CN103033210A - 电子飞行仪表系统的仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其包括主仿真单元等单元，其中主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元、交换机单元、适配器单元都与总电源单元连接，主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元都与交换机单元连接，总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元都与适配器单元连接，适配器单元与产品上架单元连接。本发明通过建立通用化、综合化的测试系统，可有效解决测试系统的重复建设造成人力物力资源的浪费，同时提高测试系统的利用效率，节省科研开支。

Description

电子飞行仪表系统的仿真测试系统

技术领域

本发明涉及航空电子仿真测试领域，特别是涉及一种电子飞行仪表系统仿真测试系统。

背景技术

自20世纪10年代诞生以来，经过了一战、二战、朝鲜战争、越南战争、海湾战争等的考验，特别是近年来，随着科学技术的日益进步，飞机的使用性能日臻完善，人们对它的认识和了解也在不断深入。而座舱作为飞机上所有信息的汇聚点，在飞机的整个飞行或者作战（战斗机）过程中起着极其重要的作用。

驾驶舱内大量的外部信息（如导航命令，威胁方位，来袭告警等）和内部信息（如发动机转速，载油量，各系统工作状况）会多得让人目不暇接。将大量的数据筛选、分类、挑选出当前最重要，最迫切需要处理的信息呈现给驾驶员，无疑是一项艰巨的工作，必须有一套具有判断推理能力的系统帮助完成，计算机的数据融合功能在其中扮演了重要角色。航空电子技术的发展和完善在很大程度上使飞机的特性出现了飞跃，甚至影响到作战模式，使得飞机座舱系统也经历了从简陋的仪表显示发展到基于先进显示介质的大图象显示的变化过程。迄今为止，座舱显示系统已经从机械仪表系统发展到了电子飞行仪表系统（Electronic Flight Instrument System，EFIS）。

电子飞行仪表系统（Electronic Flight Instrument System，EFIS）通过机载计算机，收集来自飞机上各种传感器的数据，经过加工处理后，以动态图形和实时数据的方式显示在CRT或LCD上，给飞行员提供飞行所需的飞行、导航以及飞机系统的信息。EFIS不仅可以取代地平仪、空速表、高度表等传统机电式仪表的功能，而且能够对信息进行综合，从而提供常规仪表系统无法直接提供的信息。因此EFIS已经成为现代飞机必不可少的机载电子设备。国际上已经有很多有实力的EFIS制造商提供适应于军机、民机、通用航空飞机等各种机型的系列产品。

系统测试关注整个系统的输入输出和系统的运行稳定性，而且，它作为产品走向用户的最后一道关口，有非常重要的意义。随着电子技术的发展，我国电子设备走上了信息化的现代化道路。现代电子设备的特点是以计算机作为控制核心，采用模块化设计，功能全面，且系统集成度高。基于上述特点，对电子设备的测试维修保障提出了新的要求，但目前许多电子设备存在着测试设备缺乏、测试自动化程度低，极大影响了电子设备的战斗力。因此，在电子设备领域，电子设备的系统测试设备也是十分重要的。

我们得知的现有型号EFIS测试设备均为专机专用，即针对不同的机种建立不同的EFIS测试系统，从而造成每套测试平台重复设计、加工，并导致设备利用效率低、资源浪费大等问题，单套测试系统接线复杂、测试点多，系统维护困难。

我们得知的EFIS测试领域的专利情况如下：专利号为“03118894.X”、专利名称为“电子飞行仪表系统检测仪”的专利提出了一种电子飞行仪表系统检测仪的技术方案，该设计相对简单，没有做到通用，没有视频处理单元和总线数据采集单元等，已经不能满足EFIS的测试需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其通过建立通用化、综合化的测试系统，可有效解决测试系统的重复建设造成人力物力资源的浪费，同时提高测试系统的利用效率，节省科研开支。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其特征在于，其包括主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元、总电源单元、适配器单元、交换机单元、产品上架单元，其中主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元、交换机单元、适配器单元都与总电源单元连接，主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元都与交换机单元连接，总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元都与适配器单元连接，适配器单元与产品上架单元连接；主仿真单元用于与用户的交互以及数据的处理，完成与总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元之间的网络通讯数据的控制与调度工作；用户在主仿真单元输入数据，主仿真单元对数据进行处理并转化为相应的总线字格式，通过交换机单元发送给总线仿真单元；通过交换机单元接收总线仿真单元发来的总线数据，对总线数据进行解析、换算后在界面上显示给用户；用户在主仿真单元输入仿真控制指令，主仿真单元将仿真控制指令通过交换机单元发送到总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元，并接收总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元的通讯状态。

