军用飞机通用ATS体系结构研究Word下载.docx

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摘要：

国内军用琶机自动检测设备存在着一系列的问题，发展新一代通用自动测试系统（Ｓ）十分必要，对通用ＡＴＳ体系结构　ＡＴ

进行了研究。

首先提出通用ＡＴＳ设计需遵循的原则，然后通过对通用ＡＳ系统内各种接Ｖ的划分和描述，论述了通用Ａ　ＴＩＴｓ的体系结　

构特征，确立了系统整体构架，并详细介绍了通用ＡＴＳ的硬件结构、测试资源描述和软件结构，最后，对新型通用ＡＴＳ体系结构的　特点进行了总结。

　关键词：

自动测试系统；

体系结构；

硬件结构；

软件结构；

测试资源描述　

Ｓｔｄｙ０　ｅｒ　ｕ　ｆＧｎｅａｌＰｕｒｓ　ｕｏａｅ　ｓ　ｙｔｍ　ｃｉｅｔｒ　ｐｏｅＡｔｍｔｄＴｅｔＳｓｅＡｒｈｔｃｕｅｏｆＭｉｉａｙＡｉｃａｆ　　ｌｔｒ　ｒｒｔ

ＺａｇＬｉｇｎ　ｈｎ　ｅａｇ，Ｚｈｎ　ｕｎｈｎａｇＨ　ａｃｕ　

（．ＰＢｏ　２６，Ｂｉｎ　００６，Ｃｈｎ　１Ｏ　ｘ９３ｅｉｇ１０７ｉｉａ；

２ＮｎｉｇＵｎｖｒ　ｙｏ　ｒｎｕｉ　ｎ　ｔｏａｔｓ．ａｊ　ｉｅｓｉ　ｆＡｅｏａｔｓａｄＡｓｒｎｕｉ，Ｎａｊｇ２０１，ｉａ　ｎｔｃｃｎｉ　１０　Ｃｈｎ）ｎ６

Ａｂｔａｔｓｒｃ．Ｔｈｅｅａｅａｓｒｅ　ｆｐｒｂｌｍｓｏ　ｕｏａｅ　ｅｔｅｕｐｍｅｔｏ　ｉｔｒ　ｉｃａｔｏｉｉ　ｃｓａｙｔ　ｅｅｏｐａｎｗ—ｓｙｅｇ—ｒ　ｒ　　ｅｉｓｏ　ｏｅ　ｆａｔｍｔｄｔｓ　ｑｉｎ　ｆｍｌａｙａｒｒｆ，ｓ　ｔｓｎｅｅｓｒ　ｏｄｖｌ　　ｅｉ　ｔｌ　ｅ　ｎｒａ　ｕｐｅａｏｍａｅ　ｅｔｓｓｅ（ｅ　ｌｐｒｏｓ　ｕｔｔｄｔｓ　ｙｔｍＡＴＳ）．Ｔｈ　ｒｈｔｃｕｅｏ　ｈ　ｎｅａ　ｕｐｓ　ｅａｃｉｅｔｒ　ｆｔｅｇｅｒｌｐｒｏｅＡＴＳｉ　ｅｅｒｈｅ　ｓｒｓａｃｄ．Ｔｈ　ｒｎｉｅｉ　ｅｅｅ　ｈｃ　ｅｐｉｃｐｌ　ｓｐｒｓｎｔｄｗｉｈｓｕｌ　ｅｆｌｈｏｄｂ　ｏｌｏｗｅ　ｎｄｓｇｎ．Ｔｈｅａｃｉｅｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏ　ｅｅａ　ｕｒｏｅＡＴＳａｅｄｉｃｓｄｂ　ｏｐａｔｎｔａｄｔｅｖｒｅｉｓｏ　ｎｄｉ　ｅｉ　ｒｈｔｃｕｒ　ｈｒｃｅｉｔｃ　ｆｇｎｒｌｐｐｓ　　ｒ　ｓｕｓｅ　ｙｃｍ　ｒｍｅ　ｎ　ｈ　ａｉｔｅ　ｆｉ　ｔｒａｅ　ｆｔｅＡＴＳｉｓｄｅｒｃｓｏ　ｈ　　ｎｉｅ．ｔ　ｈｅｗｈｏｅｆａｗｏｋｏｆｓｓｅｉ　ｓａｌｓｄ，ｔ　ｒｗａｅａｃｔｃｕｒｌ　ｒｍｅｒ　　　ｙｔｍ　ｓｅｔｂｉｈｅｈｅｈａｄｒ　ｒｈｉｅｔｅ，ｓｆｗａｅａｃｔｃｕｒ　ｎ　ｅｓ　ｅｏｔｒ　ｒｈｉｅｔｅａｄｔ　ｔｒ　ｓｒｅｄｅｃｉｔｏ　ｒ　ｎｒｄｕｅ．Ｆｉａｌｏｕｃ　ｓｒｐｉｎａｅｉｔｏｃｄｎｌｙ，ａｓ　ｕｍｍａｙｏ　ｈｅｃａａｔｒｓｉ　　ｆｔｅｎｗ—ｔｅｇｅｅａ　ｒｏｓ　ｒ　ｆｔ　ｈｒｃｅｉｔｃｓｏ　ｈ　ｅ—ｓｙｌ　ｎｒｌｐｕｐｅＡＴＳａｃｔｃｕｒ　ｓｍａ．　ｒｈｉｅｔｅｉ　ｄｅ　Ｋｅ　ｙｗｏｒｓ：

