航姿系统自动测试系统软硬件设计的组成原理及实现
1 简介
随着微电子技术的发展，机载设备的自动化程度、集成度和技术密度不断提高。同时，对机载设备检测系统和维修设备的研究也得到了高度重视。国外发达国家相继制定了符合本国要求的维修系统和维修设备的设计、选型、模块化和系列化标准。主要目的是实现更低的测试成本、更短的开发周期和高级测试。技术和软硬件结构的灵活组合，建立通用化、系列化、标准化的维修测试平台，满足多个测试对象的要求自动测量设备，多种测试环境和持续的技术发展。这种维护测试平台称为自动测试。设备（ATE，自动测试设备）。
本文介绍的航向系统自动测试设备是基于ATE技术的自动测试设备，对某架飞机机载航向系统各部件进行离位测试，完成功能性能测试、维修校准和部件故障诊断。被测主体（UUT，Unit Under Test）包括磁传感器、磁航向校正计算器、航向位置指示器、飞行员指示器、全姿态组合陀螺仪、集成放大器、控制箱等。
2 自动测试设备硬件设计
2.1 自动测试设备组成及测试原理
自动测试设备的组成及测试原理如图1所示，各部分功能如下：
（1）测试系统采用GPIB总线和VXI总线的混合模式。VXI总线是系统总线，负责整个系统的数据和测量命令的传输。系统总线连接到中央计算机，中央计算机管理整个系统的检查和故障诊断过程。
（2）VXI总线机箱是本地测量单元，主要负责高速数据采集、多路数据切换、特殊信号的测量和仿真等。
（3）基于GPIB总线的数字测量仪负责VXI机箱测量功能之外的UUT的信号测量。多功能信号发生器产生UUT测试所需的信号。这些设备是可编程的数字测量仪器。
（4）基于GPIB总线的程控电源包括程控直流电源和程控交流电源自动测量设备，提供UUT独立工作时所需的所有直流和交流电源。
（5）信号传输中心是一种信号连接机制，采用ICA（System Array Interface）结构形式，负责完成VXI机箱、程控电源、信号发生器、数字测量仪器和 UUT。
（6）接口适配器是UUT与测试系统之间的连接机制，其任务是将每个UUT专用信号转换为通用接口信号，通过与ICA的连接传输到测试系统。接口适配器是信号预处理电路，与UUT密切相关。
图1 测试系统组成及测试原理
2.2 测试资源组成和结构
根据航向和姿态系统被测单元的测试需求，分析配置自动测试资源。资源组合配置如表1所示。
表1 资源构成表
系统资源采用组合箱式连接方式，便于运输和中转。
2.3 测试适配器和线缆设计
测试适配器主要由UUT信号接口部分、信号转换与处理部分、阵列接口部分组成，如图2所示。
图2 适配器组成示意图
UUT信号接口部分主要包括安装在适配器前面板上的连接器，完成测试系统与UUT之间的物理信号连接。
信号转换处理部分包括激励信号产生模块、信号预处理电路模块、被测设备的负载电路、信号传输电路等。激励信号产生模块产生一些特殊的测试激励信号。信号预处理模块对被测信号进行预处理，以适应仪器测量。被测器件的负载电路用于为被测器件提供必要的负载，形成完整的测试。环形。
阵列接口部分采用国际航空领域常用的ARINC608A标准接口，主要完成测试适配器与被测航向设备的信号交联，完成实时监控和自动检测的检测系统的测试设备。
UUT与测试适配器的连接采用测试电缆连接方式。电缆两端的连接器应与适配器和UUT连接器相匹配，以确保连接准确可靠；线材应根据信号特性选择合适的线材类型、截面积、长度、是否屏蔽等。
3 自动测试设备软件设计
3.1 软件层次结构
测试软件由格式化测试资源驱动程序、测试运行平台程序、测试组件等组成。 格式化测试资源驱动程序是一套针对各种仪器类型（数字万用表、开关、电源等）的VISA驱动功能，封装了测试资源的VISA驱动功能，提高了测试资源的互换性。测试运行平台程序主要完成测试资源配置、初始化、测试程序运行支持、故障诊断、测试与故障诊断数据存储、浏览、打印等一系列任务；测试程序主要完成对所有被测设备的控制和测试资源的控制、测试结果数据的处理和显示以及整个测试过程的控制和管理等，
图 3 软件层次结构
3.2 测试程序设计
测试程序采用NI公司的虚拟仪器图形化开发工具LabWindows/CVI8.0，采用ANSI C语言编程。
测试程序分为两种操作模式：功能测试和维护测试。对于功能测试，测试程序为每个测试单元提供了一个功能测试项目列表，供操作者随意选择。程序根据测试逻辑自动控制测试资源完成UUT的功能测试，测试数据可作为UUT故障诊断的输入数据。如需与操作员进行交互，会弹出对话框或虚拟仪表板，方便操作员参与设备交互，虚拟仪表板交互测试用于需要操作员参与的设备设备交互。对于维护测试，操作人员通过虚拟仪表板直接操作测试资源，完成UUT的维护测试。一般先进行功能测试，如果出现故障，则运行故障诊断程序隔离定位故障，然后进行维护测试帮助修复，修复完成后进行功能测试运行验证UUT功能是否完好。
3.3 故障诊断程序设计
使用单独的测试和故障诊断模式。测试程序完成UUT功能测试项目，输出测试结果数据，生成测试结果记录文件；故障诊断程序分析故障诊断数据源-UUT测试结果记录文件，结合故障字典完成UUT的故障诊断和故障定位。测试程序的输出是故障诊断程序的输入。故障字典是描述测试项和SRU故障特征的特征向量集合，是“故障诊断程序”进行故障诊断、故障定位和故障隔离的基础。故障字典是设计者根据UUT的工作原理总结推断的，测试项与SRU故障等的相关性特征，通过每个特征向量的集合最终形成表征每个SRU故障的特征向量，形成UUT的故障字典。故障字典以数据库文件的形式存在，供故障诊断程序调用[5]。
4。结论
航向姿态系统自动检测设备是一套总线式机载设备地面自动检测系统。系统采用国际先进的开放式ATE系统结构和阵列接口、VXI和GPIB总线接口、程控仪器、虚拟仪器控制和先进的测试软件。等技术，完成了航向系统的功能测试、故障诊断和维护，提升了航向系统的测试和维护能力。
系统采用图形化测试界面和虚拟仪器控制技术，为用户提供直观、简单的测试界面，通过鼠标即可完成测试操作。系统交付给用户。经过两年多的使用，证明该系统可靠，使用方便，测试精度高，工作效率高。
