胡秋萍

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

1 前言

某型塔康系統(tǒng)用于接收塔康地面信標(biāo)臺輻射的信號，能連續(xù)測量飛機(jī)相對塔康信標(biāo)臺的方位、距離，產(chǎn)品內(nèi)部互相配套工作，完成空／空測距；產(chǎn)品與信標(biāo)臺站間相互配合，通過詢問和接收應(yīng)答信號，經(jīng)過精密處理，完成飛機(jī)到地面臺距離的精密測量，保證駕駛員根據(jù)該精確距離和微波著陸設(shè)備提供的航向道、下滑道數(shù)據(jù)，操縱飛機(jī)安全著陸。

某型塔康自動(dòng)測試系統(tǒng)的主要任務(wù)是：（1）實(shí)現(xiàn)某型塔康性能指標(biāo)測試標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化；（2）提高某型塔康性能指標(biāo)和功能指標(biāo)的測試覆蓋性；（3）能滿足某型塔康性能及功能指標(biāo)全自動(dòng)測試的需求；（4）技術(shù)指標(biāo)的自動(dòng)化測試分析，獲得自動(dòng)測試、數(shù)據(jù)采集、測試分析能力。

某型塔康測試項(xiàng)目多、測試時(shí)間長，為了滿足其性能快速、精確測試的需求，需要構(gòu)建一套由測試設(shè)備及控制軟件組成的自動(dòng)測試系統(tǒng)（以下簡稱自動(dòng)測試系統(tǒng)）。自動(dòng)測試系統(tǒng)主要用于在室內(nèi)檢測條件下，利用主控計(jì)算機(jī)測試軟件控制模擬器、適配器、程控電源等設(shè)備，對某型塔康的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確測試，并根據(jù)測試結(jié)果判定某型塔康指標(biāo)是否滿足技術(shù)要求，該自動(dòng)測試系統(tǒng)可用于某型塔康的性能指標(biāo)的自動(dòng)化測試及診斷，同時(shí)具備對被測產(chǎn)品的狀態(tài)控制功能和狀態(tài)監(jiān)控功能。

該自動(dòng)測試系統(tǒng)通過對主控計(jì)算機(jī)、塔康/精密測距模擬器（以下簡稱模擬器）、程控電源、頻譜以及自主研發(fā)的內(nèi)部集成ARINC429 板卡、1553B 板卡、音頻采集卡及串口采集設(shè)備的適配器的合理配置，利用專業(yè)編程軟件開發(fā)的配套自動(dòng)測試系統(tǒng)控制軟件，可實(shí)現(xiàn)某型塔康性能參數(shù)的全自動(dòng)測試，從而提高測試效率。通過全面收集測試過程中的被測設(shè)備的功能性能指標(biāo)信息，來進(jìn)行產(chǎn)品功能性能評價(jià)，為某型塔康的綜合評估提供技術(shù)支撐工具與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。自動(dòng)測試系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示。

圖1 自動(dòng)測試系統(tǒng)組成框圖

自動(dòng)測試系統(tǒng)硬件部分由適配器、模擬器、電纜等組成，一方面通過專用的接口，可以和模擬器、被測設(shè)備、計(jì)算機(jī)等進(jìn)行物理連接；另一方面，通過測試計(jì)算機(jī)，可以發(fā)送指令，控制模擬器產(chǎn)生激勵(lì)源，監(jiān)控被測設(shè)備狀態(tài)。

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件部分需要滿足塔康功能性能指標(biāo)的自動(dòng)測試、測試數(shù)據(jù)存儲；同時(shí)需要具有良好的擴(kuò)展性和適配性，從而支持后續(xù)機(jī)型等的測試需求。

