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Die vorliegende Erfindung betrifft Testsysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Testsystem-Verbund zum parallelen Testen mehrerer Systeme unter Test, die Verwendung eines Testsystem-Verbunds in einem Flugzeug und ein Flugzeug oder Komponenten eines Flugzeugs verbunden mit einem Testsystem-Verbund.
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Testsysteme für elektrische Controller, des weiteren Systeme unter Test (SuT) genannt, bei denen es sich beispielsweise um sog. Avionic Komponenten handeln kann, zeichnen sich dadurch aus, dass die Testsysteme die originale Umgebung des Systems unter Test nachbilden bzw. simulieren können. Dazu messen die Testsysteme die Aktionen des Systems unter Test in geeigneter Weise und berechnen aus diesen Aktionen und weiteren Parameter die Reaktion der simulierten Außenwelt des Systems unter Test auf diese Aktionen, um dann das System unter Test entsprechend zu stimulieren.
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Man verwendet das Testsystem, um dem System unter Test einerseits eine normale Systemumgebung zu simulieren, andererseits aber um die Reaktion des Systems unter Test auf extreme und fehlerhafte Systemumgebungen zu testen, die sich in der realen Einsatzumgebung des System unter Test nicht, nur unter erhöhtem Aufwand oder unter unverhältnismäßigen Gefahren herstellen lassen.
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Heutige Testsysteme sind üblicherweise für den Zweck konzipiert, im Wesentlichen ein einziges System unter Test während eines bestimmten Zeitpunktes prüfen zu können. Das System unter Test kann dabei aus mehreren Komponenten bestehen und in der Komplexität von einigen wenigen Input/Output (IO) Signalen bis zu mehreren hundert IO Signalen variieren.
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DE 693 26 695 T2 beschreibt ein Flugemulation-Prüfsystem für ein Flugzeug zum Bodentesten des Flugzeugs durch Nachahmen bzw. Simulieren von Flugbedingungen und Testen der Reaktion auf die Nachahmung bzw. Simulation.
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Diese Testsysteme führen in der Regel zu einer festen Zuordnung von Systemen unter Test, Testsystemen und Steuerungseinheit. Weiterhin können Skalierbarkeit und Rechenleistung begrenzt sein. Verbund-Tests mehrerer verschiedener Systeme unter Test sind oft nur unter erschwerten Bedingungen durchführbar.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Test von Systemen für Flugzeuge anzugeben.
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Es ist ein Testsystem-Verbund zum parallelen Testen mehrerer Systeme unter Test für ein Flugzeug, die Verwendung eines Testsystem-Verbunds in einem Flugzeug sowie ein Flugzeug oder Komponenten eines Flugzeugs verbunden mit einem solchen Testsystem-Verbund gemäß dem Merkmal der unabhängigen Ansprüche angegeben.
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Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Testsystem-Verbunds betreffen gleichermaßen auch die Verwendung des Testsystem-Verbunds in einem Flugzeug sowie das Flugzeug verbunden mit einem Testsystem-Verbund.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Testsystem-Verbund zum parallelen Testen mehrerer Systeme unter Test für ein Flugzeug angegeben, der Testsystem-Verbund aufweisend ein erstes Testsystem zur Simulation einer ersten elektrischen Umgebung eines ersten Systems unter Test, ein zweites Testsystem zur Simulation einer zweiten elektrischen Umgebung eines zweiten Systems unter Test und ein den Testsystemen übergeordnetes Netzwerk, das zum Datenaustausch der ersten und zweiten Testsysteme untereinander und zum Datenaustausch mit einer Arbeitsstation zur Steuerung von Testabläufen ausgeführt ist.
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In anderen Worten weist der Testsystem-Verbund mehrere einzelne Testsysteme auf, welche jeweils eine bestimmte elektrische Umgebung eines bestimmten Systems unter Test simulieren bzw. darstellen können. Auf diese Weise ersetzen die Testsysteme entsprechende Sensoren, Aktuatoren und andere Systeme und simulieren die von diesen Komponenten abgegebenen Signale.
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Die einzelnen Testsysteme sind an ein übergeordnetes Netzwerk angeschlossen und über dieses Netzwerk sowohl untereinander als auch mit einer Arbeits- oder Steuerstation verbunden. Über dieses übergeordnete Netzwerk, auch Data Distribution Layer (DDL) genannt, können eine zentrale Steuerung der einzelnen Testsysteme sowie ein Datenaustausch zwischen beliebigen Testsystemen erfolgen.
