综合电子系统集成测试解决方案

综合电子系统集成测试解决方案概述随着电子技术的不断进步，综合电子系统（如航空电子系统）已经成为武器装备或交通工具上最为关键的组成部分，对提高整体的性能和安全性、降低系统全生命周期成本起到关键的作用。由于综合电子系统组成的设备众多，信号交联复杂，在进行装配和全系统联试之前，需通过一系列试验流程，对综合电子系统进行集成和测试。目前的试验手段在科学性、有效性和方式方法上均有待提高。综合电子系统规模大，各系统间的交联和协作关系复杂。为了提高系统集成的效率，减低人力和时间成本，必须采用科学的方法，以降低试验的复杂度。理想的系统集成方法是：从全系统的数字仿真开始，将数学仿真模型转变成为具备真实物理接口的实时仿真模型（仿真件），通过真件与仿真件之间的逐一替换，逐步完成整个航电系统的集成工作，这一方法有利于在集成的过程中及时发现并定位问题。综合电子系统的测试一般采用“激励-响应”测试和动态综合测试两种方式。“激励-响应”测试是指给待测的设备或系统提供一个激励信号，通过对其响应的结果进行采集或测量，并与期望的响应进行比对，以得出测试的结论。动态综合测试基于实时的环境和对象仿真，为综合电子系统的测试提供数据激励源，以全面考察综合电子系统在实际任务环境下的工作情况。借助自动化测试技术，可以通过测试用例的形式将测试的方法固化下来，并与测试结果协同管理。通过对测试序列的反复执行，实现对试验中发现的问题进行跟踪回归。对于复杂的综合电子系统，整个测试过程需进行有序的管理，包括测试流程管理、试验构型管理、测试用例管理、测试问题管理和测试数据管理等。1.解决方案1.1总体解决方案综合电子系统集成测试试验平台的总体架构如下图所示：试验平台主要由以下几大部分组成：•设备真件及激励系统设备真件及激励系统包含所有的参试的分系统或设备真件及其运行所必须的激励环境。其中，试验驾驶中安放真实的显示器、仪表和操控面板，驾驶舱与其他电子设备交联的信号通过综合配线系统接入到试验系统中。参试设备真件被安置于设备柜或设备台架上，并通过综合配线系统与仿真系统的I/O数据进行互联。激励系统（如无线电激励系统等）与环境仿真系统协同工作，为参试的真实设备提供其工作所需的外围激励信号。•设备仿真和环境模拟系统设备仿真和环境模拟系统主要承担仿真功能。人机接口系统采用数字模型和触摸屏，对驾驶舱内的显示器和操作面板等组件进行模拟。主仿真系统中运行环境仿真模型和综合电子系统设备仿真模型，所有的仿真模型均实时运行于主仿真系统中。环境仿真模型对外围环境、目标以及其他物理系统进行仿真模拟，并通过试验网络将仿真参数共享给其他仿真模型、激励系统和视景系统等；I/O接口系统主要用于为试验系统的仿真数据收发、激励数据生成和数据采集提供硬件接口资源。•信号交联和测试系统信号交联和测试系统是整个试验环境的核心部分。综合配线系统通过配线开关矩阵实现真件和仿真件之间的切换，从而决定整个试验系统的构型，并分类实现设备间的信号交联。采集系统通过综合配线系统对各设备间的接口数据进行统一采集，并发送给上位机软件进行自动解析、显示和统一管理。供配电系统负责为参试的真件设备提供统一的电源，并实现对供电系统的模拟和电源管理（如通断控制）等功能。•试验操作和综合管理系统试验操作和综合管理系统提供各类上位机软件共试验人员使用，通过以太网对所有的试验设备进行统一管理。包括：在试验开始之前，对整个试验环境进行配置，并向各试验设备发送控制指令，设置试验参数；在试验过程中，对试验的进程进行控制，并对各模型的运行情况和设备间的接口数据情况进行监控，进行故障注入或静态测试等试验；在试验完成之后，对试验过程中产生的问题和数据进行统一管理，并实现测试问题的跟踪，试验结果的回放、分析、处理和报告生成。