2 自動(dòng)測試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本測試系統(tǒng)主要用于某型塔康的自動(dòng)化測試，按照被測接塔康相關(guān)參數(shù)的測試原理及實(shí)際測試需求，根據(jù)對某型塔康的可測性研究與分析以及自動(dòng)化測試系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，基于“核心測試設(shè)備+主控計(jì)算機(jī)+測試應(yīng)用開發(fā)”的總體技術(shù)方案完成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建自動(dòng)測試系統(tǒng)的總體通用體系架構(gòu)。測試系統(tǒng)具有使用便捷、可靠性好、安全性高、測試精度高及可擴(kuò)展性等技術(shù)特點(diǎn)。自動(dòng)測試系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 自動(dòng)測試系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.1 工作原理

自動(dòng)測試系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，用于某型塔康常溫條件下全參數(shù)及特定參數(shù)指標(biāo)測試。自動(dòng)測試系統(tǒng)的工作原理框圖如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)測試系統(tǒng)工作原理框圖

自動(dòng)測試系統(tǒng)在原理上可劃分為測控單元、激勵(lì)單元、電源單元、數(shù)據(jù)通訊單元和接口適配單元。測控單元完成被測航電設(shè)備測試中的組織管理、測試任務(wù)的調(diào)度、測試結(jié)果的判讀；激勵(lì)單元負(fù)責(zé)提供塔康設(shè)備運(yùn)行所需的激勵(lì)信號；電源單元為被測設(shè)備提供直流28V 和交流115V 工作電壓；數(shù)據(jù)通信單元負(fù)責(zé)對塔康輸出的ARINC429 總線/1553B 總線數(shù)據(jù)的采集；適配單元負(fù)責(zé)接口適配與信號調(diào)理及音頻采集；測控單元，控制激勵(lì)單元給設(shè)備加載激勵(lì)(或輸入)信號，測控單元控制塔康設(shè)備的工作狀態(tài)，同時(shí)通過數(shù)據(jù)通信單元獲得當(dāng)前塔康工作狀態(tài)和相應(yīng)的工作數(shù)據(jù)，從而達(dá)到對塔康的測試目的；測試過程中數(shù)據(jù)監(jiān)控單元監(jiān)控過程數(shù)據(jù)；自動(dòng)測試系統(tǒng)中涉及的所有采集與控制模塊均支持遠(yuǎn)程控制，因此，整套系統(tǒng)具備自動(dòng)測試條件，系統(tǒng)主要功能部分工作過程如下。

（1）設(shè)備的供電。2 臺程控直流為設(shè)備通過直流28V 和交流115V 電源，使被測設(shè)備處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。

（2）射頻信號的提供。模擬器受自動(dòng)測試軟件控制，實(shí)現(xiàn)工作頻率及射頻輸出，傳輸至被測設(shè)備的射頻端口。

（3）低頻信號的控制與采集。數(shù)據(jù)采集部分受自動(dòng)測試軟件控制，實(shí)現(xiàn)ARINC429、1553B、422 接口的控制與采集，數(shù)據(jù)直接保存至工控機(jī)硬盤。

（4）自動(dòng)測試軟件采用多線程編程方式，能夠?qū)崿F(xiàn)被測設(shè)備各個(gè)參數(shù)測試及數(shù)據(jù)采集存儲。

（5）遠(yuǎn)端電壓監(jiān)控。自動(dòng)測試軟件通過USB 總線實(shí)現(xiàn)對模擬采集單元的控制，模擬采集單元測試端位于被測設(shè)備供電接口，能夠真實(shí)采集被測接收機(jī)供電端口的實(shí)際供電數(shù)值。

2.2 系統(tǒng)硬件方案

自動(dòng)測試系統(tǒng)硬件方案主要內(nèi)容分為專用測試設(shè)備、通用測試設(shè)備及系統(tǒng)附件等部分。硬件組成框圖如圖4 所示。

圖4 自動(dòng)測試系統(tǒng)硬件組成框圖

3 自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件方案主要內(nèi)容分為測試系統(tǒng)操作員界面、測試系統(tǒng)管理、測試序列、校準(zhǔn)、報(bào)表處理等部分。軟件組成框圖如圖5 所示。

