一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法与流程

1.本发明涉及但不限于模型系统工程技术领域，尤指一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法。


背景技术：

2.随着军用飞机机载系统复杂程度和集成程度的大幅提升，传统基于文档的机载系统研制流程很难满足复杂机载系统的研制、开发与验证。
3.基于模型的系统工程能够在机载系统研制前期，对机载系统的设计进行有效的确认和验证，从而提高复杂机载系统的设计正确性，缩短研制周期，并降低系统研制风险。军用飞机机载系统涉及的学科较多，难以利用单一的仿真软件完成系统建模与仿真验证，并且目前尚无有效的测试方法，实现对复杂机载系统综合模型的高效、全面的验证与确认。


技术实现要素：

4.本发明的目的为：本发明提供一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法，以解决现有机载系统研制过程中，军用飞机等复杂机载系统难以采用单一的仿真软件完成机载系统建模与仿真验证的问题。
5.本发明的技术方案为：
6.本发明实施例提供一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法，包括：
7.步骤1，识别复杂机载系统各子系统模型接口，建立复杂机载系统综合模型；其中，所述复杂机载系统综合模型包括采用不同建模工具构建出的子系统模型，且各子系统模型为通过标准模型接口(fmi)封装后形成的；
8.步骤2，通过编写的测试用例激励复杂机载系统综合模型运行，从而执行复杂机载系统综合模型的自动测试；
9.步骤3，基于步骤2的自动测试结果，对复杂机载系统综合模型的输出数据进行分析，完成复杂机载系统设计的验证与确认。
10.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述步骤1包括：
11.步骤11，针对复杂机载系统各子系统，采用不同建模过工具分别构建的各子系统模型；
12.步骤12，采用标准模型接口(fmi)对各子系统模型分别进行封装；
13.步骤13，对封装后的各子系统模型(fmu)进行接口连接和时序调度设置，从而构建出复杂机载系统综合模型。
14.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述步骤13中，
15.所述接口连接包括：根据复杂机载系统的设计要求，对封装后的不同子系统模型
的输入信号与输出信号进行连接，实现数据在复杂机载系统间的传输，并提供复杂机载系统整体的输入接口与输出接口；
16.所述时序调度设置包括：对复杂机载系统内部不同子系统模型的时序运行关系与调度顺序进行设置和确认，并根据所设置的时序完成不同机载子系统模型的调度与仿真运行。
17.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述步骤2包括：
18.通过编写出的测试用例，对步骤1中复杂机载系统综合模型整体的输入接口进行激励，使得复杂机载系统综合模型按测试用例提供的输入信号进行仿真，并按照所设置的时序进行各项子系统模型的计算和仿真。
19.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述步骤2中通过测试用例激励复杂机载系统综合模型运行，包括：
20.在采用测试用例进行复杂机载系统综合模型输入接口激励时，以复杂机载系统综合模型的最小运行调度时刻为单位，对复杂机载系统综合模型在每个最小运行调度时刻时的输入信号进行设置，从而覆盖复杂机载系统综合模型在不同运行场景下的数据变化情况。
21.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述测试用例中封装有对复杂信号的设置操作；
22.所述步骤2中，在进行复杂机载系统综合模型输入信号激励时，能够通过命令解析引擎，对封装的复杂信号设置操作进行拆分和解析，将解析后的复杂信号设置操作指令用于复杂机载系统综合模型的输入设置。
23.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述步骤2中复杂机载系统综合模型的自动测试，包括：
24.在驱动复杂机载系统综合模型时，复杂机载系统综合模型内的各个子系统模型按照步骤1中的时序调度顺序依次执行计算与仿真；完成计算和仿真后，通过复杂机载系统综合模型整体的输出接口得到计算仿真结果，实现完整、全面的复杂机载系统综合模型自动激励测试与验证。