试验总控系统对整个试验过程中的各类配置、参数、模型、数据及相互关联关系按“项目”进行管理，可根据用户的设置进行重复试验，或运行测试序列实现自动化测试。试验网络从逻辑上可被划分为控制网络和数据网络两部分。控制网络用于试验总控设备与各个试验设备间的控制指令和状态汇报的传输，而数据网络则主要用于试验过程中各设备间的试验数据传输，需满足实时性和带宽的要求。在本系统中，试验网络采用中间件技术实现，并预留扩展接口。1.2主要功能综合电子系统集成测试试验平台的主要功能有：•为参试设备提供激励信号，并对其响应进行实时采集。I/O接口类型包括：ARINC664、MIL-STD-1553B、ARINC429、RS422/485/232、RFM、CAN、Flexray、IEEE1394b、FC、HDLC、模拟量和离散量等；•提供实时的环境仿真（包括飞行环境和战场环境等），并对交联设备进行实时并行仿真模拟，为各参试设备提供动态数据激励和半物理仿真测试环境；•提供程控的配线切换和构型管理功能，对参与试验的真件和仿真件进行配置选择，对参试设备的供配电进行管理；•提供试验过程中对各类接口数据和仿真模型的在线监控功能；•提供人在环仿真、故障注入和断路/短路测试等测试试验功能•支持物理层、电气层和协议层的故障注入，支持故障模式和故障序列的配置，能够集成于自动化测试系统中，实现故障注入的自动化测试；•提供基于关键字驱动的自动化测试平台和测试用例的编辑、调试、运行和管理环境；•提供测试流程管理平台，支持测试项目管理、测试权限管理、试验资源管理、测试构型的保存和恢复、测试用例的重用和配置管理、测试问题的复现及回归、测试问题的跟踪及确认、试验数据关联关系管理等；•试验系统各部件之间采用IEEE1588和IRIG-B协议完成时钟同步。主要特点综合电子系统集成测试试验平台的主要特点有：•提供了“激励-响应”测试和动态综合测试的一体化解决方案；•实现信号交联关系的程控切换配置和管理，不再需要手动改变系统的接线关系即可改变系统构型；•采用中间件技术构建试验网络，保证了系统架构的稳定性和开放性，使系统内部互联关系清晰，接口规范，且易于维护和扩展；•提供自动化测试功能，采用基于关键字驱动的测试框架，用户无需编程基础即可实现对所有试验资源的调用和管理，实现测试过程的持久化和规范化管理。2.应用案例•某民机研发单位航电综合试验台为国产某型号干线客机提供的航电系统仿真与测试集成试验系统，能够支持航电分系统级和系统级集成和测试工作，并支持与主要的飞机系统间的交联试验。此系统主要由试验网络、工程座舱、虚拟座舱、仿真系统、输入输出接口、数据监视与记录、综合配线配电系统、自动化测试系统、试验总控系统构成，实现了以下主要功能：♦对航电系统进行数学仿真系统，为早期开发和确认系统需求提供支持；♦提供半物理仿真环境，为测试序列的开发和测试程序的编制提供支持；♦支持单个分系统的验收测试；♦支持各分系统间的集成测试；♦支持系统级地面试验和飞行仿真下的动态试验；♦支持试飞试验的故障复现与定位。•某直升机研发单位航电仿真与测试系统为某型号直升机提供的航电仿真测试系统，在型号研制和集成阶段，满足设备仿真、系统测试、电缆汇接、配线切换等试验需求，与机载航电综合处理机联合试验，为型号研制成功提供保障。此系统主要由航电仿真系统、飞行仿真系统、输入输出接口设备、数据采集监控系统、静态激励系统、电缆汇接和综合配线系统构成，提供组合导航/大气数据系统、机电管理系统、通信导航识别系统、电子自卫系统仿真所需的输入输出硬件接口和实时仿真环境，提供高速数据采集监控系统支持带真件的半物理仿真试验，提供开放的试验网络便于用户进行扩展。