CN115756920A - 一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统及测试方法，属于机载嵌入式训练系统测试技术领域。一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统，其包括嵌入式训练系统检测设备、数据仿真激励设备、计算机显示器以及嵌入式训练系统地面部分；嵌入式训练系统检测设备通过电缆与机载嵌入式训练系统的机载部分连接；数据仿真激励设备用于为机载嵌入式训练系统提供激励数据；计算机显示器用来显示机载嵌入式训练系统生成的虚拟雷达视频；嵌入式训练系统地面部分用于配合机载嵌入式训练系统的机载部分开展测试。本发明具有如下优点：1、可用于系统功能集成测试、交付验收测试、故障排查以及演示验证等；2、提升了设计迭代效率、降低了研制成本。

Description

一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统及测试方法，属于机载嵌入式训练系统测试技术领域。

背景技术

机载嵌入式训练系统通过在飞机上仿真虚拟目标/威胁、虚拟传感器、虚拟武器等，构建虚拟的战场环境来实施飞行学员训练任务。嵌入式训练系统通常分为机载和地面两部分，机载部分包含嵌入式训练计算机和机载数据链，地面部分包含地面数据链终端、实时监控和回放/讲评系统等。嵌入式训练系统机载部分实现模拟训练功能，其中嵌入式训练计算机包含多个功能模块，实现虚拟目标/威胁、虚拟传感器、虚拟武器等任务仿真；机载数据链则实现训练数据收发，支持空空、空地数传。嵌入式训练系统地面部分主要实现数据链组网管理、飞行训练实时监控和回放/讲评等。

在嵌入式训练系统研制中，需开展系统软硬件开发和测试工作，包括软硬件集成测试、系统功能集成测试、系统交付验收测试等，通过测试实现对系统功能、性能、接口等指标的验证，确保其装机前的可靠性和功能完备性。在嵌入式训练系统装机运行后，需提供故障排查和故障复现的测试环境，为嵌入式训练系统整个生命周期提供测试验证支持。

目前，这些测试验证工作通常是在航电综合试验台进行。由于航电综合试验台需同时保障多个子系统的试验需要，其试验任务繁重、试验环境复杂，极大影响嵌入式训练系统的研制进度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统及测试方法，通过模拟飞机航电设备、驾驶杆、坐舱显示界面，总线数据通讯等，为嵌入式训练系统构造一架虚拟数字飞机，支持其开展软硬件开发和测试工作，实现对机载嵌入式训练系统功能、性能、接口等指标的验证。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统，其包括嵌入式训练系统检测设备、数据仿真激励设备、计算机显示器以及嵌入式训练系统地面部分；

嵌入式训练系统检测设备通过电缆与机载嵌入式训练系统的机载部分（嵌入式训练计算机、机载数据链端机）连接；

数据仿真激励设备通过电缆与机载数据链连接，用于为机载嵌入式训练系统提供激励数据；

计算机显示器用来显示机载嵌入式训练系统生成的虚拟雷达视频；

嵌入式训练系统地面部分用于配合机载嵌入式训练系统的机载部分开展测试，提供数据链网络管理、实施监控嵌入式训练系统下传数据。

优选的，机载嵌入式训练系统通过航电总线采集飞机的经度、纬度、高度、速度参数以及飞行员控制命令，其包括机载部分、地面部分和他机平台；

机载部分包括嵌入式训练计算机和机载数据链，嵌入式训练计算机完成虚拟目标/威胁、虚拟雷达、虚拟武器仿真，并将产生的训练信息通过航电总线发送至航电系统进行显示；机载数据链完成飞机数据和训练数据的空空、空地传输；