圖5 自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件組成框圖

3.1 操作員界面

測試系統(tǒng)操作員界面是自動(dòng)測試系統(tǒng)的人機(jī)交互界面， 可利用Microsoft Visual Stdio 2010 中的Visual C#開發(fā)，測試系統(tǒng)操作員主界面示意圖如圖6所示。

圖6 測試系統(tǒng)操作員主界面示意圖

3.2 測試系統(tǒng)管理

測試系統(tǒng)管理主要利用NIMAX 工具對自動(dòng)化測試系統(tǒng)相關(guān)的硬件設(shè)備資源和軟件資源進(jìn)行管理。

設(shè)備管理主要為測試系統(tǒng)提供設(shè)備硬件信息及控制信息統(tǒng)計(jì)功能。系統(tǒng)中設(shè)備受控主要依賴與之對應(yīng)的程控地址，程控地址為設(shè)備唯一標(biāo)識，設(shè)備管理功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備硬件名稱、型號、程控地址、驅(qū)動(dòng)前綴、驅(qū)動(dòng)路徑等信息收集與保存，將硬件名稱與程控信息綁定，為外部調(diào)用提供可互換性設(shè)計(jì)。

自動(dòng)測試軟件控制系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，將由設(shè)備管理存儲信息中調(diào)用控制句柄，實(shí)現(xiàn)控制信息與控制流程分離，用以達(dá)到互換設(shè)備后不影響數(shù)據(jù)采集功能實(shí)現(xiàn)的要求。設(shè)備管理功能原理框圖如圖7 所示。

圖7 設(shè)備管理功能原理框圖

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件設(shè)備管理功能工作流程如圖8所示。

圖8 自動(dòng)測試軟件設(shè)備管理功能工作流程圖

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件測試任務(wù)執(zhí)行時(shí)，需要加載測試項(xiàng)目所依賴的測試設(shè)備管理信息，并以邏輯資源名稱形式覆蓋測試項(xiàng)目包含的所有測試用例，調(diào)用測試資源服務(wù)管理器文件中的邏輯資源名稱，從而綁定對應(yīng)的測試儀器，實(shí)現(xiàn)測試儀器的遠(yuǎn)程控制。

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件執(zhí)行數(shù)據(jù)采集前，軟件將自動(dòng)加載設(shè)備管理功能中所有設(shè)備信息，根據(jù)采集對象選擇對應(yīng)測試設(shè)備，加載控制信息，生成控制句柄，測試流程中根據(jù)控制句柄對采集設(shè)備進(jìn)行設(shè)置與讀取，從而獲得采集數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)及經(jīng)運(yùn)算后數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫，軟件程序釋放控制句柄，資源得到釋放后結(jié)束測試流程。系統(tǒng)管理示意圖如圖9 所示。

圖9 系統(tǒng)管理示意圖

其中，數(shù)據(jù)與資源管理是系統(tǒng)管理的主要內(nèi)容，分為測試數(shù)據(jù)管理、測試資源管理器、插件庫編輯器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)編輯器、儀器或設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理等。

（1）軟件平臺提供多種數(shù)據(jù)管理方式，主要有兩種，一種是Word 或Excel 測試報(bào)表；另一種是SQL 數(shù)據(jù)庫的測試數(shù)據(jù)管理。測試系統(tǒng)的測試報(bào)表采用Word 文檔形式實(shí)現(xiàn)。

（2）軟件提供的測試資源管理器用于配置和組織測試系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源。

（3）軟件提供的插件庫編輯器用于將測試系統(tǒng)專用插件添加進(jìn)入軟件。

（4）儀器或設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理用于管理儀器或設(shè)備的IVI-C、IVI-COM 或其他軟件形式的驅(qū)動(dòng)程序管理。

3.3 設(shè)備遠(yuǎn)控

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件支持LAN、USB 和COM 通信協(xié)議，并可擴(kuò)展后支持GPIB 等通信協(xié)議控制，支持通用測試儀器LAN（TCP/IP）接口控制，支持定制設(shè)備LAN（TCP/IP、SOCKET、UDP 等）、USB 及COM（RS-232、RS-422、RS-485 等）接口。自動(dòng)測試系統(tǒng)控制總線組成及工作原理如圖10 所示。

