CN115168213A - 一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，包含服务器端和若干个测试站，服务器端部署有第一远程管理模块，测试站部署有主控模块、通用仿真模块、通用接口模块，第一远程管理模块根据各测试站上主控模块提供的被测产品的特征识别出的被测产品，自动下发被测产品的测试引擎和测试用例到测试站，对测试站上的信号进行定义；主控模块提供信号定义、测试引擎、测试管理、接入识别等服务；通用仿真模块提供仿真板卡的插槽和驱动适配，并为主控模块提供基于关键字的测试接口；通用接口模块用于连接被测产品，在主控模块和被测产品之间转发仿真测试数据，同时支持资源扩展。本发明提高了测试系统的柔性，可扩展兼容更多新研产品的测试。

Description

一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统

技术领域

本发明属于航电产品测试领域，涉及一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统。

背景技术

航电测试系统通常基于信号仿真、虚拟仪器、自动化测试引擎等关键技术实现航电产品功能、性能测试，而测试是质量控制的最重要手段，因此，航电测试系统是保障武器装备高质量交付最重要的工业设备。

航电测试系统的发展紧随测量仪器的发展，经历了模拟测试系统、数字测试系统、虚拟化仪器测试系统、分布式测试系统时代。虚拟化仪器测试系统是现代测试系统的基础，测试系统通过PXI/VXI等总线模块化测试仪器构建测试硬件，通过软件定义复杂仿真和实现自动化测试，系统架构和软件功能逐渐收敛。得益于标准化测试仪器的出现，测试系统的升级迭代成本逐渐降低，功能扩展更加便捷，通用化程度大幅提高，在国际市场涌现出了TestStand、ATEC-6、EITS Global等优秀的通用测试系统及平台。随着机载系统功能日益复杂，各子系统间的交联增多，分布式测试系统也逐渐得到发展，分布式测试通过测试资源分布式部署和网络化接入上位机控制系统消除了大系统测试对空间的限制并实现了分布式资源的集中控制。

我国自2015年以来陆续出台了“中国制造2025”、“互联网+”等多项产业政策，推动工业互联网的建设，更加精益、高效的生产测试必然成为航电智能制造体系内不可缺少的一环。当前航电测试系统虽然具有一定的通用化和自动化程度，但面向具有小批量、多品种特点航电产品自动化生产测试的场景却缺少针对性设计，导致生产效率难以提升，具体体现在：

1.测试系统柔性不足，当现有仿真资源不能满足新产品测试时，无法快速实现资源扩展；

2.测试系统不能自动匹配被测产品并执行测试任务，测试执行、报告采集等关键测试过程仍需要人员参与，不利于生产测试过程的自动化；

3.测试系统缺少远程管控能力，现有测试系统在软硬件设计上未考虑网络化管理的需求，不具备远程接入和测试引擎的动态切换能力；

4.测试系统缺少健康诊断的能力，目前国产货架测试资源来源不一，缺少面向不同厂家资源统一的健康监测软件对测试系统的健康状态的实时监测，不利于排产人员快速获取设备状态，也不利于系统的快速排故。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，通过加入扩展资源组件，提高测试系统柔性，此外，还能够自动匹配被测产品并执行测试任务，支持远程监控和健康诊断。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，包含服务器端和若干个测试站，服务器端部署有第一远程管理模块，测试站部署有主控模块、通用仿真模块、通用接口模块；

第一远程管理模块根据各测试站上主控模块提供的被测产品的特征识别出的被测产品，自动下发被测产品的测试引擎和测试用例到测试站；远程对测试站上的信号进行定义；监测测试任务、收集和管理测试数据；

主控模块包含信号定义组件、测试引擎组件、测试管理组件、接入识别组件；

信号定义组件根据第一远程管理模块中设置的信号定义，通过软件定义硬件接口，生成配置表，该配置表包含仿真卡通道与数据ICD的对应关系；

测试引擎组件负责解析测试用例中的测试关键字为测试指令，在调用测试关键字时读取配置表后基于ICD字段自动匹配相应消息通道，从而将测试指令下发给仿真板卡，随后接收仿真板卡返回的测试数据并根据合格判据将测试结果返回给测试管理组件；

