飛行參數采集系統通用測試系統設計

廣州海格通信集團股份有限公司 張文新

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飛行參數采集系統通用測試系統設計

廣州海格通信集團股份有限公司 張文新

針對目前國內某類飛機的飛行參數采集系統的實際測試需求，設計了一種通用自動測試系統。該自動測試系統可完成對飛行參數采集系統的系統級及LRU級部件測試，具有小型化、通用化、易擴展的顯著特點，應用前景良好。

ATE；飛行參數采集系統；自動測試系統；LRU

引言

飛行參數采集系統是飛機上數據采集系統的一個重要組成部分，其一方面用于實時采集飛機飛行過程中航電系統及各傳感器發出的飛行數據信號，并經如量化、編碼處理后，存儲到飛行參數記錄器和快取記錄器中；另一方面，在飛機的地面維護過程中，可通過回讀存儲在飛行參數記錄器或快取記錄器中的飛行參數信息，完成對飛機進行飛行事后的狀態判讀、分析等工作。

鑒于飛行參數采集系統的重要性，因此在其研發、生產、驗收及維護等不同階段，均需對其進行必要的功能及性能測試，以驗證飛行參數采集系統的工作狀態是否滿足使用要求，進而保障飛行安全。通常，針對不同型號的飛行參數采集系統，需要有針對性的設計具有不同測試資源及測試功能的測試系統，以完成對相應飛行參數采集系統的功能及性能測試工作。但這樣的測試系統，雖然可以滿足測試要求，但會導致測試系統的測試對象兼容性差、測試資源浪費、增加開發及維護成本等問題。因此，有必要研發一種通用性、擴展性強的自動測試系統予以替代，該測試系統應具備可以兼容多種飛行參數采集系統的系統級及LRU（Line Repalceable Unit，外場可更換單元）部件測試的能力。

1　系統組成說明

通用自動測試系統主要由一體化硬件測試平臺、基本外設、適配器（包括自檢適配器和接口適配器）、測試線纜及軟件測試平臺組成，其中硬件測試平臺與程控電源集成在一起，形成一體化硬件測試平臺；一體化硬件測試平臺、適配器及被測機載設備間通過測試線纜進行連接。

2　系統工作原理說明

本自動測試系統主要工作在兩種情況下，一種是一體化硬件測試平臺的自檢；另一種是測試系統對UUT設備的功能及性能測試。

一體化硬件測試平臺進行自檢工作時，需通過測試線纜將一體化硬件測試平臺與自檢適配器連接起來，完成自檢工作。基本的工作原理為：通過運行一體化硬件測試平臺內部測試計算機上的自檢TPS軟件，控制一體化硬件測試平臺內部的各資源板卡輸出相應信號到自檢適配器，再通過自檢適配器內部的回繞電路，將輸入到其內部的各個信號回送給一體化硬件測試平臺內部的測試儀器板卡，通過測試儀器板卡對各路信號狀態的檢測，實現一體化硬件測試平臺的自檢。

測試系統對UUT設備進行功能測試時，需通過測試線纜將一體化硬件測試平臺與接口適配器及UUT設備連接起來，完成相應測試。基本的工作原理為：通過測試計算機上的相應被測LRU設備的TPS軟件，控制一體化硬件測試平臺內部的各資源板卡輸出相應測試信號到接口適配器，再經接口適配器內部的轉接電路或擴展、調理電路，將各測試信號輸出給UUT設備，完成相應測試。

3　系統硬件設計

3.1概述

測試系統硬件主要由硬件測試平臺、適配器、程控電源及測試線纜、基本外設（包括鼠標、鍵盤、顯示器）組成。其中硬件測試平臺由NI公司生產的、具有18個擴展槽位、且兼容PCI-e總線、cPCI總線及PXI總線的PXIe-1085主機機箱，配合安裝在其內部的零槽控制器及AFDX板卡、多協議板卡、ARINC717板卡、RS422板卡、D/A板卡、可編程輸出直流電源板卡、大功率繼電器板卡、數字萬用表板卡和數字示波器板卡等測試資源板卡組成。適配器則根據實際測試需求，運用模塊化的設計思想自研完成。