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Das übergeordnete Netzwerk kann beispielsweise als Datenbus ausgeführt sein. Über dieses Netzwerk werden Protokolldaten bezüglich dem Test (Messdaten) von den Testsystemen an die Arbeitsstation oder einen entsprechenden Speicher übergeben. Weiterhin erfolgt die Testführung über das übergeordnete Netzwerk. Die Testsysteme sind hierbei aktiv und versorgen die Systeme unter Test mit entsprechenden Signalen. Beispielsweise können komplexe Simulationen auf jeweils einem einzelnen Testsystem implementiert sein, beispielsweise sind auch echtzeitkritische Regelschleifen in jeweils einem einzelnen Testsystem implementiert, wodurch eine Zeitverzögerung durch einen Datentransport über das Netzwerk vermieden wird und somit die Reaktionszeit verkürzt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Netzwerk nur zum Übermitteln von Führungsparametern und Steuerungsparametern eines Testablaufs ausgeführt. In diesem Fall können harte Echtzeitanforderungen auf einem Testsystem abgehandelt werden, während die Echtzeitanforderungen an den Datenaustausch der restlichen Daten über die DDL weniger kritisch sind.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist jedes Testsystem zum Datenaustausch mit jedem anderen Testsystem und mit der Arbeitsstation ausgeführt.
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Auf diese Weise ist es möglich, dass sämtliche Testsysteme miteinander und mit der Arbeitsstation kommunizieren können. Auf diese Weise kann eine beliebig komplexe Simulation der Originalumgebung stattfinden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein drittes Testsystem vorgesehen zur Simulation einer dritten elektrischen Umgebung des ersten Systems unter Test.
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Somit ist also das erste System unter Test an mindestens zwei verschiedene Testsysteme angeschlossen, welche jeweils einen bestimmten Sensor oder einen bestimmten Aktuator oder ein anderes System simulieren. Die verschiedenen Testsysteme können unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden, so dass ganz verschiedene Testszenarien durchgeführt werden können. Alle diese Testsysteme sind über das übergeordnete Netzwerk miteinander verbunden und können über entsprechende Steuerstationen (wie die Arbeitsstation) gesteuert, geregelt oder programmiert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das erste Testsystem zur Übernahme bzw. Simulation einer abgeschlossenen Funktionalität des ersten Systems unter Test ausgeführt.
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So ist es also möglich, dass jedes Testsystem einen bestimmten Sensor, Aktuator, eine bestimmte Gruppe zusammenwirkender Sensoren/Aktuatoren, Sub- oder Teilsysteme etc. ersetzt.
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Auf diese Weise wird eine realistische Simulation ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weisen die Testsysteme Schalter oder entsprechende Elemente auf, die zur Durchschaltung von Signalen der Systeme unter Test auf andere Systeme dienen. Diese anderen Systeme entsprechen beispielsweise den originalen Systemen im Flugzeug, welche im Betriebszustand des Flugzeugs mit den Systemen unter Test verbunden sind.
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Auf diese Weise können einzelne Testsysteme gezielt aus der Simulation herausgenommen werden. Ganz verschiedene Testkonfigurationen können somit eingestellt werden. Gesteuert wird der Schalter beispielsweise über die Arbeitsstation oder einen anderen externen Controller.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Arbeitsstation zur Steuerung und Konfiguration der Testabläufe ausgeführt.
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Beispielsweise können in der Arbeitsstation vorprogrammierte Testabläufe gespeichert werden. Auch ist es möglich, dass bestimmte Testabläufe benutzerseitig über die Arbeitsstation während oder kurz vor dem Test eingegeben werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Testsystem-Verbund weiterhin einen Datenspeicher zum Speichern von Messdaten auf, die aus dem Testablauf resultieren. Der Datenspeicher ist hierbei über das Netzwerk mit den Testsystemen verbunden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Testsystem-Verbund eine weitere Arbeitsstation zur Überwachung und Steuerung weiterer Testabläufe auf.
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In diesem Fall lassen sich mehrere Tests unterschiedlicher Systeme unter Test gleichzeitig und unabhängig voneinander durchführen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Testsystem-Verbund ein weiteres Testsystem zum Steuern des ersten Testsystems und zur Durchführung einer Simulationsberechnung auf.
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Dieses weitere Testsystem weist beispielsweise keine Schnittstelle zu den Systemen unter Test auf. Das weitere Testsystem kann somit beispielsweise eine rechenintensive Simulation durchführen und die Ergebnisse den anderen Testsystemen zur Verfügung stellen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Testsystem-Verbund einen Online-Betriebsmodus auf, in dem die Testsysteme eine Originalumgebung der Systeme unter Test nachahmen.