ａｏｔｄｔｓ　ｙｔｍ；

ａｃｔｃｕｅ；

ｈｒｄｕｔｍａｅ　ｅｔｓｓｅｒｈｉｅｔｒａｄｗａｅａｒｈｉｅｔｅｓｆｗａｅａｃｉｅｔｒｒ　　ｃｔｃｕｒ；

ｏｔｒ　ｒｈｔｃｕｅ；

ｔｓ　ｅｏｃ　ｅｃｉｉｎｅｔｒｓｕｒｅｄｓｒｐｔｏ　

１开发新型通用ＡＴＳ的必要性　　

自动测试系统（ＡＴＳ—ａｔｍａｅ　ｅｔｓｓｅ）是飞机机　ｕｏｔｄｔｓｙｔｍ　

飞机机上自检还不具备将故障隔离到外场可更换单元ＬＵ的　　Ｒ能力，以外场维修、排故对检测设备的依赖性更大。

所　在内场检测设备方面，由于ＬＲＵ测试性设计不够完善，　也考虑到专业分工的需要，我军内场仪器的综合化程度还不　够，没有达到国外一台ＡＴＥ包打天下的水平。

　（）保障设备体积大、综合化和标准化程度差的局面急需　３改变：

目前，我军的地面保障设备普遍存在着设备陈旧、数　量和种类多、体积大、缺少标准化和综合化，使作战部队的机　动性能差、保障能力低，严重影响了部队的应急作战能力。

　例如歼ｘ飞机火控系统的二线检测设备仅计算机就需要３　Ｏ台，一个现役战斗机团的维修和保障设备重达６～９　，体积　Ｏ０ｔ

为３０～４０ｍ　００　，飞机转场时，需要用近２Ｏ节车皮来运载。

载设备进行维修检测必不可少设备，广泛用于飞机的各级维　

修工作中。

　目前，我军的地面保障设备普遍存在的问题如下：

　（）测试设备的设计思想还有差距，缺乏统一的规划：

长　１期以来，由于检测设备的重要性没有得到充分的认识以及缺　乏统一的发展规划，致使为数众多的检测设备严重滞后于装备　的发展，检测设备的标准化、系列化和通用化将无法实现。

