用于航電集成測試的仿真規(guī)范研究

摘 要:航空電子已經(jīng)發(fā)展到高度集成階段，要對高度集成的航空電子設(shè)備進行驗證和測試，同時符合航空領(lǐng)域的V字設(shè)計流程規(guī)范，必須使用大量的仿真模型。而不同廠商的模型要集成于同一平臺，必然要遵循統(tǒng)一的仿真規(guī)范，本文對基于航電集成測試的仿真規(guī)范進行了研究。探討了用于航電集成的仿真模型類型，通用模型的輸入、輸出接口，著重研究了仿真模型的各種仿真狀態(tài)。各個廠商依據(jù)此規(guī)范建立的仿真模型可集成在航電仿真平臺，用于航電設(shè)備的集成測試。

關(guān)鍵詞:航空電子仿真規(guī)范仿真模型類型仿真模型特性仿真模型狀態(tài)

中圖分類號:tp1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(a)-0016-02

航空電子技術(shù)得到了日新月異的發(fā)展，航空電子設(shè)備越來越趨向于小型化、集成化，大大降低了設(shè)備的重量并提高了設(shè)備性能，但對于集成設(shè)備的測試也趨于復(fù)雜。這便需要建立不同系統(tǒng)的模型用于航電集成測試。由于V字型設(shè)計流程已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，更需要在設(shè)計時便開發(fā)模型，做到驗證測試。不同設(shè)備的生產(chǎn)廠商只有遵從相同的建模規(guī)范，才能將模型集成于同一仿真平臺，用于航電集成測試。本文對用于航電集成測試的仿真規(guī)范進行了研究，包括用于航電集成的仿真模型種類、特性和狀態(tài)。

1 用于航電集成的仿真模型類型

1.1 系統(tǒng)/設(shè)備仿真模型

仿真飛機系統(tǒng)或者飛機設(shè)備的性能。模型的輸入、輸出信號與相關(guān)ICD(接口控制文件)中定義的系統(tǒng)/設(shè)備輸入、輸出信號相符合。

1.2 過程仿真模型

仿真一個物理過程的模型，例如飛機的氣動特性，客艙空氣分配，燃油分配等。此類模型的輸入、輸出是一些物理值。

1.3 環(huán)境模型

一個仿真SUT(被測系統(tǒng))/UUT(被測設(shè)備)外部環(huán)境的仿真模型。環(huán)境模型包括過程仿真模型和系統(tǒng)/設(shè)備仿真模型，仿真被測飛機系統(tǒng)的環(huán)境包括與被測SUT/UUT通信的其它系統(tǒng)和其它物理過程，圖1。

2 用于航電集成的仿真模型特性

用于航電測試的通用仿真模型是基于幀的仿真模型。模型周期執(zhí)行，在一個執(zhí)行幀中，利用輸入和內(nèi)部狀態(tài)計算出輸出。仿真的接口在圖2中說明。

a)功能輸入:模型每幀都要接收的數(shù)據(jù)失量。這是飛機的功能數(shù)據(jù)。如果仿真模型代表了ICD描述的飛機設(shè)備，這些與設(shè)備有關(guān)的輸入與ICD定義相符合。

b)功能輸出:模型每幀都要發(fā)出的數(shù)據(jù)失量。這是飛機的功能數(shù)據(jù)。如果仿真模型代表了ICD描述的飛機設(shè)備，這些與設(shè)備有關(guān)的輸出與ICD定義相符合。

c)控制輸入:用來控制仿真模型的執(zhí)行(開始，停止，重啟等)。

d)狀態(tài)輸出:用來向環(huán)境模型報告執(zhí)行的狀態(tài)(狀態(tài)，幀號等)。

e)可調(diào)參數(shù):仿真模型的構(gòu)型或初始化參數(shù)，在初始階段由環(huán)境提供給模型。

f)狀態(tài)變量:仿真模型的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，這些參數(shù)在一些狀態(tài)被存儲，在重啟模型時，模型可進入這個狀態(tài)。

仿真模型必須具備這些通用的輸入、輸出接口，再進一步確定了ICD(接口控制文件)和其它輸入、輸出的格式后，主仿真程序可以對各個仿真模型進行控制，達到模型的集成。

3 用于航電集成的仿真模型狀態(tài)

一個仿真模型必須支持多種通用狀態(tài)，這些狀態(tài)獨立于仿真過程和設(shè)備。仿真環(huán)境或平臺(在仿真平臺中重啟仿真模型)可控制狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，錯誤或者進程終止等仿真模型的內(nèi)部事件也可以控制狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換(比如初始化過程)，圖3。

下面詳細描述了在不同狀態(tài)下仿真模型的含義和特性。

3.2.1 開始狀態(tài)

開始狀態(tài)是仿真模型的初始狀態(tài)，在仿真模型運行時觸發(fā)。在這個狀態(tài)，仿真模型僅僅監(jiān)控控制輸入和設(shè)置狀態(tài)輸出，不執(zhí)行功能代碼。

