(cè)試系統(tǒng)是軟硬件結(jié)合的集成系統(tǒng)，GPTS的軟件部分是以ATLAS716編譯器和IVI驅(qū)動(dòng)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)測(cè)試技術(shù)平臺(tái)；它具備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)各功能集成、測(cè)試程序開(kāi)發(fā)、調(diào)試及運(yùn)行等多樣化功能，開(kāi)發(fā)環(huán)境集成高效。

其軟件系統(tǒng)包括ATLAS測(cè)試軟件、類(lèi)儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng)、類(lèi)儀器ACM驅(qū)動(dòng)、IVI儀器驅(qū)動(dòng)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(cè)試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

4 測(cè)試程序開(kāi)發(fā)

由于航向姿態(tài)系統(tǒng)組成部件較多，本文主要以航位指示器為例對(duì)該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)對(duì)主要功能進(jìn)行分析。

4.1 航位指示器基本原理

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

圖4 航位指示器中的兩個(gè)變壓器式同步接收器

對(duì)于航向信息，是指示同步器B4接收航向同步器送來(lái)的航向信號(hào)，經(jīng)過(guò)第一陀螺航向伺服系統(tǒng)，帶動(dòng)B4、B5轉(zhuǎn)子和航向刻度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而指示出飛機(jī)航向角。

4.2 航位指示器測(cè)試方案

4.2.1 故障檢測(cè)

使用程控電阻表測(cè)試磁航向同步器轉(zhuǎn)子繞組、靜子繞組、伺服電機(jī)控制繞組等插釘間的阻值，并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.2.2 磁航向系統(tǒng)精度測(cè)試

利用自整角機(jī)同步信號(hào)發(fā)送模擬器以30°為間隔產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)400Hz角度信號(hào)，輸入到航位指示器旋轉(zhuǎn)變壓器靜子線圈。要求彈出對(duì)話框，提示輸入標(biāo)準(zhǔn)方位（正行程0°、30°、60°、90°、120°……360°），并觀察航向刻度盤(pán)的指示，若刻度盤(pán)不能準(zhǔn)確指示相應(yīng)的方位，采用微加角度信號(hào)的方法，將刻度盤(pán)的整刻度對(duì)準(zhǔn)指標(biāo)（調(diào)整對(duì)話框誤差選項(xiàng)按鈕），同時(shí)將所加的微角度相應(yīng)地存入變量，分別判斷變量中的絕對(duì)值是否大于1°，如果有某一個(gè)角度的誤差絕對(duì)值大于1°，彈出對(duì)話框提示“誤差超值”，保存結(jié)果。同樣的方法對(duì)反行程進(jìn)行精度測(cè)試，判斷的閾值為2.5°。

圖5 航位指示器測(cè)試程序流程圖

4.2.3 磁航向刻度盤(pán)協(xié)調(diào)速度測(cè)試

利用自整角機(jī)同步信號(hào)發(fā)送模擬器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的400Hz 0°信號(hào)，輸入到航位指示器旋轉(zhuǎn)變壓器靜子線圈，延時(shí)10s后，測(cè)量航向系統(tǒng)協(xié)調(diào)后的零位電壓，存入變量中，作為系統(tǒng)協(xié)調(diào)標(biāo)志。重新利用旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)產(chǎn)生模擬器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的400Hz 170°信號(hào)，輸入到航位指示器旋轉(zhuǎn)變壓器靜子線圈中，此時(shí)航向刻度盤(pán)開(kāi)始向170°位置協(xié)調(diào)，測(cè)量航向系統(tǒng)協(xié)調(diào)過(guò)程中的工作電壓，存入變量中，與剛才的變量作比較，當(dāng)該電壓下降到±200mV時(shí)，記下協(xié)調(diào)過(guò)程的時(shí)間，存入變量，計(jì)算數(shù)值，判斷正行程的協(xié)調(diào)速度是否大于15°/s，保存結(jié)果；其他測(cè)試章節(jié)略。

4.3 測(cè)試程序

4.3.1 編輯驅(qū)動(dòng)配置文件

系統(tǒng)初次安裝完成后，系統(tǒng)中沒(méi)有任何儀器（驅(qū)動(dòng)），我們應(yīng)該把所用到的儀器（驅(qū)動(dòng)）安裝到系統(tǒng)上，安裝好儀器（驅(qū)動(dòng)）后，才可以對(duì)儀器進(jìn)行重新的配置：如增加儀器、刪除儀器、查看儀器設(shè)置屬性等工作。

4.3.2 建立系統(tǒng)配置文件

系統(tǒng)配置文件用于對(duì)增加／刪除儀器、系統(tǒng)內(nèi)開(kāi)關(guān)模塊；儀器與被測(cè)試模塊的連接關(guān)系進(jìn)行定義。

