1 引言

伴隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)載設(shè)備的自動(dòng)化程度、綜合化水平和技術(shù)密度程度不斷提高，同時(shí)也使機(jī)載設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)及維修設(shè)備的研究受到高度重視。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家都先后制定了適應(yīng)本國(guó)要求的維修系統(tǒng)與維修設(shè)備的設(shè)計(jì)、類型選擇及模塊化、系列化標(biāo)準(zhǔn)，其主要目的是要以較低的測(cè)試成本、較短的研制周期、先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和便于靈活組合的軟硬件結(jié)構(gòu)，建立通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的維修測(cè)試平臺(tái)，以適應(yīng)多個(gè)測(cè)試對(duì)象、多種測(cè)試環(huán)境和技術(shù)不斷發(fā)展的要求，這種維修測(cè)試平臺(tái)稱作自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE，Automatic Testing Equipment）。

本文介紹的航向姿態(tài)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備正是基于ATE技術(shù)的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，對(duì)某型飛行器機(jī)載航姿系統(tǒng)各部件進(jìn)行離位測(cè)試，完成部件的功能性能檢測(cè)、維護(hù)校準(zhǔn)和故障診斷。主要被測(cè)單元（UUT，Unit Under Test）包括磁傳感器、磁航向修正計(jì)算器、航向位置指示器、領(lǐng)航指示器、全姿態(tài)組合陀螺、綜合放大器、控制盒等。

2 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備硬件設(shè)計(jì)

2.1自動(dòng)測(cè)試設(shè)備組成及測(cè)試原理

自動(dòng)測(cè)試設(shè)備組成及測(cè)試原理如圖1所示，各部分功能如下、：

（1）測(cè)試系統(tǒng)采用GPIB總線和VXI總線混合模式。其中VXI總線為系統(tǒng)總線，負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和測(cè)量命令的傳遞。系統(tǒng)總線連到中心計(jì)算機(jī)上，中心計(jì)算機(jī)管理全系統(tǒng)的檢測(cè)和故障診斷過(guò)程。

（2）VXI總線機(jī)箱是一個(gè)局部測(cè)量單元，主要負(fù)責(zé)高速數(shù)據(jù)采集、多路數(shù)據(jù)切換和專用信號(hào)的測(cè)量與模擬等。

（3）基于GPIB總線的數(shù)字測(cè)量?jī)x器負(fù)責(zé)VXI機(jī)箱測(cè)量功能以外的來(lái)自UUT的信號(hào)測(cè)量，多功能信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生UUT測(cè)試中所需的信號(hào)，這些設(shè)備都是可編程數(shù)字測(cè)量?jī)x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(dú)立工作時(shí)需要的直流電和交流電。

（5）信號(hào)轉(zhuǎn)接中樞是信號(hào)連接機(jī)構(gòu)，采用ICA（系統(tǒng)陣列接口）結(jié)構(gòu)形式，負(fù)責(zé)完成VXI機(jī)箱、程控電源、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字測(cè)量?jī)x器與UUT之間的信號(hào)中轉(zhuǎn)工作。

（6）接口適配器是UUT與測(cè)試系統(tǒng)之間的的連接機(jī)構(gòu)，其任務(wù)是將各個(gè)UUT專屬信號(hào)轉(zhuǎn)接成公共接口信號(hào)，并通過(guò)與ICA的連接輸送到測(cè)試系統(tǒng)。接口適配器是信號(hào)預(yù)處理電路，與UUT密切相關(guān)。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)組成及測(cè)試原理

2.2 測(cè)試資源組成和結(jié)構(gòu)

根據(jù)航姿系統(tǒng)被測(cè)單元的測(cè)試需求分析配置自動(dòng)測(cè)試資源。資源組成配置見(jiàn)表1。

表1 資源組成表

系統(tǒng)資源采用組合箱式連接方式，便于運(yùn)輸、轉(zhuǎn)場(chǎng)。

2.3 測(cè)試適配器和電纜設(shè)計(jì)

測(cè)試適配器主要由UUT信號(hào)接口部分、信號(hào)轉(zhuǎn)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(hào)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(cè)試系統(tǒng)與UUT的物理信號(hào)連接。

信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理部分包括激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊、信號(hào)預(yù)處理電路模塊、被測(cè)設(shè)備負(fù)載電路、信號(hào)轉(zhuǎn)接線路等。激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生部分特殊測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以適應(yīng)儀器測(cè)量，被測(cè)設(shè)備負(fù)載電路用于為被測(cè)設(shè)備提供必要的負(fù)載，以構(gòu)成一個(gè)完整的測(cè)試環(huán)路。