地面部分包括地面数据链终端、监控和回放/讲评系统，地面数据链终端实时接收机载数据链下传的数据，监控和回放/讲评系统对数据进行解析，支持实时监视和事后回放/讲评；

他机平台通过机载数据链支持多架飞机在同一网络开展对抗训练。

优选的，嵌入式训练系统检测设备包括通讯接口模块、航电通用激励仿真模块、显示与控制仿真模块、嵌入式训练功能测试模块；

通讯接口模块用于嵌入式训练系统检测设备与嵌入式训练系统之间的总线数据、离散量收发；

航电通用激励仿真模块提供嵌入式训练系统功能测试所需的飞机位置、飞行参数仿真；

显示与控制仿真模块提供驾驶舱显示界面、飞行员操作控制仿真；

功能测试模块用于对嵌入式训练系统虚拟目标、雷达、武器功能的测试脚本设计以及管理，并提供数据监视、分析能力，实现对功能模块故障的定位和分析。

优选的，测试环境为半物理仿真测试环境。

一种用于机载嵌入式训练系统的测试方法，采用如上所述的用于机载嵌入式训练系统的测试系统，包括以下步骤：

（1）设计测试用例、生成测试计划，嵌入式训练系统检测设备提供测试用例设计，根据测试需要设计测试用例，并将设计的测试用例按照执行顺序添加到测试计划中；

（2）启动数据仿真激励设备、被测试设备，设置航电仿真数据及座舱开关按钮仿真；

（3）执行测试计划，嵌入式训练系统根据测试用例，执行功能，并向嵌入式训练系统检测设备发送功能执行状态；

（4）测试结果分析，嵌入式训练系统检测设备监控测试计划执行情况；若测试计划中所有测试用例的结果都为合格，则证明嵌入式训练系统功能正常，测试结束；若测试过程中出现测试用例执行失败或者不合格，则需要针对失败的测试用例展开分析，检查是否嵌入式训练系统功能故障，或测试用例设计问题，待故障或问题排除后，再次开展测试，至测试完成。

优选的，步骤（1）中，嵌入式训练系统检测设备提供测试用例编辑工具，用户根据测试需求设计测试用例，通过执行测试用例触发嵌入式训练系统功能、对功能执行情况进行判定，实现对嵌入式训练系统的测试。

优选的，步骤（2）中，数据仿真激励设备提供他机飞机数据，作为本机的对抗目标配合本机设备测试。

优选的，嵌入式训练系统的地面部分作为网络管理设备配合本机设备测试。

机载嵌入式训练系统作为飞机航电系统的一部分，其功能实现与航电系统紧密相关。在使用嵌入式训练功能时，需将飞机位置信息（飞机经度、纬度、高度等）、飞行参数（飞机速度、航向、姿态等）、飞行员控制命令（飞机雷达捕获目标、发射武器等）发送给嵌入式训练系统；同时，嵌入式训练系统将训练数据（虚拟目标数据、虚拟雷达、虚拟武器状态等）发送飞机航电系统进行显示。

本方案适用于机载嵌入式训练系统的功能集成测试、交付验收测试、故障排查以及演示验证等。

通过嵌入式训练系统检测设备、数据仿真激励设备、计算机显示器实现模拟飞机位置信息、飞行参数、飞行员控制命令以及坐舱显示界面等功能；并结合嵌入式训练系统地面部分，实现对嵌入式训练系统的测试。

其中，嵌入式训练系统检测设备支持测试用例设计，可针对系统功能点设计测试用例（如控制虚拟目标启动、结束），并将测试用例添加到测试计划中。在执行测试计划的过程中，支持查看执行情况，例如成功、失败等。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、支持嵌入式训练系统开展软硬件开发和测试工作，可用于系统功能集成测试、交付验收测试、故障排查以及演示验证等；

2、加快了嵌入式训练系统研制进度、提升了设计迭代效率、降低了研制成本。

附图说明

图1是本发明实施例中嵌入式训练系统组成及工作原理示意图；

图2是本发明实施例中嵌入式训练系统检测设备组成示意图；

图3是本发明实施例嵌入式训练系统测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明做进一步详述：一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统，包括嵌入式训练系统检测设备、数据仿真激励设备、计算机显示器以及嵌入式训练系统地面部分；