　即使勉强完成了检测设备的研制配套，也是问题很多，装备　部队后适用性差，存在不好用、不管用甚至是不能用、用不着　

的情况。

（）维修装备配套体系研究尚待加强：

在外场检测方面，２　国外发达国家，由于飞机测试性设计水平较高，外场维护主要　通过ＢＴ（ｕｌｉ　ｓ）检测设备故障，为了弥补ＢＴ等嵌　ＩＢｉ　ｎＴｅｔｔＩ入式诊断能力的不足，借助便携式维修辅助工具ＰＭＡ（ｅ—Ｐｒ　ｓｎｌｉｔｎｎｅＡｓｉａｔｏａＭａｅａｃ　ｓｔｎ）来扩大诊断能力，执行ＢＴ等诊　　ｎｓＩ断能力不能完成的诊断，保证１０检测出故障。

因此，其外　０　场维修检测设备非常简单。

　而我国的情况与发达国家不同，国产二代机几乎没有机上　

由上述分析可见，通用ＡＴＳ体系结构的研究显得极为急　迫，不但关系到我国军用设备的可持续发展，而且是制约我　军在未来军事斗争能否充分发挥战斗力的关键。

２通用ＡＴＳ体系结构研究　　

通用ＡＴＳ是一种功能齐备，适应范围广，二次开发容易，　升级扩展方便的平台系统，主要用于组建机载设备二、三级　维修所需的Ａ。

通用ＡＴＳ的设计应遵循如下原则：

ＴＳ　（）采用商业上成熟的技术、标准和产品，降低整个　１

ＡＴＳ的费用；

自检能力，没有留出专用检测接口：

不借助地面检测设备，　

（）ＡＴＳ的结构是通用的、开放的和标准的，软件系统　２

收稿日期：

０４０—２；

修回日期：

０４０—２。

２０—８６２０—９１　

可重构、可扩充／减；

裁　

作者简介：

张列刚（９９，，建人，级工程师，１５一）男福高主要从事武　

器装备通用ＡＴＳ的研究和开发。

（）软件升级组件可重用、测试程序集（ｅｔＰｏｒｍ　３Ｔｓｒｇａ　

Ｓｔｅ，简称ＴＰ）可移植，仪器具有可互换性，能不断满足新　Ｓ

第４期　的测试功能和技术的需求；

张列刚，等：

军用飞机通用ＡＴＳ体系结构研究　以堆叠和相对固定，结构形式灵活，但由于实现空间较小及环　境要求高（温度、振动等）如，对设备的安装、结构强度及电　缆设计都要求较高。

