面向飞机航电系统综合的交联系统仿真平台设计

王静怡

摘  要：针对现代航电系统越来越复杂的静态、动态仿真测试要求，集成测试难度越来越大，需要基于航电集成验证平台，构建一个仿真平台完成航电系统的真件与交联系统仿真模块的集成验证功能。该文从航电系统与交联系统的半物理仿真测试本身需求特点出发，介绍了一种典型的面向飞机航电系统综合的交联系统仿真平台的架构。

关键词：航电系统  仿真平台  试验网络  仿真模块

中图分类号：V243                                   文献标识码：A                          文章编号：1672-3791（2019）04（c）-0012-02

Absrtact： Aiming at the more and more complex static and dynamic simulation test requirements of modern avionics system， integration test is becoming more and more difficult. It is necessary to build a simulation platform based on the integrated verification platform of avionics to complete the integrated verification function of the real part of avionics system and the simulation module of the interconnected system. Based on the requirement characteristics of semi-physical simulation test for avionics system and interconnected system， this paper introduces a typical architecture of simulation platform for integrated avionics system of aircraft.

Key Words： Avionics system; Simulation platform; Test network; Simulation module

航空电子系统是飞机重要的组成部分，在几十年的发展中，系统结构不断演变，经历了一个从分立式、联合式、综合化到高度综合化的发展过程[1-3]。现代飞机航电系统已经进人高度模块化、综合化的时代[4]。由于航电系统日益小型化， 而更高程度的综合带来的效益很具诱惑力。因此，现代飞机航电系统采用了模块化综合航空电子技术， 有源矩阵液晶显示器， 集导航、飞行控制和推力管理于一体的飞行管理系统、飞机信息综合管理系统等诸多新技术[5]。随着电子技术的不断进步，航电系统已经成为飞机上最为关键的组成部分，对提高飞机的性能和安全性、降低系统全生命周期成本起到至关重要的作用。由于组成综合航电系统的设备众多，信号交联复杂，需要先进的测试流程和测试手段对其进行分步的集成和验证，以满足飞机适航认证的要求。为满足多个复杂航电系统的动态仿真测试要求，解决各个系统试验平台数据兼容性问题，同时为了进一步提高测试效率和测试规范，航电集成测试需有一套面向飞机航电系统综合的交联系统仿真。

1  试验环境介绍

面向飞机航电系统综合的交联系统仿真平台设计需要依托“系统集成试验验证平台”，借助静态模型、动态模型和测试脚本等仿真测试手段，实现航电系统的激励-响应式测试、动态仿真测试和自动化脚本测试。

航电系统集成验证平台是集实时仿真测试技术、综合配电配线、自动化测试技术于一体的一个集成验证平台，是承担综合航电系统集成验证、航电系统与非航电系统集成验证以及飞机级航电系统集成验证的重要试验设施。

1.1 整体布局

在整个航电仿真测试试验系统中，整体布局中试验网络是核心关键技术。试验网络连接全部系统设备，负责整体系统的数据通讯，作为一个不可或缺的单元，支撑整个仿真测试试验的进行。航电试验网络结构拓扑图，如下图1所示。

1.2 应用场景

面向飞机航电系统综合的交联系统仿真平台，可用于综合航电系统的显示、通讯、导航、监视、机载维护、信息客舱等机载系统真件与非航电系统的燃油、环控、起落架、液压、防火、APU、刹车、舱门等系统的仿真模块的交联。仿真模型、通信程序，通过试验网络发送ICD数据到IO板卡服务，IO板卡服务将数据通过物理板卡发送到总线中，通过仿真模板、試验网络以及试验台IO资源等实现航电与非航电半物理仿真互联。

2  仿真系统及接口模型设计

2.1 仿真系统组成

飞机系统仿真平台由仿真管理系统、ICD 数据监控和设定系统、自动脚本测试系统组成，通过试验网络与各类总线资源、仿真模型资源等进行交互，实现航电系统的半实物仿真交联试验。飞机系统仿真平台架构见图2所示。

2.2 仿真管理系统

仿真管理系统采用三层架构，系统架构见图3所示。上层界面程序供用户操作，中间层通过CORBA调用完成用户操作，底层为运行在下位机的仿真模型，通过DDS 将模型运行状态以及参数信息发送给界面进行显示。

2.3 各系统接口仿真模型开发和集成

接口模型通用部分为适配器，适配器是介于DDS、COBAR中间件网络和仿真模型之间的一层，实现模型数据收发、模型状态控制等具体功能。

适配器为两部分：第一部分是使用DDS、COBRA中间件提供的API函数，实现数据收发、与监控软件交互等具体功能;第二部分是根据不同模型的要求，使用封装好的API函数，和模型按照建模规范提供的函数，实现模型解算、模型控制、模型间数据交换等功能。

2.4 ICD数据监控和设定系统

ICD数据监控和设定系统是综合电子系统开发环境的重要组成部分，用以完成对综合电子系统之间的控制、状态和总线等类型的接口交联信号（ICD数据）的实时采集、监控和激励任务。ICD数据监控和设定系统主要应用于航电系统仿真测试实验、总线仿真测试实验和其他电子系统的仿真测试实验中。

2.5 自动脚本测试系统

随着电子系统复杂度提高，测试用例数量庞大，接口数量繁多且设计变更频繁。传统的自动化测试程序一般都是采用线性脚本的方式直接面向接口编写。这种模式需要测试实现人员具备较强的编程能力，而且测试程序难以复用，维护性差。

开发一种自动化测试工具，可以有效解决综合电子自动化测试所面临的问题，同时提供一种可扩展的平台框架。结合实际的测试流程，针对各种测试场景定义相应的测试用例，实现对各个测试流程的自动执行，无需人为过多的参与，避免人为的错误，以实现自动化测试功能。

3  结语

该文从航电系统综合的试验需求出发，对仿真环境的搭建以及交联系统的接口模型开发进行了相应的研究。具体包括框架结构设计，仿真系统管理系统架构，仿真接口模型功能，ICD数据监控和设定系统，自动脚本测试系统。该文从框架设计入手，完成了一个大致方案设计，为更加详细的技术研究提供思路和方案。

参考文献

[1] 何志强.综合化航空电子系统发展历程及重要支撑技[J].电讯技术，2004，44（4）：1-5.

[2] 霍曼，邓中卫.国外军用飞机航空电子系统发展趋势[J].航空电子技术，2004，35（4）：5-10.

[3] 敬忠良，姚晓东，邹俊忠.从JAST计划看我国航空电子综合系统的研究与发展[J].航空电子技术，2000（3）：26-34.

[4] 易建平，韓庆.飞机综合模块化航电系统总体设计研究[J].科学技术与工程，2010，10（19）：119-124.

[5] 吴建民，吴铭望，李国经.大型客机航空电子系统研发关键技术分析及建议[J].航空制造技术，2008（16）：46-49.