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摘　要：針對機載航空電子系統在進行硬件設備故障測試中出現的一些問題，設計了航空控制面板故障測試系統通用平臺。利用數據信號處理、圖像顯示、網絡交換的功能模塊，使用PXI遠端控制器、電子負載板串口，形成多個測試控制模塊的連接，進行航空設備或功能運行的狀態確認、故障問題測試與排查，并將電子設備參數、輸出結果以視覺圖形的方式在窗口顯示，在更大范圍內實現系統綜合控制。仿真結果表明：航空控制面板故障測試系統通用平臺更能為航空電子設備的運行提供良好保障。

關鍵詞：機載航空電子系統；測試平臺；設計；故障檢測

0引言

在機載航空電子系統測試中，利用數據信號處理、圖像顯示、網絡交換的功能模塊，使用PXI遠端控制器、電子負載板串口，形成多個測試控制模塊的連接，進行航空設備或功能運行的狀態確認、故障問題測試與排查，并將電子設備參數、輸出結果以視覺圖形的方式在窗口顯示，在更大范圍內實現系統綜合控制。航空電子設備、軟件控制功能的模塊化結構，使得機載綜合航空控制面板的故障測試系統開發設計，通常基于LabVIEW的虛擬可編程邏輯控制程序開發環境，搭建起符合多種航空電子設備測試需求的服務平臺，對不同電子硬件設備、軟件功能模塊的工作狀態，做出實時的故障監控與測試，同時使用電子負載板串口，形成多個測試控制程序的功能互聯、數據共享，提升航空電子系統測試效率和精度[1-2]。

1機載航空電子系統測試平臺分布式IMA架構設計

機載航空電子測試的綜合模塊化系統，在面對日益增多的飛機飛行、設備運行數據情況下，提出在分布式IMA架構基礎上，構建系統內部的多個模塊陣列和通信網絡。通過基于PXI總線的集成控制單元、以太網交換網絡，使得多個IMA模塊獨立于操作系統而存在，將單個核心處理計算機轉變為多個分布式計算機系統，但不同IMA模塊可以使用相同的異構計算機硬件平臺，因而綜合化航空電子系統的分布式IMA架構設計，可以使多種電子測試軟件獨立于平臺硬件，適應更為復雜的、數據量更大的系統測試環境，并在減輕飛機機載平臺減重、降低功耗等方面具有較大優勢，有效提升了機載航空電子系統測試平臺的可靠性、可維護性和可拓展性。

2機載航空電子系統測試平臺的硬件設計

航空電子系統測試平臺的硬件設計，通常包含被測航空控制板、PXI遠端控制器、PXI機箱、電路板適配器、電源板。其中航電系統電源電路、放大器電路、D/A電路、總線電路、邏輯電路的測控模塊，往往使用不同的負載電路板、數據采集卡、外接卡，進行不同電子設備硬件連接、數據信息采集。本文基于PXI遠端控制器、PX總線、PXI機箱等系統硬件，進行航空電子系統程序、模塊化功能的開發，系統整體硬件組成架構[3-4]如圖1所示。

2.1PXI遠端控制器

PXI遠端控制器包括PCIe板卡、PCIex8線纜和擴展套件等組成部分，通過PXI機箱、NIMXI-4接口工具與外部設備形成連接，該控制器內部擁有一整套軟件驅動程序，工作人員可以利用遠程控制模塊，方便對航空電子設備、軟件運行情況的實時監控。在PXI遠端控制器對外部設備運行控制的過程中，使用PXI總線作不同設備的地址尋址，遠端控制器與各設備之間經由光纖連接，以保證系統設備運行的實時檢測與控制。

2.2PXI機箱

PXI機箱為航空電子系統測試平臺的封裝模塊，機箱內部存在4～18個插槽，主要功能在于對外NI數字采集卡、其他板卡擴展，方便根據系統內不同板卡數量的多少使用合適的插槽。在PXI機箱背板上設置由定時和按鍵觸發按鈕，用于nc電源電壓、其他集成式信號的統一調節，如需在系統內部增加新功能，可將相應擴展卡插入機箱內部的特定插槽中，提高了系統硬件運行的穩定性[5]。

2.3多種板卡選型

機載航空電子系統的多種外部設備，需要不同板卡硬件與之連接，通常選取PXI6733輸入/輸出板卡、PXI5421信號發生器板卡、PXI-4070萬用表，以及用于數字信號傳輸的PXI-6608計數器/定時器板卡、PXI-2530開關板卡，以及多種用于網絡通信、總線連接、界面顯示的板卡，如通信接口卡、總線卡、以太網卡、顯示卡、映射內存卡、封工板卡等。其中PXI6733模擬輸入/輸出板卡包括NI-DAQ驅動程序、vo線、24位計數器、更新時鐘等組成，板卡接口兼容度高，在8個傳輸通道的支持下，可達到8MS/s的數據傳輸或采樣速率。信號發生器板卡是在一定頻率范圍內，產生與傳輸穩定的波形信號，最大支持512ME的數字波形采樣，之后輸出多種形式的波形信號，而其他板卡往往與航空電子系統的傳感器、模擬設備等形成連接。

