1自动化测试的概念和意义
随着大规模集成电路技术的发展,航空电子设备越来越趋向于小型化、集成化,航空电子系统由各子系统相对独立的联合式系统发展为集成度高、结构复杂的综合模块化航空电子系统,系统测试日益复杂。传统的手工测试难以满足日益复杂的航空电子系统验证需求,传统的手工测试中大量枯燥的重复操作增加试验人员的误操作几率和试验周期。自动化测试指的是用机器执行代替人为驱动的测试行为。它在预定条件(包括正常条件和异常条件)下运行系统或软件,评估运行效果。自动化测试的意义在于:
①优化成本:降低劳动量,降低测试成本;②可靠:提高测试的全面性,提高测试精确度;③快速:加快测试速度,缩短测试周期;④规范化:提供规范化的测试流程;⑤可重用:提高测试的重用性。
2航空电子系统自动化测试相关技术
航空电子系统主要分为人机接口、飞机状态感知系统、导航、外界感知系统和任务自动化五个部分,这几个主要部分组成了整体的航空电子系统。在航空电子系统中自动化测试相关技术有以下几方面:
2.1 IOServer技术
自动测试过程可抽象为:发送激励信号(模拟量信号、离散量信号、总线指令等)、延时等待信号稳定、读取预期信号并判断测试结果。因此可以将自动测试软件划分为上下两层,上层(应用软件)负责最小测试单元的调度和执行,下层(IOServer)负责具体信号的发送和解析,两层软件之间以规定的软件接口进行交互。经过上下层软件划分之后,开发人员可以进行有效分工,对于上层开发人员,不需要关心底层硬件操作如何实现,集中精力进行界面布局和信号调度的设计开发工作;而对于下层开发人员,不需要关心上层界面的布局和测试信号的调度,集中精力进行信号解析和硬件板卡控制的相关开发工作。
2.2分布式测试技术
常规化的自动测试系统主要通过采购标准的货架板卡或者自研板卡实现资源的配置,从而对产品进行自动化测试;由于大规模高度集成化应用需求的出现,单台计算机资源已无法满足系统板卡资源的配置。由于目前产品都朝着小型化、高度集成化、资源统一化等方向发展。因此,为了解决这个问题,提出产品扁平化、通过资源配置实现集中化管理思路;分布式测试平台通过集中化管理可自动识别终端模块并加载配置服务,可通过界面进行远程控制应用模块采集、输出和总线通信等功能。
3航空电子系统的自动化测试应用
航空电子系统自动化测试系统由诸多软件和硬件共同组成,包括:试验管理系统,例如试验项目管理、人员管理、进度管理等。通过将测试项目进行分解使之分成若干独立的小测试任务单元,测试完成后对测试数据进行保存和共享;测试用例设计系统,包括测试计划、测试环境、期望数据等;测试用例运行系统,主要是指加载和运行测试用例;自动化执行机构,是用于根据测试用例运行系统发出的指令进行机舱状态的操作;测试数据采集系统,用于测试过程中的数据采集;测试数据判决系统,通过对比总线数据和系统信号采集值与期望值的差距,识别判定机舱画面显示的正确与否。
航空电子系统中自动化测试应用主要有产品级测试、接口/总线级测试、平台/系统级测试以及基于模型的自动化测试几个方面:
3.1产品级测试
NI公司的测试系统Test Stand能够对LRU级产品进行通信测试,其实质上是大量设计测试程序的追踪,每一个测试项基本都是通过调用LabView的VI实现的,在工程开发阶段能够十分方便地将验证所用的硬件板卡和测试软件移植到产线测试上。
3.2接口/总线级自动化测试
IO接口测试平台在电子系统的研发以及集成测试、验收测试等方面有重要的作用,具有旁路采集、接口激励的功能,同时还能够对数据进行解析、分析和存储。例如,多总线仿真测试平台,支持多种不同类型的总线数据,可以对其进行监控、查询、接收发送以及统计分析等,能够进行自动化测试并将测试数据完整保持记录,操作人员可以对测试流程进行操作管理,最终输出测试报告。
3.3平台/系统级自动化测试
航空电子测试的综合模块化系统,在面对日益增多的飞机飞行、设备运行数据情况下,提出在分布式架构基础上,构建系统内部的多个模块阵列和通信网络。通过基于PXI总线的集成控制单元、以太网交换网络,使得多个模块独立于操作系统而存在,将单个核心处理计算机转变为多个分布式计算机系统,但不同模块可以使用相同的异构计算机硬件平台,因而综合化航空电子系统的分布式架构设计,可以使用多种电子测试软件独立于平台硬件,适应更为复杂的、数据量更大的系统测试环境,并在减轻飞机机载平台减重、降低功耗等方面具有较大优势,有效提升了机载航空电子系统测试平台的可靠性、可维护性和可拓展性。
航空电子系统平台的软件设计,通常选用Lab-VIEW开发平台,作为多层设备测试、图形化虚拟显示的研发平台。该软件系统由最外层至最底层,分别包括远端传输设备、显示操作界面、VI测试子程序、PXI板卡配置单元、后台数据库等组成部分。
(1)显示操作界面。显示操作界面是与用户直接交互的界面,是将系统中多种电子设备参数、输出结果,以视觉图形方式展现在使用者面前。系统状态展现在工作人员的眼前,以便于操作或工作人员能够直观看到航电系统中,各项功能模块的数据传输、设备运行状态,对检测输出信号做出判断及处理。(2)VI测试子程序。该测试程序是按照一定顺序,对系统内部的复杂数据计算、设备测试作出安排的程序。(3)PXI板卡配置单元。机载航空电子系统平台的不同软件功能模块,均基于NI板卡驱动程序进行运行。在航空电子系统控制面板进行加电测试后,多个PXI板卡配置单元结合,便产生虚拟的输入信号。之后负载电路板将控制信号指令,经由总线接口传送给测试设备,进行不同设备的测试工作。
3.4基于模型的自动化测试
以美国NI公司的Test Stand作为自动化测试用例的执行引擎,采用基于COTS产品的硬件平台和实时操作系统,并提供仿真模型的实时运行平台,实现了包含“激励-响应”测试和动态闭环测试两种方法,通过模型在特定激励情况下的实际响应与期望响应比对,判定分系统实现模型和分系统实物设备是否符合设计要求。
结语
自动化测试技术为航空电子系统的验证提供了支持,在测试工作实施之前,需要根据实际情况统筹考虑各自动化测试技术的优缺点,选择合适的测试方法;同时,趋于集成度高、结构复杂的综合模块化航空电子系统对自动化测试手段提出了更高的要求,促进自动化测试技术的进一步发展。
参考文献:
[1]孙魁元.航空航天与国防电子新形势下自动化测试系统的运用分析[J].电子世界,2017(09):134.
[2]刘畅.航空航天与国防电子新形势下自动化测试系统的应用[J].价值工程,2016,35(29):211-213.
[3]崔诗娴,陈春晓,宫伟祥.GUI自动化测试工具在民用航空数据链系统集成中的应用[J].计算机系统应用,2016,25(07):66-71.