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Im Falle des Online-Betriebs simulieren die Testsysteme die Originalumgebung der Systeme unter Test. Zwischen den Testsystemen und der/den Arbeitsstationen und Datenspeichern werden Prozessdaten ausgetauscht. Der Prozessdatenaustausch im Online-Betrieb genügt im Allgemeinen Echtzeit-Bedingungen. Der Datenaustausch im Online-Betrieb erfolgt über die Online Data Exchange Interface Schnittstellenfunktionalität der DDL Schnittstelle der Testsysteme bzw. Arbeitsstationen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Testsystem-Verbund einen Offline-Betriebsmodus auf, in dem eine Konfiguration der Testsysteme durchführbar ist, so dass ein neuer Testablauf vorbereitet werden kann.
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Im Fall des Offline-Betriebs wird also ein neuer Testfall vorbereitet. Die verschiedenen Testsysteme werden konfiguriert. Simulationen werden auf die Testsysteme geladen und Verschaltungen der Systeme unter Test werden vorgenommen. Das Verhalten der Testsysteme gegenüber den Systemen unter Test ist neutral. Zwischen den Testsystemen und den Arbeitsstationen werden Konfigurationsdaten ausgetauscht. Der Datenaustausch im Offline-Betrieb erfolgt über die Management Schnittstellenfunktionalität der DDL Schnittstelle der Testsysteme bzw. Arbeitsstationen.
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Somit weist der Testsystem-Verbund zwei wesentliche Betriebsmodi auf, nämlich den Online-Betriebsmodus und den Offline-Betriebsmodus.
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Auch ist ein gemischter Betriebsmodus möglich, in welchem ausgewählte Testsysteme konfiguriert, also auf einen Testfall vorbereitet werden. Andere ausgewählte Testsysteme führen hingegen eine bestimmte Simulation bzw. einen bestimmten Testablauf durch. Es ist also eine parallele Funktionalität gegeben, welche es ermöglicht, dass ein bestimmter Teilbereich des Testsystem-Verbunds für eine neue Testaufgabe konfiguriert wird, während ein anderer Teilbereich des Testsystem-Verbunds bereits oder immer noch eine bestimmte Simulation vornimmt.
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Auf diese Weise kann erheblich Testzeit eingespart werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Testsystem-Verbund weiterhin eine Verkabelung auf, die einer originalgetreuen Verbindung der Systeme unter Test entspricht.
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Die Integration einer Original-Verkabelung in dem Testsystem-Verbund bietet den Vorteil, dass zum Beispiel zusätzlich Fehler in der Verkabelung und der Verschaltung der einzelnen Systeme untereinander erkannt werden können. So können zum Beispiel auch Fehler, die aus den physikalischen Eigenschaften der Verschaltung der Systeme resultieren, erkannt werden, wie z. B. unterschiedliche Ausführungen oder Interpretationen von Signalpegeln oder Timing-Probleme bei Busverbindungen. Auch können physikalisch repräsentative Messungen aller Signale durchgeführt werden.
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Aufgrund der verschiedenen Testsysteme ist ein flexibles Testen der Systeme unter Test untereinander in beliebiger Kombination möglich. Es können mehrere Systeme unter Test zu einem bestimmten Zeitpunkt zusammen getestet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Testsystem-Verbund zum Versehen von Messdaten mit einem Zeitstempel ausgeführt, der dem Zeitpunkt eines Ereignisses entspricht, das mit den Messdaten korreliert.
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Somit kann das zeitliche Verhalten aller gemessenen Input/Output Signale auch im Testsystem-Verbund exakt rekonstruiert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Netzwerk eine Untergruppe auf, über die nur Prozessvariablen zwischen den Testsystemen ausgetauscht werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Test Systeme so verschaltet, das sie jeweils ein System unter Test vollständig simulieren, so das der Testsystem-Verbund ohne Vorhandensein von Originalteilen Tests des verbundenen Systems durchführen kann (Virtuelle System-Integration).
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Testsystem für ein Testsystem-Verbund angegeben, welches zur Abgabe eines Inventar Reports über einen Status einer Hardwarebestückung und über Eigenschaften dieser Hardware sowie zur Abgabe eines Inventar Reports über alle im Test System geladenen Simulationen und deren Eigenschaften ausgeführt ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Testsystem-Verbunds in einem Flugzeug angegeben.
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Weiterhin ist ein Flugzeug, verbunden mit einem oben beschriebenen Testsystem-Verbund, angegeben.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung von Testsystemen des heutigen Standes der Technik.
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2 zeigt einen Testsystem-Verbund zum parallelen Testen mehrerer Systeme unter Test mit mehreren Testsystemen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt ein Blockschaltbild eines Testsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt eine weitere Darstellung eines Testsystem-Verbunds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt ein Flugzeug verbunden mit einem Testsystem Verbund gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt einen Testsystem-Verbund gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet in einem Flugzeug.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt Testsysteme 401, 402, die auf den Test eines abgeschlossenen Systems unter Test 101 bzw. 102 optimiert sind.
