CN114815781A - 一种飞控系统柔性集成测试平台及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机载系统仿真技术领域，提供了一种飞控系统柔性集成测试平台及测试方法。该测试平台包括：飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块、分布式仿真系统和飞控接口仿真系统；飞控测试配置与管理模块包括多个组件一，飞控测试配置与管理模块用以选取若干组件一生成测试配置与管理软件；飞控操纵指令模拟模块包含多个组件二，飞控操纵指令模拟模块用以选取若干组件二生成飞控操纵指令模拟软件；分布式仿真系统用以接收处理飞控测试配置与管理软件、飞控操纵指令模拟软件的指令，并通过飞控接口仿真系统与真实飞控设备进行数据交互。该测试平台能够基于需求快速定制功能齐全、性能稳定的飞控集成测试平台，满足任务需要。
Description
技术领域
本发明涉及机载系统仿真技术领域，具体涉及一种飞控系统柔性集成测试平台及测试方法。
背景技术
随着电子技术的不断进步，民用飞机飞控系统向着综合化、通用化、模块化方向发展，功能越来越强大的同时，其综合化程度越来越高、系统交联关系也越来越复杂。同时，飞控系统已经成为机上最为关键的组成部分，对飞机安全飞行起了至关重要的作用，是适航审查的重点对象之一。因此，为满足飞行适航要求，需要对民机飞控系统开展多层次充分的测试验证工作。
民用飞机飞控系统功能的复杂性以及严酷的适航审定要求决定了民机飞控系统集成测试呈多层次、多类型、强耦合、长周期等特性，进而导致飞控系统集成测试需求呈指数型增长，同时随着研制的进行，新增的集成测试需求也呈现爆发式增长。在有限的经费及研制周期条件下，当前针对型号项目研制特定的集成测试平台模式已经不能满足实际集成测试任务的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种飞控系统柔性集成测试平台及测试方法，用以解决或部分解决上述问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种飞控系统柔性集成测试平台，包括：
飞控测试配置与管理模块，所述飞控测试配置与管理模块包括多个组件一，所述飞控测试配置与管理模块用以选取若干所述组件一生成测试配置与管理软件；
飞控操纵指令模拟模块，所述飞控操纵指令模拟模块包含多个组件二，所述飞控操纵指令模拟模块用以选取若干所述组件二生成飞控操纵指令模拟软件；
分布式仿真系统，所述分布式仿真系统包括仿真同步调度控制模块以及仿真控制服务模块，所述分布式仿真系统与所述飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块通过ETH控制网络连接；
飞控接口仿真系统，所述飞控接口仿真系统包括硬件接口环境、多个IO接口服务，所述硬件接口环境包含工业计算机和多个航空总线板卡，所述飞控接口仿真系统与所述飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块通过ETH控制网络连接，所述飞控接口仿真系统与所述分布式仿真系统通过仿真总线网络连接，所述飞控接口仿真系统用以接收飞控设备的输入输出信号并发送至所述分布式仿真系统；
所述分布式仿真系统用以接收处理所述飞控测试配置与管理软件、飞控操纵指令模拟软件的指令，并通过所述飞控接口仿真系统与飞控设备进行数据交互。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述测试配置与管理软件包括飞控系统测试工程管理单元、飞控系统仿真参数配置单元、飞控仿真数据监控单元、飞控数据存储单元和飞控数据分析单元。对飞控测试配置与管理模块进行组件化设计，按不同需求预制多个组件一并可按照差异化要求快速形成定制化的飞控配置与管理软件。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述飞控操纵指令模拟软件包括图形界面层、逻辑层及接口层，所述图形界面层包括若干用以形成飞控操纵界面的操控模拟单元，所述逻辑层包括若干用以处理飞控操纵指令的数据处理算法，所述接口层包括若干用以传输飞控操纵指令的接口通讯程序。对飞控操纵指令模拟模块统一进行纵向层次化设计，按不同需求预制多个组件二并可面向特定需求进行图形界面层、逻辑层和接口层适配快速形成定制化的飞控操纵指令模拟软件。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述图形界面层包括被动侧杆模拟单元、方向舵模拟单元、刹车脚蹬模拟单元、减速板手柄模拟单元、油门杆模拟单元和/或起落架手柄模拟单元。