（）采用一体化的综合故障诊断技术，以提高测试质量。

４　

２１组成与结构　．

从测试的角度看，通用ＡＴＳ可分成自动测试设备（ＡＴＥ　

—

ａｔｍａｅ　ｅｔｅｕｐｎ，简称）、被测单元ＵＵＴ（ｎｔｎｏｔｄｔｓｑｉｍｅｔ　ｕｉ　

ｕｄｒｔｓ）ｎｅ　ｅｔ，它们之间在电气和机械上通过测试适配器（ＴｕＡ　

ｔｓ　ｎｔａａｔｒｅｔｉｄｐｏ）连接，其内部实际上是通过测试信号的流　ｕ　

Ａ　

Ｔ　

动实现的。

从测试信号和接口界面的角度，通用ＡＴＳ可以分　

为ＡＴＥ、测试程序集（ＳｅｔｐｏｒｍｓｔＴＰ—ｔｓ　ｒｇａ　ｅ）和测试环境描　述（ＴＥ—ｔｓｅｖｒｎｎ　ｅｃｉｔｎ３个部分。

其中，Ｄｅｔｎｉｍｅｔｄｓｒｉ）　ｏｐｏ　

Ｅ　

图１通用ＡＴＳ结构示意图　

ＡＴＥ包括测试控制计算机、测试资源、测试软件环境（主要　

包括操作系统、仪器驱动程序、ＩＯ软件、测试程序开发环　／境）等＿，是完成ＡＴ２　Ｓ测试功能的主要部分，是实现测试功　能的主要物理基础；

ＴＰＳ包括测试程序（ＴＰ—ｔｓｐｏ　ｅｔｒ—　ｇａ、ＴＵＡ及ｕＵＴ等，与ｕＵＴ的测试特性密切相关，具　ｒｍ）

图２某通用ＡＴＳ仪器资源配置示意图　　

有相对的独立性；

测试环境描述部分包括测试资源描述（　ＲＤ

美国海军在其Ｃｓ系统中主要采用的是机柜形式，主要　ＡＳ

ｒｓｕｃ　ｅｃｉｔｎ、适配器描述（ｅｏｒｅｄｓｒｉ）ｐｏＡＤ—ａａｔ　　ｅｃｉ—ｄｐｏｒｄｓｒｐ　

用于修理基地和舰船上，随着其执行任务特点的变化，对设　

备的移动能力有了更高的要求，在其最新的ＲＴＣＡｓＳ系统上，　均采用了组装箱方式，以适应任务需要。

　２２２仪器资源配置　．．通用ＡＴＳ的仪器资源配置是比较灵活的，通用ＡＴＳ体系　

ｔｎ及系统配置描述（Ｄ—ｃｎｉｕｅｄｓｒｔｎｉ）ｏＣｏ｛ｒ　ｅｃｉｉ）等，是对　ｇｐｏＡＴＳ内部各种界面联系关系的描述，通过测试环境描述可以　将测试设备与被测对象联系起来，在ＡＴＳ的测试实现上起着　

非常重要的作用。

将ＡＴＳ划分成这三个部分考虑了这几个部分之间在实现　上的相对独立性及其内部的联系。

除了ＴＵＡ在物理上把　

ＡＴＥ和ＵＵＴ联系起来之外，其它的联系都通过ＴＥ体现，Ｄ　这种描述是系统内在联系的刻画，分层描述系统内部各要素　

结构支持通过仪器资源的裁剪和重新配置实现不同的硬件测　

试平台，以满足不同测试的需要。

　航空电子设备种类繁多，如飞机发动机控制设备、火力控　

制系统、飞行控制系统、通讯导航系统、仪表电气系统等，其　信号范围不仅覆盖了低频、射频和微波，同时还包括非电量，　

之间的关系。

这种划分方法使得ＡＴｓ的具体实现具有很大的　灵活性。

图１即是通用ＡＴＳ的组成结构图。

２２硬件配置　．

如气压信号等。

对通用ＡＳ的仪器资源配置提出了很高的要　Ｔ求。

通用ＡＴＳ仪器资源可以按功能进行分类（如表１所示）　。

表１仪器资源功能分类表　　序号　能类别　功１　电源　资　源　

航空电子设备根据测试需求的不同可以有多种实现方式，主　

要有两方面的不同配置，一是外形结构形式，二是仪器资源配　

置。

灵活的配置形式可以使通用Ａｓ适应多种使用环境下的不　Ｔ同测试需要，同时又不破坏系统结构，仍然保持系统的整体一致　

性。

程控直流电源、程控交流电源、不可编程直流电源　等　

２２１外形结构　．．

２模拟资源　程控增益放大器、电流源、程控函数放大器、程控　　电子负载、同步／解调模块、ＤＡ模块等　／

通用ＡＴｓ外形结构的实现主要根据设备的使用场合和机　动要求而定，一般有组装箱和机柜两种形式。

　对于固定使用环境下的测试场合，如在厂房内或在修理厂　环境中，测试设备位置相对固定，一般不移动，采取机柜形式　比较方便，在结构实现上比较容易，也易于设备本身的维护。

３测量资源　数字万用表、通用计数器、信号调理模块、数字示　　波器、数字化仪等　４　数字量测量　ＭＩＬ一１５Ｂ模块、ＡＲＩ　２５３ＮＣ４９模块、ＲＳ３／２／２２４２　４５模块、数字Ｉ０模块等　８／５开关系统　通用开关、开关矩阵、微波开关、射频开关、多路　　

开关等　

对于部队要求提供机动保障能力的综合测试设备，宜采用组装　

箱的方式。

这种方式采用模块化的箱体结构，各箱体之间可　

６气动功能　动静压压力产生器　　

７　

无线电　频谱分析仪、微波信号发生器、功率计、综合仪等　

３８　４　?