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Bei den Systemen unter Test 101, 102 handelt es sich üblicherweise um einen Avionic-Systemcontroller oder Computer. Weiterhin weist jedes Testsystem 401, 402 eine elektrische Schnittstelle 301, 302 auf, welche über die Verkabelung 210, 211, 220, 221 jeweils mit einer elektrischen Schnittstelle 201, 202 des Systems unter Test 101, 102 verbunden ist. Die Schnittstellen 201, 202 der Systeme unter Test sind im Betriebsfall der Systeme unter Test mit Sensoren, Aktuatoren und anderen Systemen verbunden. Im Testfall sind sie mit dem entsprechenden Testsystem 401, 402 verbunden, die diese Sensoren, Aktuatoren oder anderen Systeme simulieren.
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Die Testsysteme 401, 402 dienen der Simulation der elektrischen Umgebung des Systems unter Test 101, 102. Weiterhin ist eine Verbindung der Testsysteme 401, 402 möglich in Form einer Schnittstelle 11. Die Definition des Datenaustausches auf dieser Schnittstelle 11 ist üblicherweise auf beiden Testsystemen zu vereinbaren.
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Die Testsysteme 401, 402 sind über Datenleitungen mit Arbeitsstationen 1301, 1302 zur Überwachung und Steuerung der Tests und des Testsystems bzw. der Testsysteme verbunden. Weiterhin sind Datenspeicher 1501, 1502 vorgesehen zur Speicherung von Messdaten der Testsysteme 401, 402.
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Die Testsysteme können in Echtzeit auf Ereignisse an ihren Eingängen reagieren. Alle Input/Output Signale werden in einem Testsystem verarbeitet. Die Steuerung und Konfiguration ist eng an das Testsystem gekoppelt. Die Datenspeicherung erlaubt eine genaue Rekonstruktion zeitlicher Abhängigkeiten von Ereignissen und ist eng an das Testsystem gekoppelt.
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2 zeigt eine Testsystem-Architektur bzw. einen Testsystem-Verbund 10 zum parallelen Testen mehrerer Systeme unter Test mit mehreren Testsystemen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Testsystem-Verbund 10 weist eine Vielzahl an einzelnen Testsystemen 401 bis 412 auf, welche jeweils mit bestimmten Systemen unter Test 101, 102, 103 verbunden sind. Weiterhin sind die einzelnen Testsysteme 401 bis 412 an die Original-Verkabelung 7 des Flugzeugs angeschlossen. Alle Testsysteme 401 bis 412 sind an das übergeordnete Netzwerk 8 angeschlossen, über welches die Testsysteme Daten untereinander, mit den Steuereinheiten 13, 14, einem Datenspeicher 15 oder einem zusätzlichen Testsystem 16 austauschen können.
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Die Kommunikation zwischen den Testsystemen, den Systemen unter Test, und den Steuereinheiten 13, 14, den zusätzlichen Testsystemen 16 und den Datenspeichern 15 kann bidirektional erfolgen.
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Bei den Systemen unter Test 101, 102, 103 handelt es sich üblicherweise um Avionic-Systemcontroller/Computer. Die Pfeile 210, 211–231 simulieren die elektrischen Schnittstellen 201–203 der Systeme unter Test 101–103 zu den originalen Sensoren, Aktuatoren und anderen Systemen, im Testfall zu einem Testsystem.
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Jedes der Testsysteme 401 bis 412 dient der Simulation der elektrischen Umgebung des zugeordneten Systems unter Test und weist ein entsprechende Schnittstelle 301–312 zum zugeordneten System unter Test auf.
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Weiterhin weisen die Testsysteme 401 bis 412 Original Equipment Schnittstellen, beispielsweise Schnittstelle 501 des Testsystems 401 oder Schnittstelle 512 des Testsystems 412, auf. Die elektrischen Schnittstellen der Systeme unter Test können über die Original Equipment Schnittstelle mit den entsprechenden Schnittstellen anderer Systeme unter Test verbunden werden. Im gemeinsamen Testfall ist die Summe aller verbundenen Einzel-Systeme unter Test das „getestete” Gesamt-System unter Test.
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Weiterhin weisen die Testsysteme 401 bis 412 Schnittstellen zum Netzwerk zum Datenaustausch der Testsysteme (DDL) 8 auf, beispielsweise Schnittstelle 601 des Testsystems 401 oder Schnittstelle 612 des Testsystems 412.
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Die Bezugszeichen 7, 701–712 zeigen die Verkabelung zur originalgetreuen Verbindung von zusammengeschalteten Systemen unter Test. Hierbei handelt es sich um eine Original-Verkabelung, wie sie später auch im Flugzeug installiert ist, oder um eine elektrisch gleichartige Verkabelung.