3.2適配器硬件設計

適配器包括自檢適配器和接口適配器。

自檢適配器用于完成對硬件測試平臺的自檢。對于硬件測試平臺內部各測試資源的自檢，通過使用平臺上的軟件向各功能板卡發送自檢命令，利用各功能板卡自身的自檢功能實現；對于硬件測試平臺各電氣連接通道有效性的檢查，則采用對測試平臺輸出的信號通過自檢適配器再回繞給測試平臺的方式實現自檢。

接口適配器用于實現UUT設備和硬件測試平臺之間的電氣匹配互連，其將部分硬件測試平臺輸出的、不滿足測試要求的信號，擴展或調理為所需的測試信號，輸出給UUT設備，完成相應測試；同時將UUT設備輸出的、回饋的待測信號回送給硬件測試平臺內部的測試儀器板卡，完成相應信號的檢測。本測試系統中，接口適配器內部各信號調理板卡均設計為標準3U高度的cPCI接口形式板卡插接在信號輸出背板上，當測試對象不同時候，僅需更換相應的信號調理板卡即可實現改變輸出測試信號的目的，保證好的兼容性及擴展性。

3.3測試線纜設計

測試線纜用于實現硬件測試平臺、適配器及UUT設備間的電氣互連。其中，硬件測試平臺與自檢適配器的連接測試線纜、硬件測試平臺與接口適配器的連接測試線纜分別進行設計；測試系統與UUT設備連接的測試線纜則根據測試對象的不同，進行分類設計。

3.4測試資源說明

測試系統能提供的測試資源包括直流模擬電壓信號26路、開關量信號128路、頻率信號6路、直流毫伏信號8路、同步信號3路、振動信號32路、方位角轉速信號4路、方位角轉速自檢信號4路、熱電偶信號5路、熱電阻信號3路、交流模擬信號7路、RS422信號收發各16路、ARINC429信號30路、數據鏈信號1路、ARINC717信號2路、艙音信號2路、話音信號10路、1553B信號2路、AFDX信號2路、FDR信號1路、HUMS信號1路、故障輸出信號4路、機型識別信號5路，可滿足目前該類型飛機不同型號飛行參數采集系統的測試需求。

4　系統軟件設計

測試系統軟件設計包括測試平臺軟件設計和接口適配器軟件設計。

測試平臺軟件采用National Instruments公司推出的交互式C語言開發平臺LabWindows/

CVI進行開發，由平臺配置程序、開發管理平臺、執行管理平臺三個獨立的軟件組成。

其中平臺配置程序用于配置測試系統的平臺配置軟件、開發管理平臺、執行管理平臺；配置相應的界面及功能模塊；接收用戶輸入的配置信息，生成相應的代碼框架；支持打開調試工具定位到相應的代碼段，支持用戶的編碼和調試。

開發管理平臺用于接收用戶輸入的部件信息、部件測試信息（包括測試項目、測試步驟、測試步驟屬性）、部件測試代碼、維修指導知識（包括故障現象、故障描述、故障原因）、部件幫助信息等數據，生成由部件的手動測試體、自動測試體、維修指導知識庫、部件幫助信息等構成的測試程序包，同時提供知識庫轉換、從數據庫自動生成CVI代碼、查看CVI代碼、部件幫助生成、測試程序打包等功能，實現硬件資源管理和硬件信息配置。

執行管理平臺用于完成部件測試執行、系統管理、系統的安全保護等功能。

接口適配器采用C語言進行相應軟件開發，通過RS232串口、在測試平臺軟件的控制下，控制接口適配器內部各板卡正常工作。

5　結束語

本文介紹的飛行參數采集系統通用測試系統，采用先進總線架構的硬件測試平臺、配合具有模塊化設計思想的適配器設計完成，具有測試資源豐富、易擴展、通用性強的顯著特點，具有很好的應用前景和設計參考價值。

參考資料

［1］周紹磊，許愛強，朱平云.某型飛機機載設備ATE系統的設計.測控技術，1997，18（1）；22-24.

［2］王國華，宋卿，徐旭偉，朱百通，楊中亮.飛行數據采集器通用自動測試軟件.測試技術學報，2010，24（03）；199-204.

張文新（1978-），男，吉林蛟河人，碩士，工程師，機械電子工程專業，主要從事數據采集、ATE測試系統、通信技術等方面產品的研究及設計工作。