航电半实物仿真系统的制作方法

本发明涉及航电仿真领域，具体涉及一种航电半实物仿真系统。

背景技术：

航电系统全称"综合航空电子系统"，是现代化战斗机的一个重要组成部分，战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。综合航电系统在需求牵引和技术推动下已有几十年的发展历史，特别是近十来年，取得了引人注目的进展，促进了飞机作战效能的进一步提高。然而，目前综合航电系统在使用过程中暴露出不少不足之处，亟待加以改进和完善;同时，21世纪的作战策略和方式的发展也对综合航电系统提出了更具挑战性的要求。因此，未来的十年，在解决经济上可承受性问题的同时，综合航电系统仍将向着更加综合化、信息化、技术化、模块化及智能化的方向发展，并且综合航电系统的功能、性能以及可靠性、维修性、保障性、测试性和综合效能也将出现突破性的飞跃。可以预见，航空电子综合化水平将得到不断提高，航空电子综合技术将向深度和广度发展，得到不断完善。

航电系统研发出来以后并不会直接运用到战斗机中，首先需要对航电系统进行性能仿真，当其性能完善以后再投入到实际运用中；但就目前而言，大部分的航电仿真系统均是通过软件构建仿真环境，且每次都需要根据航电系统的性能进行仿真环境的搭建使得每次的仿真都需要重新构建仿真环境，造成了大量的重复和机械化工作，每次都需要对仿真环境进行调试以后才能对航电代码进行仿真。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航电半实物仿真系统，可以减少重复和机械化工作，优化测试过程，使需求追踪-用例设计-测试执行-测试数据记录-测试报告几个阶段都能实现工具自动化，能够对航电代码提供直接的仿真运行环境。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

航电半实物仿真系统，该系统包括航电实时计算机、管理平台、飞行员座舱与操作系统、适配器、硬件接口设备、数据注入单元、接口集成模块、第三方软件扩展接口库以及网络通讯；

所述航电实时计算机为整个系统的仿真测试环境；

所述管理平台测试执行前，通过线上或线下为航电实时计算机提供测试用例作为输入；测试执行后，对于形成的测试结果及缺陷导入到管理平台中进行管理归档，并对数据进行汇总后生成测试总结；

所述飞行员座舱与操纵系统用于模拟仿真验证过程中飞行员或测试人员与航电实时计算机的交互工作，由反射内存网络与航电实时计算机进行数据通讯；

所述三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现航电半实物仿真系统多功能扩展开发；

所述适配器用于接受激励注入信息，完全模拟航电系统应用程序的动作和逻辑运算过程，产生对应的io及串口输出，实现航电系统与输入激励的通讯功能；

所述硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的i/o接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道；

所述数据注入单元通过仿真软件用于用例注入和故障注入两种输入方式；

所述接口集成针对管理平台线上模式，测试人员在本地计算机上获取云服务器中管理平台的license后，通过预先配置好的企业总线，可以进行数据导出/导入操作；

所述通讯网络包括航电实时计算机与和平台管理的以太网络和航电实时计算机与座舱/操纵模拟系统之间的反射内存网络。

作为本方案的进一步改进，所述航电实时计算机依据测试前、测试时及测试后三个阶段，分别完成以下内容：

测试前：由仿真模型开发工具形成测试所需的仿真模型，同时自动生成相应代码；由测试脚本注入工具导入测试脚本，测试脚本由脚本编译器生成；结合管理平台，通过线上和线下两种方式获取测试输入数据；

测试时由航电实时计算机提供整个测试环境的任务管理和实时调度机制；由自动测试控制软件，按照用例步骤输入各种信号激励，实现实时的用例注入功能；由故障注入控制软件，结合专家故障库的经验包，如主显控软件故障包、导航管理软件故障包和传感器管理软件故障包等，实现故障的逻辑控制输入；由测试脚本解析器对导入的测试脚本进行解析；仿真测试时数据的加载、发送、收集及显示；通过测试监控面板实时添加测试命令；根据实际需要实时显示指定数据；实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制；驱动仿真模型输出数据，通过i/o驱动发送到被测系统；采用项目-工程-测试单元的三级管理机制；项目对应一个型号系统，下面可以建立多个工程，每个工程对应一个交联的测试环境模型；测试单元针对每个交联环境模型的结果保存，从而实现了各测试场景的保存和测试经验的复用；将测试运行后收集到的测试结果数据与预期结果进行比较、分析与回放，得到测试是否通过的结论；