测试管理组件用于接收第一远程管理模块下发的测试引擎和测试用例，并动态执行测试用例，同时将用例测试结果汇总，生成测试报告上传至第一远程管理模块；

接入识别组件用于测量接入到通用接口模块的被测产品的特征，并上报给远程管理模块用于匹配被测产品型号；

通用仿真模块提供仿真板卡的插槽和驱动适配，并为主控模块提供基于关键字的测试接口；

通用接口模块用于连接被测产品，在主控模块和被测产品之间转发仿真测试数据，同时支持资源扩展。

较佳地，第一远程管理模块包含有管理服务组件和权限管理组件；

管理服务组件提供Git服务端应用，支持数据库功能，存储被测产品的信息、被测产品与测试引擎和测试用例的匹配信息；还支持文件管理功能，用于存储不同版本的测试引擎、测试用例脚本和测试数据。

权限管理组件，用于设置和控制用户权限。

较佳地，测试站还包含第二远程管理模块，第二远程管理模块包含有浏览器组件，该浏览器组件与第一远程管理模块上的管理服务组件进行通信，供测试管理人员在测试现场监测测试任务和进行设备管理；

管理服务组件为第二远程管理模块上的浏览器组件提供用户界面的服务端程序，生成用于展示的数据。

较佳地，通用仿真模块采用PXI工控机，包括主仿真资源组件和第一硬件虚拟化组件；

主仿真资源组件提供PXI/CPCI混差插槽，兼容大多数货架仿真板卡的混插接入，主仿真资源组件需根据实际需要，选择安装覆盖大部分产品测试需求的资源类型和数量，若单个工控机箱不能满足需求，则通过级联卡，扩充测控机箱；

第一硬件虚拟化组件采用Python的ZeroRPC模块定制开发，提供嵌入式或非嵌入式系统环境，运行仿真板卡驱动及驱动适配软件，通过驱动适配软件，将不同厂家、不同类型的板卡驱动接口进行统一，并通过ZeroRPC服务与与主控模块的测试引擎组件连接，提供统一的驱动接口。

较佳地，通用接口模块包括识别电阻组件、扩展资源组件、第二硬件虚拟化组件和接口适配组件；

识别电阻组件采用电子电阻，提供串口用于写入电阻阻值，使用阻值作为被测产品的特征供第一远程管理模块识别被测产品用；

扩展资源组件提供PXI/CPCI混差插槽，当主仿真资源提供的接口数量或类型不能满足新产品需要时，使用扩展插槽进行资源扩展；

第二硬件虚拟化组件提供嵌入式或非嵌入式系统环境，运行仿真板卡驱动及驱动适配软件，通过RPC服务与主控模块的测试引擎组件连接；

接口适配组件提供矩阵式通用阵列接口，对外连接UUT，对内连接主仿真资源组件和扩展资源组件，其中主仿真资源组件对应的接口为固定排布，扩展资源组件对应接口通过预留备用接口单元按需调整，信号定义由主控模块信号定义组件设置。

较佳地，测试站上还包含告警模块，主控模块中还包含健康监测组件，健康监测组件基于VISA标准协议开发，对所有兼容VISA标准的仿真板卡基本信息进行读取；同时，该健康监测组件对仿真板卡的自检接口进行封装，支持单仿真板卡自检和柔性自动化测试系统中的硬件一键自检，仿真板卡和柔性自动化测试系统的硬件的状态信息会通过串口传递给告警组件以及上报给第一远程管理模块。

