在計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制下,，對(duì)研究對(duì)象實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)分析處理以及結(jié)果顯示輸出整個(gè)測(cè)試過(guò)程的體系稱為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)ATS(Automatic Test System)。ATS一般由3部分組成,，即自動(dòng)測(cè)試設(shè)備ATE(Automatic Test Equipment),、自動(dòng)測(cè)試程序集TPS(Test Program Set)和TPS軟件開(kāi)發(fā)工具。通常在標(biāo)準(zhǔn)的總線(如GPIB,、VXI,、PXI等)基礎(chǔ)上組建而成，具有通用性強(qiáng)和配置靈活等特點(diǎn)^[1],。

        無(wú)線電導(dǎo)航是保障航空飛行的重要組成部分,，導(dǎo)航地面設(shè)備通過(guò)發(fā)送無(wú)線電導(dǎo)航信號(hào)的方式為飛機(jī)安全可靠的飛行提供所需信息，因此必須保證導(dǎo)航設(shè)備信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤,。隨之而來(lái)的就是導(dǎo)航設(shè)備的快速保障與維護(hù)保養(yǎng),，現(xiàn)有無(wú)線電導(dǎo)航地面保障存在設(shè)備陳舊、數(shù)量和種類多,、體積大以及缺少標(biāo)準(zhǔn)化與綜合化測(cè)試等缺陷^[2]。針對(duì)上述問(wèn)題,，在對(duì)自動(dòng)測(cè)試描述語(yǔ)言ATML（Automated Test Markup Language）的研究基礎(chǔ)之上,，研究設(shè)計(jì)基于通用儀器儀表的導(dǎo)航信號(hào)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并在實(shí)際導(dǎo)航信號(hào)的測(cè)試中得到應(yīng)用,。

1 自動(dòng)測(cè)試描述語(yǔ)言ATML

        系統(tǒng)采用自動(dòng)測(cè)試標(biāo)記語(yǔ)言ATML標(biāo)準(zhǔn),，該標(biāo)準(zhǔn)以可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML（Extensible Markup Language）為基礎(chǔ)，由美國(guó)國(guó)防部和眾多ATE行業(yè)人員一起制定^[3],。ATML作為測(cè)試信息數(shù)據(jù)交換的媒介,，詳細(xì)描述了測(cè)試任務(wù)、資源需求,、測(cè)試執(zhí)行和信息管理等內(nèi)容,，包含ATML框架和ATML組件標(biāo)準(zhǔn)兩大部分。ATML組件標(biāo)準(zhǔn)定義了9個(gè)ATML組件接口,，每個(gè)組件都有相對(duì)應(yīng)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)和XML格式文件,，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示^[4],。

2 導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

        依據(jù)上文對(duì)ATS的描述，導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成可分為ATE,、TPS及TPS軟件開(kāi)發(fā)工具三部分,，其中ATE主要由通用儀器儀表、儀器控制軟件以及相應(yīng)的總線連接組成,，如圖2所示,。軟件在儀器驅(qū)動(dòng)或者直接I/O的輔助下通過(guò)總線對(duì)相關(guān)儀器進(jìn)行程控。系統(tǒng)涉及到的通用儀器儀表種類較多,，采用XML格式文檔將儀器具體特性描述成Instrument Description.xsd文件,，有利于系統(tǒng)對(duì)儀器資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。