测试后：由航电实时计算机向管理平台导入结果数据。

作为本方案的进一步改进，所述实时显示指定数据的方式包括如趋势图显示、柱状图显示、信号灯显示等。

作为本方案的进一步改进，所述适配器用于与飞行员座舱与操纵系统相连，通过a/d转换将座舱系统的操纵信号传送至航电实时计算机，同时生成必要的航电信息通过d/a或d/d将其传递给飞行员座舱系统。

作为本方案的进一步改进，所述航电信息包括雷达信息、传感器信息。

作为本方案的进一步改进，所述通讯网络还包括航电实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制。

作为本方案的进一步改进，所述硬件接口设备包括1553b、can/ad、da、rs232、rs422、rs485、di、do、relay、以太网，及用户定制接口。

作为本方案的进一步改进，所述故障注入过软件注入特定的串口包，每个故障由对应的故障和占位唯一确定,，经实时计算机发送至被测系统。同时结合专家库中经验故障包，解析出对应的故障名称并给出对应故障产生的可能原因，实现对航电系统故障的验证。

作为本方案的进一步改进，所述用例注入通过软件注入特定的接口数据包，所述数据内容为信号id及其原始的物理量数值，经实时计算机按照相应算法解析出用例输入的对应信号，并通过i/o硬件接口发送至被测系统。

本发明的有益效果是：和传统的航电仿真系统系统相比较，本发明的优势在于：

（1）多种数据输入方式；

（2）实现信息监控显示、运行控制和数据采集、处理及存储；

（3）提供外部接口库，支持对实时仿真系统进行功能扩展开发；

（4）实现对航电系统故障的验证；

（5）实现对测试结果的自动分析；

（6）实现对分析结果的入库操作；

（7）实现航电半实物仿真测试自动化测试。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明航电实时计算机的系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-2所示：

为满足所内配置项/系统测试要求，配合配置项/系统测试人员进行航电系统半实物仿真测试，减少重复和机械化工作，优化测试过程，使需求追踪-用例设计-测试执行-测试数据记录-测试报告几个阶段都能实现工具自动化。我们计划建设一个航电半实物仿真综合平台，该平台能够对航电代码提供直接的仿真运行环境。针对上述实现的内容，建立航电半实物仿真系统，该系统完全采用模块化设计理念进行设计，整个系统从结构、硬件接口、软件功能都具有可配置性、扩展性，能够满足不同规模、型号航电系统的验证测试需求。

航电半实物仿真系统，该系统包括航电实时计算机、管理平台、飞行员座舱与操作系统、适配器、硬件接口设备、数据注入单元、接口集成模块、第三方软件扩展接口库以及网络通讯；

所述航电实时计算机为整个系统的仿真测试环境；

所述管理平台测试执行前，通过线上或线下为航电实时计算机提供测试用例作为输入；测试执行后，对于形成的测试结果及缺陷导入到管理平台中进行管理归档，并对数据进行汇总后生成测试总结；

所述飞行员座舱与操纵系统用于模拟仿真验证过程中飞行员或测试人员与航电实时计算机的交互工作，由反射内存网络与航电实时计算机进行数据通讯；

所述三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现航电半实物仿真系统多功能扩展开发；

所述适配器用于接受激励注入信息，完全模拟航电系统应用程序的动作和逻辑运算过程，产生对应的io及串口输出，实现航电系统与输入激励的通讯功能；

所述硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的i/o接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道；