告警模块用于在设备自检报告故障或者主控系统硬件故障时，产生告警通知，供维修人员快速响应排故。

较佳地，测试站上还包含供电模块，用于为主控模块、通用仿真模块、通用接口模块、告警模块提供工作电源输入，包含电源、主电源开关、紧急停机按钮及时序器。

本发明的有益效果在于：

1.通过加入扩展资源组件，提高测试系统柔性，可以通过扩展兼容更多新研产品的测试；

2.测试系统能够通过识别电阻自动匹配被测产品并执行测试任务，测试执行、报告采集等关键测试过程均不需要人员参与，有效提升生产测试的自动化程度；

3.测试站主控模块提供对外接口，测试系统提供远程管理模块，具备远程接入和动态切换测试引擎和测试用例的能力；

4.主控模块具有健康监测组件，可以面向不同厂家资源提供统一的健康监测软件对测试系统的健康状态的实时监测，并可实时告警，有利于排产人员快速获取设备状态和测试系统的快速故障定位。

附图说明

图1为本发明的柔性自动化测试系统结构框图

图2为本发明的柔性自动化测试系统实施例结构示意图

图3为本发明的柔性自动化测试系统实施例系统工作流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1、图2所示，本实施例所示的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，包含服务器端和若干个测试站，服务器端部署有第一远程管理模块1，测试站部署有第二远程管理模块7、主控模块2、通用仿真模块3、通用接口模块4、告警模块5和供电模块6等。

第一远程管理模块采用机架式服务器，根据各测试站上主控模块提供的被测产品的特征(如阻值)识别出的的被测产品，自动下发被测产品的测试引擎和测试用例到测试站，远程对测试站上的信号进行定义、监测测试任务、收集和管理测试数据等，同时根据各测试站上主控模块上报的健康状况进行远程监测，分配用户权限等。第一远程管理模块部署有管理服务组件和权限管理组件。

管理服务组件提供Git服务端应用，为第二远程管理模块上的浏览器组件提供用户界面的服务端程序，生成用于展示的数据；同时支持数据库功能，存储被测产品的信息、被测产品与测试引擎和测试用例的匹配信息；还需支持文件管理功能，用于存储不同版本的测试引擎、测试用例脚本和测试数据。

权限管理组件，用于设置和控制用户权限。

第一远程管理模块通过以太网与各测试站的主控模块建立连接，远程管理模块需面向主控模块提供查询接口，查询接口至少应包括：

1.接入识别接口，用于根据被测产品的阻值判断接入到测试系统的被测产品型号，以匹配测试引擎和测试用例；

2.引擎和用例下载的接口，用于下载匹配到的测试引擎和测试用例。

在测试站上，第二远程管理模块采用一体式计算机，主控模块2，通用仿真模块3，通用接口模块4、告警模块5、供电模块6部署在一个机柜里，第二远程管理模块通过支架与机柜进行连接。

第二远程管理模块运行桌面操作系统，通过测试站的以太网接口连接至服务器端。第二远程管理模块包含有浏览器组件，该浏览器组件与第一远程管理模块上的管理服务组件进行通信，供测试管理人员在测试现场监测测试任务和进行设备管理。

主控模块可以是可上架的高性能计算机，硬件接口提供以太网和RS232串口，操作系统采用对容器服务兼容较好的Linux操作系统，部署Docker环境，基于Docker容器运行健康监测组件、接入识别组件、信号定义组件、测试管理组件、测试引擎组件等终端服务组件。通过Systemd服务实现Docker应用的自动上线，组件间通信通过Web API实现。

健康监测组件基于VISA标准协议开发，可对所有兼容VISA标准的仿真板卡基本信息进行读取，仿真板卡基本信息包含仿真板卡所在的槽位、在位状态、名称、厂家等；同时，该健康监测组件对常用仿真板卡的自检接口进行封装，支持单仿真板卡自检和所有资源一键自检，所有资源包含柔性自动化测试系统中的CPU、内存、硬盘等硬件，仿真板卡和柔性自动化测试系统的硬件的状态信息会通过串口传递给告警组件以及上报给第一远程管理模块。