陣列接口部分采用國(guó)際航空領(lǐng)域通用的ARINC608A標(biāo)準(zhǔn)接口，主要完成測(cè)試適配器與被測(cè)航姿設(shè)備的信號(hào)交聯(lián)，完成檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)檢測(cè)。

UUT與測(cè)試適配器的連接采用測(cè)試電纜連接方式，電纜兩端的連接器應(yīng)保證與適配器以及UUT的連接器配套，保證準(zhǔn)確可靠連接；導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)選用合適導(dǎo)線類型、截面積、長(zhǎng)度、是否屏蔽等。

3 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件的層次結(jié)構(gòu)

測(cè)試軟件由格式化類測(cè)試資源驅(qū)動(dòng)程序、測(cè)試運(yùn)行平臺(tái)程序、測(cè)試程序集等組成。格式化類測(cè)試資源驅(qū)動(dòng)程序是一組面向各儀器類（數(shù)字多用表、開(kāi)關(guān)類、電源類等），封裝了測(cè)試資源的VISA驅(qū)動(dòng)功能，提高測(cè)試資源可互換性。測(cè)試運(yùn)行平臺(tái)程序主要完成測(cè)試資源配置、初始化、測(cè)試程序運(yùn)行支持、故障診斷、測(cè)試和故障診斷數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、瀏覽與打印等一系列工作；測(cè)試程序主要完成對(duì)所有被測(cè)設(shè)備的控制、測(cè)試資源控制、測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)的處理與顯示以及整個(gè)測(cè)試過(guò)程的控制與管理等，軟件層次結(jié)構(gòu)如圖3所示［3］。

圖3 軟件層次結(jié)構(gòu)

3.2 測(cè)試程序設(shè)計(jì)

測(cè)試程序采用美國(guó)NI公司的虛擬儀器圖形化開(kāi)發(fā)工具LabWindows/CVI8.0，采用ANSI C語(yǔ)言編程。

測(cè)試程序分功能測(cè)試和維修測(cè)試兩種運(yùn)行模式。對(duì)于功能測(cè)試，測(cè)試程序給出各被測(cè)單元的功能測(cè)試項(xiàng)目清單供操作員任意選擇。程序自動(dòng)控制測(cè)試資源按照測(cè)試邏輯完成UUT的功能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)可以作為UUT故障診斷的輸入數(shù)據(jù)。若需要和操作員交互則彈出對(duì)話框或虛擬儀器面板便于操作員參與設(shè)備交互，對(duì)需要操作員參與設(shè)備交互的設(shè)備采用虛擬儀器面板交互測(cè)試。對(duì)于維修測(cè)試，操作員通過(guò)虛擬儀器面板直接操作測(cè)試資源，完成UUT的維修測(cè)試。一般先運(yùn)行功能測(cè)試，若出現(xiàn)故障則運(yùn)行故障診斷程序隔離定位故障，然后進(jìn)行維修測(cè)試幫助維修，維修完成后再運(yùn)行功能測(cè)試驗(yàn)證UUT功能完好與否。

3.3 故障診斷程序設(shè)計(jì)

采用測(cè)試和故障診斷分開(kāi)的模式。測(cè)試程序完成UUT功能測(cè)試項(xiàng)目并將測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)輸出產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果記錄文件；故障診斷程序?qū)收显\斷數(shù)據(jù)源－UUT測(cè)試結(jié)果記錄文件進(jìn)行分析，并結(jié)合故障字典完成對(duì)UUT的故障診斷及故障定位。測(cè)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(cè)試項(xiàng)目與SRU故障關(guān)聯(lián)特性的特征向量的集合，是“故障診斷程序”進(jìn)行故障判斷、故障定位及故障隔離的依據(jù)。故障字典由設(shè)計(jì)人員根據(jù)UUT的工作原理、測(cè)試項(xiàng)目與SRU故障的關(guān)聯(lián)特性等總結(jié)、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(shù)據(jù)庫(kù)文件形式存在供故障診斷程序調(diào)用［5］。

4 結(jié)論

航向姿態(tài)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備是一套總線式機(jī)載設(shè)備地面自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用國(guó)際先進(jìn)的開(kāi)放式ATE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jìn)的測(cè)試軟件等技術(shù)，完成了航向姿態(tài)系統(tǒng)的功能測(cè)試、故障診斷和維修，提高了航向姿態(tài)系統(tǒng)的測(cè)試維修能力。

系統(tǒng)采用圖形化測(cè)試界面和虛擬儀器控制技術(shù)，為用戶提供了直觀簡(jiǎn)捷的檢測(cè)工作界面，使用鼠標(biāo)即可完成檢測(cè)操作。該系統(tǒng)交付用戶使用，經(jīng)過(guò)兩年多的使用證明，系統(tǒng)工作可靠，使用方便，測(cè)試精度高，工作效率高。

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