计算机测量与控制　

第４期　

通用ＡＴＳ结构的实现中，通用接口隔离了各硬件组成部　分，使各部分之间具有一定的相互独立性，使系统由紧密耦　合变为松散耦合，提高了ＡＴＳ设计的灵活性，使ＡＴＳ具有组　成上的结构化和模块化特性，增强了ＡＴＳ移植和升级能力。

　在保证接口一致性的前提下，系统各部分的不同实现形式不　会影响系统功能的实现。

也就是说，在更换或调整某一部分的　具体实现的情况下，整个ＡＴＳ的测试功能并不受影响。

　同时通用ＡＴＳ采用统一的硬件系统集成技术，使众多的激励　资源、测量资源、开关资源、电源资源组成一个有机整体，从　而解决了ＡＥ开发过程中的系统集成问题：

包括通用仪器之间、Ｔ　通用仪器与信号转接机构之间的安全、可靠、规范化的连接，信　号路径对信号的影响及信号补偿，系统的电磁兼容性等。

２３测试环境描述　．

ｍｅｔｏ　ｓ　ｏｔｒ）已成为目前测试程序开发的主流工　ｎ　ｒＴｅｔＳｆｆｗａｅ

具。

ＩＴＳ通过定义良好的内部接口结构，有效的将被测对　ＤＥ象、系统实现、软件开发等部分区分开来，并由此形成一个统　

一

的测试程序开发框架。

　ＩＴＳ技术在国际军、民航电子设备测试领域已得到广　ＤＥ

泛的应用。

用于Ｂ３７７测试的ＲＡＤＡＲ公司的ＳＡＲＴＣＭ　ＡＴ　

测试系统，采用了在ＤＯｓ操作系统下专门开发的测试程序和　

运行平台；

用于Ｂ５／６７７７７飞机测试ＢＯＥＩ公司的ＡＴＳＮＧ一　１２系统，采用了在ＵＮＩ８Ｘ操作系统下开发的ＡＴＳ开发平台；

　用于Ｃｌｎｏｌｓ飞行控制系统测试的ＩＳ一７０系统，采用了在　ｉＴ０

ＤＯｓ操作系统下开发的ＡＤＡＴＥ开发平台；

用于Ａ３Ｏ和　２

Ｂ７７７测试的ＡＴＣ６系统，采用了ＵＮＩＥ　Ｘ操作系统下开发的　ＳＭＡＲＴ开发环境；

ＴＹ公司开发的ＰＸＡＷＳ软件已广泛应用　在航空、航天、军事、自动化、计算机、电信、冶金、生物　等领域，在美国、欧洲、亚洲等世界各地都有广泛应用。

　２４１虚拟仪器软件结构　．．根据测试信息流的流向，虚拟仪器的软件框架从低层到顶层，　

测试环境描述提供了对测试系统各组成部分之间相互关系　的描述模型，完整地描述了ＡＴＥ仪器内部及与ＵＵＴ之间的　连接以及测试连接环境。

主要包括三个方面：

（）测试资源描述（１ＲＤ）：

提供ＡＴＥ所有仪器设备资源　的描述，包括仪器的测试性能指标和操作方法，如信号特性　

与端口操作能力。

每一个ＡＴＥ资源都对应着唯一的一个Ｒ　Ｄ，

包括四部分：

物理接口层，Ｖ　Ａ管理库、测试资源层、ＴＰＩＳｓ开　发层和测试环境层『。

如图６所示。

其中ＶＩＡ库实质就是标准　５］Ｓ的ＩＯ函数库及其相关规范的总称『。

一般称这个ＩＯ函数库为　／６］／ＶＳＩＡ库，它驻留于计算机系统之中执行仪器总线的特殊功能，　

是计算机与仪器之间的软件层连接，以实现对仪器的程控；

测试　

这些资源既包括仪器资源也包括开关资源。

性能描述，如　电压测量范　围、精度、测　量端等　

图３测试资源描述示意图　

资源层是指完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序集，它是　

应用程序实现仪器控制的桥梁［；

应用软件层建立在仪器驱动程　７　序之上，直接面对操作用户，通过提