4.3.3 測(cè)試程序文件管理

一個(gè)功能健全的自動(dòng)測(cè)試任務(wù)要想執(zhí)行必須由一套完整的測(cè)試程序工程來(lái)配套滿足要求。在GPTS3.0環(huán)境下，一套齊全的測(cè)試程序工程必須由以下幾個(gè)部分組成。

1）工程環(huán)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(cè)試系統(tǒng)建立適配器內(nèi)部的連接關(guān)系，包括對(duì)ITA（/ICA）釘與UUT釘之間的連接關(guān)系的描述，以及對(duì)ITA釘與ITA釘之間連接關(guān)系的描述。

4.3.5 測(cè)試程序編寫(xiě)

利用ATLAS測(cè)試語(yǔ)言編寫(xiě)測(cè)試程序。ATLAS語(yǔ)言作為測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)的高級(jí)語(yǔ)言［12］，其開(kāi)發(fā)方式考量被測(cè)對(duì)象的測(cè)試功能需求和測(cè)試資源包括源信號(hào)和過(guò)程對(duì)象的測(cè)試/激勵(lì)能力而設(shè)計(jì)，并根據(jù)測(cè)試目標(biāo)的需求映射成對(duì)信號(hào)激勵(lì)/測(cè)量的需求，故語(yǔ)言源程序中不含具體的硬件設(shè)備信息，具有設(shè)備無(wú)關(guān)性，同時(shí)可根據(jù)不同測(cè)試領(lǐng)域的需求建立相應(yīng)的測(cè)試領(lǐng)域框架，適用面廣，擴(kuò)充性強(qiáng)，還可利用非ATLAS模塊（目標(biāo)碼形式）實(shí)現(xiàn)ATLAS語(yǔ)言與其它語(yǔ)言編寫(xiě)的測(cè)試程序的兼容性。

此段程序?yàn)檫B接適配器模塊，目的是檢查適配器安裝是否通過(guò)，方法是通過(guò)測(cè)量某兩插釘之間的電阻值，看其是否在某范圍之內(nèi)，如果在則檢查通過(guò)，如果不在則檢查未通過(guò)，需要重新安裝。其中，REQUIRE是ATLAS語(yǔ)言的關(guān)鍵字，意思是“在測(cè)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(cè)試電阻，即SENSOR（RES）。此外，該虛擬資源還必須滿足參數(shù)條件，即電阻范圍能夠達(dá)到1HM～200OHM，RES RANGE 1 OHM TO 200 OHM BY 1 OHM，通過(guò)兩個(gè)端口HI、LO輸出。

即：

REQUIRE是ATLAS語(yǔ)言的動(dòng)詞，意思是“在測(cè)試中需要這樣的儀器”

RES_METER是虛擬資源的名稱

IMPEDANCE是這個(gè)虛擬資源要測(cè)量的類(lèi)型，也可以為其他信號(hào)類(lèi)型（例如DC SIGNAL、AC SIG?NAL）

SENSOR是虛擬資源的類(lèi)型

CONTROL、CAPABILITY語(yǔ)句是約束條件，描述了對(duì)此虛擬資源的要求（即測(cè)試需求）。約束條件分為三類(lèi)。

CONTROL：定義對(duì)該虛擬資源可變參數(shù)的要求。即CONTROL類(lèi)的信號(hào)參數(shù)應(yīng)是可程控的。

CAPIBILITY：定義對(duì)該虛擬資源不可變參數(shù)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(yīng)該具有將指定的信號(hào)參數(shù)限定在某一范圍內(nèi)的能力。

CNX HI LO語(yǔ)句指定測(cè)試資源的連接點(diǎn)的引腳描述符。

“RES_METER”是我們?yōu)樘摂M儀器所取的名稱，可以任意改變，應(yīng)該能夠體現(xiàn)該儀器的特點(diǎn)，比方取名為“RES_METER1”、“ RES MEASURE”等。

使用虛擬資源“RES_METER”，進(jìn)行測(cè)量，即MEASURE語(yǔ)句。

5 結(jié)語(yǔ)

基于GPTS3.0通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，運(yùn)用ATLAS語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的某型航姿綜合測(cè)試系統(tǒng)，在詳細(xì)分析被測(cè)設(shè)備工作原理和充分利用系統(tǒng)硬、軟件平臺(tái)資源的基礎(chǔ)上，所設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的各測(cè)試單元測(cè)試程序，具有較強(qiáng)的測(cè)試環(huán)境適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航位指示器的自動(dòng)測(cè)試，并針對(duì)在程序設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題提出了解決方法。對(duì)提高飛機(jī)儀電設(shè)備的定檢、性能測(cè)試水平、檢測(cè)維修水平、工作效率和作戰(zhàn)及訓(xùn)練的出勤率有著重要意義。