接入识别组件，用于测量接入到通用接口模块的被测产品的特征，并上报给远程管理模块用于匹配被测产品型号；

信号定义组件根据第一远程管理模块中设置的信号定义，通过软件定义硬件接口，生成基于可扩展标记语言XML技术设计的配置表，该配置表包含仿真卡通道与数据ICD的对应关系，该配置表可被测试引擎组件读取。

测试引擎组件负责解析测试用例中的测试关键字为测试指令，在调用测试关键字时读取配置表后基于ICD字段自动匹配相应消息通道，从而将测试指令下发给仿真板卡，随后接收仿真板卡返回的测试数据并根据合格判据将测试结果返回给测试管理组件。

测试管理组件，用于接收第一远程管理模块下发的测试引擎和测试用例，并动态执行测试用例，同时将用例测试结果汇总，生成测试报告上传至第一远程管理模块。

主控模块需要为第一远程管理模块提供管理接口，所述管理接口至少应包括：

1.系统资源的自检测接口，用于对系统包含的主要硬件进行自检测，返回健康状态信息；

2.测试状态查询接口，用于远程查看测试任务的状态；

3.测试记录采集接口，用于提交测试结果数据。

所述通用仿真模块，提供仿真板卡的插槽和驱动适配，并为主控模块提供基于关键字的测试接口。通用仿真模块采用18槽PXI工控机，运行Linux操作系统，除零槽控制器外还配备常用的串口、离散量、以太网、ARINC429、FC、1553B等协议仿真板卡。PXI工控机通过一路通讯以太网口与主控模块计算机进行连接。通用仿真模块包括主仿真资源组件和第一硬件虚拟化组件。

主仿真资源组件，提供PXI/CPCI混差插槽，兼容大多数货架仿真板卡的混插接入，主仿真资源组件需根据实际需要，选择安装覆盖大部分产品测试需求的资源类型和数量，若单个工控机箱不能满足需求，可通过级联卡，扩充测控机箱，资源选定后，无特殊情况将不再变更通用资源，以保证通用接口模块的一致性。

所述第一硬件虚拟化组件采用Python的ZeroRPC模块定制开发，提供嵌入式或非嵌入式系统环境，运行仿真板卡驱动及驱动适配软件，通过驱动适配软件，将不同厂家、不同类型的板卡驱动接口进行统一，并通过ZeroRPC服务与与主控模块的测试引擎组件连接，提供统一的驱动接口，在底层硬件升级或变更时，只需要进行简单的驱动适配，不需要升级测试引擎。主控模块的测试引擎组件可以通过ZeroRPC客户端对挂载到网络上的驱动接口进行类似本地化的调用。

通用仿真模块至少具备一个驱动调用接口，用于传输和响应测试引擎测试指令。

通用接口模块，用于连接被测产品，在主控模块和被测产品之间转发仿真测试数据，同时支持资源扩展。通用接口模块包括识别电阻组件、扩展资源组件、第二硬件虚拟化组件和接口适配组件。

所述识别电阻组件采用电子电阻，提供串口用于写入电阻阻值，不同航电产品通过不同电阻值来定义。

所述扩展资源组件，提供PXI/CPCI混差插槽，兼容大多数货架仿真板卡的混插接入，扩展资源组件是主仿真资源的补充，当主仿真资源提供的接口数量或类型不能满足新产品需要时，可以使用扩展插槽进行资源扩展。

第二硬件虚拟化组件与通信仿真模块的第一硬件虚拟化组件相同，提供嵌入式或非嵌入式系统环境，运行仿真板卡驱动及驱动适配软件，同样通过RPC服务与主控模块的测试引擎组件连接，第一硬件虚拟化组件、第二硬件虚拟化组件通过不同的ip地址进行区分。