嵌入式训练系统检测设备通过电缆与嵌入式训练计算机、机载数据链端机连接；

数据仿真激励设备通过电缆与机载数据链连接，用于为机载嵌入式训练系统提供激励数据；

计算机显示器用来显示机载嵌入式训练系统生成的虚拟雷达视频；

嵌入式训练系统地面部分用于配合机载嵌入式训练系统的机载部分开展测试，提供数据链网络管理、实施监控嵌入式训练系统下传数据。

如图1所示，在本实施例中，嵌入式训练系统包括机载部分、地面部分和他机平台；

（1）机载部分：包含嵌入式训练计算机、机载数据链；

嵌入式训练系统通过航电总线采集飞机的经度、纬度、高度、速度等参数以及飞行员控制命令如虚拟雷达参数控制、武器发射控制等，嵌入式训练计算机完成虚拟目标/威胁、虚拟雷达、虚拟武器等仿真，并将产生的训练信息通过航电总线发送至航电系统进行显示；机载数据链完成飞机数据和训练数据的空空、空地传输；

（2）地面部分：包含地面数据链终端、监控和回放/讲评系统；

地面数据链终端实时接收机载数据链下传的数据，监控和回放/讲评系统对数据进行解析，支持实时监视和事后回放/讲评等；

（3）他机平台：

嵌入式训练系统支持真实飞机对虚拟目标，真实飞机对真实飞机对抗训练。通过数据链支持多架飞机在同一网络开展对抗训练，平台1表示是一架飞机，平台2表示另外一架飞机（其设备组成同平台1）；

注：本设计主要针对嵌入式训练系统机载部分的测试需求，其地面部分不属于被测试范围。

本发明中的测试环境为半物理仿真测试环境，被测产品是嵌入式训练系统机载部分（本机）；陪试设备为机载数据链（他机）；试验设备有嵌入式训练系统检测设备、数据仿真激励设备、计算机显示器以及嵌入式训练系统地面部分等。

（1）被测产品

嵌入式训练系统，包含嵌入式训练计算机、机载数据链；

（2）陪试设备

机载数据链（他机）与机载数据链（本机）、机载数据链与地面数据链终端之间通过射频馈线连接；

（3）测试设备

a) 嵌入式训练系统检测设备

嵌入式训练系统检测设备是总线测试通用设备，主要由通讯接口模块、航电通用激励仿真模块、显示与控制仿真模块、嵌入式训练功能测试模块组成，如图2所示；

嵌入式训练系统检测设备通过电缆与嵌入式训练计算机、机载数据链端机连接。其中：

通讯接口模块实现检测设备与嵌入式训练系统之间的总线数据、离散量等收发；

航电通用激励仿真模块提供嵌入式训练系统功能测试所需的飞机位置（经度、纬度、高度等）、飞行参数（航向、速度、俯仰角等）仿真；

显示与控制仿真模块提供驾驶舱显示界面、飞行员操作控制仿真；

嵌入式训练功能测试模块实现对嵌入式训练系统虚拟目标、雷达、武器等功能的测试脚本设计以及管理，并提供数据监视、分析能力，实现对功能模块故障的定位和分析；

b) 计算机显示器

用来显示嵌入式训练系统生成的虚拟雷达视频；

注：检测设备显示器与外接显示器分别显示数据与VGA视频；

c) 数据仿真激励设备

数据仿真激励设备通过电缆与机载数据链连接；用来简单模拟另外一架飞机的数据，包括飞机经度、纬度、高度、速度等，以及飞机传感器、武器的工作状态等，主要配合实现机载数据链数据收发功能测试，为需要测试的设备提供激励数据；

d) 嵌入式训练系统地面部分

地面部分配合机载部分开展测试，提供数据链网络管理、实时监控嵌入式训练系统下传数据。

如图3所示，嵌入式训练系统功能测试主要通过嵌入式训练系统检测设备实现。嵌入式训练系统检测设备提供测试用例编辑工具，用户根据测试需求设计测试用例，通过执行测试用例触发嵌入式训练系统功能、对功能执行情况进行判定，实现对嵌入式训练系统的测试；

