利用仿真技术完成综合航电系统测试

利用仿真技术完成综合航电系统测试

董泓一

上海海鹰机械厂 

【摘要】 介绍了1553B总线系统的构成和特点，说明了测试系统利用仿真技术完成对综合航电系统1553B一级总线的采集、翻译、数据显示等功能等，同时完成人在回路的测试功能。

【关键词】 综合航电    1553B总线系统    仿真技术    系统测试

1  引言

对于现代作战飞机来说，航空电子综合化系统的作用日益重要，通过总线联网技术实现航电系统，可以使作战飞机的各个子系统达到高度的资源综合和信息共享，从而有效地完成各种攻击任务。本文说明了1553B总线和仿真系统的构成以及利用仿真系统来完成航电系统的一级总线测试。

2  1553B总线通信系统构成及其特点

一个综合系统通常由若干子系统通过嵌入式总线接口并经过总线介质互连而成，各个子系统操作独立，资源和功能则可通过网络共享。从通信系统的角度看，在所有的子系统中有一个作为总线控制器(BC)，其他的子系统都是远程终端(RT)。以某型飞机综合系统航电总线为例，1553B通信系统的组成如图1所示。

图1  总线通信系统构成

由于1553B总线在减少电子设备的体积，重量、复杂性以及电子系统综合费用诸方面的优点，成为了机动平台电子系统的主要工作支柱。它具有不同于一般电子网络的鲜明特点。

1553B总线是一种广播式分布处理的计算机网络，网络上可挂接32个终端，所有的终端(节点)共享一条消息通路，任一时刻网络中至多只有一个终端在发送消息，传送中的消息可以被所有终端接收，实际接收的终端通过地址来识别。网络结构简单，终端的扩展十分方便，任一终端(除总线控制器外)的故障都不会造成整个网络的故障，总线控制器则可以通过备份来提高可靠性。但是网络对总线本身的故障比较敏感，因此通常采用双余度总线。

强调了实时性，1553B总线的传输码速率为1Mbps，每条消息最多包含32个字(每个字十六位)，因此传输一条消息的时间比较短。

1553B总线按指令/响应的方式异步操作，即总线上的所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制，相关终端对指令应给予回答(响应)并执行操作。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。

兼顾实时性的条件下，采用了合理的差错控制措施，即反馈重传方法。

3  仿真分系统

仿真分系统主要用于替代综合航电系统中部分分系统的工作，主要完成这些分系统的总线接口仿真和静态逻辑仿真。具有人机交互功能，逻辑过程、响应、外部接口特性等方面满足响应技术要求。在系统测试过程中，真实分系统部分在线或不在线时，完成对分系统的替换以保证系统测试的完整性。

仿真分系统由硬件和软件组成。硬件为一台高性能的工作站和1553B双总线仿真卡及响应附件。软件采用模块化设计，具有良好的独立性和可扩展性，便于后续功能的完善和发展。主要由主调度模块、全局变量表模块、1553B总线接口模块、以太网接口模块及分系统仿真模块，其结构如图2所示。主调度模块主要完成对仿真系统内参与实时仿真的各模块运行的调度；全局变量表为一块严格规定的共享数据存储区；1553B总线接口模块主要是完成仿真分系统与15553B总线接口通信的仿真；以太网接口模块用以完成仿真分系统、测试数据、辅助系统的交互；分系统仿真模块由各机载分系统的仿真模块组成。

图2  仿真分系统结构图

图3  测试系统结构框图

4  系统的测试

综合航电系统是一个集中控制的分布式处理系统，系统中每一个子系统(终端)都通过总线发送和获取消息，因此子系统的操作离不开总线接口。由于综合系统中各个子系统相互关联，总线的测试需要有必要的仿真和测试环境。

测试系统主要完成航电系统的静态综合测试，以1553B总线测试为核心，与422、429总线测试分系统、非总线信号测试分系统通过以太网组成综合的联调测试平台，完成系统的综合测试功能。

4.1  系统组成

测试系统通过以太网局域网与其它分系统（422/429总线测试系统、非总线测试系统）以及仿真分系统相连，测试系统结构框图见图3。根据测试环境的布局特点，测试系统分为两部分，即主测试端与座舱端。主测试分系统通过一台显示器向座舱端提供操作提示界面，用以提示座舱端人员完成测试所需在座舱操作，在功能上未座舱端提供了两个测试判断按钮和两个保留功能键，用以提供座舱端操作人员的判断结果以及准备就绪信息的输入。主测试端则拥有测试系统提供的其余功能和界面。

4.2  测试用例及所含内容

测试系统对各测试对象的测试内容为测试脚本中的众多测试用例。测试脚本将各测试对象的待测功能分解为一系列相对独立、不可再分的测试用例，在主测试端以测试项的形式显示给测试人员，供测试人员选择。

每个测试用例包含初始状态设置信息、各个测试步骤的准备信息、操作信息、验证对象、验证内容及期望信息。

每个测试用例包含若干测试步骤，这些测试步骤构成了该测试用例的测试逻辑序列。测试用例的每一步包含验证对象、验证内容及期望信息，根据验证对象的类别不同可分为总线数据的判断和画面的判断。总线数据的判断将根据总线上的测试目标数据块对应部分与期望值对比自动进行判断，而画面信息的判断必须依靠测试人员进行判断。

4.3  测试过程

测试软件在完成初始化以及测试脚本的读取和解析后，将在主界面以测试计划视图的形式列出适合该类测试对象的测试项。测试人员在测试系统的测试计划视图中选择测试项并启动测试后，测试程序根据测试脚本生成该测试项的测试逻辑序列。测试人员根据测试系统提供的测试项的初始状态设置提示信息，设置完毕并确认就绪后，通过以下步骤完成测试逻辑的执行。

4.3.1  根据测试逻辑，测试系统通过局域网协调仿真器对被测分系统提供外部环境激励；

4.3.2  测试人员根据测试步骤的准备提示，完成座舱内AAP、HOTAS开关、旋钮状态的设置；

4.3.3  提示测试人员进行相应的操作以释放被测系统的功能，同时协调测试系统的422/429信号测试分系统和非总线测试分系统对测试人员输入进行监控，以确保测试有效；

4.3.4  调用总线处理模块对被测分系统的总线输出进行采集，依据测试逻辑中的总线消息测试条件进行分析判断，并记录结果；

4.3.5  依据测试序列中的条件向测试人员描述显示画面输出，要求测试人员进行判断，并记录判断结果；

4.3.6  根据总线消息测试结果和画面判断结果判断当前测试是否成功并记录。

通过对测试逻辑序列的逐条执行以完成测试项测试，形成测试结果。

5  结束语

本文对1553B总线系统的构成和特点和测试系统使用的仿真分系统进行了阐述。论述了综合航电系统的测试过程，测试程序调用仿真系统，使其提供每个测试用例所需的测试环境（如飞行姿态、飞行参数、发动机参数等），同时测试系统完成对1553B总线系统的使用、监控、判断。使测试系统具有对综合航电系统进行系统级的功能检测。