具体的图形界面层包含被动侧杆、方向舵/刹车脚蹬、减速板手柄、油门杆、起落架手柄等控制界面，可对具体图元属性进行配置，如大小、颜色、行程范围、参数绑定等，可基于基本图元快速定制差异化的飞控操纵界面。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述仿真同步调度控制模块包扩仿真模型同步/异步控制单元、仿真步长控制单元和全速/实时/倍速控制单元；所述仿真控制服务包含指令转发控制单元和板卡操作指令下发控制单元。对仿真同步调度控制模块和仿真控制服务模块的通用化设计，形成支持各种场景应用的分布式仿真系统。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述航空总线板卡包括ARINC664、ARINC429、MIL-STD-1553B、RS485航空总线板卡。IO接口服务对应包括对ARINC664、ARINC429、MIL-STD-1553B、RS485航空总线数据向TTE类型数据的统一转换并发出，飞控接口仿真系统的通用性设计适用于多种定制化飞控系统集成测试平台的场景。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述工业计算机具备10个以上插槽，且支持PCI、PCIe、PXI以及混合接口。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述仿真总线网络包含时钟同步网络模块、反射内存网络模块以及TTE时间触发网络模块。时钟同步网络实现对各节点的高精度时钟管理；反射内存网络实现对各节点数据的低延时传输；TTE时间触发网络实现对各节点仿真数据的高安全、确定性的传输，高实时仿真总线网络的高实时、高安全的设计适用于不同传输实时性、不同传输可靠性的飞控数据传输要求。
第二方面，本发明实施例提供了一种采用上述飞控系统柔性集成测试平台的测试方法，包括以下步骤：
分析测试任务，获取待测所述飞控设备的数量及飞控测试配置需求信息、飞控操纵指令模拟需求信息、飞控接口仿真需求信息；
根据所述飞控测试配置需求信息，所述飞控测试配置与管理模块选取对应的组件一，生成所述测试配置与管理软件；
根据所述飞控操纵指令模拟需求信息，所述飞控操纵指令模拟模块选取对应的组件二，生成所述飞控操纵指令模拟软件；
根据所述飞控接口仿真需求信息，所述飞控接口仿真系统选取对应的航空总线板卡及IO接口服务；
通过所述测试配置与管理软件创建本次飞控系统测试工程；
通过所述测试配置与管理软件进行运行环境配置、IO接口配置以及仿真运行参数配置；
通过所述测试配置与管理软件对待测飞控设备进行集成仿真测试。
本发明的实施例至少具有如下技术效果：
第一、本发明采用柔性化技术构建飞控系统集成测试平台，通过对飞控系统集成测试平台的测试配置与管理软件的组件化设计、飞控操纵指令模拟软件的层次化设计、分布式仿真系统的柔性化设计、高实时仿真总线的适配性设计以及飞控接口仿真系统的可扩展性设计，能够基于需求快速定制功能齐全、性能稳定的飞控集成测试平台，满足任务需要；
第二、基于预定义的接口标准及规范灵活扩展，以极低成本、极短周期的代价升级平台满足新增测试任务的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例所提供的一种飞控系统柔性集成测试平台的结构框图；
图2示出了本发明实施例所提供的一种测试方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1为本发明实施例提供的一种飞控系统柔性集成测试平台的结构框图，参见图1，该测试平台包括：飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块、分布式仿真系统和飞控接口仿真系统，飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块通过ETH控制网络分别与分布式仿真系统、飞控接口仿真系统连接；飞控接口仿真系统与分布式仿真系统通过仿真总线网络连接。
飞控测试配置与管理模块包括多个组件一，飞控测试配置与管理模块用以选取若干组件一生成测试配置与管理软件；