所述数据注入单元通过仿真软件用于用例注入和故障注入两种输入方式；

所述接口集成针对管理平台线上模式，测试人员在本地计算机上获取云服务器中管理平台的license后，通过预先配置好的企业总线，可以进行数据导出/导入操作；

所述通讯网络包括航电实时计算机与和平台管理的以太网络和航电实时计算机与座舱/操纵模拟系统之间的反射内存网络。

每个环节的具体应用如下：

航电实时计算机：航电实时计算机为整个系统的仿真测试环境，依据测试前、测试时及测试后三个阶段，分别完成以下内容：

测试前

由仿真模型开发工具形成测试所需的仿真模型，同时自动生成相应代码；

由测试脚本注入工具导入测试脚本，测试脚本由脚本编译器生成；

结合管理平台，通过线上和线下两种方式获取测试输入数据。

测试时

由航电实时计算机提供整个测试环境的任务管理和实时调度机制；

由自动测试控制软件，按照用例步骤输入各种信号激励，实现实时的用例注入功能；

由故障注入控制软件，结合专家故障库的经验包，如主显控软件故障包、导航管理软件故障包和传感器管理软件故障包等，实现故障的逻辑控制输入；

由测试脚本解析器对导入的测试脚本进行解析；

仿真测试时数据的加载、发送、收集及显示。通过测试监控面板实时添加测试命令；根据实际需要以不同的方式（如趋势图显示、柱状图显示、信号灯显示等）实时显示指定数据；

实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制；

驱动仿真模型输出数据，通过i/o驱动发送到被测系统；

采用项目-工程-测试单元的三级管理机制。项目对应一个型号系统，下面可以建立多个工程，每个工程对应一个交联的测试环境模型。测试单元针对每个交联环境模型的结果保存，从而实现了各测试场景的保存和测试经验的复用；

将测试运行后收集到的测试结果数据与预期结果进行比较、分析与回放，得到测试是否通过的结论。

测试后

由航电实时计算机向管理平台导入结果数据。

管理平台：测试执行前，通过线上或线下为航电实时计算机提供测试用例作为输入。测试执行后，对于形成的测试结果及缺陷可导入到管理平台中进行管理归档，并对数据进行汇总后生成测试总结；

飞行员座舱与操纵系统：模拟仿真验证过程中飞行员或测试人员与航电实时计算机的交互工作，由反射内存网络与航电实时计算机进行数据通讯；

第三方软件扩展接口库：提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现航电半实物仿真系统多功能扩展开发；

适配器：用于接受激励注入信息，完全模拟航电系统应用程序的动作和逻辑运算过程，产生对应的io及串口输出，实现航电系统与输入激励的通讯功能。主要完成三部分任务：

与飞行员座舱与操纵系统相连，通过a/d转换将座舱系统的操纵信号传送至航电实时计算机；

生成必要航电信息，例如雷达/传感器信息，通过d/a或d/d将其传递给飞行员座舱系统。

硬件接口设备（i/o接口）：硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的i/o接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道。经讨论研究，本平台可以支持的总线及io接口有：

1553b/can/ad/da/rs232/rs422/rs485/di/do/relay/以太网，及用户定制接口等；

数据注入单元：通过仿真软件用于用例注入和故障注入两种输入方式：

故障注入：通过软件注入特定的串口包（每个故障由对应的故障和占位唯一确定），经实时计算机发送至被测系统。同时结合专家库中经验故障包（如主显控软件故障包、导航管理软件故障包和传感器管理软件故障包等），解析出对应的故障名称并给出对应故障产生的可能原因，实现对航电系统故障的验证；

用例注入：通过软件注入特定的接口数据包（数据内容为信号id及其原始的物理量数值）。经实时计算机按照相应算法解析出用例输入的对应信号，并通过i/o硬件接口发送至被测系统。

接口集成：针对管理平台线上模式，测试人员在本地计算机上获取云服务器中管理平台的license后，通过预先配置好的企业总线，可以进行数据导出/导入操作；

通讯网络：包括航电实时计算机与和平台管理的以太网络和航电实时计算机与座舱/操纵模拟系统之间的反射内存网络。除外，还包括航电实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。