优选地，所述主仿真单元包括以下模块：

第一显示模块，与用户交互，将数据处理模块处理完后的数据根据数据库模块规定的格式显示给用户，并将用户在显示界面上修改、编辑后的数据和控制指令传送给数据处理模块、数据库模块；

数据处理模块，主要完成总线字数据与普通十进制数的转换操作；

缓存模块，主要负责缓存的开辟、关闭、写入、读取等操作，为数据处理模块和第一以太网通讯模块提供缓存空间；

第一以太网通讯模块，使用UDP协议，从数据库模块读取发送速率、系统号等配置信息，从缓存模块读取数据，通过交换机单元向总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元发送数据和控制指令，并实时接收总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单的数据和状态，存放至缓存模块；

数据库模块，采用数据库技术来进行数据的操作，数据库中存放了根据接口控制文件定义的各航电系统的数据，数据库模块通过读取数据库格式，供第一显示模块显示，将用户需要的信息显示给用户；用户在第一显示模块修改数据后，数据库模块也会对数据库进行修改，以更新显示和发送数据，同时为第一以太网通讯模块提供通讯配置。

优选地，所述总线仿真单元包括以下模块：

控制模块，主要完成系统状态控制、通讯控制以及显示控制，对其他模块综合调度；

初始化模块，完成各模块运行参数的初始化；

第二显示模块，将数据管理模块的数据库内容信息显示给用户；

数据管理模块，从第二以太网通讯模块接收第一以太网通讯模块的数据和控制指令，将数据进行处理后存放至数据库，将数据进行编解码处理发送至总线通信模块；从总线通信模块接收总线数据，进行编解码处理后存放至数据库，并且发送给第二以太网通讯模块；通过更换相应数据库，可以实现不同机型的测试要求；

总线通信模块，接收数据管理模块的数据，按照总线帧格式封装数据发送到通讯接口驱动模块；从通讯接口驱动模块接收总线数据，并解析帧格式，发送至数据管理模块；

通讯接口驱动模块，将总线通信模块发来的数据以总线要求的物理规范发送到适配器单元，从总线读取数据发送至总线通信模块；

第二以太网通讯模块，使用UDP协议，从数据管理模块读取发送速率、系统号等配置信息，从数据管理模块读取数据，向主仿真单元发送数据和控制指令，并实时接收主仿真单元发来的的数据和状态，发送至数据管理模块。

优选地，所述视频调理单元包括以下模块：

视频产生模块，通过视频源产生并根据视频类型调理视频信号，向适配器单元发送视频信号；

视频接收模块，接收适配器单元发来的视频信号，经过调理和切换在终端将所需视频信号显示给用户。

优选地，所述适配器单元包括以下模块：

适配阵列模块，配置多种接插件，与总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元连接；

测试适配箱模块，按照该测试机型下的信号类型和数量进行调理，并且提供电子飞行仪表系统各分子系统的电源指示状态以及电源测试点，通过电缆与产品上架单元连接。

本发明的积极进步效果在于：发明了通用化的EFIS仿真测试系统，避免了不同机型系统的重复设计，提高了设计效率，降低了研发成本，有效支撑了EFIS仿真测试系统对EFIS的各项测试需求，在型号仿真测试中发挥重要作用，其技术思想和方案对复杂电子设备通用测试设备研制有广泛参考意义。本发明能完成EFIS仿真测试系统的开发，简化仿真测试系统的开发设计以及使用维护，并能实现EFIS测试系统的不同机型通用。