测试配置与管理软件包括飞控系统测试工程管理单元、飞控系统仿真参数配置单元、飞控仿真数据监控单元、飞控数据存储单元和飞控数据分析单元。本方案组件化技术，基于平台基础框架，通过软件服务软件的重用和各组件的独立并行开发，在组件即插即用和组合式应用的基础上，快速构建出功能定制、性能可靠、运行稳定的测试配置与管理软件，具体的在统一公共服务设计标准、功能组件设计标准和运行平台调用标准的前提下，以接口为中心，实现各软件的统一设计、并行开发；从系统中抽象出功能单一、性能稳定的软件封装成公共服务，建公共服务库，以备检索和调用；以组件组合应用作为构建应用软件的核心，将所需公共服务和功能组件通过运行平台进行调用整合，满足特定任务的需求。
飞控操纵指令模拟模块包含多个组件二，飞控操纵指令模拟模块用以选取若干组件二生成飞控操纵指令模拟软件；
飞控操纵指令模拟软件包括图形界面层、逻辑层及接口层，图形界面层包括若干用以形成飞控操纵界面的操控模拟单元，逻辑层包括若干用以处理飞控操纵指令的数据处理算法，接口层包括若干用以传输飞控操纵指令的接口通讯程序。对飞控操纵指令模拟模块统一进行纵向层次化设计，按不同需求预制多个组件二并可面向特定需求进行图形界面层、逻辑层和接口层适配快速形成定制化的飞控操纵指令模拟软件。
图形界面层包括被动侧杆模拟单元、方向舵模拟单元、刹车脚蹬模拟单元、减速板手柄模拟单元、油门杆模拟单元和/或起落架手柄模拟单元，具体的图形界面层包含被动侧杆、方向舵/刹车脚蹬、减速板手柄、油门杆、起落架手柄等控制界面，可对具体图元属性进行配置，如大小、颜色、行程范围、参数绑定等，可基于基本图元快速定制差异化的飞控操纵界面。逻辑层包含各种数据处理算法，将飞控操纵指令转换成具体飞控设备输入的数据，逻辑处理算法包含阈值设置、单位转换等。对逻辑处理算法的选择，可快速定制飞控操纵指令处理逻辑。接口层包含接口通讯程序，将模拟的飞控操纵指令通过控制网络发送至飞控分布式仿真系统中。通过对不同的图形界面资源、数据逻辑资源自由组合以及按照指定接口映射实现定制的飞控操作指令模拟的功能。
分布式仿真系统包括仿真同步调度控制模块以及仿真控制服务模块，分布式仿真系统用以接收处理飞控测试配置与管理软件、飞控操纵指令模拟软件的指令，并通过飞控接口仿真系统与所述飞控设备进行数据交互；
仿真同步调度控制模块包扩仿真模型同步/异步控制单元、仿真步长控制单元和全速/实时/倍速控制单元；仿真控制服务包含指令转发控制单元和板卡操作指令下发控制单元，对仿真同步调度控制模块和仿真控制服务模块的通用化设计，形成支持各种场景应用的分布式仿真系统。
仿真同步调度控制模块自动识别所有参与仿真的模型，并根据预设置的同步/异步、仿真步长等工作模式进行自动调度控制。仿真同步调度控制模块不受限某一类的建模语言或建模工具所构建的模型，也不会受限于仿真模型的数量，因而，调度控制程序具备通用性，可适用于任意场景的飞控系统集成仿真测试。仿真同步调度控制模块通过读取当前所加载的仿真模型数量，以及各自的模型仿真运行参数(包含同步/异步模式、仿真步长等)，按照保守策略进行多模型仿真的运行调度。
飞控接口仿真系统包括硬件接口环境、多个IO接口服务，硬件接口环境包含工业计算机和多个航空总线板卡，飞控接口仿真系统用以接收飞控设备的输入输出信号并发送至分布式仿真系统；
工业计算机具备10个以上插槽，且支持PCI、PCIe、PXI以及混合接口。航空总线板卡包括ARINC664、ARINC429、MIL-STD-1553B、RS485航空总线板卡，IO接口服务对应包括对ARINC664、ARINC429、MIL-STD-1553B、RS485航空总线数据向TTE类型数据的统一转换并发出，飞控接口仿真系统的通用性设计适用于多种定制化飞控系统集成测试平台的场景。
仿真总线网络包含时钟同步网络模块、反射内存网络模块以及TTE时间触发网络模块。时钟同步网络实现对各节点的高精度时钟管理；反射内存网络实现对各节点数据的低延时传输；TTE时间触发网络实现对各节点仿真数据的高安全、确定性的传输，高实时仿真总线网络的高实时、高安全的设计适用于不同传输实时性、不同传输可靠性的飞控数据传输要求。
本发明的实施例至少具有如下技术效果：
第一、本发明采用柔性化技术构建飞控系统集成测试平台，通过对飞控系统集成测试平台的测试配置与管理软件的组件化设计、飞控操纵指令模拟软件的层次化设计、分布式仿真系统的柔性化设计、高实时仿真总线的适配性设计以及飞控接口仿真系统的可扩展性设计，一方面能够基于需求快速定制功能齐全、性能稳定的飞控集成测试平台，满足任务需要；
第二、基于预定义的接口标准及规范灵活扩展，以极低成本、极短周期的代价升级平台满足新增测试任务的需求。需要说明的是，各个模块按照流式布局进行排列，仅仅是本发明的一个实施例，也可以采用其他的方式排列，本发明对此不做限定。
图2为一种采用上述飞控系统柔性集成测试平台的测试方法的步骤流程图，该测试方法，包括以下步骤：