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Die Arbeitsstationen 13, 14 sind über entsprechende Schnittstellen 613, 614 mit dem Netzwerk 8 verbunden. Die Arbeitsstation 13 dient der Überwachung und Steuerung der Tests und des Testsystems. Die optionalen weiteren Arbeitsstationen 14 dienen ebenfalls der Überwachung und Steuerung, beispielsweise zur Durchführung weiterer, anderer Testabläufe.
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Weiterhin sind Datenspeicher 15 zur Speicherung von Messdaten vorgesehen, welche über eine Schnittstelle 615 mit dem Netzwerk 8 verbunden sind. Auch ist ein optionales weiteres Testsystem 16 vorgesehen, welches zum Steuern anderer Testsysteme und für rechenintensive Simulationen ausgeführt ist. Hierfür weist das Testsystem 16 neben der Schnittstelle zu einem System unter Test 316 (welche nicht angeschlossen ist) eine weitere Schnittstelle 616 zum Netzwerk 8 auf.
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Gespeicherte oder gemessene Daten sind allgemein für alle Messsysteme/Testsysteme beliebig verfügbar. Bei dem DDL-Netzwerk 8 kann es sich beispielsweise um Ethernet handeln.
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Heutige High-End Technologieprodukte, wie Flugzeuge, Autos oder Bahnen, bestehen aus einer Vielzahl einzelner Systeme, die von unabhängigen elektronischen Controller gesteuert werden und immer stärker miteinander vernetzt sind. Der Testsystem-Verbund ist in der Lage, einzelne Systeme und beliebige Kombinationen einzelner Systeme bis zum Gesamtverbund aller Systeme zu testen. Die Integrationstiefe für den jeweiligen Test kann somit beliebig konfiguriert werden.
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Hierdurch wird eine flexible, individuelle und jeder Situation sofort anpassbare Testabfolge ermöglicht.
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Das System unter Test ist anstatt mit einem einzigen mit einem oder mehreren kleineren Testsystemen verbunden. Üblicherweise übernimmt jedes Testsystem dabei bestimmte, möglichst abgeschlossene Funktionalitäten des Systems unter Test, also z. B. die Schnittstelle des Systems unter Test zu einem anderen System oder eine bestimmte Gruppe in der realen Umgebung zusammenwirkender Sensoren und Aktuatoren. Das Testsystem hat hierbei die Fähigkeit, die reale Umgebung zu simulieren oder die Signale des Systems unter Test durchzuschalten auf andere Systeme, z. B. originale Komponenten des Systems oder andere Systeme.
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Alle Testsysteme sind über ein Netzwerk (DDL) miteinander und mit der Arbeitsstation zur Steuerung sowie dem Datenspeicher verbunden. Jedes Testsystem kann mit jedem anderen und mit der Steuerung über die DDL Daten austauschen.
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Jedes System unter Test kann für sich alleine getestet werden. In diesem Fall wird die komplette Umgebung des Systems unter Test auf den mit diesem System unter Test verbundenen Testsystemen simuliert, die über die Arbeitsstation zur Steuerung konfiguriert und bedient werden.
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Jedes System unter Test kann mit jeder beliebigen Kombination anderer Systeme unter Test im Verbund getestet werden. In diesem Fall schalten die Testsysteme, welche die jeweiligen Systemschnittstellen simulieren, auf Durchgang und die beteiligten Systeme unter Test sind direkt und originalgetreu verbunden. Der Rest der Umgebung der Systeme unter Test wird von den Testsystemen simuliert. Die Arbeitsstation dient beispielsweise zur Steuerung und bedient den Test der verschiedenen Systeme.
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Die Datenspeicherung erfolgt über die DDL zentral im Testsystem-Verbund.
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Optional sind weitere Arbeitsstationen zur Steuerung möglich. In diesem Fall lassen sich prinzipiell mehrere Tests unterschiedlicher Systeme unter Test gleichzeitig und unabhängig voneinander durchführen.
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Optional sind weitere Testsysteme möglich, die keine Schnittstelle zu Systemen unter Test haben. Diese können z. B. rechenintensive Simulationen durchführen und die Ergebnisse den anderen Testsystemen zur Verfügung stellen.
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Optional sind auch Tests ohne das Vorhandensein von physikalischen Systemen unter Test möglich, um z. B. das Zusammenspiel verschiedener in Entwicklung befindlicher Systeme unter Test vorab zu simulieren.
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Alle verbundenen Testsysteme besitzen eine Schnittstelle zum DDL Netzwerk. Um den Testsystem-Verbund gemeinsam nutzen zu können, ist die Vereinheitlichung der Schnittstellenfunktionalitäten aller mit der DDL verbundenen Systeme gewährleistet. Die DDL transportiert die Daten zwischen allen angeschlossenen Testsystemen und Arbeitsstationen.