25.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，所述步骤3包括：
26.步骤31，利用数据记录引擎，以拍为单位对复杂机载系统综合模型在测试用例驱动下的输出信号及各个子系统间的数据交互信号进行记录；
27.步骤32，根据复杂机载系统的设计要求，获得在不同的测试用例激励下，复杂机载系统综合模型在每拍运行后的期望值；
28.步骤33，将步骤32中复杂机载系统综合模型在每拍运行后的期望值与步骤31中数据记录引擎记录的综合模型输出信号进行对比和分析，实现复杂机载系统综合模型输出信号的智能分析与判读，确认复杂机载系统综合模型的设计是否与复杂机载系统的设计要求一致。
29.可选地，如上所述的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法中，还包括：
30.步骤4，在步骤3中确定复杂机载系统综合模型的输出正确后，将步骤2中编写的测试用例直接用于真实复杂机载系统的测试与验证。
31.本发明的有益效果为：
32.本发明实施例提供一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法，针对复杂机载系统的验证与确认，采用fmi标准接口完成复杂系统中各个子系统的模型进行封装，再将封装后的子系统模型进行综合，实现复杂机载系统综合模型的仿真与试验验证。采用本发明实施例的技术方案，能够实现对复杂机载系统综合模型的输入输出接口识别，通过编写测试用例，自动激励复杂机载系统综合模型执行各种运行场景下的测试，从而实现完整、全面的复杂机载系统综合模型自动激励测试与验证；另外，通过对综合模型的输出结果进行智能分析，实现对复杂机载系统模型的自动化综合测试与验证，完成对复杂机载系统综合模型的仿真，及对系统设计的验证与确认。
附图说明
33.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
34.图1为本发明实施例提供的一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法的原理示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
36.上述背景技术已经说明，虽然基于模型的系统工程可以对机载系统的设计实现有效的确认和验证；然而，针对军用飞机这类复杂机载系统由于其涉及的学科较多，难以利用单一的仿真软件完成系统建模与仿真验证，并且目前国内尚无有效的测试方法，实现对复杂机载系统综合模型的高效、全面的验证与确认。
37.基于上述复杂机载系统设计与验证的难点，本发明实施例提供一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法，针对军用飞机等复杂机载系统，考虑到采用标准模型接口(functional mock-up interface，简称为：fmi)完成复杂系统中各个子系统的模型进行封装，再将封装后的子系统模型进行综合，实现复杂机载系统综合模型的仿真与试验验证。
38.本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
39.图1为本发明实施例提供的一种基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法的原理示意图。本发明实施例提供的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法包括如下步骤：
40.步骤1，识别复杂机载系统各子系统模型接口，建立复杂机载系统综合模型。
41.复杂机载系统综合模型由基于不同仿真设计软件建立的子系统模型组成，各子系统模型之间由于建模工具不同无法直接连接，需通过fmi接口对各个子系统模型进行封装，
再将封装后的各子系统模型(functional mock-up uint，简称为：fmu)进行接口连接和时序调度设计，最终完成复杂机载系统综合模型的建立。
42.该步骤中，接口连接主要完成封装后各个子系统模型的输入信号与输出信号的识别，并根据复杂机载系统的设计要求，对不同子系统模型的输入信号与输出信号进行连接，实现数据在复杂机载系统间的传输，并提供复杂机载系统整体的输入接口与输出接口；时序调度设置主要完成复杂机载系统内部不同子系统模型的时序运行关系与调度顺序的确认，并根据所设置的时序完成不同机载子系统模型的调度与仿真运行。