接口适配组件提供矩阵式通用阵列接口，对外可快速连接UUT，对内连接主仿真资源组件和扩展资源组件，其中主仿真资源组件对应的接口为固定排布，扩展资源组件对应接口通过预留备用接口单元可按需调整，信号定义由主控模块信号定义组件设置。

通用接口模块至少需要提供以下接口：

1.识别电阻读取接口，用于读取产品识别电阻以匹配产品；

2.驱动调用接口，用于传输和相应测试引擎测试指令；

3.信号接入物理接口，用于转接主仿真资源和UUT的测试数据。

通用接口模块采用一个定制化机箱，机箱侧面提供一路RS232串口用于写入识别电阻阻值，机箱背面为面向通用仿真资源的矩阵连接器，用于将通用资源组件接口转接至接口适配组件。接口适配组件位于定制机箱的顶部，用于与被测产品进行连接。机箱内主体部件为一个小型化的PXI测控计算机，提供4个横插插槽，满足资源扩展的需要。

告警模块用于在设备自检报告故障或者主控系统硬件故障时，产生告警通知，供维修人员快速响应排故。告警模块位于测试站顶部，主体部分为四色安全灯，配备4路切换开关，通过主控模块串口进行控制，硬件正常时，安全等为绿色，当出现硬件故障时告警灯会亮起黄灯，黄灯亮起5分钟若故障未响应维修，会亮起红灯，若设备处于维护模式，安全灯为橙色。

供电模块，用于为主控模块、通用仿真模块、通用接口模块、告警模块提供工作电源输入。电源模块位于测试站顶部，包括电源、主电源开关、紧急停机按钮及时序器，电源输出支持常用的5V、12V、28V，各提供两路，主电源开关用于为电源和时序器上电，时序器用于控制各个模块的上电顺序。

图3描述了本发明的柔性自动化测试系统实施例完整系统工作流程：

步骤S01，主电源上电，电源时序器启动，主控模块、通用仿真模块、告警模块、第二远程管理模块依次上电；

步骤S02，主控模块进行系统自检测；

步骤S03，测试人员通过第二远程管理模块查看测试任务安排；

步骤S04，测试人员安装被测产品，将通用接口模块对接到通用仿真模块上，并设置识别电阻阻值；

步骤S05，主控模块识别到阻值，第一远程管理模块收到阻值并匹配产品信息；

步骤S06，第一远程管理模块向主控模块下发测试引擎和测试用例；

步骤S07，主控模块开始执行测试任务；

步骤S08，主控模块结束测试任务，并上传测试报告至第一远程管理模块；

步骤S09，测试人员拆卸通用接口模块和被测产品；

本发明的柔性自动化测试系统实施例可以极大简化生产测试流程，由于生产测试管理者在产品转入生产环节后，会将产品信息及匹配的测试引擎和测试用例转入生产系统，所以对于现场测试人员仅需要关注产品的安装。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，包含服务器端和若干个测试站，服务器端部署有第一远程管理模块，测试站部署有主控模块、通用仿真模块、通用接口模块，其特征在于：

第一远程管理模块根据各测试站上主控模块提供的被测产品的特征识别出的被测产品，自动下发被测产品的测试引擎和测试用例到测试站；远程对测试站上的信号进行定义；监测测试任务、收集和管理测试数据；

主控模块包含信号定义组件、测试引擎组件、测试管理组件、接入识别组件；

信号定义组件根据第一远程管理模块中设置的信号定义，通过软件定义硬件接口，生成配置表，该配置表包含仿真卡通道与数据ICD的对应关系；

测试引擎组件负责解析测试用例中的测试关键字为测试指令，在调用测试关键字时读取配置表后基于ICD字段自动匹配相应消息通道，从而将测试指令下发给仿真板卡，随后接收仿真板卡返回的测试数据并根据合格判据将测试结果返回给测试管理组件；