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Alle über die DDL verbundenen Testsysteme und Arbeitsstationen folgen einem einheitlichen Verhaltensmodell (Behaviour Model), damit der Testsystem-Verbund optimal nutzbar funktioniert. Das Verhaltensmodell legt die Regeln des Zusammenspiels aller Komponenten fest.
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Die vollständige Beschreibung der DDL regelt also die Management-Schnittstelle, das Online Data Exchange Interface sowie das allen Komponenten zugrunde liegende Behaviour Model.
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Ein Testsystem-Verbund, wie beschrieben, bedarf einiger Aufmerksamkeit in der Konzeption und spezifischen Auslegung. Um die DDL nicht zum Flaschenhals werden zu lassen, ist es wichtig, Komplettsimulationen auf einem einzelnen Testsystem zu implementieren. Ferner ist es günstig, z. B. echtzeitkritische Regelschleifen in einem einzelnen Testsystem durchzuführen, da darin die Zeitverzögerung durch den Datentransport über die DDL entfällt und somit die Reaktionszeit verkürzt werden kann.
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Günstig ist die Auslegung, wenn der Prozessdatenaustausch über die DDL sich auf die Führungs- und Steuerungsparameter der Simulationen beschränkt. In diesem Fall kann man es erreichen, dass harte Echtzeitanforderungen auf einem Testsystem abgehandelt werden, während die Echtzeitanforderungen an dem Datenaustausch über die DDL deutlich entspannter sind. Dies kann durch eine entsprechende Partitionierung der Simulationen und IOs auf die Testsysteme erreicht werden.
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Um das zeitliche Verhalten aller gemessenen Input/Output Signale auch im Testsystem-Verbund exakt rekonstruieren zu können, ist es notwendig, dass alle Ereignisse an den IOs mit dem exakten Zeitpunkt ihres Auftretens gespeichert werden (sog. Zeitstempel). Liegen die IO Ereignisse mit Zeitstempel vor, so ist der Transport der Daten zum Datenspeicher über die DDL zeitlich nicht mehr kritisch. Dies erfordert aber, dass die Uhren aller Testsysteme im Verbund mit einer Genauigkeit synchronisiert sind, die (beispielsweise größer als ein Faktor 2) höher ist als die geforderte zeitliche Messauflösung.
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Auch diese zeitliche Synchronisation aller lokalen Uhren der Test Systeme ist über die DDL gewährleistet.
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3 zeigt ein Blockschaltbild eines Testsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Testsystem besteht aus den folgenden Komponenten bzw. Funktionsblöcken:
Zum einen ist eine Management-Schnittstelle 6012 vorgesehen. Über diese Management-Schnittstelle 6012 wird die Kommunikation zu einer Arbeitsstation 13 im Offline-Modus abgehandelt. Wenn keine hohen zeitlichen Anforderungen gefordert sind, kann auch der Austausch der Prozessdaten über diese Schnittstelle abgehandelt werden. Über die Management Schnittstelle wird die Konfiguration des Test Systems festgelegt, Fehlermeldungen weitergeleitet sowie das Verhalten des Test Systems gesteuert. Der Datenaustausch mit der Arbeitsstation ist durch den Pfeil 861 symbolisiert.
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Weiterhin ist eine Einheit 4001 zum Fehlermanagement vorgesehen (sog. Error-Handler). Der Error-Handler 4001 verarbeitet alle Fehlermeldungen und gibt diese über die Management-Schnittstelle 6012 an den Nutzer weiter.
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Die Testsystemsteuerung 4002 dient der Steuerung aller Zustände des Testsystems abhängig von den Eingaben über die Management-Schnittstelle 6012 sowie den internen Zuständen des Gesamtsystems. Es können Simulationen 4004 geladen, gestartet und gestoppt werden sowie der Zustand des Testsystems abgefragt werden.
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Die Steuerung 4002 ist sowohl mit dem Error-Handler 4001 als auch direkt mit der Management-Schnittstelle 6012 verbunden. Der Error-Handler 4001 wiederum ist mit der Management-Schnittstelle 6012 verbunden.
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Weiterhin ist eine Verarbeitungseinheit 4003 vorgesehen (sog. Inventarreportverarbeitung), die mit Steuerung 4002 verbunden ist und an diese Daten abgeben kann. Das Testsystem kennt genau seine Fähigkeiten und die derzeit geladene Simulationen. Über die Inventar Report Verarbeitung 4003 können diese Informationen abgefragt werden. Das laden und Konfigurieren des Testsystems erfolgt über den Input eines (erweiterten) Inventarreports über die Management-Schnittstelle 6012.
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Es können Simulationen 4004 ausgeführt werden. Auf dem Testsystem sind prinzipiell beliebig viele Simulationen 4004 ablauffähig, die über Prozessvariablen angebunden sind und über die Simulationsschnittstelle (API) 4005 mit dem Testsystem interagieren.