附图说明

图1为本发明电子飞行仪表系统的仿真测试系统的原理框图。

图2为本发明的主仿真单元原理框图。

图3为本发明的总线仿真单元原理框图。

图4为本发明的视频调理单元原理框图。

图5为本发明的适配器单元原理框图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明电子飞行仪表系统的仿真测试系统包括主仿真单元101、总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104、视频调理单元105、总电源单元106、适配器单元107、交换机单元108、产品上架单元109，其中主仿真单元101、总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104、视频调理单元105、交换机单元108、适配器单元107都与总电源单元106连接，主仿真单元101、总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104都与交换机单元108连接，总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104、视频调理单元105都与适配器单元107连接，适配器单元107与产品上架单元109连接。

主仿真单元101，该单元用于与用户的交互以及数据的处理，完成与总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104之间的网络通讯数据的控制与调度工作。用户在主仿真单元101输入数据，主仿真单元101对数据进行处理并转化为相应的总线字格式，通过交换机单元108发送给总线仿真单元102；通过交换机单元108接收总线仿真单元102发来的总线数据，对总线数据进行解析、换算后在界面上显示给用户。用户在主仿真单元101输入仿真控制指令，主仿真单元101将仿真控制指令通过交换机单元108发送到总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104，并接收总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104的通讯状态。

图2为上述主仿真单元的框图，如图2所示，该单元实现了与用户的交互以及数据的处理，主要包括以下模块：

第一显示模块201，与用户交互，将数据处理模块202处理完后的数据根据数据库模块205规定的格式显示给用户，并将用户在显示界面上修改、编辑后的数据和控制指令传送给数据处理模块202、数据库模块205；

数据处理模块202，主要完成总线字数据与普通十进制数的转换操作。实例采用ARINC429总线。在发送时，将第一显示模块201发送的数据转换成总线字格式数据，写入缓存模块203；在接收时，从缓存模块203读出总线字格式的数据，根据接口控制文件解析、转换，得到具有实际意义的十进制数据发送至第一显示模块201；

缓存模块203，主要负责缓存的开辟、关闭、写入、读取等操作，为数据处理模块202和第一以太网通讯模块204提供缓存空间；

第一以太网通讯模块204，使用UDP协议，从数据库模块205读取发送速率、系统号等配置信息，从缓存模块203读取数据，通过交换机单元108向总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104发送数据和控制指令，并实时接收总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单104的数据和状态，存放至缓存模块203。

数据库模块205，采用数据库技术来进行数据的操作，数据库中存放了根据接口控制文件定义的各航电系统的数据，数据库模块通过读取数据库格式，供第一显示模块201显示，将用户需要的信息——数据类型、数据值、数据的Label标号、数据的线上十六进制值等显示给用户；用户在第一显示模块201修改数据后，数据库模块也会对数据库进行修改，以更新显示和发送数据，同时为第一以太网通讯模块204提供通讯配置。通过数据库的更新和编辑可以实现不同机型测试的匹配。

总线仿真单元102，接收主仿真单元101通过交换机单元108发来的的控制指令和通讯数据，按照接口控制文件的定义对数据进行编解码，按照总线帧格式封装数据，将数据发送到到与适配器单元107相连接的总线上，同时接收总线上的数据并解析，将数据和通讯状态通过交换机单元108转发到主仿真单元102。

图3为上述总线仿真单元的框图，如图3所示，该单元实现了仿真分系统与被测设备的数据交互，主要包括以下模块：

控制模块301，主要完成系统状态控制、通讯控制以及显示控制，对其他模块综合调度；

初始化模块302，完成各模块运行参数的初始化；

第二显示模块303，将数据管理模块304的数据库内容信息显示给用户；

数据管理模块304，从第二以太网通讯模块307接收主仿真单元101的第一以太网通讯模块204的数据和控制指令，将数据进行处理后存放至数据库，将数据进行编解码处理发送至总线通信模块305；从总线通信模块305接收总线数据，进行编解码处理后存放至数据库，并且发送给第二以太网通讯模块307；通过更换相应数据库，可以实现不同机型的测试要求；