圖10 某型塔康自動(dòng)測試系統(tǒng)控制總線工作原理

現(xiàn)如今主流測試儀器儀表發(fā)展迅速，LAN 端口的普及使得通用測試儀器廠商紛紛將外部控制接口設(shè)計(jì)為通用LAN 端口，本系統(tǒng)所選型儀器均支持LAN 控制接口，用交換機(jī)方式即可完成LAN 總線搭建，經(jīng)濟(jì)、耐用、易維護(hù)、速度快成為其主要優(yōu)點(diǎn)。同樣，定制設(shè)備以USB和COM 端口較為常見，通用性強(qiáng)，維護(hù)成本低，本系統(tǒng)涉及定制設(shè)備均支持USB 或COM 控制接口。

3.4 測試流程

測試時(shí)，用戶輸入用戶名和產(chǎn)品序列號，可以選擇全選和自選測試項(xiàng)進(jìn)行測試，然后點(diǎn)擊開始測試，自動(dòng)測試系統(tǒng)將按照既定流程完成測試，并生成測試報(bào)表，測試流程示意圖如圖11 所示。

圖11 某型塔康自動(dòng)測試測試流程示意圖

3.5 測試序列

測試序列即測試流程的程序化實(shí)現(xiàn)，將測試規(guī)范規(guī)定的測試流程轉(zhuǎn)化為程序式的測試序列文件，即可完成測試項(xiàng)目的自動(dòng)化執(zhí)行。

自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件將測試序列的開發(fā)方式由編碼型轉(zhuǎn)變?yōu)椴寮M裝型，用戶只需從插件庫中拖放所需插件并組裝它們即可快速完成測試序列的開發(fā)。

測試序列編輯器，能夠可視化完成測試序列的編輯；測試序列執(zhí)行器，能夠可視化完成測試序列的執(zhí)行，在該程序中，能夠自主選擇測試項(xiàng)目執(zhí)行的數(shù)量及組合，并能夠?qū)崟r(shí)觀看測試流程執(zhí)行的過程及運(yùn)行位置，測試完成后，可查看原始數(shù)據(jù)、測試結(jié)果、測試報(bào)表、測試圖表等測試信息，是平臺自帶的全數(shù)據(jù)查看及項(xiàng)目管理綜合程序。

3.6 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)上傳設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。自動(dòng)測試系統(tǒng)具備本地?cái)?shù)據(jù)庫，本地?cái)?shù)據(jù)庫用于測試數(shù)據(jù)的本地存儲，是自動(dòng)測試軟件收集后數(shù)據(jù)的直接交互端，方便數(shù)據(jù)本地存儲、調(diào)用。

工控機(jī)本地具備兩種數(shù)據(jù)庫，分別是軟件平臺數(shù)據(jù)庫、本地專用數(shù)據(jù)庫；軟件平臺數(shù)據(jù)庫屬于軟件平臺本身自帶的服務(wù)，平臺軟件數(shù)據(jù)庫屬于平臺固有產(chǎn)物，與其他數(shù)據(jù)庫不沖突。本地專用數(shù)據(jù)庫是為自動(dòng)測試系統(tǒng)專門建立，存儲系統(tǒng)測試生成的原始測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果、測試報(bào)表等測試數(shù)據(jù)。本地專用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表包含測試報(bào)告表(tb_TestReport)和測試源數(shù)據(jù)表(tb_DataSource)。

（2）數(shù)據(jù)上傳設(shè)計(jì)。除本地?cái)?shù)據(jù)庫外，自動(dòng)測試軟件還具備專用數(shù)據(jù)接口，為外部數(shù)據(jù)庫（公司、公用）提供數(shù)據(jù)上傳服務(wù)，該項(xiàng)服務(wù)可通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方式如下：原始上傳；定制上傳。