测试管理组件用于接收第一远程管理模块下发的测试引擎和测试用例，并动态执行测试用例，同时将用例测试结果汇总，生成测试报告上传至第一远程管理模块；

接入识别组件用于测量接入到通用接口模块的被测产品的特征，并上报给远程管理模块用于匹配被测产品型号；

通用仿真模块提供仿真板卡的插槽和驱动适配，并为主控模块提供基于关键字的测试接口；

通用接口模块用于连接被测产品，在主控模块和被测产品之间转发仿真测试数据，同时支持资源扩展。

2.根据权利要求1所述的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，其特征在于第一远程管理模块包含有管理服务组件和权限管理组件；

管理服务组件提供Git服务端应用，支持数据库功能，存储被测产品的信息、被测产品与测试引擎和测试用例的匹配信息；还支持文件管理功能，用于存储不同版本的测试引擎、测试用例脚本和测试数据。

权限管理组件，用于设置和控制用户权限。

3.根据权利要求2所述的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，其特征在于测试站还包含第二远程管理模块，第二远程管理模块包含有浏览器组件，该浏览器组件与第一远程管理模块上的管理服务组件进行通信，供测试管理人员在测试现场监测测试任务和进行设备管理；

管理服务组件为第二远程管理模块上的浏览器组件提供用户界面的服务端程序，生成用于展示的数据。

4.根据权利要求1所述的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，其特征在于所述通用仿真模块采用PXI工控机，包括主仿真资源组件和第一硬件虚拟化组件；

主仿真资源组件提供PXI/CPCI混差插槽，兼容大多数货架仿真板卡的混插接入，主仿真资源组件需根据实际需要，选择安装覆盖大部分产品测试需求的资源类型和数量，若单个工控机箱不能满足需求，则通过级联卡，扩充测控机箱；

第一硬件虚拟化组件采用Python的ZeroRPC模块定制开发，提供嵌入式或非嵌入式系统环境，运行仿真板卡驱动及驱动适配软件，通过驱动适配软件，将不同厂家、不同类型的板卡驱动接口进行统一，并通过ZeroRPC服务与与主控模块的测试引擎组件连接，提供统一的驱动接口。

5.根据权利要求1所述的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，其特征在于通用接口模块包括识别电阻组件、扩展资源组件、第二硬件虚拟化组件和接口适配组件；

识别电阻组件采用电子电阻，提供串口用于写入电阻阻值，使用阻值作为被测产品的特征供第一远程管理模块识别被测产品用；

扩展资源组件提供PXI/CPCI混差插槽，当主仿真资源提供的接口数量或类型不能满足新产品需要时，使用扩展插槽进行资源扩展；

第二硬件虚拟化组件提供嵌入式或非嵌入式系统环境，运行仿真板卡驱动及驱动适配软件，通过RPC服务与主控模块的测试引擎组件连接；

接口适配组件提供矩阵式通用阵列接口，对外连接UUT，对内连接主仿真资源组件和扩展资源组件，其中主仿真资源组件对应的接口为固定排布，扩展资源组件对应接口通过预留备用接口单元按需调整，信号定义由主控模块信号定义组件设置。

6.根据权利要求1所述的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，其特征在于测试站上还包含告警模块，主控模块中还包含健康监测组件，健康监测组件基于VISA标准协议开发，对所有兼容VISA标准的仿真板卡基本信息进行读取；同时，该健康监测组件对仿真板卡的自检接口进行封装，支持单仿真板卡自检和柔性自动化测试系统中的硬件一键自检，仿真板卡和柔性自动化测试系统的硬件的状态信息会通过串口传递给告警组件以及上报给第一远程管理模块。

告警模块用于在设备自检报告故障或者主控系统硬件故障时，产生告警通知，供维修人员快速响应排故。

7.根据权利要求1所述的一种面向航电批产测试的柔性自动化测试系统，其特征在于测试站上还包含供电模块，用于为主控模块、通用仿真模块、通用接口模块、告警模块提供工作电源输入，包含电源、主电源开关、紧急停机按钮及时序器。

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