分析测试任务，获取待测飞控设备的数量及飞控测试配置需求信息、飞控操纵指令模拟需求信息、飞控接口仿真需求信息；
根据飞控测试配置需求信息，飞控测试配置与管理模块选取对应的组件一，生成测试配置与管理软件；
根据飞控操纵指令模拟需求信息，飞控操纵指令模拟模块选取对应的组件二，生成飞控操纵指令模拟软件；
根据飞控接口仿真需求信息，飞控接口仿真系统选取对应的航空总线板卡及IO接口服务；
通过测试配置与管理软件创建本次飞控系统测试工程；
通过测试配置与管理软件进行运行环境配置、IO接口配置以及仿真运行参数配置；
通过测试配置与管理软件对待测飞控设备进行集成仿真测试。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种飞控系统柔性集成测试平台，其特征在于，包括：
飞控测试配置与管理模块，所述飞控测试配置与管理模块包括多个组件一，所述飞控测试配置与管理模块用以选取若干所述组件一生成测试配置与管理软件；
飞控操纵指令模拟模块，所述飞控操纵指令模拟模块包含多个组件二，所述飞控操纵指令模拟模块用以选取若干所述组件二生成飞控操纵指令模拟软件；
分布式仿真系统，所述分布式仿真系统包括仿真同步调度控制模块以及仿真控制服务模块，所述分布式仿真系统与所述飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块通过ETH控制网络连接；
飞控接口仿真系统，所述飞控接口仿真系统包括硬件接口环境、多个IO接口服务，所述硬件接口环境包含工业计算机和多个航空总线板卡，所述飞控接口仿真系统与所述飞控测试配置与管理模块、飞控操纵指令模拟模块通过ETH控制网络连接，所述飞控接口仿真系统与所述分布式仿真系统通过仿真总线网络连接，所述飞控接口仿真系统用以接收飞控设备的输入输出信号并发送至所述分布式仿真系统；
所述分布式仿真系统用以接收处理所述飞控测试配置与管理软件、飞控操纵指令模拟软件的指令，并通过所述飞控接口仿真系统与所述飞控设备进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于：所述测试配置与管理软件包括飞控系统测试工程管理单元、飞控系统仿真参数配置单元、飞控仿真数据监控单元、飞控数据存储单元和飞控数据分析单元。
3.根据权利要求2所述的测试平台，其特征在于：所述飞控操纵指令模拟软件包括图形界面层、逻辑层及接口层，所述图形界面层包括若干用以形成飞控操纵界面的操控模拟单元，所述逻辑层包括若干用以处理飞控操纵指令的数据处理算法，所述接口层包括若干用以传输飞控操纵指令的接口通讯程序。
4.根据权利要求3所述的测试平台，其特征在于：所述图形界面层包括被动侧杆模拟单元、方向舵模拟单元、刹车脚蹬模拟单元、减速板手柄模拟单元、油门杆模拟单元和/或起落架手柄模拟单元。
5.根据权利要求3所述的测试平台，其特征在于：所述仿真同步调度控制模块包扩仿真模型同步/异步控制单元、仿真步长控制单元和全速/实时/倍速控制单元；所述仿真控制服务包含指令转发控制单元和板卡操作指令下发控制单元。
6.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于：所述航空总线板卡包括ARINC664、ARINC429、MIL-STD-1553B、RS485航空总线板卡。
7.根据权利要求6所述的测试平台，其特征在于：所述工业计算机具备10个以上插槽，且支持PCI、PCIe、PXI以及混合接口。
8.根据权利要求5所述的测试平台，其特征在于：所述仿真总线网络包含时钟同步网络模块、反射内存网络模块以及TTE时间触发网络模块。
9.一种采用如权利要求1-8任一所述测试平台的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
分析测试任务，获取待测所述飞控设备的数量及飞控测试配置需求信息、飞控操纵指令模拟需求信息、飞控接口仿真需求信息；
根据所述飞控测试配置需求信息，所述飞控测试配置与管理模块选取对应的所述组件一，生成所述测试配置与管理软件；
根据所述飞控操纵指令模拟需求信息，所述飞控操纵指令模拟模块选取对应的所述组件二，生成所述飞控操纵指令模拟软件；
根据所述飞控接口仿真需求信息，所述飞控接口仿真系统选取对应的所述航空总线板卡及IO接口服务；
通过所述测试配置与管理软件创建飞控系统测试工程；
通过所述测试配置与管理软件进行运行环境配置、IO接口配置以及仿真运行参数配置；
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