43.步骤2，通过构建测试用例，激励复杂机载系统综合模型运行，完成复杂机载系统综合模型自动测试；
44.通过编写测试用例，对步骤1中复杂机载系统综合模型整体的输入接口进行激励，使复杂机载系统综合模型按测试用例提供的输入信号进行仿真，并按照所设置的时序进行各项子系统模型的计算和仿真。
45.在实际应中，在采用测试用例进行复杂机载系统综合模型输入接口激励时，以复杂机载系统综合模型的最小运行调度时刻(例如为拍)为单位，可对复杂机载系统综合模型在每拍运行时的输入信号进行设置，从而覆盖复杂机载系统综合模型在不同运行场景下的数据变化情况。
46.在一种实现方式中，在进行测试用例编写时，除进行常规的单个输入信号设置外，还支持对复杂信号设置操作进行封装，便于测试者其他测试场景下进行便捷的调用，提高测试效率。在进行复杂机载系统综合模型输入信号激励时，能够通过命令解析引擎，对封装的复杂信号设置操作进行拆分和解析，将解析后的复杂信号设置操作指令用于复杂机载系统综合模型的输入设置。
47.在一种实现方式中，在驱动复杂机载系统综合模型时，复杂机载系统综合模型内的各个子系统模型按照步骤1中的时序调度顺序依次执行计算与仿真。完成计算和仿真后，通过复杂机载系统综合模型整体的输出接口得到计算仿真结果，实现完整、全面的系统模型自动激励测试与验证。
48.步骤3，对复杂机载系统综合模型输出的数据进行分析，完成复杂机载系统设计的验证与确认。
49.一方面，利用数据记录引擎，以拍为单位对复杂机载系统综合模型在测试用例驱动下的输出信号及各个子系统间的数据交互信号进行记录；另一方面，根据复杂机载系统的设计要求，获得在不同的测试用例激励下，复杂机载系统综合模型在每拍运行后的期望值。在获得上述两方面的数据后，将复杂机载系统综合模型在每拍运行后的期望值与数据记录引擎记录的综合模型输出信号进行对比和分析，实现复杂机载系统综合模型输出信号的智能分析与判读，确认复杂机载系统综合模型的设计是否与复杂机载系统的设计要求一致，从而确保复杂机载系统综合模型设计的正确性及与复杂机载系统设计要求的一致性。
50.进一步地，在确认复杂机载系统综合模型的输出正确后，将步骤2中编写的测试用例直接用于真实的复杂机载系统的测试与验证，在提高系统研发效率的同时，确保系统模型与实物测试的一致性。
51.本发明实施例提供的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法，针对复杂机载系统的验证与确认，采用fmi标准接口完成复杂系统中各个子系统的模型进行封
装，再将封装后的子系统模型进行综合，实现复杂机载系统综合模型的仿真与试验验证。采用本发明实施例的技术方案，能够实现对复杂机载系统综合模型的输入输出接口识别，通过编写测试用例，自动激励复杂机载系统综合模型执行各种运行场景下的测试，从而实现完整、全面的复杂机载系统综合模型自动激励测试与验证；另外，通过对综合模型的输出结果进行智能分析，实现对复杂机载系统模型的自动化综合测试与验证，完成对复杂机载系统综合模型的仿真，及对系统设计的验证与确认。
52.以下通过一个实施示例对本发明实施例提供的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法的具体实施方式进行示意性说明。
53.实施示例
54.参照图1所示，该实施示例提供的基于标准模型接口的复杂机载系统模型自动测试方法，通过fmi标准接口将复杂机载系统中由不同仿真软件建立各个子系统模型封装为fmu模块，各个fmu模块包含对应的输入信号及输出信号。
55.根据复杂机载系统设计要求，将各个子系统fmu模块间的输入信号与输出信号接口进行连接，组成完整的复杂机载系统综合模型，并完成各个子系统fmu模块的时序调度逻辑设计。
56.随后，编写测试用例，覆盖不同场景下的复杂机载系统运行状态，并通过测试用例作为fmu模块的输入信号，激励复杂机载系统综合模型进行自动仿真，得到在不同测试场景下的复杂机载系统综合模型仿真结果，综合模型仿真结果通过数据记录引擎进行记录。
57.最后，通过复杂机载系统设计要求获得复杂机载系统模型在测试用例激励下每拍运行结果的期望值，并与数据记录引擎记录的机载系统模型实际运行结果进行智能比对和分析，确认机载系统模型运行结果是否正确，完成对系统设计的验证与确认，实现对复杂机载系统模型的全面、高效测试。
58.完成复杂机载系统模型测试后，将测试通过的测试用例直接用于真实机载系统的测试与验证。
59.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。