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Die Simulationen 4004 können also mit der API 4005 Daten austauschen. Die API 4005 wiederum kann mit der Steuerung 4002 und der Prozessvariablen-Liste 4008 Daten austauschen.
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Die Simulations-API 4005 ist ein Applikationsprogramminterface für die Simulationen mit einer Reihe von Funktionen, die die Schnittstelle zwischen den Simulationen und dem Testsystem darstellt. Weiterhin wird die API 4005 über das Uhrenmodul 4006 mit Zeitdaten versorgt, um z. B. Simulationen zyklisch aufzurufen oder den Simulationen zeitabhängiges Verhalten zu ermöglichen.
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Referenznummer 4006 bezeichnet eine Zeitgeneration, Zeitstempel und Scheduler-Einheit. Die Uhren aller Testsysteme werden über die Management-Schnittstelle 6012 synchronisiert. Die Uhren werden zur Einplanung der Simulationen und interner Prozesse des Testsystems sowie zum Erfassen des Zeitpunkts von IO Ereignissen (Zeitstempel) benötigt.
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Die Einheit zur lokalen Zeitgeneration 4006 erhält hierbei Daten von der Steuerung 4002 und gibt Daten sowohl an die API 4005 als auch an den IO Handler 4009 ab.
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Weiterhin ist eine sog. Subskription-Liste 4007 vorgesehen, welche alle Prozessvariablen, die von anderen Testsystemen oder der Steuerung 13 oder dem Datenspeicher 15 angefordert/abonniert sind, enthält. Bei Änderung einer Prozessvariablen in der Subskription-Liste wird diese vom Testsystem über die Schnittstelle 6011 oder 6012 an die in der Subskription-Liste eingetragenen Empfänger übertragen. Die Subskription-Liste 4007 steht in Kommunikation mit der Schnittstelle zur DDL 6011 und der Prozessvariablen-Liste 4008.
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Bezugszeichen 6011 zeigt das Online Data Exchange Interface zur DDL. Über diese Schnittstelle laufen die Transporte der Prozessvariablen, symbolisiert durch Pfeil 851.
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Die Prozessvariablen-Liste 4008 ist die Liste aller Prozessvariablen in dem Testsystem und steht in Kommunikation mit dem IO-Handler 4009.
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Der IO-Handler 4009 stellt alle IO Daten sowie alle IO Steuerungsparameter als Prozessvariablen zur Verfügung und ist mit der Einheit 4010 zur physikalischen IO-Erzeugung bidirektional verbunden.
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Bei der Einheit 4010 handelt es sich um die physikalische IO-Erzeugung und Überwachung (Monitoring). Hierfür sind Datenleitungen 4012 und 4013 vorgesehen, welche die Einheit 4010 an den Schalter 4011 anschließen. Einheit 4010 wandelt die Prozessvariablen in physikalische Signale um und bildet dabei einen Sensor oder Aktuator physikalisch nach (Simulation). Die Signale des SuT können simuliert und/oder beobachtet (Monitoring) werden.
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Weiterhin ist eine Schnittstelle 501 zu originalen Systemen vorgesehen, welche, wie durch Pfeil 701 symbolisiert, an die originalen Systeme angeschlossen werden kann. Es kann also ein „Original Equipment” angeschlossen werden. Das System unter Test kann direkt und unbeeinflusst auf das Originalequipment durchgeschaltet werden. In diesem Fall kann der Signalfluss über die Überwachungsfunktion 4012 beobachtet werden.
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Zur Umschaltung zwischen Betrieb des SuT mit Simulationen oder mit Originalequipment ist der Schalter 4011 vorgesehen.
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Weiterhin ist eine Schnittstelle 301 zum System unter Test vorgesehen. Wie durch den Pfeil 210/211 symbolisiert, wird hier das zu testende System angeschlossen. Auch hier ist der Datenaustausch bidirektional.
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Die Vorteile der neuen Architektur zeigen sich in der Integration und dem Test heutiger komplexer, vielschichtig vernetzter und abhängiger Systeme, wie sie in heutigen High-End-Technologieprodukten, wie Flugzeugen, Autos oder Bahnen, verwendet werden.
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Die Testsysteme können klein und damit kostengünstiger ausgeführt werden. Die Rechner der Testsysteme können als Standard-Komponente ausgeführt werden, z. B. auf PC- oder Compakt-PCI Basis. Die Testsysteme können für den Test auf Systemebene verwendet werden (ein System unter Test). Es kann die Verschaltung von beliebig vielen Systemen unter Test getestet werden.