总线通信模块305，接收数据管理模块304的数据，按照总线帧格式封装数据发送到通讯接口驱动模块306；从通讯接口驱动模块306接收总线数据，并解析帧格式，发送至数据管理模块；

通讯接口驱动模块306，将总线通信模块305发来的数据以总线要求的物理规范发送到适配器单元107，从总线读取数据发送至总线通信模块306；

第二以太网通讯模块307，使用UDP协议，从数据管理模块304读取发送速率、系统号等配置信息，从数据管理模块304读取数据，向主仿真单元101发送数据和控制指令，并实时接收主仿真单元101发来的的数据和状态，发送至数据管理模块304。

总线监控单元103，接收适配器单元107的总线数据，接收主仿真单元101的控制指令，实现总线数据的实时采集、显示、记录、解析、比对等功能，并向主仿真单元101发送通讯状态。

信号测控单元104，接收主仿真单元101的控制指令，根据控制指令控制离散量信号、模拟量信号、RS422信号的激励和响应，提供4个信号测试点，用户可以设置测试点当前状态下的测试内容，在测试点测试不同的信号，通过交换机单元108向主仿真单元101发送通讯状态；

图4为视频调理单元105的组成框图，如图4所示，该单元实现视频信号的激励产生与接收显示，主要包括以下模块：

视频产生模块401，通过视频源产生并根据视频类型调理视频信号，向适配器单元发送视频信号；

视频接收模块402，接收适配器单元发来的视频信号，经过调理和切换在终端将所需视频信号显示给用户。

总电源单元106为其他各单元（除产品上架单元）提供220V交流、28V直流电。

图5为适配器单元107的组成框图，如图5所示，该单元实现测试信号的连接，主要包括以下模块：

适配阵列模块501，配置多种接插件，在接插件上插入可接收各种信号的插针，包含数字信号插针、模拟信号插针、电源信号插针等，与总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104连接，满足大量数字、模拟、视频电源等多种信号的输入输出要求；

测试适配箱模块502，将电源信号、总线信号、模拟量信号、离散量信号、视频信号等信号，按照该测试机型下的信号类型和数量进行调理，并且提供EFIS各分子系统的电源指示状态以及电源测试点，通过电缆与产品上架单元109连接；

交换机单元108实现主仿真单元101、总线仿真单元102、总线监控单元103、信号测控单元104之间的网络通讯。

产品上架单元109，为受测产品提供安装环境和电缆连接，与适配器单元107连接。

电子飞行仪表系统的仿真测试系统典型实施步骤如下：

一、用户打开总电源单元，其他各单元上电运行；

二、用户在主仿真单元运行界面输入控制指令和数据，控制指令和数据经过交换机单元发送给总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元；

三、总线仿真单元将总线数据发送到适配器单元；

四、信号测控单元根据控制指令将离散量、模拟量、串行总线信号、以太网信号、电源信号发送到适配器单元；

五、视频调理单元将视频信号发送到适配器单元；

六、适配器单元将总线数据、离散量、模拟量、串行总线信号、以太网信号、电源信号等发给安装在产品上架单元的产品；

七、适配器单元接收产品发来的总线数据、离散量、模拟量、串行总线信号、视频信号；

八、适配器单元将所有总线数据发送给总线监控单元显示；

九、适配器单元将视频信号发送给视频调理单元显示；

十、适配器单元将产品发来的总线数据发送给总线仿真单元；

十一、总线仿真单元将总线数据发送给主仿真单元显示；

十二、适配器单元将以太网信号、离散量、模拟量、串行总线信号发送给信号测控单元显示；

十三、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元将运行状态发送给主仿真单元显示；

十四、用户在主仿真单元输入结束仿真控制指令，各单元停止运行；

十五、关闭总电源单元，仿真结束。

十六、更换适配器单元、主仿真单元数据库模块的数据库、总线仿真单元数据管理模块的数据库，实现其他型号EFIS仿真。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (5)