        TPS是系統(tǒng)軟件組成的核心部分,。傳統(tǒng)測(cè)試程序中,，TPS信息包含在程序代碼里，關(guān)于儀器能力描述,、信號(hào)格式描述以及具體測(cè)試需求描述等信息不容易分離出來(lái),，降低了TPS的靈活性和可移植性。參考ATML標(biāo)準(zhǔn)將有關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)的描述進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的共享與分配,，系統(tǒng)TPS運(yùn)行框圖如圖3所示。UUT描述,、測(cè)試描述,、測(cè)試信號(hào)需求等組件信息通過(guò)自定義測(cè)試描述表格進(jìn)入人機(jī)交互接口，按照ATML標(biāo)準(zhǔn)將提供的信息轉(zhuǎn)為XML格式文件,，并存入測(cè)試文檔庫(kù),，通過(guò)處理器從XML文件中提取出相關(guān)的測(cè)試信息^[5]，并送給測(cè)試執(zhí)行單元形成TPS代碼,。測(cè)試結(jié)束后執(zhí)行單元按照ATML標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)試結(jié)果規(guī)范為XML文檔以形成測(cè)試報(bào)表,。XML作為一種層次化的標(biāo)記語(yǔ)言，具有面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn),，在描述模塊化結(jié)構(gòu)的UUT信息和各類部件關(guān)系上具有天然優(yōu)勢(shì),，采用XML語(yǔ)言描述測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可方便地確保數(shù)據(jù)的一致性,、完整性和可靠性,，簡(jiǎn)化測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部以及測(cè)試系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的工作，并能與現(xiàn)存的系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)很好地兼容^[6-7],。

        測(cè)試描述組件規(guī)定了對(duì)具體導(dǎo)航設(shè)備的某一特定功能進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試級(jí)別,、測(cè)試需求、測(cè)試策略以及結(jié)果診斷與分析。導(dǎo)航設(shè)備測(cè)試級(jí)別分為一線測(cè)試與二線測(cè)試,。一線測(cè)試針對(duì)實(shí)際設(shè)備在開(kāi)機(jī)工作狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試,，主要側(cè)重于實(shí)際設(shè)備所發(fā)射信號(hào)各參數(shù)指標(biāo)的準(zhǔn)確度；二線測(cè)試針對(duì)相應(yīng)的自研模擬器,，重點(diǎn)在于信號(hào)測(cè)試的方法研究與實(shí)現(xiàn),。測(cè)試需求指完成測(cè)試所需的軟硬件配置信息。

        儀器描述組件主要對(duì)各個(gè)測(cè)試儀器儀表的物理特性,、工作環(huán)境,、性能指標(biāo)等靜態(tài)信息和對(duì)應(yīng)的資源、測(cè)試信號(hào)能力等動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行定義,。本系統(tǒng)涉及到的通用儀器儀表主要包括信號(hào)發(fā)生器,、射頻功率計(jì)、功率檢波器,、頻譜分析儀,、數(shù)字示波器、通用計(jì)數(shù)器等,。

        UUT描述組件對(duì)被測(cè)設(shè)備的編號(hào),、功率需求、物理特性和測(cè)試操作要求等內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明?，F(xiàn)役導(dǎo)航設(shè)備種類較多,，普遍采用超大規(guī)模電路和專用集成電路等，其物理特性采用新工藝技術(shù),，如多層板工藝和表面封裝技術(shù)等,。

        測(cè)試適配器描述組件定義導(dǎo)航設(shè)備和測(cè)試工作站之間的接口^[7]，包括電纜,、連接器,、通信總線和開(kāi)關(guān)等詳細(xì)信息。

        測(cè)試工作站描述組件用于描述測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境,，包括端口連接,、儀器儀表和測(cè)試精度、測(cè)試識(shí)別信息(如設(shè)備部件編號(hào)及不同組件的位置),、狀態(tài)信息(如時(shí)間、自測(cè)狀態(tài)和標(biāo)定日期),。

        系統(tǒng)采用Windows XP SP3系統(tǒng)自動(dòng)配置底層的硬件,，可兼顧實(shí)時(shí)性與靈活性；采用美國(guó)國(guó)家儀器有限公司的核心軟件產(chǎn)品LabVIEW作為T(mén)PS開(kāi)發(fā)平臺(tái),，充分利用圖形化編程語(yǔ)言G語(yǔ)言(Graphical Programming Language)的高性能與靈活性,。