原始上傳即自動(dòng)測試軟件將測試數(shù)據(jù)根據(jù)本地專用數(shù)據(jù)庫的字段信息生成數(shù)據(jù)包上傳外部數(shù)據(jù)庫，接收方負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收、解析、本地存儲，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的外部上傳。

定制上傳即自動(dòng)測試軟件根據(jù)外部數(shù)據(jù)庫字段信息，將本地測試數(shù)據(jù)重新按字段進(jìn)行排列，生成符合外部數(shù)據(jù)庫存儲格式的數(shù)據(jù)包，接收方接收數(shù)據(jù)包后，按固定格式進(jìn)行解析并存入數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的外部上傳。

自動(dòng)測試系統(tǒng)自動(dòng)測試軟件能夠根據(jù)用戶要求提供數(shù)據(jù)上傳服務(wù)，且不局限于以上兩種，具體實(shí)現(xiàn)方式，可在項(xiàng)目實(shí)施過程中進(jìn)行適應(yīng)性修改，最終建設(shè)目標(biāo)是建立一種最優(yōu)的數(shù)據(jù)上傳方式。自動(dòng)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲原理如圖12 所示。

圖12 數(shù)據(jù)管理工作原理框圖

3.7 報(bào)表處理

自動(dòng)測試系統(tǒng)的測試結(jié)果報(bào)表可利用軟件平臺的插件庫中的“微軟辦公軟件報(bào)告生成器插件”編制，其中包含“Word 報(bào)表插件”和“Excel 報(bào)表插件”，便于根據(jù)需求定制標(biāo)準(zhǔn)的Word 或Excel 報(bào)表文檔，用于測試完成后直接存檔或打印。測試系統(tǒng)通過測試報(bào)表序列將測試結(jié)果根據(jù)相應(yīng)的Word 模板寫入Word 文檔中。

4 測試與驗(yàn)證

使用開發(fā)的某型塔康自動(dòng)測試系統(tǒng)對被測產(chǎn)品進(jìn)行測試時(shí)，首先，使被測設(shè)備正常工作，然后進(jìn)行測試，最后使被測設(shè)備處于非工作狀態(tài)。每個(gè)步驟如果操作不當(dāng)，就可能導(dǎo)致被測設(shè)備損壞。

4.1 測試前操作

在被測設(shè)備測試前，首先，需要使被測設(shè)備正常工作，需要按順序進(jìn)行加電、開機(jī)。由于供電也是導(dǎo)致被測設(shè)備損壞的原因之一，因此，在加電過程中，需要回讀電壓，判斷是否符合加電需求，確保加電安全。加電有兩種方式，一種是通過軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，另一種是測試人員操作軟件手動(dòng)完成。

4.2 測試中操作

在測試過程中，需要進(jìn)行以下操作：

當(dāng)完成參數(shù)測試后，需要及時(shí)關(guān)閉信號輸出。

對測試結(jié)果進(jìn)行超差檢查，當(dāng)出現(xiàn)超差時(shí)，按安全保護(hù)措施設(shè)置進(jìn)行處理。

實(shí)時(shí)監(jiān)控供電電壓、遙測電壓、環(huán)境溫度，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行超差檢查，當(dāng)出現(xiàn)超差時(shí)，按安全保護(hù)措施設(shè)置進(jìn)行處理。

當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)超差，需要進(jìn)行被測設(shè)備保護(hù)時(shí)，采取的措施依次是關(guān)閉信號輸出、關(guān)機(jī)、斷電等操作。

4.3 測試后操作

當(dāng)測試完成后，需要對被測設(shè)備依次進(jìn)行關(guān)機(jī)、斷電操作。

5 結(jié)語

本文圍繞某型塔康自動(dòng)測試需求，深入分析了自動(dòng)測試系統(tǒng)工作原理，開展了基于“核心測試設(shè)備+主控計(jì)算機(jī)+測試應(yīng)用開發(fā)”的總體技術(shù)方案并完成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建自動(dòng)測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)某型塔康的自動(dòng)測試及診斷。