数据仿真激励设备主要提供他机飞机数据，作为本机的对抗目标配合本机设备测试；

嵌入式训练系统的地面部分主要作为网络管理设备配合本机设备测试；

嵌入式训练系统检测设备提供的测试用例编辑工具界面提供各种组件，通过对组件拖拽、连接、配置进行用例编辑。组件实现数据获取（用户界面的控制数据、航电仿真数据、嵌入式训练系统等）、数据发送，以及功能执行的正确性判断功能。启动测试用例，嵌入式训练系统检测设备将用户操作控制命令、航电仿真数据等发送嵌入式训练系统，触发嵌入式训练系统功能，然后接收嵌入式训练系统发出的功能数据，并判断系统功能是否正常（是否符合设计文件要求），从而实现对嵌入式训练系统功能的测试。

下面举例说明：对“虚拟武器攻击”进行测试

用于机载嵌入式训练系统的测试方法，包括以下步骤：

（1）设计测试用例、生成测试计划，嵌入式训练系统检测设备提供测试用例设计，根据测试需要设计测试用例，并将设计的测试用例按照执行顺序添加到测试计划中；

虚拟武器攻击涉及目标（要攻击的目标）、虚拟雷达（跟踪目标，将目标信息发送武器）、虚拟武器发射等功能，对虚拟武器攻击功能进行测试，需设计目标启动功能、虚拟雷达跟踪目标功能、虚拟武器的选择和发射功能测试用例；

以目标启动功能测试用例为例，在嵌入式训练系统检测设备提供的用例编辑工具界面中，通过对组件的拖拽、连接、配置进行用例编辑，生成目标启动功能测试用例；

目标启动功能测试流程如下：

开始——在用户显示与操作界面点击目标“启动”按钮，嵌入式训练系统检测设备将“目标启动”控制命令发送给嵌入式训练系统——嵌入式训练系统检测设备接收嵌入式训练系统返回的“目标启动”状态信号——嵌入式训练系统检测设备判断目标是否已启动——显示目标启动结果，结束。

按照测试执行顺序：①启动目标；②使用虚拟雷达探测、跟踪目标；③使用虚拟武器跟踪目标、发射武器。将编制好的测试用例添加到测试计划“虚拟武器攻击”中。形成“虚拟武器攻击”测试计划;

（2）启动数据仿真激励设备、被测试设备，设置航电仿真数据, 如飞机位置（经度、纬度、高度等）、飞行参数（航向、速度、俯仰角等），以及座舱开关按钮仿真；

若测试数据链功能，测启动数据仿真激励设备设置他机经度、纬度、高度、速度、航向等，以及传感器和武器状态；

（3）执行测试计划，嵌入式训练系统根据测试用例，执行功能，并向嵌入式训练系统检测设备发送功能执行状态；

选择测试计划，点击开始按钮。嵌入式训练系统检测设备向嵌入式训练系统发送航电仿真数据（飞机位置、飞行参数），操作控制数据（如目标启动、发射武器等），并接收嵌入式训练系统返回的训练数据，实时监视测试用例执行情况；

（4）测试结果分析，嵌入式训练系统检测设备监控测试计划执行情况；

在测试计划执行过程中，嵌入式训练系统检测设备上显示测试用例执行情况“未开始”、“执行中”、“执行成功”或者“执行失败”，以及执行结果“合格”或者“不合格”；

若测试计划中所有测试用例的结果都为合格，则证明嵌入式训练系统功能正常，测试结束；若测试过程中出现测试用例执行失败或者不合格，则需要针对失败的测试用例展开分析，检查是否嵌入式训练系统功能故障，或测试用例设计问题，待故障或问题排除后，再次开展测试，至测试完成。

Claims (8)