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Das Testsystem unterstützt die originalgetreue Verbindung der Systeme unter Test. Insoweit wird eine gute Repräsentativität auch im Test mehrerer verbundener Systeme unter Test gewährleistet. Alle Testsysteme besitzen die standardisierte DDL Schnittstelle, welche eine einheitliche Bedienung und Kommunikation ermöglicht. Die Rechenleistung ist linear mit dem Testsystem skalierbar. Das Verbundtest-System ist modular aufgebaut, einzelne Komponenten können einzeln ausgetauscht oder verändert werden, ohne dabei andere Komponenten zu beeinflussen. Systeme verschiedener Hersteller sind über die DDL verschaltbar.
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4 zeigt ein Testsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es sind eine Arbeitsstation 13 sowie weitere optionale Arbeitsstationen 14 vorhanden, welche über Schnittstellen 613, 614 mit der DDL 8 verbunden sind. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die DDL 8 zwei unabhängige Netzwerke: das allgemeine Netzwerk 860 sowie eine spezielle Echtzeitverbindung 850.
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Die Einheiten Arbeitsstationen 13 und 14 sowie der Datenspeicher 15 sind an das Netzwerk 8, insbesondere an die Nicht-Echtzeituntergruppe 860 angeschlossen. Alle Management Daten, Inventar Report Daten und Fehlermeldungen werden über diesen Teil des Netzwerkes übertragen.
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Das Netzwerk 8 weist weiterhin eine Echtzeituntergruppe 850 auf. Die Test Systeme 401–404 können über die Echtzeituntergruppe 850 bidirektional miteinander kommunizieren. Wenn man durch entsprechende Maßnahmen in den Test Systemen dafür sorgt, dass auf der Echtzeituntergruppe 850 des DDL Netzwerkes 8 nur Prozessvariablen übertragen werden, dass ferner Prozessvariablen nur dann übertragen werden, wenn auch wirklich ein anderes Test System diese Prozessvariable verwenden möchte und dem absendenden Test System dies mitgeteilt hat und ferner durch eine sinnvolle Partitionierung der Simulationen auf die Test Systeme den Kommunikationsbedarf minimiert, dann sind heutige Netzwerke, z. B. Ethernet, normalerweise performant bzw. leistungsfähig genug, um die Kommunikationsanforderungen der Umgebungssimulationen komplexer verbundener Systeme zu erfüllen.
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In dem Ausführungsbeispiel entsprechend Bild 4 sind exemplarisch zwei Systeme unter Test 101, 102 gezeigt. Das SuT 101 ist mit zwei Testsystemen 401 und 404 verbunden, während das SuT 102 mit nur einem Test System 402 verbunden ist. Die SuT können über die Original Equipment Schnittstelle 501, 504, 502 und die Original-Verkabelung 7, 701, 702 und 704 direkt miteinander verbunden werden, um dann im Verbund getestet zu werden, oder unabhängig voneinander.
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Der Datenspeicher 15 kann in allen Testfällen für die Aufzeichnung und Auswertung der Messdaten verwendet werden.
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Grundsätzlich ist der Test System Verbund beliebig skalierbar, sowohl was die Anzahl der Test Systeme pro SuT betrifft als auch die Anzahl der SuTs. Die verfügbare Rechenleistung lässt sich somit beliebig steigern.
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5 zeigt eine Draufsicht eines Flugzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Flugzeug 9 weist einen Rumpf 901, Tragflächen 902, ein Höhenleitwerk 903 sowie ein Seitenleitwerk 904 auf. Die im Flugzeug eingebauten Systeme sind mit einem erfindungsgemäßen Testsystem-Verbund 10 verbunden. Der Testsystem-Verbund kann zusammen mit den gesamten im Flugzeug integrierten Geräten und Systemen im Flugzeug betrieben werden, so dass während des Betriebs des Flugzeugs am Boden Tests durchgeführt werden können. Der Test System Verbund kann während der Inbetriebnahme der Flugzeugsysteme oder von Teilen hiervon zum Test der Systeme verwendet werden. Anstatt des gesamten Flugzeuges kann der erfindungsgemäße Testsystem Verbund auch zur Inbetriebnahme und zum Test einzelner kompletter Teile des Flugzeuges (Sektionen) vor der Endmontage verwendet werden.
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6 zeigt eine Draufsicht eines Flugzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Flugzeug 9 weist einen Rumpf 901, Tragflächen 902, ein Höhenleitwerk 903, ein Seitenleitwerk 904 sowie einen erfindungsgemäßen Testsystem-Verbund 10 auf. Der Testsystem-Verbund kann zusammen mit den gesamten im Flugzeug integrierten Geräten und Systemen im Flugzeug eingebaut sein, so dass zu jeder Zeit, auch während dem Betrieb des Flugzeugs, Tests durchgeführt werden können.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausfühungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
