飞机武器系统自动测试设备的研制
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■北京航空航天大学自动化学院 李行善 于劲松ATS(自动测试系统)及ATE技术一 图1 自动测试系统的组成2002.3.A2002.3.A ATE是指测试硬件和它自己的操作系统软件。
ATE硬件本身可以像便携式设备那样小,也可以是由多个机柜所组成,总重量达上千公斤的设备。
为适应飞机、舰船或机动前线部队的应用,ATE往往是一些加固了的商用设备。
即使是非前线环境(如维修站或修理厂)应用的ATE,也几乎完全由商用现成设备(CommercialOff-The-Shelf Equipment, COTS)组成。
ATE的心脏是计算机,该计算机用来控制复杂的测试仪器如数字电压表,波形分析仪,信号发生器及开关组件等。
这些设备在测试软件的控制下运行, 以提供被测对象中的电路或部件所要求的激励,然后测量在不同的引脚、端口或连接点的响应,从而确定该被测对象是否具有规范中的规定的功能或性能。
ATE有着自己的操作系统,以实现内部事务的管理,如自测试,自校准等,跟踪预防维护需求及测试过程排序,并存储和检索相应的技术手册内容。
ATE的典型特征是其功能上的灵活性,例如用一台ATE可以测试多种不同类型的电子设备。
从部件测试角度,ATE可用来实现对两类黑盒子的测试,即:①现场可更换单元(LRUs, Line Replaceable Units)或武器可更换组件(WRAs,WeaponsReplaceable Assemblies);②车间可更换单元(SRUs, Shop ReplaceableAssemblies)。
测试程序集(TPS)是与被测对象及其测试要求密切相关的。
典型的测试程序集由三部分组成:①测试程序软件; ②测试接口适配器,包括接口装置、保持/紧固件及电缆;③被测对象测试所需的各种文件。
测试软件ATEATE及开关组件等,加入的地方,响应信号。
个部件。
口,连接UUT到应的接口设备,完成UUT到ATE并且为ATE具。
境, 包括①ATE和UUTATE研制和TPS以及人工智能在自动测试系统中的应用;从集中型的ATS正向着分布式的集成诊断测试系统发展。
装备环境工程第20卷第5期·104·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年5月某型直升机高可靠集成式通用自动测试系统的研制李燕1,2,王海涛1,敬宏2,敬敏2,赵书艺2(1. 南京航空航天大学,南京 210016;2. 成都国营锦江机器厂,成都 610043)摘要:目的研制某型直升机电子产品通用自动测试系统,通过自动检测快速隔离各系统电子产品故障,加快故障修复,保障装备的完好率。
方法在充分分析故障损伤原因、类型、影响以及各系统电子产品测试需求、测试信号、性能特征的基础上,利用国内外先进的自动测试技术、总线技术、虚拟仪器技术、面向信号的软件架构及编程语言技术等,完成通用自动测试系统软硬件平台的设计与开发。
结果采用VXI、GPIB、1553B、LAN等多种总线仪器,在满足测试需求的前提下,减小了自动测试系统的体积。
采用虚拟仪器技术,实现了测试程序与硬件资源的无关性,使用面向信号的ATLAS语言编写测试程序,方便移植,提高了测试程序的开发效率。
结论通过长时间的使用验证,该自动测试系统可完成某型直升机各系统电子产品的功能检查、性能检测及服役故障隔离,通用性、集成性、可靠性、耐久性、操作性强,还有一定机动性,适用于各种地面环境装备保障任务。
关键词:集成;可靠性;自动测试设备;机载电子产品;故障隔离;地面保障中图分类号:V216 文献标识码:A 文章编号:1672-9242(2023)05-0104-07DOI:10.7643/ issn.1672-9242.2023.05.015Development of Highly Reliable Integrated GATS for a Certain HelicopterLI Yan1,2, WANG Hai-tao1, JING Hong2, JING Min2, ZHAO Shu-yi2(1. Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu Nanjing 210016, China;2. Chengdu State-owned Jinjiang Machinery Factory, Chengdu 610043, China)ABSTRACT: The repair factory has developed a universal automatic test system (GATS) for the electronics in a certain type of helicopter, which can automatically detect and quickly isolate the failures