3 項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例

        在國(guó)際民航組織通用的某型導(dǎo)航設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目中，需要對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的脈沖信號(hào)上升沿(點(diǎn)a、c之間),、下降沿(點(diǎn)d,、f之間)和脈沖寬度(點(diǎn)b、d之間)進(jìn)行測(cè)試,，如圖4所示,。采用本自動(dòng)測(cè)試程序，UUT描述為脈沖信號(hào)的上述3個(gè)參數(shù),；儀器選擇Agilent公司的MSO7104A型混合信號(hào)數(shù)字示波器,；通過(guò)VXI總線完成設(shè)備與測(cè)試系統(tǒng)之間的連接。

        在Agilent公司官網(wǎng)上可以下載到支持LabVIEW8.0以上版本的示波器驅(qū)動(dòng)程序,，其中包含了示波器參數(shù)設(shè)置的初始化,、參數(shù)配置、信號(hào)測(cè)試,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热坎僮髦噶?，通過(guò)調(diào)用儀器驅(qū)動(dòng)程序完成示波器的程控。

        對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行采集時(shí),，時(shí)鐘的設(shè)置可使用示波器上自帶的精度較高的時(shí)鐘,，每次可讀取一批數(shù)據(jù)，提高了程序的效率,。測(cè)試結(jié)果通過(guò)波形圖表和波形圖控件進(jìn)行顯示,。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用TDMS(Technical Data Management)格式。報(bào)表生成方面,，系統(tǒng)采用Excel格式,，在LabVIEW軟件中安裝Microsoft Office Toolkit工具包之后就可通過(guò)調(diào)用Excel報(bào)表工具進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

        圖5為示波器測(cè)得脈沖信號(hào)上升沿波形與自動(dòng)測(cè)試程序采集的波形圖比較,?？梢钥闯觯詣?dòng)測(cè)試程序采集波形與示波器實(shí)際測(cè)得的波形基本一致,，對(duì)波形的成功采集與保存解決了以往手動(dòng)測(cè)試中對(duì)波形的細(xì)節(jié)進(jìn)行查看時(shí)只能現(xiàn)場(chǎng)操作的缺陷,，為設(shè)備的定期維修與保養(yǎng)提供了依據(jù)。

        圖6所示為自動(dòng)測(cè)試結(jié)果Excle報(bào)表截圖,，報(bào)表中詳細(xì)列出了測(cè)試的具體時(shí)間,、測(cè)試級(jí)別、測(cè)試工程師,、測(cè)試板卡位置,、測(cè)試數(shù)據(jù)及診斷結(jié)果。報(bào)表以電子表格的形式保存,，數(shù)據(jù)處理更加方便,，并作為設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)的依據(jù),，可供隨時(shí)調(diào)出查詢。

        本文將自動(dòng)測(cè)試技術(shù)引入導(dǎo)航設(shè)備的測(cè)試維修中,，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制測(cè)試流程,，有效解決了以往導(dǎo)航設(shè)備手動(dòng)或者半自動(dòng)保障耗時(shí)耗力、效率低下,、測(cè)試結(jié)果難以規(guī)范化保存的缺陷,。在TPS的設(shè)計(jì)上，采用ATML標(biāo)準(zhǔn)描述測(cè)試信息,，測(cè)試資源之間運(yùn)用XML格式文件交互,，充分考慮了系統(tǒng)對(duì)TPS的可移植性和重用性需求，方便與未來(lái)新的設(shè)備進(jìn)行軟硬件兼容,。系統(tǒng)在某型設(shè)備的脈沖信號(hào)測(cè)試中進(jìn)行了驗(yàn)證,，效果良好。本文利用ATML標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),，并成功運(yùn)用到航空導(dǎo)航設(shè)備的保障中,，為國(guó)內(nèi)航空導(dǎo)航維修領(lǐng)域提供了一種新思路。

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