1 引言

伴隨著微電子技術的發展，機載設備的自動化程度、綜合化水平和技術密度程度不斷提高，同時也使機載設備的測試系統及維修設備的研究受到高度重視。國外發達國家都先后制定了適應本國要求的維修系統與維修設備的設計、類型選擇及模塊化、系列化標準，其主要目的是要以較低的測試成本、較短的研制周期、先進的測試技術和便于靈活組合的軟硬件結構，建立通用化、系列化和標準化的維修測試平臺，以適應多個測試對象、多種測試環境和技術不斷發展的要求，這種維修測試平臺稱作自動測試設備（ATE，Automatic Testing Equipment）。

本文介紹的航向姿態系統自動測試設備正是基于ATE技術的自動測試設備，對某型飛行器機載航姿系統各部件進行離位測試，完成部件的功能性能檢測、維護校準和故障診斷。主要被測單元（UUT，Unit Under Test）包括磁傳感器、磁航向修正計算器、航向位置指示器、領航指示器、全姿態組合陀螺、綜合放大器、控制盒等。

2 自動測試設備硬件設計

2.1自動測試設備組成及測試原理

自動測試設備組成及測試原理如圖1所示，各部分功能如下、：

（1）測試系統采用GPIB總線和VXI總線混合模式。其中VXI總線為系統總線，負責全系統的數據和測量命令的傳遞。系統總線連到中心計算機上，中心計算機管理全系統的檢測和故障診斷過程。

（2）VXI總線機箱是一個局部測量單元，主要負責高速數據采集、多路數據切換和專用信號的測量與模擬等。

（3）基于GPIB總線的數字測量儀器負責VXI機箱測量功能以外的來自UUT的信號測量，多功能信號發生器產生UUT測試中所需的信號，這些設備都是可編程數字測量儀器。

（4）基于GPIB總線的程控電源包括程控直流電源和程控交流電源，提供所有UUT獨立工作時需要的直流電和交流電。

（5）信號轉接中樞是信號連接機構，采用ICA（系統陣列接口）結構形式，負責完成VXI機箱、程控電源、信號發生器、數字測量儀器與UUT之間的信號中轉工作。

（6）接口適配器是UUT與測試系統之間的的連接機構，其任務是將各個UUT專屬信號轉接成公共接口信號，并通過與ICA的連接輸送到測試系統。接口適配器是信號預處理電路，與UUT密切相關。

圖1 測試系統組成及測試原理

2.2 測試資源組成和結構

根據航姿系統被測單元的測試需求分析配置自動測試資源。資源組成配置見表1。

表1 資源組成表

系統資源采用組合箱式連接方式，便于運輸、轉場。

2.3 測試適配器和電纜設計

測試適配器主要由UUT信號接口部分、信號轉換與處理部分、陣列接口部分組成，如圖2所示。

圖2 適配器組成示意圖

UUT信號接口部分主要包括安裝在適配器前面板上的接插件，完成測試系統與UUT的物理信號連接。

信號轉換與處理部分包括激勵信號產生模塊、信號預處理電路模塊、被測設備負載電路、信號轉接線路等。激勵信號產生模塊產生部分特殊測試激勵信號，信號預處理模塊對被測信號進行預處理，以適應儀器測量，被測設備負載電路用于為被測設備提供必要的負載，以構成一個完整的測試環路。

陣列接口部分采用國際航空領域通用的ARINC608A標準接口，主要完成測試適配器與被測航姿設備的信號交聯，完成檢測系統對被測設備進行實時監控和自動檢測。

UUT與測試適配器的連接采用測試電纜連接方式，電纜兩端的連接器應保證與適配器以及UUT的連接器配套，保證準確可靠連接；導線應根據信號特點選用合適導線類型、截面積、長度、是否屏蔽等。

3 自動測試設備軟件設計

3.1 軟件的層次結構

測試軟件由格式化類測試資源驅動程序、測試運行平臺程序、測試程序集等組成。格式化類測試資源驅動程序是一組面向各儀器類（數字多用表、開關類、電源類等），封裝了測試資源的VISA驅動功能，提高測試資源可互換性。測試運行平臺程序主要完成測試資源配置、初始化、測試程序運行支持、故障診斷、測試和故障診斷數據的存儲、瀏覽與打印等一系列工作；測試程序主要完成對所有被測設備的控制、測試資源控制、測試結果數據的處理與顯示以及整個測試過程的控制與管理等，軟件層次結構如圖3所示［3］。

圖3 軟件層次結構

3.2 測試程序設計

測試程序采用美國NI公司的虛擬儀器圖形化開發工具LabWindows/CVI8.0，采用ANSI C語言編程。

測試程序分功能測試和維修測試兩種運行模式。對于功能測試，測試程序給出各被測單元的功能測試項目清單供操作員任意選擇。程序自動控制測試資源按照測試邏輯完成UUT的功能測試，測試數據可以作為UUT故障診斷的輸入數據。若需要和操作員交互則彈出對話框或虛擬儀器面板便于操作員參與設備交互，對需要操作員參與設備交互的設備采用虛擬儀器面板交互測試。對于維修測試，操作員通過虛擬儀器面板直接操作測試資源，完成UUT的維修測試。一般先運行功能測試，若出現故障則運行故障診斷程序隔離定位故障，然后進行維修測試幫助維修，維修完成后再運行功能測試驗證UUT功能完好與否。

3.3 故障診斷程序設計

采用測試和故障診斷分開的模式。測試程序完成UUT功能測試項目并將測試結果數據輸出產生測試結果記錄文件；故障診斷程序對故障診斷數據源－UUT測試結果記錄文件進行分析，并結合故障字典完成對UUT的故障診斷及故障定位。測試程序的輸出即為故障診斷程序的輸入。故障字典是描述測試項目與SRU故障關聯特性的特征向量的集合，是“故障診斷程序”進行故障判斷、故障定位及故障隔離的依據。故障字典由設計人員根據UUT的工作原理、測試項目與SRU故障的關聯特性等總結、推理出表征各SRU故障的特征向量，最后各特征向量的集合就形成了UUT的故障字典。故障詞典以數據庫文件形式存在供故障診斷程序調用［5］。

4 結論

航向姿態系統自動測試設備是一套總線式機載設備地面自動檢測系統，系統采用國際先進的開放式ATE系統結構以及陣列接口、VXI和GPIB總線接口、程控儀器、虛擬儀器控制和先進的測試軟件等技術，完成了航向姿態系統的功能測試、故障診斷和維修，提高了航向姿態系統的測試維修能力。

系統采用圖形化測試界面和虛擬儀器控制技術，為用戶提供了直觀簡捷的檢測工作界面，使用鼠標即可完成檢測操作。該系統交付用戶使用，經過兩年多的使用證明，系統工作可靠，使用方便，測試精度高，工作效率高。

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