1.一种用于机载嵌入式训练系统的测试系统，其特征在于：其包括嵌入式训练系统检测设备、数据仿真激励设备、计算机显示器以及嵌入式训练系统地面部分；

嵌入式训练系统检测设备通过电缆与机载嵌入式训练系统的机载部分连接；

数据仿真激励设备通过电缆与机载数据链连接，用于为机载嵌入式训练系统提供激励数据；

计算机显示器用来显示机载嵌入式训练系统生成的虚拟雷达视频；

嵌入式训练系统地面部分用于配合机载嵌入式训练系统的机载部分开展测试，提供数据链网络管理、实施监控嵌入式训练系统下传数据。

2.根据权利要求1所述的用于机载嵌入式训练系统的测试系统，其特征在于：机载嵌入式训练系统通过航电总线采集飞机的经度、纬度、高度、速度参数以及飞行员控制命令，其包括机载部分、地面部分和他机平台；

机载部分包括嵌入式训练计算机和机载数据链，嵌入式训练计算机完成虚拟目标/威胁、虚拟雷达、虚拟武器仿真，并将产生的训练信息通过航电总线发送至航电系统进行显示；机载数据链完成飞机数据和训练数据的空空、空地传输；

地面部分包括地面数据链终端、监控和回放/讲评系统，地面数据链终端实时接收机载数据链下传的数据，监控和回放/讲评系统对数据进行解析，支持实时监视和事后回放/讲评；

他机平台通过机载数据链支持多架飞机在同一网络开展对抗训练。

3.根据权利要求1所述的用于机载嵌入式训练系统的测试系统，其特征在于：嵌入式训练系统检测设备包括通讯接口模块、航电通用激励仿真模块、显示与控制仿真模块、嵌入式训练功能测试模块；

通讯接口模块用于嵌入式训练系统检测设备与嵌入式训练系统之间的总线数据、离散量收发；

航电通用激励仿真模块提供嵌入式训练系统功能测试所需的飞机位置、飞行参数仿真；

显示与控制仿真模块提供驾驶舱显示界面、飞行员操作控制仿真；

功能测试模块用于对嵌入式训练系统虚拟目标、雷达、武器功能的测试脚本设计以及管理，并提供数据监视、分析能力，实现对功能模块故障的定位和分析。

4.根据权利要求1所述的用于机载嵌入式训练系统的测试系统，其特征在于：测试环境为半物理仿真测试环境。

5.一种用于机载嵌入式训练系统的测试方法，其特征在于；采用如权利要求1-4任一权利要求所述测试系统，其特征在于：包括以下步骤：

（1）设计测试用例、生成测试计划，嵌入式训练系统检测设备提供测试用例设计，根据测试需要设计测试用例，并将设计的测试用例按照执行顺序添加到测试计划中；

（2）启动数据仿真激励设备、被测试设备，设置航电仿真数据及座舱开关按钮仿真；

（3）执行测试计划，嵌入式训练系统根据测试用例，执行功能，并向嵌入式训练系统检测设备发送功能执行状态；

（4）测试结果分析，嵌入式训练系统检测设备监控测试计划执行情况；若测试计划中所有测试用例的结果都为合格，则证明嵌入式训练系统功能正常，测试结束；若测试过程中出现测试用例执行失败或者不合格，则需要针对失败的测试用例展开分析，检查是否嵌入式训练系统功能故障，或测试用例设计问题，待故障或问题排除后，再次开展测试，至测试完成。

6.根据权利要求5所述的用于机载嵌入式训练系统的测试方法，其特征在于：步骤（1）中，嵌入式训练系统检测设备提供测试用例编辑工具，用户根据测试需求设计测试用例，通过执行测试用例触发嵌入式训练系统功能、对功能执行情况进行判定，实现对嵌入式训练系统的测试。

7.根据权利要求5所述的用于机载嵌入式训练系统的测试方法，其特征在于：步骤（2）中，数据仿真激励设备提供他机飞机数据，作为本机的对抗目标配合本机设备测试。

8.根据权利要求5所述的用于机载嵌入式训练系统的测试方法，其特征在于：嵌入式训练系统的地面部分作为网络管理设备配合本机设备测试。

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