of electronics of various systems, speed up the repair of failures, and ensure the completion rate of equipment. Based on the comprehensive analysis of the causes, types and effects of failures, as well as the test requirements, test signals and performance characteristics of the electronics, the hardware platform of GATS was designed and developed by the advanced automatic test technology, bus technology, virtual instrument technology, signal-oriented software architecture and programming language etc. in China and abroad. VXI, GPIB, 1553B and LAN bus in-struments were adopted to reduce the volume of GATS on the premise of meeting the test requirements. Virtual instrument technology was used to achieve the independence between the test program and hardware resources. The signal-oriented ATLAS收稿日期:2023–03–14;修订日期:2023–05–06Received:2023-03-14;Revised:2023-05-06作者简介:李燕(1989—),女。
航空航天行业中的飞行器系统集成与测试方法研究引言:随着航空航天技术的不断发展,飞行器的系统集成与测试在航空航天行业中扮演着至关重要的角色。
系统集成与测试的目标是确保飞行器在各种复杂环境和极端条件下的安全运行,同时实现高性能和可靠性。
本文将对航空航天行业中的飞行器系统集成与测试方法进行研究,包括工程流程、测试手段和技术要求。
一、系统集成飞行器的系统集成是指将各个子系统组合成完整的飞行器系统的过程。
系统集成包括硬件和软件的集成,涉及到航空航天领域的多个学科,如力学、电子、控制和通信等。
系统集成的关键是确保各个子系统相互协调、相互兼容,并正常工作。
其主要工作流程如下:1. 需求分析:在系统集成的早期阶段,需要明确飞行器的需求。
这包括机体尺寸、重量、性能指标以及飞行特性等。
需求分析需要与飞行器设计的各个方面相结合,并与不同子系统之间的功能要求相匹配。
2. 接口定义:在系统集成之前,需要定义子系统之间的接口。
这些接口涉及到物理接口和软件接口,确保不同子系统之间的信息和信号能够正确传递和处理。
3. 互操作性测试:在系统集成的过程中,需要进行互操作性测试,确保不同子系统能够协调工作并共享数据。
这些测试包括硬件互操作性测试和软件互操作性测试,以验证不同子系统之间的通信和数据传输是否正常。
4. 整体性能验证:在系统集成之后,需要进行整体性能验证,确保整个飞机系统能够满足设计要求。
整体性能验证包括地面试验和飞行试验两个阶段。
地面试验主要验证飞行器系统的各个方面,如机械性能、电气性能和软件性能等。
飞行试验则是在实际飞行中验证飞行器系统的性能和安全性。
二、测试方法飞行器系统测试是评估飞行器系统功能和性能的过程。
系统测试是航空航天行业中必不可少的环节,目的是确保飞行器的安全性和可靠性。
以下是一些常用的测试方法:1. 功能测试:功能测试是验证飞行器系统各个功能模块是否符合设计需求的重要方法。
功能测试要求测试人员针对飞行器的各个功能进行测试,并确认其是否正常工作。
飞机武器系统自动测试设备的研制
张婵, 孟文龙, 宋凯
(空军工程大学,陕西西安710038)
摘要:本文介绍了一种应用商用VXI模块组建的飞机武器系统自动测试设备,给出了该设备的硬件组成和软件结构,并阐述了应用数据库管理TPS的软件开发思想。
关键词:VXI;数据库;自动测试设备(ATE)
1 引言
随着飞机武器系统日趋复杂,测试参数繁多,对测试速度和测量精度的要求越来越高,对测试系统的可靠性和可维护性也提出了更高的要求。
现代高性能计算机技术、数据接口技术、仪器测量等多项技术的有效融合,使研制模块化、标准化、多用途、系列化、性价比高的自动测试设备成为可能。
通过标准化、模块化设计,可提高测试设备的可靠性、延长生存周期和降低成本。
美军于80年代初开始制定“通用自动测试设备(GPATE)”计划,依据此计划,美国陆、海、空三军提出了各自的标准,这些标准都采用较为成熟和先进的商用技术和产品(CTOS),利用标准总线和通用模块化仪器组建自动测试设备。