2.4主適配器/子適配器

主適配器/子適配器為航電系統重要的硬件設備之一，主要功能為將多種硬件設備資源和，與數據采集板卡、開關板卡等做統一連接。如將多種航空電子系統的硬件資源，通過繼電器引腳連接到主配器、子適配器上，以便于更為高效簡潔的布線、功能實現。

3機載航空電子系統測試平臺的故障檢測管理模式

航空電子系統測試平臺的多種功能依據，確定分布式IMA可編程邏輯架構的組態軟件、中間件設計方案，如結合航空電子系統的電源電路、放大器電路、電容充放電時間、D/A電路、總線電路、邏輯電路、開關量輸入等的故障測試需求，建立航空電子系統的控制板故障測試平臺[6]。采用航空電子系統分布式IMA架構，可以為不同模塊的故障檢測、管理功能實現，提供通用的硬件連通、數據信息傳輸接口。利用分區管理、網絡管理、時間同步管理等的系統管理設計方案，可以最大程度加強系統模塊工作的通信安全性、傳輸穩定性、管理通用性。（1）網絡通信管理。通信網絡為綜合航空電子系統的核心，其中分布式IMA架構對系統網絡傳輸速率提出更高的要求。因此，該航空電子系統的故障測試和排查工作執行，通常選取C/S、B/S兩種遠程網絡通信模式，系統使用C/S網絡模式，設置數據資源存放的系統服務器，或者為航空電子設備狀態數據信息的上傳提供通信支持。B/S模式則是采用Http協議、TCP/IP通信協議，對Web瀏覽器場景下的數據信息上傳和處理，提供網絡管理模式支持。（2）分區管理。在不同IMA模塊共享計算硬件平臺資源環境下，根據多種電子系統故障測試的重要度等級，設置每種應用功能的獨立時間/空間分區，由核心操作系統、分布式操作系統、操作系統服務器等進行分區資源的分配，以及不同功能任務執行的合理調度、界定保護。（3）時間同步管理。為保證綜合航空電子系統各測試模塊的獨立運行，通常在分布式IMA架構系統內，設置時間同步機制，對各模塊獨立計量故障測試的數據傳輸時間，包括慣導時間、數據鏈時間等做出統一協調，避免因時間延遲導致的數據傳輸偏差。

4機載航空電子系統平臺的軟件框架及功能實現

4.1航空電子系統測試平臺的軟件整體框架

機載航空電子系統平臺的軟件設計，通常選用Lab-VIEW開發平臺，作為多層設備測試、圖形化虛擬顯示的研發平臺。該軟件系統由最外層至最底層，分別包括遠端傳輸設備、顯示操作界面、VI測試子程序、PXI板卡配置單元、后臺數據庫等組成部分[7]，具體結構如圖2所示。（1）顯示操作界面。顯示操作界面是與用戶直接交互的界面，是將系統中多種電子設備參數、輸出結果，以視覺圖形方式展現在使用者面前。系統狀態展現在工作人員的眼前，以便于操作或工作人員能夠直觀看到航電系統中，各項功能模塊的數據傳輸、設備運行狀態，對檢測輸出信號做出判斷及處理。（2）VI測試子程序。該測試程序是按照一定順序，對系統內部的復雜數據計算、設備測試做出安排的程序。如VI程序可用于數據輸入/輸出、功能測試結果分析等的任務的執行排序，使不同程序有規律的工作。（3）PXI板卡配置單元。機載航空電子系統平臺的不同軟件功能模塊，都基于NI板卡驅動程序進行運行。在航空電子系統控制面板進行加電測試后，多個PXI板卡配置單元結合，便產生虛擬的OA/AO輸入信號。之后負載電路板將控制信號指令，經由RS-232C串行接口傳送給測試設備，進行不同設備的測試工作。

4.2系統軟件測試程序的設計與實現

機載航空電子系統的故障問題測試程序，就是把系統所需的信號，經信號發生器輸入到航空控制面板中，經過數據采集卡將航空控制面板輸出的信號進行采集，并將數據傳輸到數據庫內，與系統數據進行對比。本文使用LabVIEW軟件完成上位機監控、測試程序的開發，PXI總線、光纖通信設備負責將以太網中的設備故障信息，傳輸至PXI遠端控制器，再由信號添加模塊、信號測量模塊、測試結果處理模塊等功能模塊，對系統內軟硬件故障作出檢測，具體測試流程如下：（1）調用AO_GND.vi指令，查詢底層驅動程序數據庫后，調用NI-SWITCH開關；（2）調用AI_4070_ACIDC.vi指令，通過繼電器引腳及測試類型查找數據庫，得到引腳對應的動作開關，調用NI-DMM模塊實現對引腳測量；（3）結束測試，調用Stop_DA.v斷開測試時閉合開關；（4）故障查詢，將測試結果保存到系統數據中，再調用子VI程序進行其他故障定位、測試操作。

5結語

在機載航空電子系統測試中，利用數據信號處理、圖像顯示、網絡交換的功能模塊，使用PXI遠端控制器、電子負載板串口，形成多個測試控制模塊的連接，進行航空設備或功能運行的狀態確認、故障問題測試與排查，并將電子設備參數、輸出結果以視覺圖形的方式在窗口顯示，在更大范圍內實現系統綜合控制。

作者：文其龍 單位：貴州貴飛飛機設計研究有限公司