自动飞行控制计算机通用自动测试平台设计

自动飞行控制计算机通用自动测试平台设计

周第童,张文瑞

西安爱生技术集团有限公司 陕西西安 710065

摘要：长时间的飞行对飞行员的体力、精力及飞行安全带来了严重的挑战,对远航程的大型飞机而言更为严重。自动飞行控制系统将飞行员从耗时耗力巡航阶段的常规飞行操纵中解放出来,使飞行员将主要精力集中于影响飞行安全的起飞着陆阶段及特殊空情的处置之上。因此确保自动飞行控制系统的正常工作以及及时在地面排除故障缺陷就显得尤为重要。自动飞行控制计算机是自动飞行控制系统的核心部件,主要完成自动飞行控制律的实时解算、航姿信号,飞行管理指令的接口输入、三轴偏转指令、三轴飞行指引指令的接口输出,多余度的表决监控及故障隔离等功能。自动飞行控制计算机使用超大规模集成电路、技术密集复杂,使用通用仪表和专用测试仪器在地面完成故障检测定位费时费力而且对地勤人员的技术能力提出了很大的挑战,自动检测技术可以快速高效完成故障测试定位。

关键词:自动飞行计算机；自动测试技术；自动测试标记语言

一、通用自动测试平台的实现

1.1自动测试平台的设计思路

从系统功能角度来看，自动测试系统如果想要实现通用化设计，首先在硬件设备上必须要满足大部分控制器接口需求，并满足大量软件的可移植以及可拓展性。因此为了能够实现这一目标，在系统功能设计上需要构建一个标准化的自动测试系统结构，其中软硬件要素之间能够完成有效的信息交流，并满足IEEE标准以及ATML描述要求。

该自动测试平台设计应满足IEEE标准化体系，相关功能也应该满足该标准。通过标准化体系来进一步满足自动化测试系统中全生命周期内的信息流复用需求；要严格控制硬件平台上功能升级成本，增强整个系统的可操作性。该系统的整体结构如图1所示。

在图1所介绍的系统结构中，通过GPIB、PXIe、PXI总线等连接测试器，基础测试仪器包括测试仪表、控制电源等，其他专业测试仪器包括模拟信号、总线信号以及其他专业测试模块等。

1.2平台硬件设计

（1）为实现人机交互功能，选用了非实时HP工作站，该工作站能够运行windows操作系统，通过TCP/IP局域网测试程序，识别测试指令数据，并能接收下载工作站的测试结果。

（2）为确保能够实时监测工作站的运行过程，使用研华工控机，通过该设备运行Vxwork实时操作系统，测控工作站的运行程序。该设备的主要特征，就是能够满足GPIB、PXIe、PXI总线的测试需求，并提供仿真模拟自动飞行控制运算的信号接口。

（3）程控28V电源模拟计算机使用多路直流28V供电电源，程控通用仪器能满足大量信号测量、监控要求，尤其在单个信号管理中的效果更显著。

（4）AD/DA接口板具有良好的仿真能力，在运行期间能够对离散量以及模拟量等关键信号进行仿真，仿真结果已经成为影响通用自动测试平台功能实现的关键点。

1.3通用自动测试平台软件系统实现

1.3.1软件系统的设计方法

为了确保通用自动测试平台的软件系统能够满足自动飞行控制计算机的运行要求，在本次研究中，采用有限状态机理论，作为一种常用于计算机科学以及自动化领域的标准研究工具，能够研究自动飞行系统内在复杂关系，该方法通过对一系列状态以及状态之间的转换，判断其中存在的内在关系，最终形成完整的系统设计思路。而在实际上，飞机航行时的工作模式本身就是一种离散事件，因此软件功能应该对离散事件的切换进行描述，这样才能提高系统的性能。

1.3.2软件系统关键功能

（1）状态输入。在通用自动测试系统中，测试对象的运行状态是由多个变量组成的，这些变量体现了飞机自动飞行过程中处于何种控制状态下，彰显了自动驾驶的功能性。所以，系统能够识别自动飞行控制系统是否接入，并且显示自动驾驶过程中的状态变化。（2）输入。系统能够根据自动飞行控制系统计算机输入的信息，采集传感器信号，并分析自动飞行控制系统的状态。因此需要实现离散输入、信号输入以及模拟输入等功能。在这个过程中，事件信号输入通常来源于特定模式（或者飞行员的操作指令），其主要目的是激活（或停止）飞机的飞行控制。例如在自动飞行控制系统计算机中，可以选择飞行高度，并将其作为一个“事件”输入到系统中。（3）输出。按照不同输入，系统能够在改变状态的基础上完成输出。此时的数据能够指示自动飞行控制系统计的状态，也是制定飞机控制中作为命令指控的各项执行结构。例如，飞机指引仪输出的数据是正确的，则证明自动飞行控制系统中飞行指引仪是开启状态。除此之外，还能设计输出矩阵，显示不同变量的输出状态变化。

二、自动飞行控制计算机的状态测试

2.1测试的基本流程

（1）测试开始之后，先识别自动飞行控制计算机的硬件编号以及系统型号情况，此时根据计算机针脚阻抗测试结果，先判断计算机内部是否存在故障；安排除系统存在故障之后，系统执行准备工作，此时的重点内容，就是引导计算机的加电启动，避免计算机启动期间不会因为硬件自检错误问题而无法正常启动设备。此时相关人员可以观察交联仿真设备是否返回正常的仿真信号为标准，判断系统的状态。（2）地勤人员可以根据系统测试要求，选择不同的系统测试方向，如单项功能测试、系统集成测试等。（3）在测试结束后，生成系统测试报告。

2.2测试期间的注意事项

（1）保证计算机的硬件自检通过，在正常启动之后，对软件系统功能进行评价。（2）保证计算机启动后，自动飞控系统处于正常模态，根据模态变化来综合评估系统的运行状态。（3）测试结果的接收端，能够通过总线记录各种信号，并对数据恩日欧诺个的有效性进行评估，在这个过程中，主要的动作类型为“施加激励”，通过奇校验方法，测量目标串口的发送信息情况。（4）根据编制好的自动飞行控制计算机功能模块测试路径，将测试方法流程编写成XML语言测试集，通过该测试集，能够完成被测试设备的描述以及接口配适器描述等。通过上述方法采集系统的运行状态信息之后，就能完成自动飞行控制计算机的状态测试，根据测试结果，判断通用自动测试平台的性能。

三、结束语

本文设计了一套通用自动测试平台，该平台满足自动飞行控制计算机的管理要求，与传统系统相比具有易于拓展等要求，能实现复杂程序的功能优化，简化了系统性能评估过程，具有显著优势，值得推广。

参考文献:

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[2]倪茂伟.基于模型设计的连续下降进近控制方法研究[D].南京航空航天大学，2017.

[3]谭珍珍.民用飞机自动飞行控制系统需求分析与确认[J].科技展望，2018，26（15）：254-255.