1.一种电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其特征在于，其包括主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元、总电源单元、适配器单元、交换机单元、产品上架单元，其中主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元、交换机单元、适配器单元都与总电源单元连接，主仿真单元、总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元都与交换机单元连接，总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元、视频调理单元都与适配器单元连接，适配器单元与产品上架单元连接；主仿真单元用于与用户的交互以及数据的处理，完成与总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元之间的网络通讯数据的控制与调度工作；用户在主仿真单元输入数据，主仿真单元对数据进行处理并转化为相应的总线字格式，通过交换机单元发送给总线仿真单元；通过交换机单元接收总线仿真单元发来的总线数据，对总线数据进行解析、换算后在界面上显示给用户；用户在主仿真单元输入仿真控制指令，主仿真单元将仿真控制指令通过交换机单元发送到总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元，并接收总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元的通讯状态。

2.如权利要求1所述的电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其特征在于，所述主仿真单元包括以下模块：

第一显示模块，与用户交互，将数据处理模块处理完后的数据根据数据库模块规定的格式显示给用户，并将用户在显示界面上修改、编辑后的数据和控制指令传送给数据处理模块、数据库模块；

数据处理模块，主要完成总线字数据与普通十进制数的转换操作；

缓存模块，主要负责缓存的开辟、关闭、写入、读取等操作，为数据处理模块和第一以太网通讯模块提供缓存空间；

第一以太网通讯模块，使用UDP协议，从数据库模块读取发送速率、系统号等配置信息，从缓存模块读取数据，通过交换机单元向总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元发送数据和控制指令，并实时接收总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单的数据和状态，存放至缓存模块；

数据库模块，采用数据库技术来进行数据的操作，数据库中存放了根据接口控制文件定义的各航电系统的数据，数据库模块通过读取数据库格式，供第一显示模块显示，将用户需要的信息显示给用户；用户在第一显示模块修改数据后，数据库模块也会对数据库进行修改，以更新显示和发送数据，同时为第一以太网通讯模块提供通讯配置。

3.如权利要求2所述的电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其特征在于，所述总线仿真单元包括以下模块：

控制模块，主要完成系统状态控制、通讯控制以及显示控制，对其他模块综合调度；

初始化模块，完成各模块运行参数的初始化；

第二显示模块，将数据管理模块的数据库内容信息显示给用户；

数据管理模块，从第二以太网通讯模块接收第一以太网通讯模块的数据和控制指令，将数据进行处理后存放至数据库，将数据进行编解码处理发送至总线通信模块；从总线通信模块接收总线数据，进行编解码处理后存放至数据库，并且发送给第二以太网通讯模块；通过更换相应数据库，可以实现不同机型的测试要求；

总线通信模块，接收数据管理模块的数据，按照总线帧格式封装数据发送到通讯接口驱动模块；从通讯接口驱动模块接收总线数据，并解析帧格式，发送至数据管理模块；

通讯接口驱动模块，将总线通信模块发来的数据以总线要求的物理规范发送到适配器单元，从总线读取数据发送至总线通信模块；

第二以太网通讯模块，使用UDP协议，从数据管理模块读取发送速率、系统号等配置信息，从数据管理模块读取数据，向主仿真单元发送数据和控制指令，并实时接收主仿真单元发来的的数据和状态，发送至数据管理模块。

4.如权利要求3所述的电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其特征在于，所述视频调理单元包括以下模块：

视频产生模块，通过视频源产生并根据视频类型调理视频信号，向适配器单元发送视频信号；

视频接收模块，接收适配器单元发来的视频信号，经过调理和切换在终端将所需视频信号显示给用户。

5.如权利要求4所述的电子飞行仪表系统的仿真测试系统，其特征在于，所述适配器单元包括以下模块：

适配阵列模块，配置多种接插件，与总线仿真单元、总线监控单元、信号测控单元连接；

测试适配箱模块，按照该测试机型下的信号类型和数量进行调理，并且提供电子飞行仪表系统各分子系统的电源指示状态以及电源测试点，通过电缆与产品上架单元连接。

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