這個狀態(tài)模型僅僅接收下載指令，將模型推進到下載狀態(tài)。

3.2.2 下載狀態(tài)

在下載狀態(tài)，仿真模型運行初始化之前操作，這個狀態(tài)模型將進行如下一些操作:a)獲取可調(diào)輸入;b)下載構(gòu)型文件，仿真詳細數(shù)據(jù)文件(要下載的文件名將通過可調(diào)輸入進入模型);c)建立網(wǎng)絡(luò)連接(socket，pipe等);d)打開輸出文件;e)分配內(nèi)存。這個狀態(tài)運行的特性是:這些操作只運行一次并且不在實時模式下運行。只有在下載狀態(tài)可讀取可調(diào)輸入。下載狀態(tài)下沒有指令輸出，當(dāng)所需的下載操作結(jié)束，狀態(tài)自動進入空閑狀態(tài)。

3.2.3 空閑狀態(tài)

在空閑狀態(tài)，仿真模型僅僅監(jiān)控控制輸入同時設(shè)置狀態(tài)輸出，不執(zhí)行功能代碼。仿真模型是實時模式，因此必須滿足時間約束。這個階段的唯一輸出指令是初始化指令，它將仿真模型推進到初始化狀態(tài)。

3.2.4 初始狀態(tài)

在初始狀態(tài)，仿真模型必須初始內(nèi)部變量到一個已知狀態(tài)。a)初始狀態(tài)依據(jù)下載階段讀入的數(shù)據(jù)和可調(diào)輸入;b)初始狀態(tài)將依據(jù)先前的運行結(jié)果(比如內(nèi)部變量);c)初始狀態(tài)依據(jù)功能輸入。這個狀態(tài)的目的是滿足仿真模型的可重復(fù)性。這意味著，當(dāng)輸入一致的情況下，通過初始狀態(tài)模型的初始結(jié)果將唯一。這個狀態(tài)沒有輸出指令。如果初始結(jié)束，狀態(tài)將自動轉(zhuǎn)入初始化狀態(tài)。

3.2.5 初始化狀態(tài)

在初始化狀態(tài)，仿真模型僅僅監(jiān)控控制輸入同時設(shè)置狀態(tài)輸出，不執(zhí)行功能代碼。仿真模型是實時模式，因此必須滿足時間約束。這個階段的唯一輸出指令是設(shè)置指令，它將仿真模型推進到設(shè)置狀態(tài)。

3.2.6 設(shè)置狀態(tài)

在設(shè)置狀態(tài)，模型工作點的穩(wěn)定性要完成。在這個狀態(tài)，利用功能輸入和潛在的狀態(tài)輸入計算輸出狀態(tài)。這個狀態(tài)是自動轉(zhuǎn)化的，當(dāng)設(shè)置狀態(tài)結(jié)束時(比如模型已經(jīng)穩(wěn)定)，進入準備狀態(tài)。

3.2.7 準備狀態(tài)

在準備狀態(tài)，仿真模型僅僅監(jiān)控控制輸入同時設(shè)置狀態(tài)輸出，不執(zhí)行功能代碼。仿真模型是實時模式，因此必須滿足時間約束。這個階段有如下輸出指令:a)運行:轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)b)設(shè)置:轉(zhuǎn)入設(shè)置狀態(tài)并開始設(shè)置程序c)初始:轉(zhuǎn)入初始狀態(tài)并開始初始程序

3.2.8 運行狀態(tài)

這是一個主運行狀態(tài)，在這個狀態(tài)仿真模型周期的運行功能代碼，依據(jù)輸入和時間計算出輸出。這個狀態(tài)有如下輸出指令:a)停止:轉(zhuǎn)入準備狀態(tài)b)保持:轉(zhuǎn)入保持狀態(tài)。

3.2.9 保持狀態(tài)

在保持狀態(tài)，仿真模型的運轉(zhuǎn)和運行狀態(tài)一致，但全部停止。這種凍結(jié)包括飛機的運動狀態(tài)，比如燃油消耗量。在保持狀態(tài)，仿真模型的運轉(zhuǎn)依據(jù)仿真平臺的輸入指令。

3.2.10 最終狀態(tài)

當(dāng)撤銷操作執(zhí)行完畢后，到達最終狀態(tài)。

仿真模型必須具備這些仿真狀態(tài)，并依據(jù)先前的描述在這幾種仿真狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，同時可以與仿真平臺交互數(shù)據(jù)。主仿真程序可以依據(jù)這些狀態(tài)對仿真模型進行控制，并監(jiān)控各個仿真模型的狀態(tài)。

4 結(jié)語

隨著航空運輸業(yè)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進步，小型化、集成化的航電設(shè)備必將成為航空電子技術(shù)發(fā)展的趨勢。對于集成的航電設(shè)備進行測試，必然要建立統(tǒng)一的模型規(guī)范。本文研究了用于航電集成測試模型的種類、特性和狀態(tài)。各廠商需要以此建立仿真模型運行于航電仿真平臺。

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