现在,美国航天、航空及军方大量采用VXI总线产品,军事装备的测试系统也陆续由VXI总线产品构成。
随着VXI总线的逐渐普及,我国武器装备系统的地面测试设备也越来越多的采用VXI总线测试系统,而在外场或野战条件的使用环境非常恶劣,这就要求自动测试设备具有抗振动、抗冲击、抗湿热、抗霉菌、抗盐雾以及电磁干扰防护的能力。
本文就如何应用商用VXI总线产品组建飞机武器系统自动测试设备作以介绍。
2 自动测试设备的硬件组成
2.1 自动测试设备外包装箱设计
商用VXI模块及其主机箱适应的工作温度为0℃~55℃,存贮温度为-40℃~70℃,湿度为65%,对振动、冲击、湿热、霉菌、盐雾的适应性很差。
为了让商用VXI产品能在军用恶劣环境下使用,我们设计了自动测试设备外包装箱。
该外包装箱是整个自动测试设备的外壳,它营造了一个适合VXI模块工作的环境,同时,方便了自动测试设备在运输过程中的码放及固定。
VXI设备安装在组装箱的内机架上,内机架为弹性支撑,具有减震功能。
内机架能够沿组装箱内的滑轨快速拉出,将其拉出后,自动测试系统的硬件部分便一览无余,具有良好的可达性和可维修性。
在组装箱
内还设计了温度控制系统,严格监视和控制箱内温度,以保证VXI 仪器模块能正常工作。
实验证明,通过使用外包装箱,某型飞机武器系统自动测试设备可以在十分恶劣的环境条件下使用,工作温度为-40℃~55℃,存贮温度-55℃~70℃,湿度90±5%。
2.2 自动测试设备硬件结构
本测试设备采用IEEE1394-VXI 系统控制器,外置式主控计算机通过6芯IEEE1394电缆与位于VXI 总线主机箱的零槽控制器相连,其系统结构图如图1所示。
外置式主控计算机是整个测试平台的控制中心,完成仪器自检、复位、测试流程和数据采集的控制以及数据处理、仪器面板显示、人机对话等功能。
测试平台的核心部分是VXI 总线部分,VXI 仪器选用了数字多用表、多路扫描A/D 、通用记数器以及数字I/O 模块和串行码收发器,主控计算机和零槽控制器共同完成对这些测试平台资源的管理任务。
信号调理模块 继电器矩阵 激励信号发生器 串行码收发器 数字I/O 模块 通用记数器 多路扫描A/D
数字多用表 零槽控制器 测试适配器(TUA )
被测单元(UUT ) 自动测试设备外包装箱
主控计算机
图1飞机武器系统自动测试设备硬件结构图
在本设备中,主控计算机驱动零槽控制器通过数字I/O 模块向继电器矩阵和激励信号发生器发出指令。
激励信号发生器解译指令后向被测对象施加适当的激励,而继电器矩阵解译指令后把被测对象的响应信号分别切换到各测量仪器和信号调理模块。
信号调理模块输出的信号也经由继电器矩阵送往各测量仪器。
测量仪器将测量数据送往零槽控制器和主控计算机,主控计算机对测试结果合格与否进行判断、存贮,并在显示器上显示出来。
串行码收发器在零槽控制器的控制下向被测对象发送串行数据并接收被测对象的响应数据,然后将响应数据返回零槽控制器和主控计算机进行判断、
存贮和显示。
3自动测试设备的软件设计
3.1 软件结构
在组建自动测试系统的过程中,软件的开发通常占总工作量的60%以上,软件是自动测试系统的灵魂,提高软件编程、使用和维护的效率至关重要。
传统的测试软件编写以测试流程为依据,采用结构化的方法,所有的测试参数、程控命令、测试结果都放在程序中。
所以,软件的通用性、可维护性和可扩充性都很差。
为了克服这些缺点,我们采用了面向对象的编程方法,并应用数据库技术对测试流程进行管理,开发了一种具有通用性的软件框架。
软件结构如图2所示
测
试流程管理数据库数
据
库
管
理
模
块
操作界面
主控模块测试基本功能函数模块VXI仪器驱动模块
图2 软件结构图
可以看出,飞机武器系统自动测试系统软件分为两大部分,一部分是测试流程管理数据库,一部分是测试主程序。
每一测试项目中的测试通道设置参数、激励信号参数、标准值参数、对仪器的控制指令等数据都存储在测试管理数据库中。
测试主程序负责与操作员进行交互、从数据库中调度测试指令等数据以及按照指令驱动仪器进行测试。
3.2 测试程序集(TPS)数据库管理
自动测试系统软件的功能就是控制系统中的可编程仪器,向被测单元提供必要的激励、负载,采集相应的响应并进行数据处理,从而获取被测对象功能、性能等信息。
可见,对于不同的测试任务,测试程序的基本功能是相似的,具有一定的通用性。
因此,可以将自动测试系统软件功能分解为建立测试链路、测电压、脉冲计数等基本功能函数,组成一个公用的基本功能函数集,而将测试流程细化为一系列功能函数相应的组合,将这些组合填入数据库,从而实现TPS的数据库管理。
这样,可以通过改写数据库记录来调整测试流程,而不必改写和重新编译测试系统软件,大大提高了测试系统的开发效率。
飞机武器系统自动测试设备要对该装备的16个子系统进行测试,依据这一特点,设计了一个数据库模板,对应每一个子系统只需按照模版填写测试流程,就可以。